Sprievodca konštrukciou nosníka H: Veľkosti, výhody a úvahy o zváraní

Nosné oceľové rámy v komerčných a priemyselných budovách závisia od jednej sekcie viac ako ktorákoľvek iná: H nosník. V stavebníctve je nosník H za tepla valcovaný konštrukčný oceľový profil, ktorého prierez vyzerá ako veľké H, s dvoma širokými paralelnými prírubami spojenými jednou zvislou stenou. Stavitelia a výrobcovia si ho vyberajú, pretože ponúka lepší pomer pevnosti k hmotnosti ako väčšina iných valcovaných tvarov, preklenie väčšie vzdialenosti s menším počtom stĺpov a vytvára rovné povrchy, ktoré zjednodušujú skrutkové a zvárané spoje. Táto príručka vysvetľuje, čo zahŕňa konštrukcia H lúča, ako sa H lúče porovnávajú s I lúčmi, aké štandardné veľkosti špecifikovať a prečo kvalita zvárania riadi konečný výsledok.

Čo je to H lúč v stavebníctve?

Nosník H je širokopásmový oceľový profil s rovnobežnými plochami prírub, čo z neho robí najuniverzálnejší valcovaný profil pre stĺpy, nosníky, vystužené rámy a prenosové nosníky v oceľových konštrukciách.

Tri časti definujú prierez: vertikálna stena odoláva šmykovým silám, dve horizontálne pásy odolávajú ohybu a polomery zaoblenia vyhladzujú prechod medzi pásom a pásom, aby sa znížila koncentrácia napätia. Označenia sa líšia podľa normy: metrické H profily sa píšu ako H 400 x 200, severoamerické tvary so širokou prírubou ako W12x26 a európske profily ako HEA, HEB alebo HEM.

H nosníky sa na stavenisko dostávajú dvoma cestami. Malé a stredné profily sú valcované za tepla v jednom kuse v oceliarni. Väčšie alebo neštandardné profily, zvyčajne nad H 400, sa zostavujú zvarením troch dosiek dohromady do zváraného H nosníka. Táto druhá cesta premení jednoduchý nákup materiálu na kontrolovanú zváraciu operáciu, a preto je pri konštrukcii H nosníka výrobná schopnosť rovnako dôležitá ako kvalita ocele.

Prečo konštrukcia z nosníkov H dominuje oceľovým rámom

H nosníky dominujú moderným oceľovým rámom, pretože prenášajú viac zaťaženia na kilogram ocele, odolávajú ohybu v oboch smeroch a spájajú sa rýchlejšie ako kanály, uhly alebo I-profily podobnej hmotnosti.

• Pomer pevnosti a hmotnosti: široké príruby umiestňujú materiál ďaleko od neutrálnej osi, takže štandardný profil H 300 x 300 poskytuje modul prierezu približne 1 400 cm³ pri približne 95 kg na meter.
• Dlhé rozpätia: H nosníky sa v podlahových systémoch zvyčajne rozprestierajú v rozpätí 6 až 12 m a dosahujú 15 až 30 m, keď sa používajú ako prekladacie nosníky alebo portálové krokvy.
• Obojsmerná odolnosť v ohybe: hĺbka a šírka sú podobné, takže profil odolá bočnému a axiálnemu zaťaženiu bez dodatočného vystuženia.
• Jednoduchšie pripojenia: paralelné príruby prijímajú koncové dosky, základné dosky a spoje nosníkov bez kužeľových podložiek.
• Miestna dostupnosť: bežné veľkosti sú skladované u obchodníkov s oceľou po celom svete, zatiaľ čo špeciálne profily je možné zvárať na objednávku.

H Beam vs I Beam: Čo špecifikovať

Použite H nosník pre stĺpy, silne zaťažené nosníky a momentové rámy; vyberte I nosník len pre málo zaťažené prvky s krátkym rozpätím, kde sú prijateľné kužeľové príruby a nižšia hmotnosť.

Rozdiel je geometrický. Nosník H má široké príruby, ktoré sú navzájom rovnobežné a majú takmer rovnakú hrúbku ako stojina, zatiaľ čo nosník tvaru S má užšie príruby so šikmými vnútornými plochami. Paralelná príruba H-nosníka umožňuje priame uloženie, tesne priliehajúce skrutky a zváranie s úplným prienikom; kužeľová príruba I-nosníka koncentruje spojovacie napätia a zvyčajne potrebuje podložky alebo podložky.

Štandardné veľkosti lúčov H a ako ich čítať

Prečítajte si označenie nosníka H ako nominálna výška x šírka pásnice x hrúbka pásu x hrúbka pásnice, napríklad H 400 x 200 x 8 x 13 mm, a vždy si overte, podľa akej normy sa rozmery riadia, pretože GB/T 11263, JIS G3192, EN 10034 a ASTM A6 používajú rôzne tolerančné a klasifikačné systémy.

V prípade podlahového nosníka sa podľa bežného pravidla použiteľnosti udržiava priehyb pri živom zaťažení pod rozpätím/360 (L/360). Metóda výberu je vždy rovnaká: vypočítajte požadovaný modul prierezu, vyberte skúšobný prierez zo štandardných tabuliek, skontrolujte priehyb a šmyk a potom potvrďte, že pomer šírky k hrúbke pásnice a pásu zostáva v kompaktnej alebo polokompaktnej triede, takže lokálne vybočenie neznižuje kapacitu.

Typické aplikácie v konštrukcii H nosníkov

H nosníky nesú kostru väčšiny nebytových oceľových budov, od jednopodlažných portálových prístreškov až po výškové veže, mostovky a konštrukcie ťažkých priemyselných zariadení.

• Stavebné rámy: stĺpy a nosníky v strednopodlažných a výškových konštrukciách s vystuženým alebo momentovým skeletom.
• Priemyselné stavby: portálové rámy a žeriavové stavby s rozpätiami 18 až 36 m.
• Mosty: hlavné nosníky, priečne nosníky a podpery chodníkov pre chodcov.
• Základy: H-pilóty zarazené do skalného podložia pre hlboké základy a námorné stavby.
• Energetické a spracovateľské závody: potrubné stojany, platformy zariadení a interné platformy veterných veží.
• Medziposchodia a podlahy závodu: sekundárne nosníky podopierajúce betónové dosky alebo rošt.

Úvahy o zváraní, ktoré rozhodujú o životnosti rámu H Beam

Najrizikovejšie operácie pri konštrukcii nosníkov H sú pozdĺžne zvary medzi pásom a prírubou na namontovaných úsekoch a spoje s úplným prienikom vyrobené na mieste. Chybné zvary vytvárajú trhliny a deformácie dlho predtým, ako nosník dosiahne svoje projektované zaťaženie, takže kvalita zvaru je skutočným determinantom životnosti rámu.

Zváraný zostavený H nosník potrebuje štyri súvislé kútové zvary, dva na každej strane stojiny. Zváranie pod tavivom (SAW) je štandardný proces, pretože poskytuje vysoký nános, nízky obsah vodíka a žiadne rozstrekovanie na priamom súvislom šve. Typické výrobné nastavenie používa a výložník na zváranie pod tavivom ktorý sa pohybuje po celej dĺžke lúča, zatiaľ čo lúč je podopretý na poháňaných valcových stojanoch.

Výrobcovia stĺpov a výložníkov SAW, spoločnosť Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd je čínsky výrobca a spoločnosť SAW Column & Boom, podpora prispôsobenia, kompa... Zobraziť produkt →

Fit-up určuje výsledok zvaru. Medzera medzi rebrom a prírubou by mala byť pred SAW udržiavaná na 1 mm alebo menej; väčšie medzery spôsobujú prepálenie, neúplné spojenie a nadmerné vystuženie. Pri menších zostavách otáčaním komponentu umiestnite každý zvar do plochej polohy pomocou a sklopný zvárací polohovač znižuje defekty a dramaticky zlepšuje rýchlosť depozície.

Dodávatelia polohovadiel na zváranie sklonu 1,5T, továreň OEM/ODM – Wuxi WeldNice Heavy In Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd je Čína 1,5T dodávateľmi polohovacích zariadení na zváranie sklonu a továreň OEM / ODM, 1,5T Tilt Weldi... Zobraziť produkt →

Kontrola skreslenia je rovnako dôležitá. Štandardné protiopatrenia sú vyvážená postupnosť zvarov, zovretie prírub na pás pred zváraním, ustupovanie dlhých švov a umožnenie lúča vychladnúť medzi prechodmi. Stĺpové spoje a spoje nosníkov na stavbe používajú tupé zvary s plným prienikom s nosnými tyčami; ocele s uhlíkovým ekvivalentom nad približne 0,42, ako napríklad S355JR alebo Q355B v hrubých rezoch, vyžadujú predhriatie na 75 až 100 stupňov C a medziprechodovú reguláciu teploty. Ultrazvuková alebo magnetická kontrola častíc by mala nasledovať po každom spojovom zvare.

Pohyb smerom k automatizované zváranie pri výrobe konštrukcií nie je len o rýchlosti. Automatizované systémy čítajú šev, udržiavajú konštantný uhol horáka a zaznamenávajú parametre zvárania, čo dáva opakovateľnosť, ktorú ručné zváranie nemôže zaručiť na zvaroch dlhých osem až dvanásť metrov.

Nakoniec ochráňte hotový rám: otryskajte na stupeň prípravy povrchu Sa 2,5, aplikujte základný náter bohatý na zinok a poskytnite protipožiarnu ochranu, normálne napučiavajúci náter alebo dosku, aby sa splnila požadovaná doba požiarnej odolnosti podľa stavebného zákona.

Kontrolný zoznam obstarávania H Beam

Kúpte si nosníky H na základe zdokumentovanej triedy, normy a certifikátu frézy a skontrolujte dodané tolerancie skôr, ako prijmete dávku.

1. Pred výberom rezu definujte rozhodujúci zaťažovací stav a medzu priehybu; pravidlo rozpätia/360 pre podlahy a rozpätie/240 pre strešné prvky sú bežnými východiskovými bodmi.
2. Uprednostnite skladovú veľkosť. Neštandardné veľkosti znamenajú minimá, dlhšie dodacie lehoty a vyššie ceny.
3. Potvrďte triedu ocele a jej ekvivalent v rámci noriem, napríklad S355JR, Q355B alebo ASTM A992, a uistite sa, že prídavný kov zodpovedá pevnosti základného kovu.
4. Vyžiadajte si certifikát o skúške mlyna a skontrolujte medzu klzu, pevnosť v ťahu a uhlíkový ekvivalent. Uhlíkový ekvivalent nad približne 0,45 až 0,50 si vynúti kvalifikovaný postup zvárania s predhrievaním.
5. Pri dodaní skontrolujte odvaľovacie tolerancie: pravouhlosť príruby, priamosť pásu a vyklenutie. Typické akceptačné limity sú 1 až 2 mm na meter dĺžky.
6. Naplánujte si zváracie práce s výrobcom: sklopné polohovadlo alebo stĺpové rameno šetrí hodiny na tonu zváraného H nosníka v porovnaní s ručným zváraním v nevhodných polohách.

Časté otázky o konštrukcii nosníka H

Aký je hlavný rozdiel medzi lúčom H a lúčom I?

Nosník H má široké rovnobežné príruby a nesie ohyb v oboch smeroch, zatiaľ čo nosník I má skosené príruby, váži menej a je určený hlavne na ohýbanie okolo jednej osi. Pre stĺpy a silne zaťažené nosníky použite H profily.

Ako ďaleko sa môže lúč H roztiahnuť bez medziľahlej podpory?

Typický podlahový nosník má rozpätie 6 až 12 m; prekladacie nosníky a portálové krokvy dosahujú 15 až 30 m. Pri hlbších profiloch alebo priehradových nosníkoch sú možné väčšie rozpätia, ale modul prierezu, medza priehybu a únosnosť v šmyku sa musia vždy skontrolovať výpočtom.

Môžu sa nosníky H použiť v bytovej výstavbe?

áno. Menšie časti ako H 100 až H 200 sa používajú ako stĺpy v suterénoch, preklady nad širokými garážovými otvormi a nosníky, ktoré podopierajú podlahy alebo strešné plochy, kde murivo alebo drevo nemôže preklenúť medzeru.

Potrebujú H nosníky protipožiarnu ochranu?

Vo väčšine stavebných predpisov áno. Oceľ je chránená intumescentnou farbou, doskou alebo betónovým obalom, aby sa dosiahla požadovaná požiarna odolnosť, zvyčajne 60 až 120 minút, pretože holá oceľ rýchlo stráca pevnosť nad približne 500 ° C.

Prečo sa niektoré H nosníky vytvárajú zváraním namiesto valcovania?

Pretože mlyny valcujú len obmedzený rozsah veľkostí. Ak návrh potrebuje H 600 x 300 so špeciálnou hrúbkou pásu, výrobca privarí tri dosky do namontovaného profilu. Kvalita zvárania, kontrola skreslenia a kontrola sa potom stávajú kritickými a to je fáza, v ktorej správne vybavenie robí merateľný rozdiel.

Zrátané a podčiarknuté: Konštrukcia nosníka H prináša najnižšie náklady na inštaláciu pre väčšinu budov s oceľovou konštrukciou, keď je sekcia správne špecifikovaná a zváranie je kontrolované od prvého prichytenia až po konečný spoj. Vyberte si skladovanú veľkosť, overte triedu a uhlíkový ekvivalent a dajte výrobcovi vybavenie, ktoré udrží zvary ploché a deformácie malé. Najhospodárnejší nosník nie je ten s najnižšou cenou za tonu; je to ten, ktorý sa spája s najmenším počtom problémov. Ak nastavujete alebo inovujete zváraciu linku s lúčom H, pozrite si, ako je to určené výrobca zváracej techniky polohuje, otáča a vyrovnáva obrobok, pretože manipulačné zariadenia často rozhodujú o kvalite zvaru ešte pred zapnutím horáka.