Opis I-Beam: anatomia, rozmiary, typy, standardy i przewodnik po produkcji

Dwuteownik to stalowy profil konstrukcyjny o przekroju w kształcie litery I: dwa równoległe kołnierze połączone pojedynczym pionowym środnikiem. To jest definicja w jednym wierszu. Wszystko inne w opisie roboczym – głębokość, szerokość kołnierza, grubość środnika i kołnierza, gatunek, długość i prostoliniowość – istnieje, ponieważ sam kształt nie mówi młynarzowi, detaliście ani spawaczowi, co z tym zrobić.

Większość osób poszukujących opisu belki dwuteowej potrzebuje jednej z czterech rzeczy: prostej definicji rysunku lub zgłoszenia, oznaczenia rozmiaru, który mogą faktycznie zamówić, sposobu na odróżnienie belki walcowanej na gorąco od spawanej lub krótkiej listy kontrolnej szczegółów do sprawdzenia przed przyjęciem stali. W poniższych sekcjach uporządkowano je i zachowano konkretność liczb.

Krótka odpowiedź: opisz belkę dwuteową za pomocą sześciu elementów — głębokości, szerokości kołnierza, grubości środnika, grubości kołnierza, długości i gatunku stali. „IPE300, S355JR, 12 m, EN 10365” to opis. „I-beam 200 na 100” to pseudonim.

Co to jest I-Beam? Definicja i anatomia

Belka dwuteowa jest symetryczna względem obu osi i skupia materiał w kołnierzach, czyli dokładnie tam, gdzie naprężenia zginające są największe. Ze względu na taki rozkład belka dwuteowa przenosi obciążenie zginające kilkakrotnie większe niż solidny prostokątny pręt o tej samej masie i głębokości – i ten pojedynczy fakt wyjaśnia, dlaczego profil przetrwa w prawie każdej konstrukcji stalowej, jaką kiedykolwiek zbudowano.

Przekrój definiuje sześć wymiarów. Pojawiają się w każdym katalogu młyna i w każdym wartym napisania opisie.

Belka dwuteowa, belka H i szeroki kołnierz: ta sama rodzina, różne proporcje

„I-beam” i „H-beam” nie są dwoma różnymi produktami. Opisują tę samą rodzinę kształtów; nazwa zwykle informuje, jak szerokie są kołnierze w stosunku do głębokości. Głęboki przekrój z wąskimi kołnierzami wygląda jak duża litera I, a poszerzenie kołnierzy w kierunku głębokości zmienia ten sam profil w coś, co wygląda jak duże H. Kody i katalogi fabryk nadały obu skrajnościom różne nazwy i stąd pochodzi większość zamieszania na rysunkach.

W miarę poszerzania się kołnierzy zmieniają się trzy rzeczy: sztywność poprzeczna belki, masa dla danej głębokości oraz szczegóły połączeń, które będą fizycznie pasować.

Jak czytać oznaczenie rozmiaru I-Beam

Oznaczenie to kod kształtu plus jedna lub dwie cyfry i nigdy nie stanowi całej specyfikacji. W12x26 oznacza kształt litery W o nominalnej głębokości 12 cali i wadze 26 funtów na stopę. IPE 300 oznacza profil I z kołnierzem równoległym i głębokością 300 mm. HEB 200 oznacza ciężki profil H z szerokim kołnierzem i głębokością 200 mm. W każdym przypadku liczba nominalna jest zbliżona – choć nie do końca – do wymiaru rzeczywistego i płaci się za masę, a nie głębokość.

Dwie zasady zapobiegają większości błędów przy zamawianiu. Po pierwsze, oznaczenia imperialne podają głębokość nominalną i rzeczywistą masę na stopę: rzeczywista głębokość w samej serii W12 rozciąga się na około 45 mm, od około 303 mm do około 348 mm. Po drugie, oznaczenia metryczne podają dokładnie głębokość – IPE 300 ma głębokość 300 mm – ale trzeba jeszcze sprawdzić grubość ścian, a dwa profile o tej samej głębokości mogą różnić się prawie trzykrotnie wagą.

Standardowe długości, gatunki stali i tolerancje

Zamówienie zawierające tylko „I-Beam 12 m” oznacza zakup kształtu o nieznanej wytrzymałości, nieznanej prostoliniowości i nieznanej dokumentacji. Długość, gatunek i tolerancję należy określić łącznie, ponieważ w ten sposób walcownia odczytuje zapytanie.

Walcuje się na długości 6 m, 12 m, a czasami od 15 do 18 m, podczas gdy rynki imperialne podają od 20 do 40 stóp. Dwanaście metrów to typowy kompromis między mniejszą liczbą połączeń a ograniczeniami w transporcie drogowym i jest to długość, wokół której planowana jest większość dostaw eksportowych.

Na większości rysunków pojawiają się cztery oceny:

• ASTM A36 — wydajność 250 MPa, łatwa do spawania, powszechna w Ameryce Północnej do lekkich konstrukcji i ogólnej produkcji.
• ASTM A992 lub A572 gr. wydajność 50 — 345 MPa; A992 to standardowy gatunek w kształcie litery W do ram budowlanych.
• EN 10025-2 S355JR lub S355J2 — wydajność 355 MPa, z przyrostkami JR i J2 wskazującymi udarność Charpy'ego w chłodniejszych warunkach.
• GB/T 1591 Q355B — popularny gatunek chiński, często posiadający podwójne certyfikaty EN lub ASTM w przypadku projektów eksportowych.

Większość argumentów na budowie powodują trzy tolerancje: camber (łuk pionowy), skos (łuk poziomy) i skręt. Typowy limit szerokiego kołnierza wynosi 1/8 cala na 10 stóp długości, czyli w przybliżeniu 0,1 procent, co oznacza, że ​​belka o długości 12 m może zgodnie z prawem wygiąć się o około 12 mm i mimo to przejść. Nieprostokątny kołnierz i tolerancja długości są ponownie odrębnymi granicami. Jeśli belka musi płasko przylegać do płyty podstawy lub łączyć się z łącznikiem, podaj klasę prostoliniowości w zamówieniu, zamiast odkrywać ją w sklepie.

Walcowane na gorąco czy spawane? Opis Ci powie

Opis mówiący „walcowany na gorąco kształt litery W”, „IPE” lub „HEB” oznacza, że belka wyszła z walcarki w jednym kawałku. Opis mówiący „blachownica spawana”, „belka zbudowana” lub „fabrykowany przekrój dwuteowy” oznacza, że ​​kołnierze i środnik zostały wycięte z blachy i połączone przez spawanie. Produkcja spawana pozwala uzyskać niestandardowe głębokości, bardzo grube kołnierze i pojedyncze elementy dłuższe lub cięższe, niż pozwala na to jakikolwiek program walcowania.

Belki spawane przenoszą kontrolę jakości do warsztatu. Przed sczepieniem środnik musi być ustawiony prostopadle do kołnierzy, należy kontrolować dopływ ciepła, aby cienkie środniki nie wyginały się, a połączenie powinno być zespawane na płasko, z belką obróconą tak, aby spoina była ustawiona poziomo. W przypadku długich połączeń środnika z kołnierzem spoina obrotowa i ruchoma jest zwykle wykonywana za pomocą głowicy z łukiem krytym przenoszonej na wózku. Sklepy, które robią to masowo, idą w tym kierunku zautomatyzowane spawanie dużych konstrukcji metalowych nie tylko ze względu na szybkość, ale także dlatego, że ręczne spawanie na 12-metrowym złączu jest prawie niemożliwe do powtórzenia.

Systemy spawania kolumnowego i wysięgnikowego trzymaj głowicę palnika pod stałym kątem, podczas gdy wózek przesuwa się wzdłuż wiązki światła, co przede wszystkim umożliwia uzyskanie spójnego ściegu i przewidywalnego dopływu ciepła.

System spawania kolumnowego i wysięgnika SAW do długich szwów Kolumna i wysięgnik do spawania łukiem krytym, które precyzyjnie ustawiają palnik w celu uzyskania spójnych ściegów na grubych płytach i długich spoinach wzdłużnych. Zobacz produkt →

Pozycjonowanie: krok Większość opisów jest pomijana

Spawanie belki na miejscu działa w przypadku krótkich elementów. W przypadku czegokolwiek ciężkiego lub czegokolwiek, co wymaga spawu wykonanego nad głową, konstrukcję spawaną należy obrócić tak, aby złącze było płaskie, a operator nie walczył z grawitacją. Jest to raczej problem z pozycjonowaniem niż ze spawaniem i zwykle rozwiązuje się go za pomocą pozycjonera lub urządzenia obrotowego przystosowanego do obciążenia i przesunięcia środka ciężkości.

O maszynie decydują dwie liczby: masa konstrukcji spawanej oraz odległość jej środka ciężkości od środka stołu lub rolek. Pozycjoner o nośności 5 t, utrzymujący 5 t element spawany, którego środek ciężkości znajduje się 800 mm od środka, odczuwa moment wywracający, który nie ma nic wspólnego z samym obciążeniem znamionowym. Moment obrotowy, sposób mocowania i płaskość powierzchni montażowej należy sprawdzić łącznie, najlepiej przed położeniem pierwszej spoiny.

Pozycjonery spawalnicze z podwójną kolumną do dużych, ciężkich konstrukcji Dwa skoordynowane podpory z obrotem VFD i podnoszeniem ze stałą prędkością do dużych, ciężkich lub nieregularnych detali o masie do 10–200 ton. Zobacz produkt →

Gdzie używane są belki dwuteowe

Dwuteowniki są wybierane wszędzie tam, gdzie konstrukcja musi wytrzymać zginanie na całej rozpiętości przy użyciu możliwie najmniejszej stali, która pokrywa większość środowiska zabudowanego.

• Konstrukcje konstrukcyjne — belki stropowe, kolumny i pomosty antresoli
• Mosty — podłużnice, stężenia krzyżowe i prace tymczasowe
• Belki torów dźwigowych, tory jednoszynowe i ramy podnoszące
• Podstawy maszyn, płozy i ramy urządzeń przemysłowych
• Przyczepy, podwozia i konstrukcje transportowe
• Elementy wewnętrzne turbin wiatrowych — ramy gondoli, platformy wież i podpory wewnętrzne
• Suwnice przenośnikowe, regały i konstrukcje magazynowe

Prace wiatrowe pokazują, jak spotykają się dwie połówki hali produkcyjnej. Wieża jest cylindryczna i obraca się pod nieruchomą pochodnią; ramy wewnętrzne i platformy są belkami i są zespawane na płasko. W warsztatach obsługujących tę branżę zwykle potrzebne jest zarówno urządzenie do spawania belką, jak i rotator, ponieważ spawanie okrągłych sekcji odbywa się przy obracającym się przedmiocie, podczas gdy palnik pozostaje nieruchomy.

Rotator spawalniczy 100T z ręcznym ruchem orbitalnym 100-tonowy rotator montażowy z ręcznym przesuwem orbitalnym i regulowanymi rolkami zapewniającymi płynny obrót cylindrycznych elementów podczas spawania obwodowego i wzdłużnego. Zobacz produkt →

Co określić przy zamawianiu I-Beam

Zamówienie zawierające te siedem pozycji rzadko wraca z pytaniem.

Często zadawane pytania dotyczące belek dwuteowych

Czy belka I to to samo, co belka H?

Ze względów praktycznych tak – obie nazwy opisują przekrój w kształcie litery I. Różnica polega na proporcji: tradycyjne kształty belek dwuteowych mają wąskie, czasami zwężające się kołnierze, podczas gdy kształty z szerokimi kołnierzami i kształtowniki o przekroju H mają równoległe kołnierze, które są szerokie w stosunku do głębokości. Różnica widoczna jest w stabilności bocznej, przestrzeni przyłączeniowej i masie.

Co oznacza W12x26?

Jest to kształt litery W, o nominalnej głębokości 12 cali i masie 26 funtów na stopę, czyli około 38,7 kg na metr. Liczba 12 jest tylko nominalna, ponieważ rzeczywista głębokość przekroju W12 różni się w całej serii, dlatego właściwości przekroju należy zawsze brać z katalogu, a nie z nazwy.

Którędy w górę dwuteownik jest najsilniejszy?

Na stojąco, z kołnierzami ustawionymi poziomo. Wytrzymałość na zginanie wzrasta gwałtownie wraz z głębokością, więc ta sama belka ułożona na boku traci większość swojej wytrzymałości w mocnej osi i opiera się na znacznie mniejszych właściwościach w słabej osi. Kiedy belka jest używana jako słup, należy zamiast tego sprawdzić ją pod kątem wyboczenia w obu kierunkach.

Czy belkę dwuteową można spawać?

Tak, pod warunkiem, że spoina zostanie wykonana zgodnie z kwalifikowaną procedurą. Dwa punkty mają większe znaczenie niż samo spawanie: ekwiwalent węgla gatunku, który decyduje, czy w przypadku grubych kołnierzy konieczne jest podgrzewanie wstępne, oraz dopływ ciepła, który decyduje o tym, jak bardzo wstęga będzie się wyginać. Cienkie wstęgi i długie złącza to miejsca, w których odkształcenia stają się kosztowne.

Jaka jest różnica między IPE a HEB?

Obydwa są europejskimi profilami z równoległymi kołnierzami, ale HEB ma znacznie szersze kołnierze i grubsze ściany przy tej samej głębokości: IPE 300 waży 42,2 kg/m, podczas gdy HEB 300 waży 117 kg/m. IPE pasuje do belek, w których liczy się wytrzymałość na zginanie i dostępne jest podparcie boczne; HEB jest odpowiedni dla elementów, które pełnią również funkcję kolumn, punktów podnoszenia lub mocno obciążonych podpór.

Jeśli pamiętasz jedno, pamiętaj, że opis I-beam to zbiór liczb, a nie nazwa. Głębokość, szerokość kołnierza, grubość środnika, grubość kołnierza, długość i gatunek – plus jasne określenie, czy belka jest walcowana na gorąco w jednym kawałku, czy spawana z blachy. Umieść te elementy na rysunku i w zamówieniu, a odpowiedzi na pytania uzyskasz przy biurku, a nie w hali produkcyjnej.