Балка стальная
Двутавровые балки относятся к самым распространенным видам фасонного металлического проката. Поэтому им отводится заметное место в каталоге реализуемой интернет-магазином компании «УВМ-СТАЛЬ» продукции. Рассмотрим подробнее, каковы особенности стальной балки, технологию ее производства, основные сферы практического применения и сортамент, в соответствии с действующими сегодня в России ГОСТами.
Определение, достоинства и сфера применения
Двутавровая балка (другие часто используемые названием – балка, двутавр) – вид фасонного металлопроката. Наименование получил из-за характерной формы, напоминающей двойную букву «Т» или «Н», которая перевернута набок. Профиль состоит из двух полок (верхней и нижней), которые соединяются стенкой. Такая конструкция проката обеспечивает перераспределение нагрузок сразу по двум направлениям – вертикали и горизонтали. Результатом выступает резкое увеличение несущей способности и прочности балки при одновременном снижении расхода металла, необходимого на ее изготовление.
Продуманная и просчитанная конструкция двутавровой балки позволяет добиться нескольких весомых преимуществ. Главными из них становятся такие:
способность переносить разнонаправленные нагрузки;
удобство складирования, транспортировки и перемещения внутри стройплощадки;
технологичность, которая достигается свариваемостью материала;
разумный уровень цен, обеспечиваемый небольшим расходом металла на производстве проката;
стойкость практически к любым воздействиям извне;
высокая жесткость, прочность и долговечность конструкции.
Основным направлением практического применения двутавра выступает строительство. Балка применяется при возведении несущего каркаса или отдельных несущих конструкций самых разных по функциональному предназначению зданий. К числу последних относятся:
частные и многоэтажные жилые дома;
шахты горнодобывающих предприятий;
объекты метрополитена;
тоннели для авто- и ж/д транспорта;
котлованы;
устройства берегоукрепления;
промышленные предприятия;
мансардные этажи.
Отдельного упоминания заслуживают еще два направления использования стальной двутавровой балки. Первое – изготовление строительных конструкций (стропильная система, лестницы и т.д.) Второе – производство продукции разных отраслей машиностроения, например, ж/д вагонов, грузовых платформ, морских судов и т.д.
Регламентирующие стандарты
Различают два основных вида двутавровых балок. Для каждого из них разработан и применяется собственный набор стандартов. Первый – это двутавровая балка, для изготовления которой используется метод горячего проката, а в качестве исходного сырья – сталь углеродистых и низколегированных марок. Сортамент этого вида металлического проката содержится в ГОСТе Р 57837-2017, который частично заменил применявшийся ранее и используемый до сих пор ГОСТ 8239-89. Дополнительные требования к качеству производства подобной металлопродукции изложены в ГОСТе 535-2005 и ГОСТе 27772-2015. Еще одним важным нормативно-техническим документом, регламентирующим изготовление горячекатаных балок повышенной прочности, выступает ГОСТ 19281-2014.
Второй вид рассматриваемого проката – специальные стальные двутавровые балки. Их сортамент определяется в соответствии с ГОСТом 19425-74. Документ регламентирует относительно небольшой и достаточно специализированный тип металлопродукции, но в силу его важности также заслуживает отдельного рассмотрения.
Характеристики, типоразмеры и сортамент двутавровых балок
Разные ГОСТы предусматривают различные подходы к классификации двутавров. А потому имеет смысл последовательно описать основные и наиболее важных требований каждого из нормативно-технических документов.
ГОСТ 8239-89 (отменен)
Несмотря на то, что стандарт не используется в статусе национального, его содержимое по-прежнему часто применяется на практике. Предусматривает классификацию балок в зависимости от высоты, которая при делении на 10 дает номер двутавра. Последнее значение изменяется от 10 до 60 с разным шагом увеличения – от 2 до 5. Другие обозначения габаритов металлопроката показаны на рисунке.
Таблица размеров и весов двутавровых балок приводится далее.
|
Показатель в мм/номер двутавра |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
27 |
|
Высота (h) |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
270 |
|
Ширина полки (b) |
55 |
64 |
73 |
81 |
90 |
100 |
110 |
115 |
125 |
|
Толщина стенки (s) |
4,5 |
4,8 |
4,9 |
5 |
5,1 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
6 |
|
Толщина полки средняя (t) |
7,2 |
7,3 |
7,5 |
7,8 |
8,1 |
8,4 |
8,7 |
9,5 |
9,8 |
|
Радиус закругления внутри (R) |
7 |
7,5 |
8 |
7,5 |
9 |
9,5 |
10 |
10,5 |
11 |
|
Радиус закругления полки (r) |
2,5 |
3 |
3 |
3,5 |
3,5 |
4 |
4 |
4 |
4,5 |
|
Площадь сечения в кв. см |
12 |
14,7 |
17,4 |
20,2 |
23,4 |
26,8 |
30,6 |
34,8 |
40,2 |
|
Масса 1 п. м. балки в кг |
9,46 |
11,50 |
13,7 |
15,9 |
18,4 |
21 |
24 |
27,3 |
31,5 |
|
Показатель в мм/номер двутавра |
30 |
33 |
36 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
|
|
Высота |
300 |
330 |
360 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
|
|
Ширина полки |
135 |
140 |
145 |
155 |
160 |
170 |
180 |
190 |
|
|
Толщина стенки |
6,5 |
7 |
7,5 |
8,3 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
Толщина полки средняя |
10,2 |
11,2 |
12,3 |
13 |
14,2 |
15,2 |
16,5 |
17,8 |
|
|
Радиус закругления внутри |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
20 |
|
|
Радиус закругления полки |
5 |
5 |
6 |
6 |
7 |
7 |
7 |
8 |
|
|
Площадь сечения в кв. см |
46,5 |
53,8 |
61,9 |
72,6 |
84,7 |
100 |
118 |
138 |
|
|
Масса 1 п. м. балки |
36,5 |
42,2 |
48,6 |
57 |
66,5 |
78,5 |
92,6 |
108 |
|
По качеству изготовления двутавры делятся на изделия повышенной и обычной точности. Другими требованиями к производству металлического проката по ГОСТ 8239-89 выступают такие:
предельная кривизна балки должна находиться в пределах 0,2% от длины;
длина отдельного профиля изменяется в диапазоне от 4 до 12 метров;
изготовление более длинных балок производится по отдельной спецификации и дополнительному согласованию с потребителем;
предельно возможное отклонение веса погонного метра двутавровой балки от указанного в размещенной ранее таблице составляет +3%/-5%.
ГОСТ Р 57837-2017
Введен в действие с мая 2018 года. Содержит технические условия на самые распространенный вид балок – стальные двутавры с гранями полок, расположенными параллельно друг другу. Технология производства – горячий прокат. Исходное сырье для изготовления – сталь легированных и нелегированных марок. Сфера практического применения двутавра такого типа – строительные конструкции, предусматривающие два вида монтажных соединений – сварные или болтовые.
ГОСТ вводит классификацию стального проката, которая предусматривает наличие следующих видов двутавров:
нормальные балочные – предназначены для эксплуатации с нагрузкой на двутавровую балку на изгиб;
широкополочные балочные – отличаются от обычных сопоставимостью размеров высоты балки и ширины полок;
колонные – используется не в качестве балок, а для устройства колонн;
свайные – обладают повышенными свойствами в части прочности и несущей способности, а также способностью выдерживать разнонаправленные нагрузки.
Другими критериями для классификации двутавров становятся такие:
длина – мерные и немерные с несколькими разновидностями;
класс прочности – определяется с учетом стали, использованной в качестве исходного сырья;
состояние готовности – горячекатаные или после контролируемой прокатки (во втором случае допускается ускоренное охлаждение).
Предусмотренный ГОСТом сортамент включает множество позиций разных видов. Некоторые из наиболее ходовых представлены в таблице.
|
Балочный нормальный двутавр |
|||||||||
|
Показатель в мм/номер двутавра |
10Б1 |
20Б1 |
30Б1 |
30Б2 |
40Б1 |
40Б3 |
50Б1 |
60Б1 |
70Б1 |
|
Высота (h) |
100 |
200 |
298 |
300 |
396 |
406 |
492 |
596 |
691 |
|
Ширина полки (b) |
55 |
100 |
149 |
150 |
199 |
201 |
199 |
199 |
260 |
|
Толщина стенки (s) |
4,1 |
5,5 |
5,5 |
6,5 |
7 |
9,5 |
8,8 |
10 |
12 |
|
Толщина полки средняя (t) |
5,7 |
8 |
8 |
9 |
11 |
16 |
12 |
15 |
15,5 |
|
Радиус закругления полки (r) |
7 |
11 |
13 |
13 |
16 |
16 |
20 |
22 |
24 |
|
Площадь сечения в кв. см |
10,32 |
27,16 |
40,8 |
46,78 |
72,16 |
102,05 |
92,38 |
120,45 |
164,74 |
|
Масса 1 п. м. балки в кг |
8,1 |
21,3 |
32 |
36,7 |
56,6 |
80,1 |
72,5 |
94,6 |
129,3 |
|
Балочный широкополочный двутавр |
|||||||||
|
Показатель в мм/номер двутавра |
20Ш0 |
30Ш0 |
30Ш1 |
30Ш2 |
40Ш1 |
50Ш1 |
60Ш1 |
70Ш1 |
100Ш1 |
|
Высота (h) |
190 |
290 |
294 |
300 |
383 |
482 |
582 |
692 |
990 |
|
Ширина полки (b) |
149 |
199 |
200 |
203 |
299 |
300 |
300 |
300 |
320 |
|
Толщина стенки (s) |
5 |
7 |
8 |
11 |
9,5 |
11 |
12 |
13 |
16 |
|
Толщина полки средняя (t) |
7 |
10 |
12 |
18 |
12,5 |
15 |
17 |
20 |
21 |
|
Радиус закругления полки (r) |
13 |
18 |
18 |
18 |
22 |
26 |
28 |
28 |
30 |
|
Площадь сечения в кв. см |
31,11 |
61,48 |
72,38 |
87,38 |
112,91 |
145,52 |
174,49 |
211,49 |
293,82 |
|
Масса 1 п. м. балки в кг |
24,4 |
48,3 |
56,8 |
68,6 |
88,6 |
114,2 |
137 |
166 |
230,6 |
|
Колонный двутавр |
|||||||||
|
Показатель в мм/номер двутавра |
15К1 |
20К1 |
30К1 |
30К2 |
30К3 |
30К4 |
30К5 |
35К1 |
40К1 |
|
Высота (h) |
147 |
196 |
298 |
300 |
300 |
304 |
308 |
342 |
394 |
|
Ширина полки (b) |
149 |
199 |
299 |
300 |
305 |
301 |
301 |
348 |
398 |
|
Толщина стенки (s) |
60 |
6,5 |
90 |
10 |
15 |
11 |
12 |
10 |
11 |
|
Толщина полки средняя (t) |
8,5 |
10 |
14 |
15 |
15 |
17 |
19 |
15 |
18 |
|
Радиус закругления полки (r) |
11 |
13 |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
20 |
22 |
|
Площадь сечения в кв. см |
34,17 |
52,69 |
110,8 |
119,78 |
134,78 |
134,82 |
149,56 |
139,03 |
186,81 |
|
Масса 1 п. м. балки в кг |
26,8 |
41,4 |
87 |
94 |
105,8 |
105,8 |
117,4 |
109,1 |
146,7 |
Аналогичные данные приводятся по свайным, дополнительным балочным и дополнительным колонным двутаврам. Стандарт устанавливает несколько требований к изготовлению металлопродукции. Они состоят в следующем:
нормативная длина мерной балки изменяется от 6 до 24 метров;
допустимый интервал шага – вплоть до 0,1 м;
длина немерного двутавра изменяется от 4 до 24 метров;
предельное количество немерного двутавра зависит от массы погонного метра балки и изменяется от 5% до 20%.
Отдельного упоминания заслуживают требования к качеству поверхности стального проката. Они состоят в недопустимости:
пленов (если их площадь превышает полтора кв. см.);
трещин и рванины;
загрязнений, закатов, раковин от окалины и других визуально заметных дефектов.
Приемка двутавровой балки производится по стандартной процедуре. В рамках контроля обязательно проверяется правильность оформления сопутствующих документов, прежде всего – присутствие всех необходимых реквизитов и сведений о металлопродукции. Например, штампа об успешном прохождении технического контроля.
ГОСТ 19425-74
Вступил в силу с начала 1975 года. Регламентирует сортамент специальных стальных балок и швеллеров, предназначенных для практического применения в трех областях:
устройство подвесных путей;
армирование стволов шахт;
автомобильная промышленность.
С учетом качества изготовления профили классифицируются на два типа – обычной и высокой точности. Основные размеры и другие характеристики двутавров представлены в таблице.
|
Показатель в мм/номер двутавра |
14С |
20С |
27С |
36С |
18М |
24М |
30М |
36М |
45М |
|
Высота (h) |
140 |
200 |
270 |
360 |
180 |
240 |
300 |
360 |
450 |
|
Ширина полки (b) |
80 |
100 |
122 |
140 |
90 |
110 |
130 |
130 |
150 |
|
Толщина стенки (s) |
5,5 |
7 |
8,5 |
14 |
7 |
8,2 |
9 |
9,5 |
10,5 |
|
Толщина полки средняя (t) |
9,1 |
11,4 |
13,7 |
15,8 |
12 |
14 |
15 |
16 |
18 |
|
Радиус закругления внутри (R) |
7,5 |
9 |
10,5 |
12 |
9 |
10,5 |
12 |
14 |
16 |
|
Радиус закругления полки (r) |
3,8 |
4,5 |
5,3 |
6 |
3,5 |
4 |
6 |
6 |
7 |
|
Площадь сечения в кв. см |
21,5 |
35,6 |
54,5 |
90,9 |
32,9 |
48,7 |
64 |
73,8 |
98,8 |
|
Масса 1 п. м. балки в кг |
16,9 |
27,9 |
42,8 |
71,3 |
25,8 |
38,3 |
50,2 |
57,9 |
77,6 |
Специальный стальной прокат выпускается длиной в пределах 4-13 метров. Отрезки длиной от 3 до 4 метров считаются остатками. Допускается их присутствие в партии в количестве, не большем 5% от общей массы. Изготовление двутавров большей длины происходит с разработкой отдельной спецификации и после согласования с потребителем.
Предельно допустимое отклонение от нормативной длины балки составляет 40 мм (если длина двутавра находится в пределах 8 метров) или 80 мм (для более длинного проката). Требования к исходному сырью для производства стальных специальных балок регламентированы ГОСТом 535-2005.
Вместо вывода
Двутавр справедливо считается одним из самых ходовых видов металлического проката. Главное, что его выделяет – это прочность стальной балки, которая достигается просчитанными размерами и использованием качественного исходного сырья. Немаловажным аргументом в пользу двутавра становится доступный уровень цен, который достигается отработанной технологией производства и небольшим расходом стали. Именно такое сочетание обеспечивает крайне широкую сферу практического применения двутавровой балки.