Vodič za konstrukciju H grede: veličine, prednosti i razmatranja zavarivanja

Nosivi čelični okviri u komercijalnim i industrijskim zgradama ovise o jednom dijelu više nego o bilo kojem drugom: H gredi. U građevinarstvu, H greda je toplo valjani konstrukcijski čelični profil čiji poprečni presjek izgleda kao veliko slovo H, s dvije široke paralelne prirubnice spojene jednom okomitom mrežom. Graditelji i proizvođači ga biraju jer nudi bolji omjer čvrstoće i težine od većine drugih valjanih oblika, pokriva veće udaljenosti s manje stupova i stvara ravne površine koje vijčane i zavarene spojeve čine jednostavnim. Ovaj vodič objašnjava što uključuje konstrukcija H grede, kakve su H grede u usporedbi s I gredama, koje standardne veličine odrediti i zašto kvaliteta zavarivanja kontrolira konačni rezultat.

Što je H greda u građevinarstvu?

H greda je čelični profil široke prirubnice s paralelnim stranama prirubnice, što je čini najsvestranijim valjanim profilom za stupove, grede, ukrućene okvire i prijenosne nosače u čeličnim konstrukcijama.

Tri dijela definiraju poprečni presjek: okomita lamela otporna je na sile smicanja, dvije vodoravne prirubnice odolijevaju savijanju, a radijusi ugla uglađuju prijelaz između lamele i prirubnice kako bi se smanjila koncentracija naprezanja. Oznake se razlikuju ovisno o standardu: metrički H presjeci se pišu kao H 400 x 200, sjevernoamerički široki oblici kao W12x26, a europski presjeci kao HEA, HEB ili HEM.

H grede dolaze do gradilišta na dva puta. Mali i srednji profili se toplo valjaju u jednom komadu u čeličani. Veći ili nestandardni dijelovi, obično iznad H 400, izrađuju se zavarivanjem tri ploče zajedno u zavarenu H gredu. Ovaj drugi put pretvara jednostavnu kupnju materijala u kontroliranu operaciju zavarivanja, zbog čega je sposobnost izrade važna jednako kao i kvaliteta čelika u konstrukciji H grede.

Zašto H gredna konstrukcija dominira čeličnim okvirima

H grede dominiraju modernim čeličnim okvirima jer nose veće opterećenje po kilogramu čelika, otporne su na savijanje u oba smjera i spajaju se brže od kanala, kutova ili I-profila slične težine.

• Omjer čvrstoće i težine: široke prirubnice postavljaju materijal daleko od neutralne osi, tako da standardni presjek V 300 x 300 daje modul presjeka od otprilike 1400 cm³ pri oko 95 kg po metru.
• Dugi rasponi: H grede obično imaju raspon od 6 do 12 m u podnim sustavima i dosežu 15 do 30 m kada se koriste kao prijenosni nosači ili portalni rogovi.
• Dvosmjerna otpornost na savijanje: dubina i širina su slične, tako da profil podnosi bočna i aksijalna opterećenja bez dodatnog ukrućenja.
• Jednostavniji spojevi: paralelne prirubnice prihvaćaju završne ploče, osnovne ploče i spojeve greda bez konusnih podložaka.
• Lokalna dostupnost: trgovci čelikom diljem svijeta drže uobičajene veličine, dok se posebni dijelovi mogu zavariti po narudžbi.

H greda naspram I Beam: Što navesti

Koristite H gredu za stupove, jako opterećene grede i momentne okvire; odaberite I gredu samo za malo opterećene elemente kratkog raspona gdje su sužene prirubnice i manja težina prihvatljivi.

Razlika je geometrijska. H greda ima široke rubove paralelne jedna s drugom i gotovo jednake debljine kao i mreža, dok I greda u obliku slova S ima uže rubove s kosim unutarnjim stranama. Paralelna prirubnica H-grede omogućuje izravno uležištenje, usko spajanje vijcima i zavarivanje punim prodorom; konusna prirubnica I-grede koncentrira spojna naprezanja i obično su joj potrebne podloške ili podloške.

Standardne veličine H greda i kako ih očitati

Pročitajte oznaku H grede kao nominalnu visinu x širinu prirubnice x debljinu rebra x debljinu prirubnice, na primjer H 400 x 200 x 8 x 13 mm, i uvijek potvrdite koji standard slijede dimenzije jer GB/T 11263, JIS G3192, EN 10034 i ASTM A6 koriste različite tolerancije i sustave klasifikacije.

Za podnu gredu, uobičajeno pravilo uporabljivosti zadržava progib pod opterećenjem ispod raspona/360 (L/360). Metoda odabira uvijek je ista: izračunajte potrebni modul presjeka, odaberite probni presjek iz standardnih tablica, provjerite progib i smicanje, zatim potvrdite da omjeri širine i debljine prirubnice i rebra ostaju u kompaktnoj ili polukompaktnoj klasi tako da lokalno izvijanje ne smanjuje kapacitet.

Tipične primjene u H grednoj konstrukciji

H grede nose kostur većine nestambenih čeličnih zgrada, od jednokatnih portalnih nadstrešnica do visokih tornjeva, paluba mostova i konstrukcija teških industrijskih postrojenja.

• Građevinski okviri: stupovi i grede u srednjim i visokim zgradama s ukrućenim okvirom ili okvirom otpornim na momente.
• Industrijske građevine: portalne konstrukcije i kranske zgrade sa čistim rasponima od 18 do 36 m.
• Mostovi: glavni nosači, poprečni nosači i nosači pješačkih staza.
• Temelji: H-piloti zabijeni u temeljnu stijenu za duboke temelje i pomorske strukture.
• Energetska i procesna postrojenja: cijevni regali, platforme za opremu i unutarnje platforme tornjeva vjetra.
• Međukatni podovi i podovi za biljke: sekundarne grede koje nose betonske ploče ili rešetke.

Razmatranja zavarivanja koja odlučuju o vijeku trajanja okvira H grede

Najrizičniji zahvati u konstrukciji H greda su uzdužni zavari između rebra i prirubnice na izgrađenim dijelovima i spojevi s punim prodiranjem napravljeni na licu mjesta. Neispravni zavari stvaraju pukotine i deformacije mnogo prije nego što greda dosegne projektirano opterećenje, tako da je kvaliteta zavara stvarna determinanta životnog vijeka okvira.

Zavarena ugrađena H greda treba četiri kontinuirana kutna zavara, dva sa svake strane mreže. Zavarivanje pod praškom (SAW) je standardni postupak jer daje visoko taloženje, nisku količinu vodika i nema prskanja na ravnom, kontinuiranom šavu. Tipična proizvodna postavka koristi a zavarivanje pod praškom koji putuje cijelom dužinom grede dok je greda oslonjena na pokretna valjkasta postolja.

Tvrtka SAW Column & Boom Manufacturers Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd je kineski proizvođač i tvrtka SAW Column & Boom, Podržana prilagodba, Compa... Pogledajte proizvod →

Prilagodba određuje rezultat zavarivanja. Razmak između rebra i prirubnice trebao bi biti 1 mm ili manje prije SAW-a; veći razmaci uzrokuju progorevanje, nepotpuno spajanje i prekomjerno ojačanje. Za manje sklopove, rotirajući komponentu da postavite svaki zavar u ravni položaj pomoću a nagibni pozicioner za zavarivanje smanjuje nedostatke i dramatično poboljšava brzinu taloženja.

Dobavljači pozicionera za nagibno zavarivanje 1,5T, tvornica OEM/ODM - Wuxi WeldNice Heavy In Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd je Kina 1.5T Tilt Welding Positioner dobavljač i OEM/ODM tvornica, 1.5T Tilt Weldi... Pogledajte proizvod →

Kontrola izobličenja je jednako važna. Standardne protumjere su uravnoteženi slijed zavarivanja, stezanje prirubnica uz mrežu prije zavarivanja, pomicanje dugih šavova i dopuštanje da se greda ohladi između prolaza. Na mjestu spajanja stupova i greda koriste se sučeoni zavari s punim prodiranjem s potpornim šipkama; čelici s ekvivalentom ugljika iznad otprilike 0,42, kao što su S355JR ili Q355B u debelim presjecima, zahtijevaju prethodno zagrijavanje od 75 do 100 stupnjeva C i međuprolaznu kontrolu temperature. Ultrazvučna ili magnetska kontrola čestica trebala bi pratiti svaki zavareni spoj.

Kretanje prema automatizirano zavarivanje u izradi konstrukcija ne radi se samo o brzini. Automatizirani sustavi čitaju šav, održavaju konstantan kut gorionika i bilježe parametre zavarivanja, što daje ponovljivost koju ručno zavarivanje ne može jamčiti na šavovima dugim od osam do dvanaest metara.

Na kraju, zaštitite gotov okvir: pjeskarite do stupnja pripreme površine Sa 2.5, nanesite temeljni premaz bogat cinkom i osigurajte zaštitu od požara, obično nabubrelim premazom ili pločom, kako biste ispunili zahtijevano razdoblje vatrootpornosti prema građevinskom kodu.

Kontrolni popis za nabavu H grede

Kupite H grede u skladu s dokumentiranom ocjenom, standardom i certifikatom glodalice i provjerite isporučene tolerancije prije nego što prihvatite seriju.

1. Definirajte mjerodavni slučaj opterećenja i granicu progiba prije nego što odaberete presjek; pravilo raspon/360 za podove i raspon/240 za krovne elemente uobičajene su početne točke.
2. Radije opskrbljenu veličinu. Nestandardne veličine znače tekući minimum, duža vremena isporuke i više cijene.
3. Potvrdite ocjenu čelika i njen ekvivalent prema standardima, na primjer S355JR, Q355B ili ASTM A992, i provjerite odgovara li dodatni metal čvrstoći osnovnog metala.
4. Zatražite potvrdu o ispitivanju mlina i provjerite granicu tečenja, vlačnu čvrstoću i ekvivalent ugljika. Ekvivalent ugljika iznad oko 0,45 do 0,50 zahtijeva kvalificirani postupak zavarivanja s predgrijavanjem.
5. Prilikom isporuke provjerite tolerancije kotrljanja: pravokutnost prirubnice, ravnost lamele i nagib. Uobičajene granice prihvatljivosti su 1 do 2 mm po metru duljine.
6. Planirajte rad zavarivanja s proizvođačem: nagibni pozicioner ili poluga štedi sate po toni zavarene H grede u usporedbi s ručnim zavarivanjem u nezgodnim položajima.

Često postavljana pitanja o konstrukciji H grede

Koja je glavna razlika između H grede i I grede?

H greda ima široke paralelne rubove i nosi savijanje u oba smjera, dok I greda ima sužene rubove, teži manje i dizajnirana je uglavnom za savijanje oko jedne osi. Koristite H presjeke za stupove i jako opterećene grede.

Koliko daleko može proći H greda bez srednje potpore?

Tipična podna greda ima raspon od 6 do 12 m; prijenosni nosači i portalni rogovi dosežu 15 do 30 m. Duži rasponi su mogući s dubljim presjecima ili rešetkama, ali se modul presjeka, granica progiba i posmična sposobnost uvijek moraju provjeriti proračunom.

Mogu li se H grede koristiti u stambenoj gradnji?

Da. Manji dijelovi poput H 100 do H 200 koriste se kao stupovi u podrumima, nadvoji preko širokih otvora garaže i grede koje podupiru podove ili krovne površine gdje zidanje ili drvo ne mogu premostiti prazninu.

Trebaju li H grede zaštititi od požara?

U većini građevinskih propisa, da. Čelik je zaštićen intumescentnom bojom, daskom ili betonskim omotačem kako bi se postigla potrebna vatrootpornost, obično 60 do 120 minuta, jer goli čelik brzo gubi čvrstoću iznad oko 500 stupnjeva C.

Zašto se neke H grede izrađuju zavarivanjem umjesto valjanjem?

Budući da mlinovi valjaju samo ograničen raspon veličina. Ako dizajn zahtijeva H 600 x 300 s posebnom debljinom trake, proizvođač zavari tri ploče u izgrađeni dio. Kvaliteta zavarivanja, kontrola izobličenja i inspekcija tada postaju kritični, a to je faza u kojoj odgovarajuća oprema čini mjerljivu razliku.

Zaključak: Konstrukcija s H gredom pruža najnižu cijenu ugradnje za većinu zgrada s čeličnim okvirom kada je presjek točno određen i zavarivanje je kontrolirano od prvog spajanja do konačnog spajanja. Odaberite veličinu na zalihama, provjerite kvalitetu i ekvivalent ugljika i dajte proizvođaču opremu koja održava zavare ravnim, a distorziju malom. Najekonomičnija greda nije ona s najnižom cijenom po toni; to je onaj koji ide zajedno s najmanje problema. Ako postavljate ili nadograđujete liniju za zavarivanje H grede, provjerite kako je namjenska proizvođač opreme za zavarivanje pozicionira, okreće i poravnava obradak, jer oprema za rukovanje često odlučuje o kvaliteti zavara prije nego što se plamenik uopće uključi.