Двутавровая балка

Двутавровая балка — одна из стандартных разновидностей фасонного металлопроката с H-образным сечением. Такая форма позволяет уменьшить вес, сохранив высокую прочность. Существуют H-образные изделия из альтернативных материалов. Например, для постройки каркасных домов по канадскому методу применяются двутавровые балки из дерева.

Н-профиль востребован в гражданском и промышленном строительстве, поскольку равномерно распределяет нагрузку по всей длине. Выполняет роль несущих элементов при строительстве перекрытий, а также мостостроительстве. Свойства материала позволяют использовать его при армировании шахтных стволов или сопряженных горных выработок, а также любых других задач, где требуются высокие требования по максимальной рабочей нагрузке.

Существует два основных способа изготовления металлических двутавров: горячекатаный и сварной.

Горячекатаные двутавровые балки

При горячей прокатке происходит процесс постепенной деформации заготовки, которую изготавливают из блюма металлического сплава, предварительно нагретого до +1100-1200°C. Прямоугольный блюм прокатывается через систему валов, которые образуют между собой технологическую линию прокатного стана. Нагретая заготовка проходит через проводные ролики, которые деформируют ее для получения параллельных полок. У каждого ролика есть кольцевые проточки, также известные как калибры. Блюм затягивается в них по ходу вращения, сжимается и меняет свою форму.

Сталь проходит несколько этапов прокатки, пока не приобретает свою окончательную H-образную форму. В ходе горячей деформации зерно стали измельчается, а ее прочность увеличивается.

Такой метод позволяет добиться единообразия изготавливаемых двутавров, однако не лишен недостатков:

• Наличие окалины на поверхности.
• Ограниченный сортамент заготовок.
• Большой вес, толстые стенки, высокая стоимость профилей.

Тем не менее малое число размерностей упрощает предварительный расчет конструкций, а прочностные характеристики соответствуют целям, для которых профили применяют. Сортамент и углы наклона полок определяются ГОСТ 26020-83, 19425-74, 8239-89.

Сварные двутавры

Для заготовок используют листовой металл, который нарезают на штрипсы двух видов: для стенки и для полок, они также могут иметь разную толщину. Допускаются двусоставные (бистальные) сплавы конструкции.

После нарезки происходит этап фрезеровки кромки деталей: убираются неровности в местах окончания реза. Лишь затем штрипсы переходят на этап сборки. Раньше предварительная сборка происходила вручную при помощи винтов, однако сейчас эту роль выполняют гидравлические прижимные установки. Детали конструкции предварительно закрепляются между собой, соблюдая прямые углы и общую симметрию.

Полученная сборка проходит через линию двусторонней автоматической сварки. Образовавшийся шов покрывает слой флюса, который упрочняет соединение, абсорбируя вредные примеси, заполняет пустоты.

На последнем этапе фабрикат проходит через валки, чтобы нивелировать возможные деформации, полученные на предыдущих этапах.

Такой метод позволяет получать нестандартные типоразмеры изделий, а также балки переменного или сложного сечения. Штрипсы можно изготовить меньшей массы, а возможность использования различных сплавов для стенок или полок помогает подобрать наиболее эргономичную конструкцию. Цена двутавровой балки может существенно уменьшиться при подобном подходе.

В зависимости от марки стали применяются ГОСТ 535-88, 19281-89, 27772-88

Классификация двутавровых балок

Сортамент горячекатаных двутавровых профилей различается по допустимым углам наклона:

• с уклоном внутренних граней 6-12°;
• с максимальным углом наклона граней до 12°;
• специального назначения с углом наклона до 16°;
• с параллельными гранями.

По сфере применения и типу конструкции изделия маркируются:

• Нормальные (Б) — стандартные балки без уклона, используемые в гражданском или промышленном строительстве.
• Широкополочные (Ш) — имеют более прочный каркас за счет увеличенной ширины граней.
• Колонные (К) — имеют почти квадратное сечение с утолщенной шириной стенок. Нужны для возведения опор, а также на всех участках с несущей нагрузкой.
• Монорельсовые (М) — двутавры специального назначения. Грани расположены под уклоном. Применяются при прокладывании технических транспортных узлов на предприятиях.
• Свайные (С) — для армирования шахтных стволов.
• Дополнительные (Д) — особые балки, изготовленные индивидуально под определенные задачи. Не попадают ни под одну другую действующую категорию.

Двутавры различают по точности прокатки на категории повышенной или обычной точности. Для каждой из них действуют свои предельные отклонения, а также притупление наружных кромок полок. Прописаны в ГОСТ 8239-89 и ГОСТ 19425-74.

В наименовании балки последовательно указывается высота изделия, его вид, длина отрезка. Например, 30 Б1 12 имеет обыкновенный тип профиля, высотой 30 мм и длиной 12 м. В описании обязательно присутствуют марка стали, метод производства, а также ГОСТ. В качестве применяемых сплавов для двутавровых соединений используют низколегированную конструкционную, углеродистую сталь, а также сплавы особой прочности или свойств (например, антикоррозийные хромистые сплавы).