Двутавровая балка – распространенный вид стального фасонного проката. Благодаря характерной Н-образной форме поперечного сечения она отлично противостоит сдвиговым деформациям, инертна к интеграции внутренних напряжений и хорошо выдерживает однонаправленный изгиб. Такие свойства в сочетании с механической прочностью стали делают данный вид проката универсальным строительным и конструкционным материалом и обусловили его широкое применение в различных сферах экономики и в народном хозяйстве.
Металлопрокат, который может вас заинтересовать
Изготовление балки стальной
Современные металлургические комбинаты выпускают двутавры стальные в обширном сортаменте. И в зависимости от целевого назначения их производят из конструкционных углеродистых и низколегированных сталей, а изготавливают одним из нижеописанных способов.
Метод горячей прокатки
Этот способ изготовления основывается на продольной пластической деформации нагретого металла путем обжатия в черновых и чистовых клетях прокатного стана. Для этого стальная заготовка нагревается в методической печи выше 1000°С и, пройдя окалиноломатель, поступает в прокатный передел. Здесь заготовка прокатывается между симметрично вращающимися валками, которые имеют специальную конфигурацию поверхности, увеличивается в длине и приобретает н-образную форму. После стальной профиль режется на отрезки заданной длины и направляется в холодильник. Уже в остывшем состоянии балка двутавровая проходит правку геометрии полок и отправляется на склад готовой продукции. Горячая прокатка – это наиболее эффективный и распространенный метод обработки металлов давлением, минимизирующий внутренние напряжения и наличие скрытых дефектов в толще стальной структуры. К тому же он позволяет организовать многоуровневый контроль качества и дефектоскопию. Поэтому горячекатаная стальная балка характеризуется более высокими прочностными показателями и обладает однородной структурой металла.
Метод автоматической сварки
Этот способ является более дешевой и простой альтернативой горячей прокатке, основанный на использовании автоматической сварки. А заключается этот метод в следующем. Листовой прокат или стальные полосы режутся на отрезки заданной длины и ширины, которые потом собираются в единую балку посредством приварки всех элементов на прихватки. Затем полки окончательно привариваются к стенке, как к основанию, с внутренней стороны и с применением автоматической сварки под слоем флюса (SAW или ESW). Таким образом, двутавр металлический сваривается из трех полос в единую конструкцию, которая на финишном этапе проходит правильную машину. При этом сварной шов равномерно идет вдоль каждого стыка полочки и основания, а остывание металла происходит естественным способом. Для удаления технологических следов прокат может подвергаться дополнительной дробеструйной обработке.
Этот метод отличается дешевизной, характеризуется высокой производительностью и позволяет обеспечить довольно высокую точность размеров. Но при всех плюсах термический перегрев стали в зоне образования сварного шва значительно снижает прочностные показатели металлоизделия. Да и неоднородность металла сварного валика также ограничивает возможности его применения в сильно нагруженных конструкциях и в объектах повышенной опасности.
Типы балки стальной
Исходя из вышенаписанного, становится понятно, что двутавр стальной бывает горячекатаным и сварным. Но это далеко не вся классификация его сортамента. Рассмотрим этот вопрос более детально и определим основные типы профиля с учетом формы и размеров полок.
По форме полок
По геометрической конфигурации полочек балка металлическая двутавровая производится с уклоном внутренних граней полок от 6 до 12 процентов и с параллельными гранями полок. Первые бывают только горячекатаными и больше подходят для создания балочных конструкций и горизонтальных перекрытий. Вторые - более универсальны. Они изготавливаются метод горячей прокатки и сварным способом и выпускаются в виде самостоятельных элементов (балок и колонн).
По соотношению размеров
В зависимости от ширины полок, толщины стенки, высоты профиля балка двутавровая стальная с параллельными гранями полок классифицируется на следующие типы:
- колонная (К);
- нормальная (Б);
- узкополочная (У);
- средне- и широкополочная (Д и Ш соответственно).
Балки с уклоном внутренних граней полок в зависимости от условий применения классифицируются на следующие типы:
- для подвесных путей (М);
- дя армарования шахтных стволов (С).
Длина проката может варьироваться от 4 до 12 метров.
Типоразмеры и ГОСТы
Промышленность требует применения типовых и специальных видов профиля, и стальная балка в этом плане не является исключением. При производстве проката из углеродистых сплавов обычного качества, на них распространяется действие ДСТУ 2651:2005/ГОСТ 380-2005, а при использовании легированных сталей уже действует ДСТУ 8541:2015/ ГОСТ 19281-2014.
Основные типоразмеры
|
Балки двутавровые |
Регламентирующий документ
|
Характеристики металлопроката |
|||
|
Номер |
Высота проката, мм |
Ширина полки, мм |
Толщина стенки, мм |
||
|
Горячекатаные с уклоном внутренних граней |
ДСТУ 8768-2018/ГОСТ 8239-89 |
10…60 |
100…600 |
55…190 |
4,5…12 |
|
Специальные для подвесных путей |
ДСТУ 8807-2018/ГОСТ 19425-74 |
18М…45М |
180…450 |
90…150 |
7,0…10,5 |
|
Специальные для армирования шахтных стволов |
14С…36С |
140…360 |
80…140 |
5,5...14 |
|
|
Горячекатаные с параллельными гранями и размером полок: Нормальные |
ГОСТ 26020-83 |
10Б1…100Б |
100…1013 |
55…320 |
4,1…19,5 |
|
Средние |
24Д1…45Д2 |
239…450 |
115…180 |
5,5…7,6 |
|
|
Широкие |
20Ш1…70Ш5 |
193…718 |
150…320 |
6,0…23,0 |
|
|
Колонные |
20К1…40К5 |
195…431 |
200…400 |
6,5…23,0 |
|
При этом стандарты регламентируют также радиусы закругления, угол уклона и симметрию полок. Кривизна стенки и перекос полочек не должны превышать параметров допустимых предельных отклонений. ГОСТ 7566-94 регламентирует процесс упаковки, транспортировки и хранения проката.
Особенности и достоинства
Как металлопрокат, балка двутавровая металлическая отлично сваривается всеми видами электродуговой и газовой сварки и хорошо режется автогеном и ленточными пилами. Стойкость к статическим и динамическим нагрузкам позволяет использовать ее для возведения объектов повышенной сложности и в сейсмически опасной зоне.
Механические свойства
Как конструктивный элемент, металлический двутавр отличается невысокой удельной массой и демонстрирует:
- хорошую стойкость к воздействию атмосферной влаги и слабоагрессивных сред;
- высокие и идентичные показатели прочности при работе на изгиб, сжатие и растяжение;
- непроницаемость для жидкой и газовой среды. У стали плотность металла составляет 7,85 т/м3;
- удовлетворительную чувствительность к знакопеременным колебаниям температуры окружающей среды.
Параметры ударной вязкости, временное сопротивление и предел текучести проката определяется маркой используемой стали и его толщиной. При проектировании следует учитывать, что при хорошей устойчивости к силам сжимающего и изгибающего характера, Н-образный профиль чувствителен к скручивающим деформациям.
Преимущества
- Невысокая трудоемкость и металлоемкость.
- Повышенная надежность в эксплуатации вследствие однородности металла.
- Универсальность. Это отдельный вид проката и при необходимости он режется на тавровый профиль, который также может понадобиться при строительстве и выполнении решетчатых конструкций.
- Возможность применения различных видов дуговой и газовой сварки и слесарно-механической обработки.
- Позволяет вести строительные и монтажные работы по сбору металлоконструкций с высокими темпами производства.
Сфера применения балки стальной
Интересные факты. Метод горячей прокатки сплошной стальной заготовки с целью получения Н-образного профиля впервые в мире был запатентован еще в середине XIX века Альфонсом Хэлбоу – представителем американской компании Forges de la Providence. Но основной бум массового производства двутавра совпал не с периодом индустриализации промышленности, а с началом интенсивного строительства небоскребов, где они стали основным конструкционным материалом.
Промышленное строительство
Для создания горизонтальных, наклонных и вертикальных несущих конструкций в современном строительстве применяется много конструкционных материалов, выполненных из дерева или бетона, но стальные балки перекрытия всегда в приоритете. Такая популярность обусловлена не только высокими механическими свойствами, но и отличной индустриальностью проката. Он изготавливается на специализированных промышленных мощностях, а резаться, свариваться и собираться в металлоконструкции и закладываться, как несущий элемент, может непосредственно на площадке. Поэтому из профиля наиболее часто выполняют мачты и монорельсы, а также каркасы зданий и сооружений:
- ангаров и аэродромов;
- пешеходных переходов;
- фабрик, заводов и цехов;
- эстакад и смотровых площадок;
- верфей и доков для морских и речных судов.
При изготовлении резервуаров для хранения горючих жидкостей, бункеров военно-промышленного и аграрного назначения, морских нефтегазодобывающих платформ, временных и быстровозводимых зданий для проживания вахтенных рабочих также используется балка стальная двутавровая. Это один из лучших материалов для армирования стволов метро и шахтных капитальных выработок и для создания сварных конструкций, эксплуатируемых в условиях:
- статической нагрузки с присутствующими растягивающими напряжениями: несущие балки, перекрытия и фермы;
- динамических и подвижных циклических нагрузок: подкрановые и хребтовые балки, подвесные пути и мостовые конструкции;
- сжимающих статических нагрузок. Для этой группы в основном используется колонный и свайный класс профиля.
Гражданское строительство
Этот металлопрокат используется при возведении многоэтажных и высотных общественных зданий, многоквартирных жилых домов и быстровозводимых построек. А также при строительстве:
- плавательных и спортивных бассейнов;
- выставочных и торговых павильонов;
- подземных паркингов и гаражей;
- искусственных островов и дамб;
- велотреков и стадионов;
- причалов и пирсов.
Люди также используют стальной двутавр в собственном хозяйстве. Он в значительной мере упрощает проведение работ по созданию:
- площадок для барбекю;
- погребов подполов и подвалов;
- гаражей и навесов хозяйственного назначения;
- оснований под плитный фундамент и садовые беседки.
Из него получаются отличные опорные стойки для создания барьерных ограждений и заборов. А также остов для крупногабаритных ворот, шпунтовые сваи и монтажные стойки.
Машиностроение
Из-за Н-образной формы и прочностных характеристик профиль часто используется в качестве материала для изготовления станин станочного оборудования: металлорежущих и деревообрабатывающих станков, кузнечных прессов, аллигаторных и гильотинных ножниц, установок ультразвуковой обработки, компрессорных и вентиляторных установок.
Также производители предпочитают купить двутавр для производства рам вагонов и железнодорожных платформ, клетей производственного оборудования.
Связаться с нашими менеджерами для консультации можно по телефону 0800-30-30-70 или в помощью Viber и Telegram
Помимо двутавровой балки, в строительстве и производстве техники также широко используется швеллер. У двух видов фасонного проката есть как схожие характеристики, так и весомые различия. Узнать, что лучше в использовании - балка или швеллер, можно в другой статье нашего блога.
