Применение двутавров в производстве

Двутавровая балка — фасонный прокат с сечением в виде буквы «Н». В зданиях и сооружениях конструкция служит опорой.

Благодаря симметричному расположению элементов сечения, длинномерный профиль хорошо перераспределяет нагрузки, направленным вдоль оси. В меньшей степени сортовой прокат противостоит изгибающим моментам.

Основную часть продукции закупают ремонтно-строительные и производственные организации, которые возводят сооружения, прокладывают пути для рельсового транспорта, организуют добычу и переработку полезных ископаемых.

Стандартный металлический двутавр стоит дороже бетонной опоры. Вложения оправданы в ситуациях, когда увеличена ширина пролетов или действуют повышенные нагрузки.

По сравнению с бетонными конструкциями, балочный металлический прокат меньше весит и не требует специальной подготовки основания. Изделия легче погружать и перевозить в транспорте.

Балочные конструкции с параллельными гранями полок применяют в условиях, когда действуют усилия сжатия с изгибом, растяжения и сжатия. Свайные и колонные изделия предназначены для противостояния изгибающим моментам.

Классификация двутавровых балок

Конструкции отличаются габаритами, формой и размерами сечения, материалом, способностью выдерживать нагрузки. Справочные данные берут из стандарта.

В первой колонке таблицы указан номер профиля: 10Б1, 20Ш0, 15К1. Число — высота сечения двутавра (в сантиметрах), буква — условное обозначение профиля. Последняя цифра — номер типоразмера. В таблице представлены несколько двутавров одной высоты. Модификации незначительно отличаются значениями полок и стенок.

Действуют несколько государственных и отраслевых стандартов. В регламентах приведена маркировка и пояснение каждого символа. Обозначение указывают в чертежах, спецификации, сопроводительных документах, на бирке, привязанной к балке.

От размерных параметров и физических свойств зависит назначение продукции. Основные элементы сечения — полки и стенки. На прочность балки влияет соотношение параметров:

• высоты двутавра (h);
• толщины стенки: посередине (s) и усредненной величины (t);
• ширины полки (b);
• радиуса закругления (r).

Когда хотят классифицировать длинномерный прокат, начинают с производственного процесса. Двутавры изготавливают методом холодной и горячей прокатки. Кроме цельных конструкций, производят сварные изделия.

Разные виды профилей отличается параметрами:

1. расположением граней полок в пространстве:

• параллельно;
• внутренние поверхности находятся под углом к горизонтали и внешним граням;

2. классом прочности и материалом: изделия изготавливают из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества и легированных составов;
3. условиями работы:

• под открытым небом и в среде с высокой концентрацией химически активных веществ;
• при высокой, обычной или низкой температуре;

4. дополнительной обработкой в заводских условиях: распространенный тип защитного покрытия — оцинковка;
5. обычной или повышенной точностью изготовления;
6. длиной.

Материалы для изготовления конструкций

Больше других востребованы двутавры из углеродистой стали, объем рынка составляет 80%. Основные потребители продукции — компании, которые строят стандартное жилье (высотки), промышленные и торговые объекты.

В состав низколегированных сплавов входит кремний, марганец и алюминий. Внедрение химических элементов усиливает прочность конструкций. Изделия применяют в условиях:

• повышенных статических и динамических нагрузок;
• действия неблагоприятных факторов.

Под заказ выпускают двутавры из стали для мостостроения: 15ХСНД, ЮХСНД-3, 14Г2АФД. Конструкционные сплавы ценят за способность сопротивляться циклическим нагрузкам. Продукцию используют при сооружении опор и пролетов железнодорожных и автомобильных мостов.

Прочность сооружений из конструкционной стали зависит от марки и толщины проката:

• 15Д — 38-52 кгс/мм;
• ЮХСНД-3 и 15ХСНД — 50-70 кгс/мм;
• 14Г2АФД — < 70 кгс/мм.

На заказ изготавливают двутавры из алюминия. Преимущество конструкций:

• легкость и удобство погрузки, транспортировки, монтажа и ремонта;
• способность не окисляться во влажной среде;
• экономия средств на подготовке фундамента.

Выпускают биметаллические двутавры. Полки и перемычки изготавливают из разных марок стали, сваривают.

Нормативные документы для определения размеров, характеристик и применения двутавров

В зависимости от пропорций сечения, изделия применяют как балки, колонны, сваи и рельсовые пути. Стандарты конструкции разделены на группы.

Если рассматривать горячекатаных изделий с параллельными полками, металлургические предприятия выпускают три основные категории и две дополнительные группы: ДБ (ДБ1 и ДБ2) и ДК.

Производят узкополочные двутавры (У) и продукцию для монорельсов (М). Под заказ выпускают дополнительный тип (Д), спроектированный по размерам потребителя.

Каждая модификация обладает своими особенностями. Конструкции с параллельными гранями полок считают более экономичными по соотношению массы и несущей способности изделия.

Сварные опоры используют при строительстве многоквартирных зданий. Когда возводят каркас, высоту наращивают постепенно (к выступающим концам приваривают новые балки).

Применение двутавров разных сечений

Особенность нормальных балочных конструкций — высота больше ширины полки. Примерное соотношение параметров: h/b = 2.

В таблице ГОСТ представлены 49 типоразмеров сечения Н. Ниже обозначены максимальные и минимальные параметры профиля.

Нормальный балочный двутавр применяют при нагрузках средней величины: мосты, тоннели, эстакады.

У широкополочных двутавров соотношение параметров h/b = 1,5. В таблице перечислены 74 стандартных типоразмера.

Согласно стандарту, прокат типа Ш применяют при сборке конструкций, работающих на изгиб. Благодаря повышенной жесткости, двутавр выдерживает значительные усилия скручивания.

Когда выбирают конструкцию, которая противостоит повышенным нагрузкам, прокат сечения Ш — лучший по соотношению цена и качество.

Соотношение высоты и ширины полки у колонного двутавра: h/b = 2. В таблице ГОСТ перечислены 89 типоразмеров сечения К.

Назначение продукции — поддерживать массивные строительные элементы: плиты, фермы, перекрытия. Изделие используют как колонны и опорные конструкции. К плюсам модификации относят повышенную прочность и долговечность.

Минусы профиля К — большой вес и площадь сечения:

• возникают сложности при транспортировке изделий на строительный участок;
• нужен мощный фундамент, способный выдерживать повышенные нагрузки.

Стандарт представляет 14 типоразмеров свайных опор. Пропорции сечения профиля С: h/b = 1 и s/t = 1. К достоинствам металлопроката относят повышенную несущую способность. Из продукции собирают строительные конструкции, которые работают с нагрузками:

• сжатия;
• растяжения;
• сжатия с изгибом.

Так применяют двутавр на строительных участках и в производственных условиях.