Двотавр, як вид фасонного металопрокату, є одним з головних конструкційних елементів при створенні будь-якого, більш-менш великого об'єкту, розрахованого на інтенсивні навантаження. До таких належать:
♦ будівлі і промислові споруди;
♦ конструкції залізничних, автомобільних і пішохідних мостів;
♦ шахтні перекриття і тунелі;
♦ кранові естакади;
♦ несучі конструкції в важкому машинобудуванні, вагонобудуванні та ін.
Сталеві двотаврові балки виробляються в найширшому асортаменті і різних модифікаціях. До найбільш затребуваних відносяться гарячекатані з похилими видами полиць, основні види з паралельними гранями. Зварні балки також користуються зростаючим попитом. Розглянемо популярні види двотаврів і їх застосування.
За способом виробництва двотаври бувають зварні і гарячекатані. Незалежно від технології виробництва, двотаврові балкові профілі мають ряд загальних переваг:
♦ висока зносостійкість і міцність, відповідно - довговічність в експлуатації;
♦ здатність витримувати різноспрямовані навантаження;
♦ використання двотаврів дозволяє знизити металоємність об'єктів;
♦ варіативність можливостей з'єднання балок.
Гарячекатані двотаври
Двотаври з ухилом полиць і їх застосування
ГОСТ 8239-89 встановлює сортамент гарячекатаних двотаврів з ухилом внутрішніх полиць від 6 до 12%. Всього випускається 17 типорозмірів даного виду балок, в двох класах точності (Б - підвищеної, В - звичайної), з висотою профілю від 100 до 600 мм (відповідно, номера двотаврів від 10 до 60).
З ухилом полиць від 7,5% до 16% виробляються балки двотаврові спеціальні (ГОСТ 19425-74), призначені для конструкцій, експлуатація яких передбачає значні навантаження на вигин і стиск.
Маркуються спеціальні двутаври наступним чином:
♦ буквою «М» (ухил до 12%) - монорейкові, для балок підвісних шляхів;
♦ буквою «С» (ухил від 12% до 16%) - спеціальні будівельні, використовуються в будівництві великих промислових об'єктів, шахтних стволів, залізничних мостів, в гірничодобувній промисловості та ін.
По класу точності продукція даного класу поділяється на двотаври високої точності (А) і звичайної точності (В).
Двотаври з паралельними гранями і області їх використання
Гарячекатані двотаврові балки з паралельними гранями полиць виробляються відповідно до вимог ГОСТ Р 57837-2017. Сортамент цієї продукції набагато ширше, ніж сортамент попереднього виду прокату. За сферою призначення їх умовно ділять на групи:
♦ Балкові нормальні (позначаються літерою «Б»). Висота профілю більше ширини полиць. Стійкі до навантажень на вигин. Висота профілю - від 100 до 1013 мм.
♦ Балкові широкополочні (Ш). Висота профілю близька за значенням ширині полиць. Висота профілю - від 193 до 718 мм. Завдяки широким полицям жорсткість і стійкість до навантаженнь більше на 40%, в порівнянні з нормальним двотавром. Нормативний документ - ГОСТ 26020-83.
♦ Колонні двотаври (К). Як і в попередньому випадку - значення висоти профілю близькі до ширини полиць. Відрізняються стійкістю до спектру навантажень - на стиск, розтяг і стиск з вигином. Висота профілю - від 195 до 431 мм. Міцність і жорсткість у цього виду балок значно вище, ніж у попередніх варіатів. Сортамент і вимоги до колонних двотаврів наведені в ГОСТ 26020-83.
♦ Додаткові серії.
З наведеного списку найбільш затребуваними на ринку металопрокату є двотаври балкові нормальні і широкополочні. У створенні масштабних об'єктів використовуються колонні двотаври.
Області застосування гарячекатаних двотаврів з паралельними гранями полиць
Балкові нормальні двотаври найбільше затребувані в будівництві:
♦ для створення перекриттів;
♦ в якості армуючих елементів в бетонних конструкціях;
♦ для обв'язки фундаментів (ростверки);
♦ для створення гілок ґратчастих колон;
♦ для створення гілок підкранових колій;
♦ для будівництва полегшених пішохідних мостів невеликої довжини;
♦ в якості стрижнів стійок фахверків і стрижнів опорних стійок ферм;
♦ в якості стропильних балок і ригелів рам та ін.
Споживачами цього виду прокату є також вагонобудування, різні галузі машинобудування.
Широкополочні двотаври в будівництві використовують при створенні відповідальних об'єктів середньої навантаженості, а також для створення вертикальних конструкцій, в яких визначальним є навантаженням стиснення.
Конструкції, в яких використовуються широкополочні двотаври:
♦ колони одноповерхових виробничих будівель;
♦ підкранові консолі і підкранові траверси;
♦ опорні стійки фахверків;
♦ опорні стійки ферм;
♦ підкроквяні ферми;
♦ транспортні ангари;
♦ опори естакад і трубопроводів;
♦ прогонові конструкції залізничних мостів;
♦ опорні колони конструкцій.
Колонні двутаври відрізняються високими характеристиками міцності і застосовуються при будівництві особливо відповідальних об'єктів:
♦ великих виробничих цехів і споруд, багатоповерхових будівель;
♦ опор нафто - і газопроводів;
♦ шахт в гірничодобувній галузі;
♦ довго пролітних залізничних і автомобільних мостів та ін.
Зварні двотаври
Зварні двотаври виготовляються шляхом зварювання Н-образного класичного профілю на спеціальному обладнанні з трьох смуг гарячекатаної листової сталі. З удосконаленням технології зварювання і обробки металу, зварні двотаври практично позбулися ризику розломів і тріщин в зварювальних швах.
Технологія виробництва обумовлює головні переваги цього виду двотаврів:
♦ геометричні параметри (ширина і товщина полиць, висота і товщина стінки, довжина) можуть бути будь-якого розміру на вимогу замовника;
♦ стінки і полиці можуть бути виконані з різних сталей, що дозволяє здешевити продукцію, зменшити вагу.
Більш того, зараз ведуться розробки зварного двотавра з гофрованої стінкою. Ребра жорсткості гофрованої стінки дозволять використовувати більш тонкий сталевий лист для її виготовлення, без шкоди для фізико-механічних характеристик двотавру.
Використання зварних балок вимагає дуже ретельних розрахунків. Але при правильному виборі вони не поступаються по міцності і довговічності іншим видам двотаврових балок.
Популярні типорозміри
При виборі двотавру враховують типорозмір, марку сталі, з якої він виготовлений, його фізичні характеристики (вказані в нормативних документах), експлуатаційні вимоги, отримані в результаті інженерних розрахунків.
Проте, можна сказати, що деякі типорозміри користуються підвищеним попитом. До них відносяться:
Двотавр 10. Це мінімальний розмір балки. Використовується в якості допоміжних ланок колон і ферм, як армуючих елементів. А також в машинобудуванні і автодорожньому будівництві, в спорудженні легких сільськогосподарських об'єктів.
Двотавр 16. Область застосування цієї двотаврової балки включає перераховані вище виробничі та будівельні сфери плюс конструкції перекриттів.
Двотавр 20. Сфера використання - дуже широка - опорні конструкції в цивільному і промисловому будівництві, елементи ферм, рам вантажної спецтехніки та вагонів.
Двотавр 24. Ця двотаврова балка оцінюється, як надійний силовий елемент в будь-який металоконструкції, будівельної, автомобільної, кранової тощо.
Двотавр 30. Переважно використовується в конструкціях, що зазнають навантаження на вигин. А саме елементи покрівель, ферм, перекриттів, горизонтальних і вертикальних зв'язків і інших несучих, металоконструкцій. Активно застосовуюється даний типорозмір в важкому машинобудуванні, в транспортному будівництві.
Треба розуміти, що вище наведено лише дуже узагальнений опис, без урахування такого важливого чинника, як марка стали. Наприклад, двотавр зі сталі Ст3сп та двотавр зі сталі 09Г2С одного типорозміру - це два абсолютно різних двотавра. Крім того, при виборі двотаврів не можна нехтувати інженерно-технічними розрахунками.
