Повертаємося до циклу статей, присвячених використанню сталевої продукції. Раніше в цьому блозі я вам розповів про застосування в будівництві таких виробів як профільні труби та швелери. А сьогодні розглянемо з усіх боків двотаврові балки. Двотаври міцно закріпилися в будівельній та машинобудівній галузях завдяки формі та набору механічних та експлуатаційних характеристик. При цьому, з одного боку, нормативна документація на гарячекатаний двотавровий прокат обумовлює стандартну сітку розмірів таких виробів, що спрощує роботи з проектування та розрахунку несучої здатності металевої конструкції та подальший процес підбору потрібного профілю. Але у той же час існує можливість під специфічні умови експлуатації виготовити зварний варіант балки з індивідуальними розмірами, а це може забезпечити більшу ефективність та ергономічність обраного рішення й економію металу при дотриманні вимог до експлуатаційної стійкості споруди.
Що ж, давайте розберемося, чи дійсно металева балка така універсальна й чи все так легко та просто з її використанням у промисловості та побуті.
Опис та різновиди металевих двотаврових балок
Загальну інформацію про балкові профілі та технології їхнього виготовлення ви можете знайти в іншій статті нашого блогу. Двотавр – це продукція з поперечним перерізом схожим на літеру I або H, яка виготовляється з нелегованих та легованих сталей (для окремих застосувань можуть використовуватися інші чорні та кольорові сплави).
Основними розмірними показниками балок є загальна висота профілю (h), ширина полиці (b), товщина стінки (s), товщина полиці (t). Стандартами обумовлені допустимі відхилення цих параметрів, а також можливі зміщення від центру, перекіс полиць, кривизна профілів, допуски на масу партії чи одного двотавру тощо. Також технічна нормативна документація та будівельні норми вказують, які марки сталі можуть застосовуватися при виготовленні балок для тих чи інших видів металевих конструкцій.
Згідно із класифікацією, наданою в ДСТУ EN 10079, двотаври належать до групи довгомірних профілів (англ. Long products) і поділяються на нижче вказані види.
Товари які можуть вас зацікавити
Гарячекатані профілі (англ. Hot rolled sections)
Таку продукцію отримують шляхом гарячого прокатування на середньосортових, великосортових, універсальних балкових та рейкобалкових станах. В залежності від розмірів та сфер застосування такі двотаври поділяють на:
- Крупносортні (великосортові) профілі – гарячекатаний прокат, що має такі ознаки: висота перемички ≥ 80 мм; поверхні перемичок сполучені з внутрішніми поверхнями полиць; полиці в основному симетричні та однакові за шириною; зовнішні поверхні полиць паралельні; полиці мають зменшену товщину перемички до ребра, конічні фланці або однакову товщину (у випадку з паралельними полицями). Розрізняють стандартні профілі, а також тонкі (із зменшеними за товщиною полицями та/або стінкою) та товсті (із збільшеною товщиною полиць/ стінки);
- Шахтні профілі – двотаври для гірничодобувної галузі, які відрізняються від інших I-профілів більшим нахилом внутрішньої поверхні полиць;
- Дрібні I- та H-профілі – двотаври, висота яких не більша за 80 мм;
- Спеціальні профілі – вироби, які мають нерівні або асиметричні полиці чи стінки нестандартної товщини.
Найбільша доля споживання гарячекатаних двотаврових балок приходиться на сферу промислового, інфраструктурного та житлового будівництва. Металеві двотаври використовують як колони та перекриття будівель та споруд, опори мостів та естакад. Балка гарячекатана окремих типорозмірів використовується у машино- та вагонобудуванні, а також для армування шахтних стволів та формування підвісних монорейкових колій для переміщення промислового транспорту.
Зварні профілі (англ. Welded sections)
Це довгомірні вироби, які мають форму, подібну вищевказаним продуктам, але для їхнього виготовлення застосоване не гаряче прокатування, а зварювання гарячекатаного та холоднокатаного сортового та листового прокату на автоматичних та напівавтоматичних лініях. Зварні балки дещо поступаються гарячекатаним у жорсткості та здатності опиратися згинаючим навантаженням через наявність зварних швів та зон термічного впливу в структурі матеріалу, які утворюються під час високотемпературної обробки. Але й переваг в них також вистачає, наприклад:
- Відсутність стандартного ряду й можливість виготовлення виробу певних розмірів під конкретний проект. Це дозволяє суттєво зменшити загальну вагу та металоємність конструкції. Відповідно, навантаження споруди на фундамент також знижується, що дає можливість зекономити й на його підготовці;
- Можливість застосування різних матеріалів для різних елементів двотавру з урахуванням схеми його навантаження (наприклад, для полиць використати високоміцну сталь S460NL, а стінку зробити зі сталі S235JR або навпаки);
- Можливість виготовлення технологічних отворів в менш навантажених елементах балки (наприклад, отворів для прокладки кабелів та труб у її стінці);
- Менша ціна на зварний двутавр у порівнянні з гарячекатаним аналогом.
Ключовий напрямок використання зварної балки двотаврової – будівельні опори та перекриття. Також її застосовують при виробництві несучих рам та інших елементів транспорту та обладнання.
Стандарти України на сортамент гарячекатаних двотаврів
І знову ми підійшли до «цікавинок вітчизняного стандартостворення». В частині двотаврових балок теж все непросто, оскільки зараз в нашій країні одночасно діють такі групи стандартів:
- ДСТУ, розроблені на базі радянських та пострадянських ГОСТів;
- ДСТУ EN – національні гармонізовані версії відповідних європейських норм EN;
- ДСТУ ISO – національні гармонізовані стандарти на базі документів Міжнародної Організації зі Стандартизації (ISO).
Стандарти на сортамент сталевих двотаврів, що діють в Україні станом на 2025 рік
|
Стандарт |
Види балок, що виготовляються за стандартом |
Приклади позначень двотаврів |
|
ДСТУ 8768:2018 «Двотаври сталеві гарячекатані. Сортамент» |
Гарячекатані сталеві двотаври з ухилом внутрішніх граней полиць |
10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 40, 45, 50, 55, 60 |
|
ДСТУ 8807:2018 «Балки двотаврові та швелери сталеві спеціальні. Сортамент» |
Гарячекатані двотаври для підвісних шляхів |
18М, 24М, 30М, 36М, 45М |
|
Гарячекатані двотаври для армування шахтових стовбурів |
14С, 20С, 20Са, 22С, 27С, 27Са, 36С |
|
|
ДСТУ 7555:2014 «Двотавр № 19 для хребтової балки. Сортамент» |
Гарячекатаний двотавр №19 для хребтової балки вагонів |
19 |
|
ДСТУ EN 10365:2022 «Гарячекатані сталеві швелери, I та H профілі. Розміри та маси» |
Двотаври з паралельними гранями IPE |
IPE AA 80 – IPE AA 240, IPE A 80 – IPE A 600, IPE 80 – IPE 600, IPE O 200 – IPE O 600, IPE V 400 - IPE V 600, IPE 750 x 134, IPE 750 x 147, IPE 750 x173, IPE 750 x 196 |
|
Широкополичні балки HE |
HE 100 AA – HE 1000 AA, HE 100 A – HE 1000 A, HE 100 B – HE 1000B, HE 100 C – HE 320C, HE 100 M – HE 1000 M, HE 600 x 337, HE 600 x 399, HE 700 x 352 тощо |
|
|
Екстраширокополичні балки HL та HLZ |
HL 920 x 344, HL 1000 A, HL 1000 x 976, HL 1100 M, HL 1100 R, HLZ 1100 A, HLZ 1100 D та ін. |
|
|
Широкополичні колони HD |
HD 260 x 54,1, HD 320 x 300, HD 400 x 1299 тощо |
|
|
Широкополичні несучі палі HP та UBP |
HP 305 x 79, HP 360 x 109, HP 400 x 231, UBP 203 x 203 x 45, IBP 356 x 368 x 174 та ін. |
|
|
Універсальні балки UB |
UB 127 x 76 x 13, UB 356 x 171 x 45, UB 1016 x 305 x 584 та ін. |
|
|
Універсальні колони UC |
UC 305 x 305 x 283, UC 356 x 406 x 677, UC 356 x 406 x 1299 тощо |
|
|
Двотаври з ухилом полиць IPN та J |
IPN 80 – IPN 600, J 76 x 76 x 13 – J 254 x 203 x 82 |
|
|
ДСТУ ISO 657-15:2009 «Профілі сталеві гарячекатані. Частина 15. Двотаври з ухилом внутрішніх граней полиць (метрична серія). Розміри та характеристики поперечного перерізу» |
Двотаври з ухилом внутрішніх граней полиць |
SB 80 x 6 – SB 600 x 131 |
|
ДСТУ ISO 657-16:2009 «Профілі сталеві гарячекатані. Частина 16. Двотаври колонні з ухилом внутрішніх граней полиць (метрична серія). Розміри та характеристики поперечного перерізу» |
Колонні двотаври з ухилом внутрішніх граней полиць |
SC 100 – SC 250 |
Позначення, розміри та сфери застосування балок за цими стандартами відрізняються, що ускладнює пошук аналогів та їхнє використання в промисловості за відсутності якогось конкретного профілю в наявності.
Особливості нормативної бази щодо використання двотаврових балок
Окрім такої строкатої збірки діючих стандартів на сталеві двотаври, є ще декілька моментів, які ускладнюють загальну ситуацію. Про них мова піде нижче.
Європейська та національна системи проектування металоконструкцій
До 2013 року процес проектування будівельних металоконструкцій в Україні відбувалося виключно за національними нормами (ДСТУ, ДБН, СНіП тощо). Відповідно сталеві профілі та інша металопродукція, які в них фігурують, також повинні бути виготовлені згідно вітчизняних стандартів ДСТУ та міждержавних ГОСТ.
Але з липня 2013 року в нашій країні були впроваджені нові державні будівельні норми ДБН А 1.1-94:2010, який дозволили виконувати проектувальні роботи з використанням Єврокодів – системи європейських стандартів, що охоплюють розробку, надійність, контроль довговічності та інші моменти експлуатації будівель і споруд. Після цього на базі європейських будівельних стандартів (EN 1090 та інші) були розроблені їхні гармонізовані національні версії (в нашій системі стандартизації їхні позначення починаються з «ДСТУ-Н Б»). Авжеж в цьому комплексі норм проектування немає жодного згадування про прокат, який виробляється за ГОСТ/ ДСТУ – виключно сталі за Євронормами та гармонізованими ДСТУ EN.
Зараз вибір системи проектування металоконструкцій в Україні виконують замовники та проектувальники у кожному окремому випадку, закріплюючи це у відповідних завданнях на проектування. Одночасне використання в одному проекті національної системи та Єврокодів заборонене. Відповідно залишається необхідність виробництва та застосування сталевого прокату як за національними ДСТУ, так й за європейськими EN/ ДСТУ EN. Як довго буде тривати ця «подвійна гра» – наразі невідомо.
Використання застарілих технічних норм
Багато вітчизняної конструкторської, проектної та іншої нормативної документації було розроблено до 2000них років з використанням діючих на той момент ГОСТів (деяким з яких вже тоді виповнилося по півстоліття). Й значну частину цих документів з моменту їхнього створення ніхто не переглядав на предмет актуальності вказаних стандартів. Тому досі в багатьох українських проектах фігурують двотаври за нормами, що були скасовані в Україні ще 5-10 років тому.
І ще півбіди, якщо там можна знайти технічні документи, на заміну яким прийшли аналоги ДСТУ. Часто вони впроваджувалися без значних коригувань, зберігаючи позначення продукції та технічні вимоги до неї. А що робити, коли такий стандарт було скасовано повністю, без заміни? Оце вже реальна проблема, оскільки в проектних документах звичайно вказуються конкретні типорозміри та конкретні матеріали двотаврів, які або вже не існують взагалі, або виготовляються в інших країнах, але не можуть застосовуватися у нас через скасування такої технічної норми на державному рівні.
Найбільш популярними серед стандартів на сортамент двотаврових балок, за якими наразі безнадійно полюють спеціалісти із закупівлі, є ГОСТ 26020-83 (скасований повністю, без заміни), ГОСТ 5267.5-90 (скасований із заміною на ДСТУ 7555), ГОСТ 8239-89 (скасований із заміною на ДСТУ 8768), ГОСТ 19425-74 (скасований із заміною на ДСТУ 8807) та інші. До 2022 року для рішень, в яких було некритичним використання прокату поза діючими державними стандартами, таку продукцію імпортували з країн колишнього соцтабору, де ці норми ще функціонували.
Але в останні роки реалізація всіх проектів, заснованих на «древній нормативці», знаходиться під серйозною загрозою. Така ситуація стосується далеко не одних двотаврів – вона охоплює майже всі продукти та сектори економіки. І якщо не навести лад в цьому питанні, очікувана відбудова інфраструктури країни та відродження інших промислових галузей можуть піти зовсім іншими темпами, ніж очікувалося. Сподіваюся, у профільних українських інституцій все ж таки вистачить наснаги та ресурсів, щоб врешті решт позбутися всіх цих радянських «рудиментів» та довести до ладу вітчизняну нормативну базу.
