Направляющая двутавровой балки из конструкционной стали: размеры, вес, стандарты и советы по выбору

Двутавровая балка из конструкционной стали представляет собой горячекатаный или сварной стальной профиль Н-образного профиля, образованный двумя параллельными широкими полками, соединенными с вертикальной стенкой. Его широкие полки распределяют нагрузки в поперечном направлении и противостоят короблению по двум осям, поэтому это сечение по умолчанию для стальных колонн зданий, основных рам и тяжелых промышленных балок. На практике указание одного означает указание четырех размеров в миллиметрах, марки стали, стандарта и теоретического веса на метр.

Что такое двутавровая балка из конструкционной стали?

H-образная балка из конструкционной стали представляет собой элемент открытого профиля, поперечное сечение которого напоминает заглавную букву H. Вертикальный элемент — это перегородка, а два горизонтальных элемента — это полки. Двутавровые балки изготавливаются либо горячекатаными как цельная деталь, либо сборными путем сварки трех стальных пластин вместе. Определяющей геометрией является ширина полки, которая почти равна высоте секции и придает элементу высокую жесткость как в сильной, так и в слабой осях.

Основные характеристики структурной двутавровой балки:

• Параллельные поверхности фланцев упрощают болтовые соединения и сварку по сравнению с коническими двутавровыми профилями.
• Широкие полки обеспечивают боковую устойчивость и уменьшают эффективную длину продольного изгиба колонн.
• Симметричное поперечное сечение эффективно работает при сжатии, изгибе и комбинированной осевой плюс моментной нагрузке.
• Стандартные метрические двутавровые балки имеют высоту сечения примерно от 100 до 1000 мм.

H-образная балка и I-балка: основные различия и как выбрать

Самый быстрый способ отличить две секции — это полка: двутавровая балка имеет широкие параллельные полки, а двутавровая — более узкие полки с конической внутренней поверхностью. Эта геометрия контролирует, как каждая секция несет нагрузку.

Используйте двутавровую балку, когда элемент должен выдерживать момент или сжатие в двух направлениях, например, колонна здания или переносная балка под тяжелой стеной. Используйте двутавровую балку для простого пролета, который изгибается преимущественно в одном направлении, например балки перекрытия или поперечины моста, где меньший собственный вес снижает затраты. Для колонн двутавровая балка обычно требует меньше стали, чем двутавровая балка равной мощности, что делает ее более экономичным выбором.

Как читать обозначения размеров двутавровой балки

В метрическом обозначении двутавровой балки указаны четыре размера: высота сечения, ширина полки, толщина стенки, толщина полки, все в миллиметрах. Н 300×300×10×15 – секция высотой 300 мм с полками шириной 300 мм, стенкой 10 мм и полкой 15 мм. При сравнении сечений сначала проверьте толщину и ширину фланца, поскольку они определяют большую часть изгибающей способности; Толщина стенки контролирует прочность на сдвиг и сопротивление местному продольному изгибу.

Справочная таблица размеров и веса двутавровой балки

Теоретический вес равен площади поперечного сечения в квадратных метрах, умноженной на плотность конструкционной стали, 7850 кг/м³. Допуски фрезерных станков вызывают небольшие отклонения, поэтому воспринимайте приведенные ниже значения как ориентир для предварительного проектирования.

Общие стандарты и марки стали для двутавровых балок

Двутавровые балки производятся в соответствии с различными региональными стандартами, поэтому сопоставьте стандарт с нормами проектирования, используемыми на месте монтажа.

Подтвердите требования к энергии удара для холодных регионов и проверьте, выдан ли сертификат мельницы последней редакции стандарта. Общий риск закупок заключается в предположении, что идентичные химические вещества, полученные от разных заводов, действуют одинаково, поэтому всегда требуйте сертификат испытаний с указанием предела текучести, прочности на разрыв, удлинения и ударной нагрузки.

Применение двутавровых балок в зависимости от диапазона размеров

Практический диапазон размеров двутавровых балок напрямую зависит от масштаба здания.

от H 100 до H 200

В этом диапазоне двутавровые балки используются в мезонинных этажах, стальных рамах малой этажности, косоурах лестниц, опорах машин и сборных жилых конструкциях. Их легкий вес позволяет снизить затраты на транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы краном.

От H 250 до H 400

Это «рабочая лошадка» для одноэтажных промышленных зданий: основные колонны и стропила, подкрановые балки, мостовые поперечные балки и производственные платформы.

От H 400 до H 600 и выше

Тяжелые секции этого класса образуют колонны высотных зданий, основные каркасы сталелитейных цехов, машинных залов и большие портальные конструкции. Они также используются в портовом оборудовании и опорах электропередачи.

Прокатные и сборные двутавровые балки и аспекты сварки

Горячекатаные двутавровые балки экономичны, если требуемый размер соответствует стандартной производственной программе завода. Когда для проекта требуется нестандартная глубина, более высокая марка стали, такая как S460 или Q460, или определенное соотношение стенки к полке, производители используют составную двутавровую балку: три пластины, сваренные вместе двумя непрерывными продольными угловыми сварными швами.

Поскольку эти сварные швы выполняются по всей длине балки, скорость и стабильность сварки влияют как на стоимость, так и на искажения. Сварка под флюсом является предпочтительным методом, и крупные производители металлических конструкций все чаще обращаются к автоматизированной сварке за эти длинные швы. Манипулятор для сварки колонны и стрелы SAW поддерживает постоянную дугу и скорость перемещения, что снижает необходимость повторной обработки по сравнению с ручной сваркой.

Манипулятор для сварки колонны и стрелы SAW для сварки угловых швов длинных двутавровых балок SAW Производители колонн и стрел, Компания Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd - китайский производитель и компания SAW Column & Boom, поддержка индивидуальной настройки, компания ... Посмотреть продукт → 10-тонный традиционный сварочный манипулятор для сборки балок и прихваток Поставщики традиционных сварочных позиционеров 10T, завод OEM/ODM - Wuxi WeldNice H Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd - поставщик традиционных сварочных позиционеров 10T в Китае и завод OEM / ODM, компания 10T Conv ... Посмотреть продукт →

Для более коротких элементов, ребер жесткости и опорных пластин производитель сварочного оборудования Благодаря опыту изготовления двутавровых балок можно привести каждое соединение в нижнее положение и улучшить скорость наплавки и форму шва. Правильно сваренная сборная двутавровая балка работает так же хорошо, как прокатанный профиль в большинстве строительных конструкций, при условии, что размеры сварных швов рассчитаны на полную передачу нагрузки и проверены неразрушающим контролем.

Как выбрать правильный размер двутавровой балки

Начинайте выбор с диапазона нагрузки, а не с предположения о размере. Примените код дизайна, соответствующий вашему региону, а затем выполните следующие действия:

1. Перечислите все постоянные, постоянные, ветровые и сейсмические нагрузки, действующие на элемент.
2. Определите длину без опоры и условия крепления для каждой оси.
3. Рассчитайте требуемый момент сопротивления и момент инерции для изгибающихся элементов или требуемую общую площадь и радиус инерции для сжимаемых элементов.
4. Введите таблицу стандартных размеров и выберите наименьшее сечение, которое удовлетворяет пределам прочности, прогиба и местного изгиба.
5. Проверьте выбранную секцию на соответствие комбинированным проверкам осевого и изгиба.
6. Проверьте толщину стенки и фланца для детализации соединений, особенно для торцевых пластин или моментных соединений.
7. Если вы планируете заменить прокат на сборный, уточните наличие пластины и требования к сварке.

Распространенной ошибкой при подборе поставщиков является заказ более тяжелой секции, чем необходимо, потому что больший размер кажется безопаснее. Более тяжелая балка увеличивает собственную нагрузку, стоимость фундамента и бюджет стали и может даже увеличить прогиб из-за собственного веса. Основывайте покупку на результатах расчетов, а не на визуальной интуиции.

Часто задаваемые вопросы

Вот ответы на вопросы, которые инженеры и покупатели стали чаще всего задают о строительных двутавровых балках.

В чем основное отличие двутавровой балки от двутавровой?

Основное отличие – геометрия фланца. Двутавровая балка имеет широкие параллельные полки, что придает ей более высокую жесткость относительно слабой оси, тогда как двутавровая балка имеет более узкие конические полки и предназначена в основном для однонаправленного изгиба. Выберите двутавровую балку для колонн и двунаправленных моментных соединений; выберите двутавровую балку для простых пролетов пола и крыши.

Какой вес может выдержать двутавровая балка из конструкционной стали?

Грузоподъемность зависит от размеров секции, длины пролета или колонны, марки стали, условий опирания и боковых связей. Одна колонна H 300 × 300 × 10 × 15 может выдерживать сотни килоньютонов при нормальных строительных условиях, но точная цифра должна быть получена в результате проверки устойчивости. Всегда рассчитывайте согласно соответствующему стандарту, а не полагайтесь на эмпирическое правило.

Можно ли сваривать двутавровые балки из конструкционной стали?

Да. Горячекатаные двутавровые балки обычно свариваются с использованием дуговой сварки защитным металлом, MIG, порошковой проволокой и дуговой сварки под флюсом. Используйте присадочный металл, соответствующий основной марке, соблюдайте требования к предварительному нагреву для толстых фланцев и защищайте соединение в холодных погодных условиях.

Является ли сборная двутавровая балка такой же прочной, как горячекатаная балка?

Составная двутавровая балка достигает эквивалентной прочности, если марка листа правильная, размеры продольных угловых швов подобраны так, чтобы передавать полную нагрузку, а качество сварного шва проверяется осмотром. Основным преимуществом сборного профиля является возможность задавать нестандартную высоту и оптимизированную толщину листа, чего нет на прокатном стане.

Какую марку стали следует заказать для наружной конструкции?

Для открытых конструкций в холодном климате выбирайте марку с гарантированной ударной вязкостью, например S355J2 или Q355D. Для обогреваемых внутренних конструкций обычно достаточно стандартных марок конструкций, таких как S235JR или Q235B. Местные нормы проектирования устанавливают минимальные требования.

Заключительные рекомендации

Укажите для каждой двутавровой балки ее полное обозначение, стандарт, марку стали и длину и попросите поставщика подтвердить теоретический вес на метр и допуски соответствующего стандарта. Для нестандартных сварных секций используйте производственную линию, оснащенную автоматизированным сварочным оборудованием для контроля тепловложения, прямолинейности и производительности. Правило выбора простое: сопоставьте секцию с маршрутом нагрузки, сверьте расчетом и купите по признанному стандарту.