Балка двутавровая в Бишкеке

Стальной двутавр – конструкционный металлопрофиль, у которого сечение похоже на букву «Н» или две соприкасающиеся буквы «Т», отсюда и название. Такое сечение необходимо для восприятия изгибающих и поперечных нагрузок с минимальным собственным весом. Относится к фасонному прокату.

Техническое описание

Конструкция двутавровой балки состоит из трех элементов:

1. Верхняя горизонтальная полка: нужна, чтобы сжимающие напряжения;
2. Нижняя горизонтальная полка: элемент воспринимает растягивающие напряжения;
3. Вертикальная стенка: соединяет полки, образуя из них прочную систему, и воспринимает сдвиговые напряжения.

Сечение может быть симметричным или специальным (с увеличенными полками).

Основные размеры: высота, ширина полки, толщина стенки и толщина полки.

Главная особенность конструкции двутавровой балки – это расположение основного веса металла на максимальном расстоянии от нейтральной оси, что увеличивает моменты инерции и сопротивления при небольшой площади сечения.

Прочность и изгиб балки зависят от ее размера и марки стали. Ниже приведены таблицы с данными для расчета двутавров типа «Б1».

Таблица 2. Свойства конструкционной стали.

Рассчитать прочность двутавра

Нужно убедиться, что максимальное напряжение в балке от нагрузки не превышает расчетное сопротивление стали (Таблица 2). Порядок расчёта:

• Определить все виды нагрузок и высчитать максимальный изгибающий момент;
• Найти расчетное сопротивление по пределу текучести для конкретной марки стали;
• Разделить максимальный момент сопротивления на расчетное сопротивление по пределу текучести. Получится требуемый момент сопротивления;
• Найти в Таблице 1 значение момента сопротивления оси Y-Y, которое будет ближайшее большее или равному вашему требуемому моменту сопротивления;
• Проверить расчеты по формуле: максимальный изгибающий момент, деленный на момент сопротивления ≤ пределу текучести для конкретной марки стали.

Рассчитать прогиб (изгиб) балки

После проверки двутавровой балки на прочность рассчитывают ее прогиб:

• Определить расчетную схему, длину пролета, нормативную нагрузку, модуль упругости и момент инерции сечения;
• Рассчитать фактический прогиб согласно расчетной схеме;
• Определить предельный прогиб, который зависит от длины пролета;
• Фактический прогиб должен быть меньше предельного. Если, наоборот, больше, то нужно выбрать следующий номер профиля и повторить расчёт.

Изготовление

Н-профили производят методами сварки и горячей прокатки.  Последний метод более распространен, его используют для производства стандартных двутавров. Сварка нужна для производства нестандартных профилей.

Сварка

Балку сваривают из стальных полос с заданными размерами. Три полосы устанавливают в сборочном стане и фиксируют кроткими швами, затем в сварочном портале поясные швы балки сваривают методом автоматической сварки под флюсом с двух сторон. Из-за нагрева форма деформируется, поэтому профиль правят. В конце профиль очищают, режут необходимой длины и при необходимости наносят защитное покрытие.

Горячая прокатка

Стальной блюм нагревают до 1200 °C и пропускают через калибры прокатного стана, которые обжимают металл до необходимой формы. В черновых клетях заготовка приобретает примерную форму, в чистовых клетях Н-профиль калибруют до точных размеров. После последней клети балки режут на мерную длину (6 или 12 м) и охлаждают. В конце правят кривизну, наносят маркировку.

Стандарты

Основные нормативные документы для регламентации производства:

• ГОСТ 8239-89 - профили с уклоном внутренних граней полок;
• ГОСТ 26020-83 – с параллельными полками;
• СТО АСЧМ 20-93 – двутавры серии «Б», «Ш», «К»;
• ГОСТ 19425-74 – серия «М» и «С».

Дополнительные:

• ГОСТ 535-2005 – требования к конструкционной стали;
• ГОСТ 19281-2014 – стандарт для стали повышенной прочности;
• ГОСТ 27772-2015 – классы прочности проката для строительных конструкций.

Сортамент

Для Н-профилей есть специальная система обозначений: (номер профиля) (буква, обозначающая серию) (индекс точности).

Например, двутавр 20 (по ГОСТ 8239-89): 20 – высота проката в сантиметрах; отсутствие буквы означает, что двутавр с уклоном внутренних граней полок.

Балка 25Б1: 25 – условная высота равна примерно 25 см; Б – нормальная балка с параллельными гранями полок; 1 – вариант исполнения (в рамках одного номера профиля может быть несколько типоразмеров).

Сравнение профилей 25Б1 и 25Б2.

Ходовые номера профилей: 14, 16, 18, 22, 24, 30, 40, 20Ш1, 25Б1, 30Ш1, 36М, 16Б1, 18Б1.

Буква «Ш» - широкополочные;

Буква «М» - монорельсовые;

Буква «С» - специальные;

Буква «К» -колонные.

Сварка двутавровых балок

Основной способ соединения для Н-профилей между собой и другими элементами строительной конструкции – это сварка, которая должна обеспечить одинаковую прочность сварного шва по всей его длине.

Распространенные методы:

1. Полуавтоматическая сварка MIG/MAG подходит для монтажных и заводских условий;
2. Ручная дуговая сварка MMA используют с покрытыми электродами для труднодоступных мест;
3. Автоматическая сварка под флюсом применяют для длинных прямолинейных швов, например, при стыковке двутавров по длине.

Основные правила:

1. Зачищение кромок на ширину предполагаемого шва +20 мм;
2. Разделка кромок (V-образная, X-образная) для плотного провара;
3. Элементы собирают в нужное положение и фиксируют с помощью прихваток или сборочных приспособлений;
4. Подбор сварочной проволоки или электрода, чтобы свойства наплавленного металла были такими же как у металла балки. Например, для сварки марки 09Г2С используют проволоку Св-08Г2С;
5. Установка параметров силы тока, напряжения дуги и скорости сварки;
6. Контроль качества: осмотр на отсутствие пор, трещин, замер размеров катетов угловых швов, для ответственных конструкция проводят ультразвуковой и радиографический контроль.

Крепление к двутавровой балке

Кроме сварки профили крепят также другими способами, если тип и величина передаваемых усилий это позволяет.

Для стыка балок и колонн, крепления второстепенных двутавров к главным, в разборных конструкциях используют болтовые соединения с помощью болтов, гаек и шайб.

Комбинированные соединения (болты + сварка) – к двутавру приваривают крепежные пластины или уголки, которые затем болтами соединяют с другими элементами.

Закладные элементы нужны для крепления балки к бетонным основаниям.

Фиксацию на зажимы и струбцины используют для монтажа временных конструкций, крепления направляющих элементов, труб, воздуховодов и кабельных лотков.

Расчет пролета двутавровой балки

Вычислить максимально допустимый пролет можно, зная прочность и жесткость конкретного номера профиля. Ниже приведен упрощенный вариант расчета:

Шаг 1: Собрать характеристики из ГОСТов или других стандартов, по которым произведен конкретный профиль.  Для расчета нужны будут: момент сопротивления (Wx), момент инерции (Ix), расчетное сопротивление стали (Ry) и модуль упругости (E).

Шаг 2: Рассчитать максимальный изгибающий момент по формуле Mmax = Wx х Ry.

Шаг 3: Подставить полученное значение в формулу Mmax = (q х L²_прочность) / 8 и вывести значение L _прочность и получаем √((8 * Mmax) / q).

Шаг 4: Рассчитать фактический прогиб по формуле, которая сответствует схеме нагрузки, например, для шарнирно-опертой балки с равномерной нагрузке формула будет следующая: f_факт = (5 * q_н * L⁴) / (384 * E * Ix).

Шаг 5: Приравнять фактический прогиб (f_пред = L / 250) к предельному: L / 250 = (5 * q_н * L⁴) / (384 * E * Ix), откуда L_прогиб = ³√((384 * E * Ix) / (1250 * q_н)).

Максимально допустимым пролетом для балки будет равен наименьшему из значений: L_прогиб или L _прочность.

Двутавры важны во многих сферах: гражданском, промышленном и частном строительстве. Компания РостМеталл Групп предлагает купить двутавровую балку в Бишкеке под цели вашего проекта. Большой сортамент сертифицированного металлопроката со всеми основными профилями: Б, Ш, К, М и С. Оказываем комплексный сервис, у нас вы можете заказать резку нестандартной длины и сверление отверстий. Отправляйте ТЗ и менеджер свяжется с Вами с ближайшее время.