Снижение металлоёмкости любой строительной конструкции влечёт за собой уменьшение себестоимости объекта. Такого эффекта можно добиться, используя при строительстве стальную двутавровую балку. Это один из видов профилей проката. Н-образное сечение этого материала не только обеспечивает жёсткость всей конструкции, но и позволяет снизить нагрузку на её основание, зафиксировать некоторые элементы.
Теорией и практикой доказано, что балка двутавр самый эффективный и рациональный элемент с поперечной формой сечения, работающий на изгиб.
Двутавровые балки нашли применение не только в строительстве, но и в вагоностроении, автопроме. С их помощью осуществляется усиление стволов шахт, сооружаются арочные и другие навесные конструкции, создаются переправы и мостовые сооружения.
Классификация балочных двутавров
Основу действующих ГОСТов на металлический двутавр составляют исследования по выявлению рациональных типов и частоты градации фасонных профилей.
Профиль производится путём:
- горячего проката;
- сварки.
Балка горячего проката по форме сечения бывает:
- с уклоном граней полок (классический профиль);
- с параллельными гранями.
Основные типы фасонных профилей с параллельными гранями:
- двутавр нормальный (Б);
- двутавр широкополочный (Ш);
- двутавр колонный (К);
- дополнительная серия (Д).
У классического профиля с повышенной или обычной точностью проката, согласно ГОСТ 8239–89 , есть не более 12% уклон внутренних граней. Он применяется как элемент, работающий на изгиб, а может являться составной частью в сечениях колонн.
Для профилей 4-х основных типоразмеров с параллельными гранями разработан ГОСТ 26020–83 , СТО АСЧМ 20−93. Профиль «Б» актуален для колонн решетчатого вида, широкополочные используются в конструкциях, где применяются небольшие колонны, профиль «К» — это колонная балка.
В сортаменте профили маркируются согласно ГОСТ.
Такие параметры, как сопротивление, высота балки, толщина стенки, моменты инерции, ширина полки и радиус изгибов при необходимости можно изучить в ГОСТ. Например, по ГОСТу 8239−89:
Двутавр 10 размеры и масса:
- высота (h): 100 мм;
- (b) ширина: 55 мм;
- (s) толщина стенки: 4,5 мм;
- (t) толщина полки: 7,2 мм.
В одном погонном метре масса (m) — 9,456 кг, в одной тонне метров — 105,7 м.
Характеристика горячекатаных балок
Основной способ, который применяется для производства двутавров — горячая прокатка. Это способ, при котором температура рекристаллизации металла ниже температуры прокатки, что позволяет получить продукцию с высокой точностью размеров.
Основной недостаток, сопутствующий этому процессу — это наличие окалины, которая образуется на поверхности металла.
Для производства профиля применяются рельсобалочные станки. Это высокоточные дорогостоящие станки, на которых, кроме двутавровых балок, прокатывают швеллер, уголки, рельсы широкой колеи.
В зависимости от конечного результата в качестве заготовок применяют блюмы или слябы. Это полупродукт, который является исходным материалом для прокатки на станках, где производится готовый продукт.
На прочность балки влияют:
- длина конструкции;
- форма сечения;
- способ закрепления профиля;
- вид нагрузки;
- марка стали.
Для изготовления продукции применяется сталь, имеющая маркировку 09г2с. Эта аббревиатура говорит о том, что в составе металла содержится 0,09% - углерода, 2% - марганца и менее 1% кремния. Так как суммарно химические добавки не превышают 2,5% сталь относится к низколегированным металлам. К достоинству этой марки относится механическая прочность, температурная стойкость, возможность осуществления закалки.
К недостаткам применяемой стали относится склонность к возникновению коррозии. А недостатком проката является снижение несущей способности, если увеличивается длина пролёта.
Сварной вариант
В некоторых случаях сварная балка выгоднее горячекатаного аналога. Такая продукция применяется при сооружении промышленных и жилых домов, инфраструктурных и общественных объектов.
Процесс производства такой балки проходит несколько стадий, каждая идеально отработана.
Создание заготовки. Из листового металла на установках с числовым программным управлением раскраиваются нужные по длине и ширине штрипсы.- Фрезеровка кромок. Чтобы улучшить провар шва, на кромкофрезерном станке обрабатываются созданные заготовки между полкой и стенкой балки.
- Сборка заготовки. Для сборки предназначены специальные установки, которые оснащены прижимными гидравлическими механизмами. Прежде чем кантовать на 180 градусов профиль, его собирают в Т-образную модель.
- Сварка двутавра. Лучшим способом сварки является сварка автоматом под флюсом. Этот способ гарантирует качество шва, так как при нём отсутствует разбрызгивание жидкого металла.
- Правка полок. В результате нагрева металла может возникнуть необходимость снять шероховатость с профиля, для этого используется специальный стан с роликами.
К преимуществу сварной балки относится возможность создать разные архитектурные формы, с переменной толщиной профиля. В каркасном строении это способствует снижению веса конструкции.
Сортамент такой же, как для прокатных профилей с параллельными гранями. Сварные швы для малонагруженных профилей должны соответствовать 2-й категории согласно ГОСТу 23118−99. Швы двухсторонние выполняются согласно ГОСТу 8713−79.
Деревянная балка
Если в результате строительства, реконструкции дома, дачи или коттеджа планируются деревянные перекрытия, то можно использовать двутавровые балки. Они соответствуют СНиП, сокращают срок строительства и заменяют тяжеловесные металлические конструкции. Монтаж таких конструкций несложен, срок службы длительный.
Для изготовления деревянных балок применяется хвойное дерево. Оно должно быть отбракованное и хорошо высушенное. Для поясов плоскости балок применяется проклеенный и сухой брус, а для перемычки ориентированно-стружечные плиты. Производятся они на современном оборудовании с использованием высокотехнологических материалов.
Размеры сечения лежат в диапазоне от 140 мм до 450 мм, длина балок может быть различной.
К достоинствам деревянных двутавров относится:
длительный срок эксплуатации;- применение экологического сырья;
- отсутствие деформации;
- применение на больших пролётах;
- многофункциональное использование;
- в полном объёме заменяют металлические элементы;
- быстрота и лёгкость при установке;
- проведение работ в кратчайшие сроки;
- водоотталкиваемость и огнеупорность конструкции.
К недостатку относится высокая стоимость деревянных балок, а также риск купить произведённую кустарным способом продукцию.
Производители в России
По данным Федеральной службы государственной статистики России, объём производства металлоконструкций увеличивается с каждым годом. Объясняется это использованием их при строительстве объектов инфраструктуры, зданий и в других отраслях.
Показатель конкуренции среди производителей двутавровой балки большой. Многие предприятия производят балки практически всех типоразмеров, некоторые делают конструкции на заказ по чертежам.
Крупнейшие российские заводы-производители двутавровой балки:
Омутнинский металлургический. Это один из старейших металлургических заводов России. Находится он в городе Омутнинске Кировской области. Завод специализируется на выпуске стальных фасонных и горячекатанных балок с высокой точностью сечения. По требованию потребителей устанавливается марка стали, длина проката и технические требования.- Кулебакский завод металлических конструкций находится в Нижегородской области, город Кулебаки. Он изготавливает и проектирует металлоконструкции с различной сложностью. Представительства этой компании находятся на территории Уральского округа и Центральной части России. Приоритет компании — это качество продукции.
- Основным видом деятельности Раменского завода металлоконструкций, который расположен в городе Раменское Московской области, является изготовление на заказ всех типов металлических конструкций. Изделия завода обладают высокой надёжностью. На производстве используются технологии, способные уменьшить расход металла и снизить стоимость продукции для реализации.
Производство деревянных двутавров — это выгодный бизнес, так как продукция с успехом применяется в строительстве по каркасной технологии для дач и загородных домов. Такой вид профиля не только удешевляет строительство, но и ускоряет его. Поэтому производством такой продукции успешно занимается средний и малый бизнес.
