Стальные двутавровые сварные балки — разновидность фасонного проката. Отличие от других конструкций — параллельно расположенные полки. Металлургические предприятия поставляют полностью готовые сварные изделия.
Основной регламент и связанные документы
Сортамент продукции и ТУ представлены в стандарте № Р 58966-2020. Согласно документу, двутавры сварного типа используют при изготовлении обычных и ответственных сооружений жилого, торгового, производственного назначения.
Продукцию применяют при сборке пространственных стержневых систем, которые служат для распределения нагрузки. Из двутавровых опор собирают вертикальные и горизонтальные связи. Балки придают жесткость в определенных направлениях.
Основной норматив содержит ссылки на реквизиты отечественных и зарубежных стандартов: ИСО 629-82, СТ СЭВ 961-78, ИСО 9647:1989, ИСО 4942:1988, ИСО 4945-77. Регламенты определяют требования к параметрам:
- маркам сталей;
- методам испытаний;
- правилам отбора проб;
- измерительному инструменту;
- безопасности труда.
Основной критерий выбора — прочность и устойчивость стальной двутавровой балки. Характеристики зависят от напряженно-деформированного состояния. Требования перечислены в ГОСТ 27751-2014. Стандарт группирует продукцию по трем классам НДС.
Для изготовления фасонных изделий используют низколегированные и углеродистые сплавы. Толщина металла — 6 мм и более. Категория сталей — общего назначения. Материалы соответствуют требованиям ГОСТ № 27772-2015, № 14637-89, № 19281-89.
Применение стальных двутавров
По классификации СП 16.13330.2017, продукцию применяют для возведения четырех групп конструкций.
К первой категории относят прокат, который работает в особенно тяжелых условиях: при действии вибрационных, подвижных и динамических нагрузок. Изделия испытывают деформации, препятствующие дальнейшему развитию. Варианты применения:
- фасонные фермы;
- части оттяжечных узлов, эстакад, рабочих площадок, крановых путей;
- окрайки днищ.
Вторая группа — стальные двутавровые балки, которые противостоят статическим нагрузкам и растягивающим напряжениям. Это косоуры лестниц, оболочки силосов, опорные стержни высоковольтных линий.
Третья категория — стальные изделия после сварки. Опоры испытывают сжимающие усилия статического характера. В список входят элементы:
- стойки под оборудование ОРУ;
- опоры и ригели жестких поперечин;
- фиксирующие, анкерные и несущие конструкции.
К четвертой группе относят вспомогательные элементы строительных сооружений: металлоконструкции кабельных каналов, лестницы трапы, площадки.
Проектирование и эксплуатация стальных двутавровых сварных балок
Норматив № 27751-2014 определяет параметры надежности фасонного проката. Прочность элементов сооружений и зданий зависит от факторов:
- свойств применяемых материалов;
- эксплуатационных условий;
- влияния окружающей среды: температуры, влажности, ветровых и снеговых нагрузок.
Когда проектируют ответственные конструкции, учитывают коэффициент усталости. Отдельный пункт ГОСТа рассматривает обстоятельства, когда металл работает при переменных нагрузках. Проектировщик обязан предложить решение, которое перераспределяет прилагаемые к профилю усилия.
В таблице № 1 перечислены конструкции и рабочие параметры, в конце строки указаны множители. При условии, что временная нагрузка не превышает вес перекрытия, коэффициент усталости стальных двутавровых балок принимают равным 0,90.
При определении усилий на изгиб учитывают НДС и назначение изделий. Фасонный прокат первого класса выдерживает все виды нагрузок. Норма действует при условии: сумма всех усилий не превышает предела упругости
Металл второго и третьего класса применяют при действии статических нагрузок. Когда определяют усилие на изгиб, учитывают распространение пластических деформаций в процессе работы.
Защита стальных двутавровых балок
Чтобы увеличить срок эксплуатации, поверхность изделий покрывают антикоррозионным слоем. Требования к составам перечислены в СП 28.13330.
Различают первичную и вторичную защиту от коррозии. Последнее определение относят к строительным металлоконструкциям, которые покрывают после сборки (или возведения) сооружения.
Первичная защита — нанесение антикоррозионного слоя на металлургическом предприятии. Состав и толщину покрытия определяют на этапе проектирования сооружения. Параметр указывают в бланке заказа. ГОСТ определяет минимальную толщину антикоррозионного слоя — 20 мкм.
Перед нанесением защитного покрытия металл обезжиривают. Цель операции — удалить следы нагара, графитовых и консервационных смазок. Требования к чистоте поверхности перечислены в ГОСТ 9.402-2004.
Обезжиривание применяют при условии: максимальная величина маслянистых наслоений — 2 г/м. Согласно стандарту, качество очистки двутавровых сварных балок должно соответствовать второму классу.
Когда металл ржавеет, коррозия образуется на поверхности и проникает через сварные швы. Нельзя использовать стальные двутавры с прерывистой линией соединения.
После сварки остаются шлак и окислы, которые требуют удаления. Степень очистки металла зависит от уровня агрессивности окружения. Требование удалить дефекты относится к строительным конструкциям, которые контактируют со средой с высоким и средним уровнем агрессии.
Сортамент стальных сварных двутавров
Регламент выделяет четыре группы конструкций. Первая — балочные двутавры: нормальные («Б») и широкополочные («Ш»). Изделия отличаются пропорциями частей.
Металлургические предприятия выпускают продукцию:
- добавочные серии («ДК» и «ДБ»);
- свайные конструкции («С»);
- колонные двутавры («К»).
Длина сварного балочного проката: 3 000-14 000 мм. Норматив допускает производство продукции, отличной от стандартных размеров.
В приложении «Б» стандарта перечислены измеряемые и справочные характеристики.
| Параметр двутавра | Обозначение | Единицы измерения | Категория стальных балок |
| «Б» | «Ш» |
| Профильный номер | № | - | 20Б1С-70Б4С | 20Ш0С-300Ш2С |
| Ширина полки | b | мм | 100-262 | 149-950 |
| Свес полки | bw | мм | 47-122 | 71,5-460 |
| Высота профиля | h | мм | 200-710 | 190-3000 |
| Высота стенки сварного двутавра на просвет | hw | мм | 187-660 | 174-2860 |
| Толщина стенки | s | мм | 6,0-18,0 | 6-30 |
| Толщина полки | t | мм | 8,0-25,0 | 8-70 |
| Площадь поперечного сечения | - | см2 | 27,04-249,80 | 34,28-2188,00 |
| Масса одного метра стального двутавра | - | кг | 21,23-196,09 | 26,28-1717,58 |
Предельные отклонения параметров двутавровых балок
Допуск по толщине стенки не должен превышать значений, установленных для исходной заготовки шириной 1500-2000 мм.
В таблицах ГОСТ представлены предельные отклонения для основных характеристик:
- размеров:
- длины: +20,0 мм (при L < 16000 мм);
- ширины B: ±3.0 мм;
- высоты H: ±3.0 мм;
- смещения стенки по отношению к оси полки: < 0,5 tст;
- неперпендикулярности: 0,018 мм;
- прогиба стенки двутавровой балки: 0.01H < tст;
- скручивания, в зависимости от длины: 0,001L (не более 10,0 мм);
- косины торцов в местах разрезания: 0,0007H;
- прогиба:
- по высоте: 0,001H;
- по длине: 0,001L.
Когда стальные двутавровые балки готовы к отправке, отбирают образцы. Обязательный этап приемки — 100% внешний осмотр партии. Служба ОТК проверяет качество покрытия, чистоту торцов и поверхности.
Чтобы измерить перечисленные параметры, используют приборы и приспособления соответствующей точности.
В комплект документов вкладывают акты испытаний. Если при выборочном контроле обнаружены дефекты, партию фасонного проката направляют на исправление и повторный осмотр.
