
Если искать производителей колонн коробчатого сечения со встроенными диафрагмами, часто упускают главное: это не просто трубы с перегородками, а расчётные элементы, где каждая диафрагма работает на распределение нагрузки. Многие заказчики до сих пор думают, что главное — толщина стали, а не геометрия узлов. Приходилось видеть, как на объектах переделывали целые партии из-за неправильного расположения диафрагм — осадка получалась неравномерной.
В наших проектах для мостовых переходов в Шэньси мы изначально пробовали делать диафрагмы по шаблону — равномерно по длине колонны. Но при испытаниях на кручение выяснилось: в зонах соединения с фермами нужны частые диафрагмы, а в середине пролёта — разреженные. Пришлось пересчитывать все узлы крепления.
Кстати, у ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг в цехах как раз видела стенды с разрушенными образцами — там специально показывают, как трещины идут в обход диафрагм при правильном проектировании. Такие наглядные примеры дорогого стоят.
Самая частая ошибка — считать, что диафрагмы можно варить встык к стенкам. На деле нужен плавный переход с фрезеровкой кромок, иначе концентрация напряжений гарантирована. Проверяли на динамических нагрузках — без переходов усталостные трещины появлялись уже через 10% от расчётного срока службы.
Заказчик требовал уменьшить сечение колонн для увеличения полезной площади. Пришлось комбинировать коробчатые сечения с диафрагмами переменной толщины — в узлах крепления перекрытий ставили 12-мм диафрагмы, а в промежуточных секциях 8-мм. Экономия массы получилась 17%, но пришлось усиливать сварные швы.
На том объекте мы впервые применили лазерное сканирование готовых колонн перед отправкой. Обнаружили деформации в 3 мм по вертикали у двух изделий — оказалось, термические напряжения при сварке диафрагм не учли. Вернули в цех, правили индукционным нагревом.
Колонны коробчатого сечения со встроенными диафрагмами для этого проекта изготавливали с допусками по ГОСТ , но с ужесточением по перпендикулярности — ±1.5 мм вместо стандартных ±3 мм. Без ЧПУ-гильотин таких результатов не достичь.
У нас в Шэньси Чжисинь Тяньхун стоит немецкая линия резки с ЧПУ — она режет диафрагмы сразу с подготовкой кромок под сварку. Раньше делали газовой резкой, потом фрезеровали — теряли до 4 часов на одну диафрагму. Сейчас за счёт интегрированной обработки время сократили втрое.
Но даже с хорошим оборудованием есть нюансы: при сварке диафрагм к стенкам колонны нужно одновременно вести четыре шва симметрично, иначе коробление неизбежно. Пришлось разрабатывать кондукторы с гидравлическими прижимами — без них геометрия 'уводила' до 5 мм на 6-метровой колонне.
Для контроля сварных швов в зонах диафрагм теперь используем ультразвуковой дефектоскоп с записью эхосигналов. Обнаружили, что в угловых зонах часто есть непровары глубиной 1-2 мм — теперь швы там ведём с замедлением скорости на 15%.
Колонны длиннее 12 метров при перевозке по нашим дорогам вели себя как пружины — вибрации вызывали микротрещины в зонах примыкания диафрагм. Пришлось разрабатывать транспортные ложементы с демпфирующими прокладками. Особенно критично для колонн с диафрагмами в зонах будущих болтовых соединений.
На монтаже многоэтажного каркаса в Баоцзи столкнулись с тем, что диафрагмы мешали проложить коммуникации. Пришлось на месте вырезать технологические окна — это заняло два дня дополнительных работ. Теперь всегда заранее согласовываем трассировку инженерных систем.
Самое сложное — выверка колонн после установки. Если диафрагмы смещены от расчётной оси всего на 3 мм, это даёт накопленную ошибку в несколько сантиметров на уровне верхнего перекрытия. Используем лазерные нивелиры с точностью 0.5 мм на 50 метров.
Был проект, где требовали сделать колонны коробчатого сечения с диафрагмами из стали С345, но с толщиной стенки 6 мм. Объясняли заказчику, что при сварке диафрагм такой тонкий металл поведёт волной — не послушали. В итоге они получили брак, а мы — подтверждение, что надо стоять на своём.
Иногда просят поставить колонны без расчёта динамических нагрузок — мол, 'по аналогии с предыдущим объектом'. Отказываемся принципиально: диафрагмы в сейсмических районах Шэньси и в центральной России рассчитываются совершенно по-разному.
Кстати, на сайте https://www.zxth.ru мы специально выложили схемы типовых решений с диафрагмами — чтобы заказчики сразу понимали, какие узлы возможны. Это сокращает время на подготовку технического задания недели на две.
Раньше диафрагмы часто делали составными — сваривали из нескольких пластин. Сейчас перешли на цельновырубные из листа плазмой — меньше остаточных напряжений. Правда, при толщине свыше 16 мм плазма не справляется, используем гидроабразивную резку.
Внедрили систему прослеживаемости: каждая диафрагма имеет маркировку с номером плавки стали. Если вдруг дефект — можем точно установить партию материала. Уже дважды это помогало в спорных ситуациях с поставщиками металла.
Сейчас экспериментируем с диафрагмами перфорированными — для облегчения конструкции. Пока результаты неоднозначные: при статических нагрузках работает хорошо, а при вибрационных появляются усталостные явления вокруг отверстий. Дорабатываем.
Многие не учитывают, что колонны коробчатого сечения со встроенными диафрагмами требуют в 2-3 раза больше подготовительных операций по сравнению с двутавровыми. Особенно затратно изготовление оснастки для пространственной фиксации диафрагм перед сваркой.
Антикоррозионная обработка — отдельная история. В полостях между диафрагмами традиционные методы напыления неэффективны. Приходится использовать инъекционные методы с специальными распылителями — это удорожает обработку на 25%, но даёт гарантию 30 лет.
И да — никогда не экономьте на испытаниях образцов. Мы как-то пропустили испытания на сейсмические нагрузки для одного склада — решили, что низкая сейсмичность района позволяет. В итоге при монтаже обнаружили резонансные явления — пришлось ставить дополнительные связи. Теперь тестируем все типы колонн на динамическом стенде.