Стальные балки конструкция типы
Автор: Волков Семён
Дата публикации: 28 Апреля 2024
Содержание:
Стальная балка - это фундаментальный поддерживающий элемент, который обычно располагается под углом или горизонтально в структурах и функционирует на изгиб. Ее устанавливают на две или несколько опор, и она выполняет роль опоры для облицовки, пола, кровли, а также используется при создании перекрытий и строительстве мостов.
В контексте конкретного проекта, функцию балки могут исполнять как металлический профиль, так и деревянный брус. В сфере строительства применяются металлические изделия, способные выдержать огромные эксплуатационные нагрузки и обладающие высоким уровнем прочности на протяжении долгого времени.
Методика классификации стальных балок базируется на технологии их изготовления:
- Прокатная;
- Сварная
Ассортимент арендуемых балок включает в себя товары, изготовленные с использованием следующих техник:
- Согласно методу горячей прокатки;
- Изгибом листового металла
Прокатную ленту формируют из прямоугольной заготовки, подвергая ее одновременному воздействию температуры и сжатию роликами, объединенными в прокатный стан. Конкретный вид стали определяет необходимость термообработки для улучшения механических свойств в процессе изготовления. Таким образом, получают двутавры, сечение которых напоминает букву "H".
Полуфабрикаты, созданные методом холодной катки, производятся из металлического листа, что позволяет формировать их по своему усмотрению. Такой материал считается легким в строительстве.
- для каркасно-конструкционных зданий;
- разделительных стен из гипсокартона, а также других панельных материалов вроде OSB, ДВП, ДСП и других подобных.
- Устройство дверных и оконных отверстий;
- Они применяются в областях, таких как машиностроение, судостроительство и прочих сферах.
Металлическую поверхность обрабатывают цинком с целью повышения ее устойчивости к коррозии.
Сокращение издержек на производство металлической рулонной продукции достигается благодаря оптимизации производственных мощностей и стандартизации ассортимента. Однако это имеет свои ограничения – размеры. Вероятность экономической неэффективности производства крупногабаритного металлического проката довольно высока. По этой причине для выполнения уникальных строительных проектов, где требуется значительное количество специфических требований (например, мосты, эстакады, здания с большим расстоянием между опорами), обычно используется сварная конструкция.
С помощью сварки можно создать как отдельный образец, так и небольшую серию. В процессе могут применяться различные сплавы, соответствующие требованиям проекта. После выбора марки, стальной лист нарезается на полосы, торцы обрабатываются и из 2-3 частей собираются в зависимости от конфигурации.
Можно сравнивать балки, созданные сваркой, с теми, которые были сделаны при помощи горячекатаного метода:
- Повышена грузоподъемность или уменьшено использование металла.
- зафиксированы нестандартные габариты;
- Создание элементов с изменяемым сечением
Поскольку резерв устойчивости предназначен для достижения пика сопротивления деформации, на конкретных сегментах это не необходимо, поэтому уменьшение толщины стенки приводит к снижению металлоемкости.
Типы стальных балок по форме сечения
Выполняя одну задачу, возможно применить различные профили, что позволяет сократить расходы на металлическую раму. В промышленном и общестроительном секторах используются следующие виды:
- Тавры, изготовленные в форме буквы "Т", обладают несколько меньшей прочностью по сравнению с профилями в форме Н, которые имеют две планки жесткости. Тавровые балки обычно используются с целью сокращения затрат на металл, например, при создании легких элементов конструкций балконов или ферм. Кроме того, они применяются для укрепления критически важных узлов в строительных конструкциях и отлично устойчивы к землетрясениям.
- "Н"-образные двутавры являются ключевым строительным элементом, обладающим высокими показателями прочности, способностью сопротивляться изгибающим и растягивающим нагрузкам, а также высокой несущей способностью.
- П-образный швеллер отлично справляется со сжатием, превосходя в этом двутавр, однако его способность выдерживать изгибание оставляет желать лучшего. Он часто используется в строительстве каркасов крыш и прогонов. Благодаря удобной форме, такие полуфабрикаты легко адаптируются под требования промышленного производства и машиностроения.
Стандарт Р 57837-2017, включающий в себя разнообразие горячекатаных равнополочных двутавровых профилей, позволяет делить их по областям использования.
Относительно типов балок:
- Б — стандартные;
- Ш – это термин, обозначающий головные уборы с широкими полями.
В дополнение к этому, стандарт определяет регламентные характеристики для таких типов полуфабрикатов:
- К- расположенные в виде колонн;
- С — относящиеся к сваям;
- ДБ, ДК – это дополнительные ряды.
Тип колонный отличается увеличенной толщиной стен и полок, проявляя повышенную устойчивость и используется в роли колонн и опор. Свайная серия, в свою очередь, служит для комплексной обвязки фундамента, то есть соединения всех свай в одну систему с помощью сварки.
Обозначение высоты осуществляется в сантиметрах, так, например, 16Б1 означает 157 мм, а 45Ш1 - 440 мм. Вариации толщины стен и полок обозначаются различными заключительными числами, как в примерах: 25Б1, 25Б2, 25Б3, 25Б4.
Сварные двутавры, использующиеся в строительных конструкциях, производятся в соответствии с ТУ 14-2Р-477-2015. Данный регламент применяется к двутаврам обычного типа Б, широкополочным Ш, а также колонным К с соответствующей маркировкой.
Стандарт ГОСТ 19425-74 обозначает классификацию балок и швеллеров, требующихся для подвешенных дорог и автомобильной промышленности, с внутренним наклоном полок.
- Минус 12 процентов.
- Составляет 16%
Маркировка проката производится по его высоте, измеренной в сантиметрах, и углу наклона внутренних стенок: 22С обозначает 220 мм, а С - угол наклона в 16%, 30М означает 300 мм высоты с углом наклона стенок 12%. Стандарт предлагает типоразмеры с различной толщиной стен:18С и 18Са имеют перегородку шириной 7 и 9 мм соответственно.
Существуют различные варианты исполнения швеллеров, произведенных согласно ГОСТ 8240-97.
- У — с отклонением;
- П - это конструкция с полками, расположенными в параллельной форме.
- Они отличаются экономичностью.
- Л - это обозначение легких с параллельными сторонами.
- Символы С являются особыми.
Отметки указывают на набор и высоту h. Были также добавлены стандартные размеры для проката с большей толщиной или длиной полки - 27У 270 мм, модель У, 24П, 16Л, 26С, 26Са и т.д.
Преимущества балок из металла
Благодаря присутствию ребер жесткости, металлопрофили характеризуются:
- с большой грузоподъемностью;
- стойкостью против вращения, сгибания;
- изготавливаются из сортов стали, которые легко свариваются;
- Применимы для сварочных, болтовых и клепаных структур.
Достоинства:
- Единое распределение давления;
- Устойчивость и повышенная стабильность;
- Уменьшение использования металла;
- Стоимостная эффективность по сравнению с применением арматуры в аналогичных условиях;
- Устойчивость к влияниям разнообразных характеров;
- Эластичность способствует долгосрочному поддержанию формы.
- Стабильность при воздействии вибрации;
- Комфорт при перевозке;
- Можно применять особый тип стали, обладающей сопротивлением к коррозии и способной выдерживать низкие температуры.
Балка двутавровой формы применяется в различных областях строительной отрасли: монолитном и каркасном строительстве, в сооружениях, не требующих больших затрат времени. Ее высокие прочностные показатели допускают увеличение архитектурного потенциала: позволяют укомплектовывать широкие пролеты и увеличивают эффективно используемую площадь в промышленных объектах.
Особенности:
- Опция изготовления единичных экземпляров;
- Преобразование архитектурных концепций и увеличение прибыльности проектов.
- Создание изделий с переменной толщиной стенки позволяет дополнительно уменьшить использование сырья.
- Простым способом укрепления мест, где фокусируются напряжения, является приварка полос, что способствует расширению площади сечения.
Применение было найдено для двутавров:
- в горнодобывающей отрасли;
- мостостроении;
- в создании подземных конструкций и туннелей;
- создание висячих маршрутов;
- установка опор для трубопроводов;
- в качестве компонентов крановых установок и другого технического оснащения
Одним из преимуществ сварных двутавровых профилей является их неограниченный размер. Их формирование происходит на индивидуальной основе, что дает возможность решать задачи нестандартного характера, при этом сокращая израсходованный металл.
Применение швеллеров необходимо для укрепления железобетонных структур, скоростного формирования проёмов, отделки плинтусов и пандусов. Также они активно используются при создании производственных конвейеров и в процессе строительства вагонов.
Особенности:
- Стабильность при воздействии вертикальных и осевых нагрузок;
- Простота в установке;
- Процесс производства х/к осуществляется путем гибки, и у них отсутствуют проблемы, связанные с соединением с помощью сварки.
Швеллер становится оптимальным решением для использования в случаях, когда двутавр не показывает эффективности. Так, он часто используется при работе с рекламным оборудованием, строительством складов и ангаров. В то же время, нельзя строить здания более одного этажа на каркасе из швеллера. Швеллерные металлические профили удачно заменяют собой корсоуры в лестницах на объектах частного строительства. Этот материал обладает преимуществом в виде меньшего веса каркаса по сравнению с деревом, не боится щелевины и не подвергается гниению, а также является экологически безвредным.
Производство тавровых профилей относительно простое, и применяются они в основном для создания легких конструкций, таких как перила, промышленные стеллажи, тепличные блоки, крепления для панелей. Однако в связи с падением спроса на них, производство таких профилей почти полностью остановилось. Вместо них стали использовать уголки и профильные трубы.
Возможные дефекты балок из стали
Следует помнить, что продукция из балки, как и все стальные изделия, подвержена воздействию коррозии, а также усталостным напряжениям при продолжительных динамических нагрузках. Существуют определенные дефекты, которые могут возникнуть при несоблюдении процессов производства или установки. Вот список самых распространенных:
- Отступления от установленных критериев качества вызывают несогласованность прочностных свойств и искажение геометрических форм.
- Появление трещин в металлическом теле, сварных соединениях или рядом с ними приводит к сокращению проектируемой области сечения.
- Деформации и углубления на поверхности, изгиб деталей влекут за собой несоответствия во время установки.
- Износ от коррозии и абразивности, связанный с некорректным хранением или использованием ранее использованных полуфабрикатов;
- Некорректное размещение, например, при стопке товара свыше 3 метров, может вызвать искажения, выпуклость и формирование формы, похожей на гриб, перемычки сверх установленных лимитов.
Неточности в процессе изготовления усложняют выполнение работ на строительном участке. Зазоры могут возникнуть в местах соединений. Обычно такой дефект выявляется и устраняется отделом контроля качества. Проверка металлопроката производится с учетом условий его использования, включая климатические особенности, воздействие вредных факторов на промышленных объектах и в сопредельных зонах, возможность изменение нагрузок и др. В соответствии со строительными регламентами, допустим ремонт балочных элементов с последующим дополнительным обследованием.
