Уровень развития любого государства определяют по ряду показателей. Среди наиболее важных характеристик — объем производимой и потребляемой металлопродукции. Все отрасли народного хозяйства России активно используют стали и сплавы.
Почему от двутавровой балки не откажутся в ближайшие десятилетия?
Ни один строительный объект невозможно возвести без металла. Стальные конструкции работают во всех частях здания: фундаменте, опорах, стенах, перегородках, кровле. Несмотря на появление альтернативных вариантов, металлы остаются самыми прочными, экологически чистыми и доступными строительными материалами.
Стальные двутавровые балки используют при возведении объектов:
- общественных и жилых зданий;
- инженерно-технических, транспортных и производственных сооружений;
- каркасов модульных строений;
- теплиц, бассейнов, стадионов, павильонов, хранилищ;
- рекламных конструкций.
Постоянно в печатных изданиях и интернете публикуют объявления о создании материалов нового поколения. При рекламировании продукции акцентируют внимание на отдельных показателях, которые сравнивают с характеристиками стальной продукции. Чаще сопоставляют прочность, коррозионную стойкость и цену.
На практике, инвестиции на массовое внедрение новых технологий превышают затраты, связанные с применением стальных конструкций. У пластиков и композитов есть существенные недостатки, которые сводят на нет преимущества инновационных материалов. Использование пластиков и композитов тесно связано с переработкой мусора и загрязнением окружающей среды: воды, земли, атмосферы, недр.
Стальная двутавровая балки и прочие виды проката имеют неоспоримые набор преимущества перед искусственными материалами:
- прочность, жесткость и надежность конструкций благодаря уникальному набору физико-механических свойств;
- ремонтопригодность;
- вторичное применение;
- экологичность при эксплуатации;
- полное разложение на составляющие в естественных условиях и при искусственном ускорении процесса.
У металла и пластика сопоставимы трудозатраты на производство, практически не отличается отпускная цена. В перспективе железоуглеродистые сплавы останутся основными материалами несущих конструкций.
Как зависит назначение двутавровой балки от свойств материала?
Стандарты (№26020-83 и №8239-89) содержат перечень продукции для опорных конструкций. Цена и назначение изделий зависит от набора характеристик.
Балки изготавливают из разных металлов и сплавов, которые отличаются параметрами:
- плотностью;
- коррозионной стойкостью;
- прочностью;
- вязкостью и другими физико-механическими свойствами.
Двутавровые балки из углеродистой стали обыкновенного качества применяют при действии малых и средних нагрузок, без контакта металла с агрессивной средой. Документ № 380-2005 содержит требования к рецептуре, испытаниям проб и приемке.
В производстве двутавровых балок используют спокойные, полуспокойные и кипящие железоуглеродистые сплавы. Достоинство металлопродукции — оптимальное соотношение прочности, цены и технических характеристик.
Вторая категория — строительная сталь для сварных двутавров. Нормативный документ зарегистрирован под номером 27772-88. В отличие от первой группы, к строительной стали предъявляют повышенные требования. Государственный стандарт содержит таблицу, где указаны сведения:
- предельно допустимые массовые доли основных химических элементов в составе;
- максимальное содержание вредных веществ.
Кроме стали, двутавровые балки изготавливают из алюминия. Изделия применяют в облегченных строительных конструкциях. Требования к продукции перечислены в нормативном документе № 4784-97.
На поверхности алюминиевых двутавров образуется оксидная пленка, которая предотвращает разрушение структуры. Опоры длительное время сохраняют привлекательный внешний вид и не требуют дополнительного покрытия.
На особо ответственных участках устанавливают двутавровые балки повышенной прочности, изготовленные из легированной стали. Речь идет о строительстве мостов, прокладке туннелей шахт, возведении подвесных путей. Прокат выдерживают динамические и статические нагрузки. Все требования перечислены в стандарте № 4784-97.
Периодически появляются сообщения об изобретении новых сталей с легирующими добавками, которые повышают прочность. Применение двутавровых балок решает задачи:
- реконструкции строительных объектов;
- возведения зданий и сооружений из тонкостенных конструкций, которые отвечают условиям прочности и создают минимальную нагрузку на фундамент;
- обновления архитектурного облика улиц и площадей;
- удешевления строительства невысоких и многоэтажных зданий;
- обеспечения высокой скорости возведения сооружений.
Современное градостроительство ориентировано на надежные, экологически чистые и недорогие материалы. Двутавровые балки отвечают требованиям. Пока достойной альтернативы двутаврам нет. В ближайшие десятилетия строительная отрасль не откажется от металлопроката в пользу инновационных материалов.
Как влияет форма сечения на применение двутавровой балки?
Различают горячекатаные (цельные) и сварные конструкции. Основное преимущество монолитных (ГК) изделий — повышенная прочность. Прокат не нуждается в дополнительном усилении.
При выборе двутавровых балок учитывают факторы:
- номер (высоту) профиля (размер указан в таблице ГОСТа);
- расположение внутренних граней: параллельное или наклонное;
- мерную длину;
- тип (соотношение размеров и формы сечения): «Б». «К», «У», «Ш», «М», «С», «Д»;
- последующую обработку: нормализацию, отпуск, калибровку;
- точность изготовления: обычную или повышенную.
В отличие от швеллера, тавровый профиль представлен большим выбором по толщине: 100-600 мм.
Типы горячекатаного двутавра с параллельными гранями: «Б». «К». «Ш» и «Д»:
- Нормальные балки («Б») используют при возведении жилых и промышленных зданий и сооружений. Длина конструкций: 6,0-24,0 м.
- Назначение колонного («К») двутавра понятно из названия. Вертикально стоящие опоры применяют при возведении производственных, торговых, спортивных и общественных зданий.
- Высота широкополочных («Ш») изделий находится в пределах 193-718 мм. Конструкции не нуждаются в дополнительном укреплении и часто применяют самостоятельно. Тавровый профиль используют как заготовки. Из проката 50Ш1 изготавливают решетчатые конструкции.
Высота двутавров с уклоном внутренних граней находится в пределах 100-600 мм. Длина изделий: 4,0-12,0 м.
Продукцию с уклоном, равным 120, применяют при прокладке и армировании шахтных стволов. Прокат с углом 100 востребован при монтаже подвесных путей.
Применение двутавров в строительстве и решение жилищных проблем
Металл начали использовать в XIX веке. Первые опоры изготавливали из чугунного литья в сочетании с природными материалами. С тех пор прошло много веков, некоторые архитектурные достопримечательности сохранились до сих пор.
Однако старые технологии имели несколько существенных недостатков:
- чугунное литье создавало большую нагрузку на фундамент и опоры;
- время строительства измерялось годами, десятилетиями и веками;
- колоссальная трудоемкость работ;
- высотные и большепролетные сооружения требовали огромных вложений, поэтому были доступны только высшему сословию, владеющему дворцами и домами.
Использование металла при возведении объектов способствовало дальнейшему развитию строительной отрасли. Здания стали создавать на основе легких и недорогих каркасов. Для опор выбирали разные конструкции, в том числе, двутавровые балки и швеллеры. Как результат, строительство ускорилось и упростилось.
В начале XX века произошел прорыв. В это время стали внедрять технологии монолитного строительства, а также сварку металлоконструкций по мере наращивания высоты. Благодаря массовому применению металлопроката, стоимость высотных объектов снизилась на одну треть.
Если сравнить смету на возведение здания с использованием монолитного железобетона и кирпичного дома, стоимость отличается на 15-50% (в пользу первой технологии). Точная цена зависит от сложности проекта.
Комбинация металлопроката с искусственными и натуральными материалами уменьшает объем работ, сокращает сроки, удешевляет объект. Варианты использования двутавровых балок:
- армирование бетонных оснований;
- как связи;
- сварные каркасы из металлопроката и в сочетании с другими материалами;
- самостоятельные опоры.
Постепенно меняется архитектурный облик городов. Благодаря двутавровой балки и другим видам проката собственное жилье в многоэтажных домах доступно людям с высоким и средним уровнем дохода.
