Все о двутаврах 20Б1

Балка двутавровая 20Б1 – решение, которое способно выручить в ситуации, когда доступа к швеллерным изделиям на строящемся объекте не оказалось из-за особенностей проекта. Там, где швеллер не полностью себя раскрыл как основа стены или перекрытия, двутавр вполне сгодится.

Двутавровая балка позволяет организовать не менее прочное и надёжное соединение, чем швеллер. Балка имеет двустороннее сечение, при этом в отличие от швеллера балка обладает ещё одним ребром жёсткости, что значительно повышает её устойчивость к кручению. В плане нагрузки балка превосходит швеллер примерно на 20%.

Для работы с такими нагрузками применяются специальные балки, так называемые широкополочные. Они могут отличаться по ширине полки, высоте стенки – однако 20Б1 таковой не является. Расход стали 20Б1 невелик – как и у похожих типоразмеров двутавра. По прочности она превышает аналогичный швеллер, как и по объёму, который занимает в стене.

Двутавр 20Б1 производится из низко- или среднеуглеродистой стали. Метод – горячий прокат: отлитые изделия слегка остывают, превращаясь из жидкой стали в размягчённое состояние, затем прокатываются на валах раскаточной машины. Большинство сталей, из которых производится подобная продукция, начинают коваться при температуре 1200, а заканчивают – при 900 градусах. Температура размягчения расположена на отметке примерно 1400 по Цельсию.

Сила, с которой раскаточная машина оказывает давление на формируемые заготовки, может превосходить то удельное давление, что оказывает на аналогичную заготовку молоток или кувалда кузнеца. После остывания заготовок на несколько сот градусов производится их отжиг, при необходимости – и отпускание, снимающее остаточные напряжения. Хранению балки подлежат на складе в коробках или пачках, при проветривании и недопущении относительной влажности более 50%, так как марки стали, из которых они произведены, являются в основном ржавеющими.

К преимуществам двутавра 20Б1 можно отнести следующие особенности.

• Многообразие областей народно-хозяйственной деятельности, в которых используются эти единицы: двутавр – в основном несущая конструкция, в этом плане он не уступает швеллеру.
• Отличающиеся друг от друга размеры – от 10Б1 до 100Б1.
• Высокоскоростной монтаж двутавра – благодаря хорошей обрабатываемости стальных сплавов марок, из которых он производится.
• Относительно низкая стоимость – по сравнению со сплошным стальным брусом или круглолитым изделием.
• Относительная надёжность – двутавровые балки 20Б1 не уступают швеллеру-20/22/24.
• Простота перевозки и относительная прочность – по этим характеристикам двутавры не уступают швеллеру.

Недостаток – заметно возросшая по сравнению с полосовой сталью, уголком и швеллером укладка в штабели. Двутавры специальным образом переворачивают, чтобы отрезные изделия вошли своими полками в соответствующие технологические зазоры, зацепились за них. Большой объём перевозок требует серьёзной работы грузчиков – двутавр не закинешь «горой», как арматуру, листы или полоски, и не сложишь по нескольку и более штук в секции, как уголок: образуется много пустого пространства.

Самая «ходовая» сталь для двутавра – состав типа Ст3сп. В более дешёвых аналогах активно применяют и сталь полуспокойную – та в отличие от спокойной несколько более пористая (микро- и нанопоры), из-за чего разрушение при ржавлении происходит заметно быстрее. Спокойные стали отличаются более плотной и однородной структурой, так как не содержат сколько-нибудь ощутимых в плане долговечности воздушных (газообразных) включений. Так, в некоторые полуспокойные и кипящие стали может добавляться азот – в пересчёте на атомарный газ это включение, хотя и делает стальной сплав подверженным более быстрому ржавлению, но одновременно улучшает и ряд иных характеристик состава, из которого выплавлен двутавровый элемент.

Аналог стали Ст3сп – более высоколегированная 09Г2С. Однако из нержавеющих сплавов, содержащих 13-26% хрома по массе, двутавр, как и иные наиболее массивные конструктивные элементы, почти не производится. Исключение составляют лишь декоративные уменьшенные копии 20Б1, чья площадь сечения ниже в несколько раз, чем у оригинала: например, мелким двутавром можно скрепить настил отделки, натуральную доску мебели (элементы между собой) и так далее.

Радиус внутреннего изгиба – перехода с полок на основную перемычку – составляет 11 мм. Толщина стенки – 5,5 мм, толщина полок – 8,5 мм (ранее выпускалась как «8-миллиметровка»). Полная высота стоящего на одной из полок (плашмя) изделия – 20 см. Изделие является полочно-параллельным, без скоса внутренних граней полок. Ширина полки в обе стороны (сумма сторон с учётом толщины главной перемычки) – 10 см. Инерционные показатели представляют интерес лишь для инженеров по расчёту – обычный «самостройщик», для которого это лишь несущий стройматериал, может не уделить данным значениям особого внимания: нагрузочная способность (суммарная) учитывается, как правило, с трёхкратным запасом, а не «впритык».

Плотность сталей (например, состава марки Ст3), из которых производят эти двутавры, равна 7,85 т/м3. Это среднее значение, умножаемое на фактический объём двутавра, равный произведению площади его сечения на высоту (протяжённость) заготовки. Единицей измерения протяжённости – общей и поэлементной – является погонный метр. В 1 т двутавра 20Б1 всего 44,643 метра – соответственно, вес 1 м этой же продукции равен 22,4 кг. Площадь поперечного сечения – 22,49 см2. Умножив это значение на секцию 20Б1 в 1 м, получим приближённо искомый вес – с учётом «гостовских» погрешностей по толщине, ширине и длине в необходимых для замера проекциях. Сплавы, по свойствам напоминающие состав Ст3, ржавеют на воздухе даже в сухую погоду, хотя и медленно. Это значит, что окраска двутавра после монтажа обязательна, так как относительная влажность воздуха может колебаться от 0 до 100% в зависимости от условий окружающей среды и микроклимата в здании/постройке.

Ведущими производителями двутавра 20Б1 и похожих типоразмеров являются следующие российские предприятия:

• НЛМК;
• ВМЗ-Выкса;
• НСММЗ;
• НТМК;
• «Северсталь».

Больше всего продукции данных разновидностей поставляет НТМК.

Габариты двутавровой балки 20Б1 и её общая геометрия таковы, что она нашла применение в качестве конструктивного элемента при постройке ТРЦ и супермаркетов, возведении перекрытий и покрытий, мостов и эстакадных проездов и разворотов, автокрановых механизмов, лестниц и площадок между этажами, всевозможных опорных конструкций. Машиностроительная сфера подразумевает работу данных конструкций в качестве рамных и корпусных оснований – например, в построении вагонов, автоприцепов (включая фуры), что с не меньшим успехом используется, к примеру, при доставке всё тех же стройматериалов.

Станкостроение, особенно конвейеростроение, не ограничивается использованием одного лишь двутавра – в сочетании с ним применяется и другая профсталь, к примеру, швеллеропрокат. Тавровый черметпрокат производят стандартными секциями по 2, 3, 4, 6 и 12 м. Спецзаказ предусматривает нестандартное деление 12-метровых балок, к примеру, на 2- и 10-метровые, а также выпуск сверхдлинных секций – по 15, 16, 18, 20, 24, 27 и 30 м.