Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные способы гибки балки и швеллера

Основные способы гибки балки и швеллера

Чтобы согнуть двутавровую балку, понадобится особое оборудование. Швеллер же можно согнуть и вручную. Мы расскажем о всех способах гибки проката далее..

Швеллер и двутавр относятся к стандартным профилям и используются в ряде сфер, где к жесткости конструкций из них предъявляются повышенные требования. Прочным заготовкам с П- или Н-образным сечением сложнее придать криволинейность. Чтобы согнуть швеллер или двутавровую балку, понадобится особое оборудование. Далее — о конкретных способах придания профилям нестандартной формы.

Особенности изгиба швеллера

Схема станка для гибки швеллера

Швеллер симметричен лишь по условной горизонтали. Этим осложняется его изгиб, выполняемый в трех направлениях:

  • по полкам;
  • по стенке (полками наружу или внутрь).

Если гнуть металлический швеллер по полкам при помощи специального оборудования, риск деформации последних исключается. Во втором случае возможен их перекос из-за повышенного давления рабочего элемента оборудования.

Различают три типа изгиба П-образного швеллера:

  • плавный (заготовка превращается в криволинейное изделие с одним или несколькими радиусами);
  • местный (на выходе получается деталь с парой прямых концов, соединенных под одним заданным углом).

В домашних условиях согнуть плавно швеллер практически невозможно — для этого требуются профилегибочные станки, весьма громоздкие и дорогие. Местным способом гибки пользуются многие любители, которым для определенных целей понадобился гнутый профиль. Тем более, для этого достаточно пары инструментов, которые у настоящего умельца всегда под рукой.

Способы гибки швеллера

Есть следующие способы плавного сгибания профиля:

  1. Ручной. Понадобится бензорез или ацетиленовая горелка и шаблон из листа металла, на котором рисуют радиус предполагаемого изгиба. К листу привариваются ограничители. Один конец фиксируется тисками. Участок профиля нагревают и загибают вплотную к ограничителям. Последние также допускается приварить с выпуклой стороны, чтобы деформируемая заготовка лучше держала форму.
  1. Станочный. Агрегаты, задача которых — гнуть габаритный швеллер, называются профилегибами. Они подходят и для других видов профилей. Операция по приданию заготовке выпуклости/вогнутости именуется вальцеванием. Металл проходит через большие ролики, закрепленные на определенном расстоянии, и деформируется. Достоинства метода — возможность обойтись без нагрева заготовки, быстрота работы, универсальность (существуют станки для самых крупных швеллеров), точность загиба. Недостатки — внушительные размеры оборудования и высокая стоимость. Профилегибы используют лишь на предприятиях, выпускающих металлопрокат или подобную продукцию.

Гибка швеллера в домашних условиях

Гнутый швеллер

Строительных дел мастера наверняка задавались вопросом, как согнуть данный профиль. В гаражных условиях возможен лишь местный загиб, поскольку для громоздкого станка вряд ли найдется место. Для работы понадобятся сварочный аппарат, а также болгарка с обоими видами дисков.

Последовательность работы такова:

  • на полках швеллера наносятся разметочные линии в соответствии с требуемым углом наклона (изгиба) профиля;
  • с обеих сторон болгаркой вырезается треугольный кусок металла; важно, чтобы резка выполнялась точно, симметрично, иначе заготовку не получится согнуть;
  • профиль загибается под выбранным углом в месте выреза;
  • для возвращения прочности стык заваривается;
  • сварной шов обрабатывается шлифовальным диском.

Этот метод — единственно верный, который позволит гнуть металлический швеллер без использования дорогого оборудования.

Особенности гибки двутавровой балки

Станок для гибки балки

Двутавр — стандартный профиль, который сгибается только по радиусу (плавно). В зависимости от назначения деформированного изделия различают два вида работы:

  • изгиб плашмя (например, для рельсов);
  • изгиб на ребро (для несущих конструкций).
Читайте так же:
Как сварить печку из газового баллона

Выполняется гибка двутавровой балки только на профилегибочных станках. Для способа «на ребро» требуются особые машины, предотвращающие завал боковых сторон и сохраняющие сечение профиля.

Наименьший радиус изгиба зависит от размеров профиля и устанавливается заводом-изготовителем станков. Процесс выполняется по аналогии со швеллером с любыми видами балок (колонными либо широкополочными).

Чтобы заготовка не получилась кривой, необходим тщательный контроль за каждым этапом работы со стороны оператора агрегата. Хоть современные машины не требуют участия человека в операциях, они не смогут повлиять на жесткость конструкции, если исходные параметры будут выставлены неверно. Поэтому работа на станке выполняется плавно, желательно, неторопливыми подходами. Если требуется получить минимальный радиус для конкретного двутавра, лучше разбить процесс гибки на несколько стадий.

Приведенные выше советы помогут начинающим специалистам гнуть металлический швеллер или двутавр. Во многих городах страны есть предприятия, готовые выполнить описанные работы на профилегибочных станках. Обратиться к ним намного выгоднее, чем покупать оборудование на свои деньги. Согнуть швеллер же в домашних условиях не составит труда, если под рукой имеется нужный инструмент. Если вам известны иные способы плавного или местного изгиба профилей, поделитесь своими навыками в комментариях к статье.

Где применяется швеллер при строительстве

Металлические конструкции используются в любых строительных работах: промышленные, специализированные, частные, перепланировочные и пр. Одним из самых востребованных изделий является швеллер. Разберу подробнее, что это за материал, какими характеристиками обладает и где применяется.

Что такое швеллер?

С немецкого языка «швеллер» переводится как «юбка». Название отражает конструкционные особенности материала и нюансы его использования с несущими конструкциями.

Швеллер– это стальная конструкция фасонного типа. В поперечном сечении материал имеет П-образную форму. Основание называется «стенкой», загнутые фланцы – «полками». Полки расположены под углом 90° по отношению к стенке, ширина равная по всей длине.

От высоты полок зависят физические и технические характеристики швеллера, его применение в конкретной сфере.

Изготовление и параметры регламентируется множеством ГОСТов. Это дает универсальное применение материалов. Каждый вид швеллера имеет собственный ГОСТ.

Стальные швеллеры обладают следующими преимуществами:

  • малый вес;
  • прочность на изгиб и разрыв;
  • высокая несущая способность;
  • устойчивость к износу и коррозии;
  • универсальное применение в строительстве;
  • разнообразный выбор размеров и модификаций;
  • доступность.

Швеллер позволяет возводить конструкции без применения сварки. Каркасы, стеллажи можно разбирать и собирать, переносить и транспортировать.

Если рассматривать устойчивость к нагрузке, направленной вертикально вниз, швеллер уступает только балке двутаврового сечения. Минимальная ширина фланцев составляет 32 мм, максимальная – 115 мм. Из-за такого разнообразия устойчивость к нагрузкам у швеллеров отличается. Это же касается высоты, которая варьируется от 5 до 40 мм.

Читайте так же:
Как правильно точить ножи бруском лодочка

Швеллер снижает вес готовых конструкций и коммуникационных систем, что положительно сказывается на эксплуатации и обслуживании.

Обозначение изделий

Швеллеры стандартной конфигурации обозначаются буквой «П». Также, изготавливаются изделия с неравномерными полками. Ближе к стенке фланцы утолщаются, угол наклона составляет 4-10%. Такие швеллеры обозначаются буквой «У».

Изделия выпускаются в этих двух видах. Швеллеры с утолщением передают нагрузку поддерживаемой конструкции на тело (стенку). Благодаря этому, увеличивается надежность изделия, так как прочность на изгиб становится больше. В местах стыковки со стенкой увеличенная толщина стали дает сопротивление коррозии и излому.

Швеллеры с прямыми фланцами имеют большей жесткостью и прочностью. Полки выдерживают прямую нагрузку. Такие изделия легче крепятся к конструкциям, если требуется большое количество крепежных изделий.

Цифра, указанная после обозначения элемента, обозначает расстояние между полками – это главная характеристика.

Применение швеллеров

Стальные изделия применяются в строительной и других сферах. Перечислю основные направления, в которых используются швеллеры:

  • электрические инфраструктуры (опоры ЛЭП, помещения ТП);
  • рекламные баннеры и другие изделия;
  • торговые залы (от легких малых помещений до крупных гипермаркетов со сложной структурой);
  • промышленные объекты (цеха, склады, ангары);
  • помещения хозяйственного назначения;
  • перекрытия в кирпичных домах и шлакоблочных строениях;
  • кровельные конструкции;
  • мостовые опоры и несущие конструкции;
  • каркасы многоэтажных домов из легких строительных материалов.

Кроме строительства, швеллер используется в машино- и автомобилестроении. Изделие применяется, как:

  • опоры;
  • фиксирующие детали;
  • крепежи;
  • каркасы.

Если есть перфорированный швеллер, можно проводить монтажные работы без сварки. Материал используется при возведении легких конструкций.

Зачем нужен швеллер

Благодаря разнообразному выбору изделий, швеллер применяется во многих сферах деятельности. Материал придает жесткость и устойчивость конструкциям, на которые он устанавливается. Увеличивается несущая нагрузка всего сооружения. Швеллер работает на изгиб и выдерживает постоянные осевые нагрузки

Одним из направлений является армирование и установка перекрытий стен. Гнутый швеллер с неравными полками применяется при строительстве зданий, для которых установлены повышенные требования в прочности. Этот же тип материала активно используется при сборке мебели.

Гнутый швеллер с одинаковыми полками не способен выдержать большую нагрузку, и применяется при сооружении легких конструкций и декораций.

Легкие и малые изделия используются при установке металлических сооружений и стеллажей на складах. Швеллер оснащается ловителем спонтанного торможения, чтобы использовать его, как направляющее грузоподъемное устройство. Из материала делаются пандусы для тележек и колясок в торговых помещениях и переходах.

Швеллер находит применение во внутренней отделке – он используется для прокладки коммуникационных проводов, газо- и водопровода, как каркас. Гнутым изделием коммуникации закрываются и изолируются.

Внутри швеллера часто прокладываются трубы из материалов, которые плохо переносят нагрузки. Такой трубопровод имеет высокую устойчивость к износу и внешнему воздействию.

Алюминиевый швеллер используется при установке легких конструкций (офисные перегородки, стеллажи, витрины). Такой материал востребован в быту, для ремонтных и отделочных работ, а также в машиностроении.

Читайте так же:
Какова цвета фазы провода сип

Виды швеллера

Изделие подразделяется на несколько видов, в зависимости от характеристик. По технологии изготовления, швеллер классифицируется на:

  • горячекатаный – прокатка заготовки при температуре 1200 °С;
  • гнутый равнополочный – производится на трубных станах из рулонной стали.

Чаще используется горячекатаный материал, так как он прочнее гнутого, а толщина полок у них одинаковая.

Швеллер имеет 4 основные формы:

  • с параллельными гранями полок;
  • с уклоном внутренних граней полок (устойчивость к изгибу и деформации выше);
  • экономичный;
  • легкая серия.

Последние 2 категории используются редко.

Швеллер изготавливается из углеродистой (востребованный вариант) и низколегированной (встречается редко) стали. Можно оформить спецзаказ на производство изделий из высоколегированного материала, который обладает большей термоустойчивостью. Легкий швеллер изготавливается из алюминия.

Швеллер классифицируется по длине. Стандартная характеристика – 4-13 м, но по спецзаказам изготавливаются изделия, длиной более 13 м. Классическими являются швеллеры:

  • мерной длины;
  • кратной мерной длины;
  • мерной длины с остатком (3 мм и более) до 5% партии;
  • кратной мерной длины с остатком до 5% партии;
  • немерной длины.

Швеллер может иметь высокую (А) и обычную (В) прочность.

Изделие классифицируется по нагрузке, которую способно выдержать, свойствам и применению:

  • швеллер 8 – разгрузка напряженных участков на строительных сооружениях без сильного утяжеления (малый вес и слабая несущая способность);
  • швеллер 10 – сооружение колонн и опор с армированием (устойчивость к вертикальным нагрузкам);
  • швеллер 12 – приварка крупных строительных конструкций, укрепление несущих элементов зданий и кровельных систем;
  • швеллер 14 – строительство мостов, колонн ферм с большими пролетами, кровельных прогонов (увеличивает жесткость и устойчивость всех этих конструкций);
  • швеллер 16 – сооружение и укрепление конструкций зданий: перекрытия, каркасы, кровля, прогоны и пр. (морозоустойчивость, возможность использования при температуре, ниже -55°С);
  • швеллер 18 – строительство каркасов зданий, перекрытий, цоколей и фундаментов, высоких колонн, эстакад, мостов и пр.;
  • швеллер 20 – возведение высотных зданий, перекрытий с большой площадью, столбов, прогонов и опор (универсальный материал);
  • швеллер 24 – укрепление оснований зданий, устройство ростверков, колонн, мостов, эстакад и других сооружений, которым требуется максимальная несущая способность (самый большой вес и самая высокая прочность).

Некоторые особенности выбора

Швеллер приобретается для определенной цели: строительство металлических конструкции, декорирование, внутренняя отделка и пр. От назначения будут зависеть технические характеристики изделия.

При выборе, учитывается следующее:

  • вес погонного метра;
  • площадь поперечного сечения;
  • осевой момент инерции;
  • осевой момент сопротивления;
  • радиусы инерции.

3 последние характеристики высчитываются, относительно центральной оси сечения материала.

Перед покупкой проводятся расчеты, из которых будут получены параметры необходимого швеллера. Механические характеристики не должны быть ниже нормы на 5%.

Расчеты параметров швеллера проводит специалист. Он учитывает конструкционные особенности и цель использования. Не выбирайте материалы самостоятельно. Вы либо заплатите за характеристики, которые Вам не нужны, либо выберете неподходящий швеллер.

Делюсь полезным видео-инструкцией о том, как выбрать швеллер: https://youtu.be/8LdGirT7gY0.

Маркировка

Маркировка швеллеров регламентируется ГОСТом 8240-97. Первая цифра материала является главной и обозначает его размер – расстояние между полками. Другие цифры показывают второстепенные характеристики изделия. Между параметрами есть строгое соотношение, которое указано в технических таблицах.

Читайте так же:
Буквенное обозначение трансформатора на схеме

Буква показывает тип швеллера:

  • «П» – с параллельными полками;
  • «У» – с полками с уклоном;
  • «Э» – экономичный;
  • «Л» – легкий;
  • «С» – специализированного назначения.

Выбирайте изделие по нагрузке, которую способен выдержать швеллер. Я покупала материалы двух типов, так как нужно было и отделку в доме сделать, и интерьер оформить.

Что прочнее: двутавр или швеллер?

Двутавровые балки и швеллеры – металлические профили. Они используются в сфере промышленного производства, сельского хозяйства и других отраслях народного хозяйства. 2 типа стальных изделий выполняются из стали. Они выполняют функции каркаса в конструкциях сооружений и строений. Как элементы они предназначены создавать прочные узлы и связи металлического каркаса. 2 вида металлопроката: горячекатанный двутавр и швеллер П-образного сечения регламентируются Стандартом ГОСТ 535-88.

Конструктивные особенности

Швеллеры 2 вида:

  • П-образного сечения прокат горячекатаный;
  • П-образного сечения прокат гнутый.

Конструктивное исполнение швеллера с 2 полками в 1 сторону располагает главную ось инерции к стенке со смещением усилий, накладываемых к изделию. Оно работает на косой изгиб. Лёгким и прочным каркас из швеллера получится, когда швеллер модернизировать. Сделать из него коробчатые стойки. Электрической дуговой сваркой с прерывистым швом соединить швеллеры полками внутрь конструкции. Усиление шва через 1,2-1,5 м упрочняет сборное изделие.

Балке из двутавра не требуется дополнительное усиление. Она выдерживает нагрузки.

сравнение швеллера и двутавра

Сравнение изделий на жёсткость

Балка двутавра надёжнее по всем показателям однотипного номера. Она имеет 2 полки с каждой стороны, выступающие на равный вылет от её стенки. Нагрузку принимают полки. Поэтому балка прочнее швеллера.

Она воздействует на профиль вертикально. Стенка балки работает на противодействие сжатию. Силы, пытающиеся скрутить двутавровую балку незначительные.

В швеллере усилия возникают значительных параметров по причине, что полки становятся односторонним рычагом. Также от того, как будет наложена и распределится по полкам нагрузка.

У двутавровой балки полки дают жёсткость стенке не с 1 стороны, как у швеллера, с 2 сторон. Сравниваются изделия с одинаковыми размерами профиля по одинаковой высоте стенки.

В таблицах с размерами ГОСТ сравниваемого швеллера П 14 и двутавровой балки 14 Б1 с величинами их моментов сопротивления в осях X и Y (Wx и Wy) показаны значения характеристик. Момент инерции двутавра выше в оси Х, он основной критерий. Изделие будет прочнее на величину этого показателя. Он измеряется в Н/кв.мм.

У швеллера и двутавровой балки видно в ГОСТ ось X находится в плоскости:

  • поперечного сечения через середину стенки;
  • перпендикулярно стенке;
  • параллельно полкам.

Выводы

Двутавр с параметрами однотипного изделия швеллера прочнее. Он позволяет применять его в конструкциях опор и стоек, где швеллер пойдёт на кручение и излом. Фермы, прогоны, связи, фахверки, поперечины в конструкции каркасов металлического исполнения лучше изделия нет, чем швеллер.

Читайте так же:
Врезка в трубу водопровода без сварки

Двутавр не применяется из-за высокой металлоёмкости и удорожает монтаж. Уголковые изделия слабее швеллера. У каждого изделия есть своё место. Но прочность двутавровой балки выше прочности швеллера.

Как работает швеллер на изгиб

Перед началом расчета стальной балки необходимо собрать нагрузку, действующая на металлическую балку. В зависимости от продолжительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам относятся:

  • собственный вес металлической балки;
  • собственный вес перекрытия и т.д.;

К временным нагрузкам относятся:

  • длительная нагрузка (полезная нагрузка, принимается в зависимости от назначения здания);
  • кратковременная нагрузка (снеговая нагрузка, принимается в зависимости от географического расположения здания);
  • особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д. В рамках данного калькулятора не учитывается);

Нагрузки на балку разделяют на два типа: расчетные и нормативные. Расчетные нагрузки применяются для расчета балки на прочность и устойчивость (1 предельное состояние). Нормативные нагрузки устанавливаются нормами и применяется для расчета балки на прогиб (2 предельное состояние). Расчетные нагрузки определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент нагрузки по надежности. В рамках данного калькулятора расчетная нагрузка применяется при определении прогиба балки в запас.

Нагрузки можно собрать на нашем сайте.

После того как собрали поверхностную нагрузку на перекрытие, измеряемой в кг/м2, необходимо посчитать сколько из этой поверхностной нагрузки на себя берет балка. Для этого надо поверхностную нагрузку умножить на шаг балок(так называемая грузовая полоса).

Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 500кг/м2, а шаг балок 2,5м. Тогда распределенная нагрузка на металлическую балку будет: Qраспр.= 500кг/м2 * 2,5м = 1250кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор

2. Построение эпюр

Далее производится построение эпюры моментов, поперечной силы. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.

3. Расчет по прочности и прогибу

После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и из таблицы сортамента выбрать подходящий металлопрофиль. Вертикальный предельный прогиб fult принимается по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия). Пункт2.а в зависимости от пролета. Например предельный прогиб fult=L/200 при пролете L=6м. означает, что калькулятор подберет сечение прокатного профиля (двутавра, швеллера или двух швеллеров в коробку), предельный прогиб которого не будет превышать fult=6м/200=0,03м=30мм. Для подбора металлопрофиля по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента подбирают подходящий металлопрофиль.

4. Подбор металлической балки из таблицы сортамента

Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается металлопрофиль с большим номером сечения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector