Особенности двутавров 20Ш1

Двутавровая балка – горячекатаное изделие, как бы составленное из двух других. Разница между тавром и двутавром – не двойная толщина двух из четырёх противолежащих стенок, образующихся при соприкосновении тавровых единиц, а одинарная.

Двутавр 20Ш1 – высота проката, равная 20 см, с широкими полками. По сути, двутавровая балка – крестовина в поперечном разрезе, напоминающая турникетную конструкцию в виде подобия знака «+», допуск ширины которого нормирован соответствующим госстандартом. Балка-двутавр именуется не иначе как профсталь двутаврового построения. Маркер Ш1 указывает первый номинал в размерности профильного элемента.

Но двутавр может быть похож и не на крест в поперечном срезе, а на лежащую на боку букву «Н», при этом стенки, перпендикулярные так называемым полкам, направлены между собой встречно и сращены. При необходимости такой Н-профиль можно распилить аккуратно вдоль – вы получите два одинаковых Т-профиля.

Двутавровая балка 20Ш1 выпускается по технологии горячего проката заготовок, разогретых перед этим до определённой температуры. В основе технологии применялся блюм, который заменён методом непрерывного отливания. Разогрев заготовки позволяет стали размягчиться, что дает возможность сформировать её основные очертания, форму, используя прокатные валы. Суть горячего проката – высокотемпературная металлопластическая обработка, а именно: расплющивание металлической заготовки в блин или полосу. При этом площадь поперечного разреза снижается, изменяются поперечные очертания, однако возрастает величина её протяжённости. В зависимости от особенностей производства балка проходит доработку с ускоренным остыванием.

В качестве стального сплава применяют состав Ст3Сп или Ст3ГСп, 09Г2С. При выборе двутавра 20Ш1 несущая конструкция требует выбора наилучшего сплава, выдерживающего нагрузку на изгиб. Самыми высокими по требованиям к нагрузочной составляющей считаются единицы, применяемые для кровли и в качестве межэтажных несущих балок.

Российское производство опирается на документ ГОСТ-Р 57837-2017, сменивший советские нормы ГОСТ 8239-1989, регламентировавшие выделку двутаврового элемента, обладающего наклонёнными друг к другу полочными гранями. В документах указывают общую высоту – с учётом толщины полочных граней – 194 мм. Ширина равнополочного профиля – 15 см. Толщина главной стенки – 6 мм, толщина одной полки – 9 мм.

Закругление радиуса при переходе от стенки-перемычки к боковине – 13 мм. Вес 1 погонного метра двутаврового элемента 30,6 кг. Плотность сталей берётся для расчёта массы элемента усреднённая – всего 7,85 т/м3, это помогает быстро определиться с сортаментом, и заказать нужную для строительства объекта партию двутавра.

Преимущества балок 20Ш1 заключаются в следующем.

• Конструкция обладает повышенной устойчивостью к динамическим знакопеременным нагрузкам.
• Уменьшенная масса – по сравнению с похожими единицами, обладающими другой формой сечения профиля при приближённо равных значениях прочности.
• Перевозка и хранение элементов без существенных проблем как для складских работников и компании-доставщика в целом, так и для клиентов и фирмы-застройщика, чьи мастера проводят весь спектр стройработ.
• Экономичное применение: цена на двутавры заметно снижена по сравнению с классическим тавровыми комплектующими.
• Можно сочетать две или три технологии монтажа двутавра. Например, газо- и дуговая сварка (электросварка) – в сочетании с болтовыми метизами.
• Высокая жёсткость конструкции в сборе.
• Невысокая ползучесть, неизменность линейных габаритов.

Однако у двутавра в виде Н-профиля есть и недостатки.

• Нельзя распиливать двутавр на два одиночных тавра – потеряется прочность на изгибание, лучше приобретите уже готовые тавры для тех локаций строительства, где это, действительно, необходимо.
• Невозможность усилить металлоконструкцию при сплошном расположении двух ярусов двутавра. Дело в том, что за гладкие и плавные переходы между основной и боковыми стенками зацепиться невозможно, не используя сплошной сварной провар швов.

Если необходимо, то сразу обзаведитесь двутавром другого номинала – с большей высотой и толщиной полок и главной планки. Широкополочный двутавр благодаря большей площади боковых планок лучше распределяет нагрузку на поверхность, о которую он опирается согласно проекту объекта.

Главная сфера применения двутавра 20Ш1 – строительная. Двутавровые балки хорошо подходят для организации межэтажных перекрытий, чердачно-крышных и навесных опор, лестниц и иных капитальных конструкций, нагрузка на которые весьма значительна. В машиностроительной отрасли их применяют как элементы рамных несущих конструкций, на которые кладётся обшивка. Например, производство грузовиков и внедорожников не обходится без профтруб и (дву) тавра. Поскольку сталь СТ3 варится просто отлично (она малоуглеродистая), использование двутавра в сочетании с профтрубой в составе сварных и скреплённых при помощи болтов с гайками конструкций даёт избыточные нагрузочные значения, что полностью вписывается в параметры загруженного до предела грузовика. Ходовая и несущая конструкции таких машин работают без капремонта на протяжении ряда лет, пока не накопятся усталостные напряжения, превышающие некоторый критический предел.

Нагрузочные параметры зависят не только от толщины и ширины стенок, но и от длины балки: слишком длинная станет «пружинить» и быстро прогнётся – даже при воздействии одного и того же веса, когда сравниваются длинная и более короткая детали. Применение более высоколегированных сталей не спасёт от поломки при превышении расчётных длины и весовой нагрузки: высоколегированная конструкция больше «пружинит» и меньше прогибается, но это не значит, что растрескивание исключено. При накоплении усталостных напряжений в балке 20Ш1, как и в аналогичных элементах, накапливаются усталостные напряжения, приводящие к образованию микротрещин задолго до того, как балка настолько потрескается, что начнёт ломаться. Поэтому размеры балки при проектировании конструкций – особенно несущих – не должны превышать расчётные.