Ваше місто
smc@metinvestholding.com
Написати листа
smc@metinvestholding.com
0 800 30 30 70
Подзвонити
0 800 30 30 70
Замовити дзвінок
Увійти

Зареєструватися

Балка сталева: виготовлення, види, особливості та застосування

  1. Головна
  2. Статті
  3. Балка сталева: виготовлення, види, особливості та застосування
Балка сталева: виготовлення, види, особливості та застосування
Двотаврова балка - поширений вид сталевого фасонного прокату. Завдяки характерній Н-образній формі поперечного перерізу двотавр металевий відмінно протистоїть зсувним деформаціям, інертний до інтеграції внутрішніх напружень і добре витримує односпрямований вигин.
Балка сталева: виготовлення, види, особливості та застосування
Метінвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ua/articles/balka-stalnaya-izgotovlenie-vidy-osobennosti-i-primenenie/
2020-11-23 11:50:19
Балка сталева: виготовлення, види, особливості та застосування
13 Березня 2020

Двотаврова балка - поширений вид сталевого фасонного прокату. Завдяки характерній Н-образній формі поперечного перерізу вона відмінно протистоїть зсувним деформаціям, інертна до інтеграції внутрішніх напружень і добре витримує односпрямований вигин. Такі властивості в поєднанні з механічною міцністю сталі роблять двутавр сталевий універсальним будівельним і конструкційним матеріалом і зумовили його широке застосування в різних сферах економіки і в народному господарстві.

Виготовлення балки сталевої

Сучасні металургійні комбінати випускають двутаври сталеві в великому сортаменті. І в залежності від цільового призначення їх виробляють з конструкційних вуглецевих і низьколегованих сталей, а виготовляють одним з нижчеописаних способів.

Метод гарячої прокатки

Цей спосіб виготовлення грунтується на поздовжній пластичній деформації нагрітого металу шляхом обтиску в чорнових і чистових клітях прокатного стану. Для цього сталева заготовка нагрівається в методичній печі вище 1000°С і, пройшовши окаліноломатель, надходить в прокатний переділ. Тут заготівля прокатується між симетрично обертовими валками, які мають спеціальну конфігурацію поверхні, збільшується в довжині і поступово набуває Н-подібної форми. Після сталевий профіль ріжеться на відрізки заданої довжини і направляється на холодильник – спеціальну зону прокатного стана для охолодження готових профілей. Вже в охолодженому стані балка двотаврова проходить правку геометрії полиць і відправляється на склад готової продукції.

Гаряча прокатка - це найбільш ефективний і поширений метод обробки металів тиском, що мінімізує внутрішні напруги і наявність прихованих дефектів в товщі сталевого виробу. До того ж він дозволяє організувати багаторівневий контроль якості і дефектоскопію. Тому гарячекатана сталева балка характеризується більш високими показниками міцності і володіє однорідною структурою металу у порівнянні зі зварним варіантом.

Метод автоматичного зварювання

Цей спосіб є більш дешевою і простою альтернативою гарячої прокатки, заснований на використанні автоматичного зварювання. А полягає цей метод в наступному. Листовий прокат або сталеві смуги ріжуться на відрізки заданої довжини і ширини, які потім збираються в єдину балку за допомогою приварювання всіх елементів на прихватки. Потім полки остаточно приварюються до стінки, як до основи, з внутрішньої сторони і з застосуванням автоматичного зварювання під шаром флюсу (SAW або ESW). Таким чином, двутавр металевий зварюється з трьох смуг в єдину конструкцію, яка на фінішному етапі проходить правильну машину. При цьому зварний шов рівномірно йде уздовж кожного стику полиці і основи, а охолодження металу відбувається природним способом. Для видалення технологічних слідів прокат може піддаватися додатковій дробеструменевій обробці.

Цей метод відрізняється дешевизною, характеризується високою продуктивністю і дозволяє забезпечити досить високу точність розмірів й широку номенклатуру виготовляємих виробів. Але при всіх плюсах термічний перегрів сталі в зоні утворення зварного шва значно знижує показники міцності металовиробу. Та й неоднорідність металу зварного валика також обмежує можливості його застосування в сильно навантажених конструкціях і в об'єктах підвищеної небезпеки.

Типи балки сталевої

Виходячи з вищенаписаного, стає зрозуміло, що двутавр сталевий буває гарячекатаним і зварним. Але це далеко не вся класифікація його сортаменту. Розглянемо це питання більш детально і визначимо основні типи профілю з урахуванням форми і розмірів полиць.

За формою полиць

За геометричної конфігурації полиць балка металева двотаврова виробляється з ухилом внутрішніх граней полиць від 6 до 12 відсотків і з паралельними гранями полиць. Перші бувають тільки гарячекатані і більше підходять для створення балкових конструкцій і горизонтальних перекриттів. Другі - більш універсальні. Вони виготовляються методом гарячої прокатки і зварним способом і випускаються у вигляді самостійних елементів (балок і колон).

За співвідношенням розмірів

Залежно від ширини полиць, товщини стінки, висоти профілю балка двотаврова сталева з паралельними гранями полиць класифікується на наступні типи:

  • колонна (К);
  • нормальна (Б);
  • узкополочная (У);
  • середньо- і широкополочна (Д і Ш відповідно).

Балки з ухилом внутрішніх граней полиць спеціального призначення залежно від умов застосування класифікуються на наступні типи:

  • для підвісних шляхів (М);
  • для армування шахтних стволів (С).

Довжина двотаврів може варіюватися від 4 до 12 метрів.

Типорозміри і ГОСТи

Промисловість вимагає застосування типових і спеціальних видів профілю, і сталева балка в цьому плані не є винятком. При виробництві прокату з вуглецевих сталей звичайної якості, на них поширюється дія ДСТУ 2651/ГОСТ 380, а при використанні легованих сталей вже діє ДСТУ 8541/ГОСТ 19281 

Основні типорозміри

Балки двотаврові

Документ, що регламентує

Характеристики металопрокату

Номер

Висота прокату, мм

Ширина полиці мм

Товщина стінки, мм

Гарячекатані з ухилом внутрішніх граней

ДСТУ 8768/ГОСТ 8239

10…60

100…600

55…190

4,5…12

Спеціальні для підвісних шляхів

ДСТУ 8807/ГОСТ 19425

 18М…45М

180…450

 90…150

 

7,0…10,5

Спеціальні для армування шахтних стволів

 

14С…36С

 

140…360

 

80…140

 

5,5...14

Гарячекатані з паралельними гранями і розміром полиць:

Нормальні

ГОСТ 26020

 

 

10Б1…100Б

 

 

100…1013

 

 

55…320

 

 

4,1…19,5

Середні

24Д1…45Д2

239…450

115…180

5,5…7,6

Широкі

20Ш1…70Ш5

193…718

150…320

6,0…23,0

Колонні

20К1…40К5

195…431

200…400

6,5…23,0

При цьому стандарти регламентують також радіуси заокруглення, кут ухилу і симетрію полиць. Кривизна стінки і перекіс полиць не повинні перевищувати параметрів допустимих граничних відхилень. ГОСТ 7566 регламентує процес упаковки, транспортування і зберігання двотаврових балок.

Особливості та переваги

Як металопрокат, балка двотаврова металева відмінно зварюється усіма видами електродугового і газового зварювання і добре ріжеться автогеном і стрічковими пилками. Стійкість до статичних і динамічних навантажень дозволяє використовувати її для зведення об'єктів підвищеної складності і в сейсмічно небезпечній зоні.

Механічні властивості

Як конструктивний елемент, металевий двотавр відрізняється невисокою питомою масою і демонструє:

  • хорошу стійкість до впливу атмосферної вологи і слабоагресивних середовищ;
  • високі і ідентичні показники міцності при роботі на вигин, стиск і розтяг;
  • непроникність для рідкого і газового середовища. У сталі щільність металу становить 7,85 т/м3;
  • задовільну чутливість до знакозмінних коливань температури навколишнього середовища.

Параметри ударної в'язкості, тимчасовий опір і межа плинності сталевих двотаврових балок визначаються маркою використовуваної сталі і його товщиною. При проектуванні слід враховувати, що при хорошій стійкості до сил стискаючого і згинального характеру, Н-подібний профіль чутливий до деформацій скручення.

Переваги

  • Невисока трудомісткість і металоємність.
  • Підвищена надійність в експлуатації внаслідок однорідності металу.
  • Універсальність. Двотавр - це окремий вид прокату і при необхідності він ріжеться на тавровий профіль, який також може знадобитися при будівництві та виконанні ґратчастих конструкцій.
  • Можливість застосування різних видів дугового і газового зварювання і слюсарно-механічної обробки.
  • Ведення будівельних та монтажних робіт зі збору металоконструкцій з високими темпами виробництва.

Сфера застосування балки сталевий

Цікаві факти. Метод гарячої прокатки суцільної сталевої заготовки з метою отримання Н-подібного профілю вперше в світі був запатентований ще в середині XIX століття Альфонсом Хелбоу - представником американської компанії Forges de la Providence. Але основний бум масового виробництва двотавру збігся ні з періодом індустріалізації промисловості, а з початком інтенсивного будівництва хмарочосів, де вони стали основним конструкційним матеріалом.

Промислове будівництво

Для створення горизонтальних, похилих і вертикальних несучих конструкцій в сучасному будівництві застосовується багато конструкційних матеріалів, виконаних з дерева або бетону, але сталеві балки перекриття завжди в пріоритеті. Така популярність обумовлена ​​не тільки високими механічними властивостями, але і відмінною технологічністю прокату. Він виготовляється на спеціалізованих промислових потужностях, а різатися, зварюватись і збиратися в металоконструкції і закладатися як несучий елемент може безпосередньо на майданчику. Тому з профілю найбільш часто виконують щогли і монорельси, а також каркаси будівель і споруд:

  • ангарів і аеродромів;
  • пішохідних переходів;
  • фабрик, заводів і цехів;
  • естакад і оглядових майданчиків;
  • верфей і доків для морських і річкових суден.

При виготовленні резервуарів для зберігання горючих рідин, бункерів військово-промислового і аграрного призначення, морських нафтогазовидобувних платформ, тимчасових і швидкомонтованих будинків для проживання вахтових робітників також використовується балка сталева двотаврова. Це один з кращих матеріалів для армування стовбурів метро і шахтних капітальних виробок і для створення зварних конструкцій, що експлуатуються в умовах:

  • статичного навантаження з присутніми напруженнями, що розтягуються: несучі балки, перекриття та ферми;
  • динамічних і рухливих циклічних навантажень: підкранові і хребтові балки, підвісні шляхи і мостові конструкції;
  • статичних навантажень, що стискаються. Для цієї групи в основному використовується колонний і свайний клас профілю.

Цивільне будівництво

Балки сталеві двотаврові використовуються при зведенні багатоповерхових і висотних громадських будівель, багатоквартирних житлових будинків і швидкомонтованих будівель. А також при будівництві:

  • плавальних і спортивних басейнів;
  • виставкових і торгових павільйонів;
  • підземних паркінгів і гаражів;
  • штучних островів і дамб;
  • велотреків і стадіонів;
  • причалів і пірсів.

Прості обивателі також використовують сталевий двотавр у власному господарстві. Він значною мірою спрощує проведення робіт по створенню:

  • майданчиків для барбекю;
  • льохів, підпілля і підвалів;
  • гаражів і навісів господарського призначення;
  • підстав під плитний фундамент і садові альтанки.

З нього виходять відмінні опорні стійки для створення бар'єрних огороджень і заборів. А також остов для великогабаритних воріт, шпунтові палі і монтажні стійки.

Машинобудування

Через Н-подібну форму і міцность профіль часто використовується в якості матеріалу для виготовлення станин верстатного обладнання: металорізальних і деревообробних верстатів, ковальських пресів, алігаторних і гільйотинних ножиць, установок ультразвукової обробки, компресорних і вентиляційних установок.

Також виробники віддають перевагу купити двутавр для виробництва рам вагонів і залізничних платформ, клітей виробничого обладнання.