Cadrele de oțel portante din clădirile comerciale și industriale depind de o secțiune mai mult decât de oricare alta: grinda H. În construcție, o grindă H este un profil de oțel structural laminat la cald a cărui secțiune transversală arată ca un H majuscule, cu două flanșe paralele largi unite printr-o singură bandă verticală. Constructorii și producătorii îl aleg deoarece oferă un raport rezistență-greutate mai bun decât majoritatea celorlalte forme laminate, se întinde pe distanțe mai lungi cu mai puține coloane și creează suprafețe plane care simplifică conexiunile prin șuruburi și sudate. Acest ghid explică ce implică construcția grinzilor H, cum se compară grinzile H cu grinzile I, ce dimensiuni standard trebuie specificate și de ce calitatea sudării controlează rezultatul final.
Ce este o grindă H în construcții?
O grindă H este o secțiune de oțel cu flanșe late, cu fețe paralele ale flanșei, ceea ce o face cel mai versatil profil laminat pentru stâlpi, grinzi, cadre contravântuite și grinzi de transfer în construcțiile din oțel.
Trei părți definesc secțiunea transversală: banda verticală rezistă forțelor de forfecare, cele două flanșe orizontale rezistă la îndoire, iar razele filetului netezesc tranziția dintre bandă și flanșă pentru a reduce concentrația de tensiuni. Denumirile variază în funcție de standard: secțiunile H metrice sunt scrise ca H 400 x 200, formele cu flanșe late din America de Nord ca W12x26 și secțiunile europene ca HEA, HEB sau HEM.
Grinzile H ajung la șantier pe două căi. Secțiunile mici și medii sunt laminate la cald dintr-o singură bucată la oțel. Secțiunile mai mari sau non-standard, de obicei peste H 400, sunt construite prin sudarea a trei plăci împreună într-o grindă H sudată. Această a doua cale transformă o simplă achiziție de material într-o operație de sudare controlată, motiv pentru care capacitatea de fabricație contează la fel de mult ca calitatea de oțel în construcția grinzilor H.
De ce construcția cu grinzi în H domină cadrul de oțel
Grinzile H domină cadrul modern din oțel, deoarece suportă mai multă sarcină per kilogram de oțel, rezistă la îndoire în ambele direcții și se conectează mai repede decât canalele, unghiurile sau secțiunile I cu greutate similară.
- Raport rezistență-greutate: flanșele largi plasează materialul departe de axa neutră, astfel încât o secțiune standard H 300 x 300 oferă un modul de secțiune de aproximativ 1.400 cm³ la aproximativ 95 kg pe metru.
- Lucrări lungi: grinzile H se întind de obicei între 6 și 12 m în sistemele de pardoseală și ajung la 15 până la 30 m atunci când sunt utilizate ca grinzi de transfer sau capriori portal.
- Rezistență la îndoire în două sensuri: adâncimea și lățimea sunt similare, astfel încât secțiunea rezistă la sarcini laterale și axiale fără contravântuiri suplimentare.
- Conexiuni mai simple: flanșele paralele acceptă plăci de capăt, plăci de bază și îmbinări ale grinzilor fără lame conice.
- Disponibilitate locală: dimensiunile comune sunt stocate de comercianții de oțel din întreaga lume, în timp ce secțiunile speciale pot fi sudate la comandă.
Fascicul H vs I Beam: ce trebuie specificat
Utilizați o grindă H pentru stâlpi, grinzi puternic încărcate și cadre de moment; alegeți o grindă în I numai pentru elementele ușor încărcate, cu deschidere scurtă, unde sunt acceptabile flanșe conice și greutate mai mică.
Diferența este geometrică. O grindă H are flanșe largi paralele între ele și de grosime aproape egală cu panza, în timp ce o grindă I în formă de S are flanșe mai înguste cu fețe interioare înclinate. Flanșa paralelă cu grinda în H permite rulment direct, șuruburi strânse și sudură cu penetrare completă; flanșa conică din grinda în I concentrează tensiunile de conectare și de obicei necesită șaibe sau lame.
| Proprietate | H Beam | I Beam (forma S) |
|---|---|---|
| Forma secțiunii transversale | H capital, flanșe paralele | Capital I, flanșe conice |
| Lățimea flanșei | Lat și plat | Îngustă și înclinată în interior |
| Greutate pentru aceeași înălțime a fasciculului | Mai grea | Brichetă |
| Capacitate de îndoire | Mare în ambele axe | Mare doar pe o axă |
| Efort de conectare | Înșuruburi sau sudare directă | Sunt necesare lame sau șaibe speciale |
| Interval tipic | 6 până la 30 m și mai departe | Până la aproximativ 10 până la 15 m |
| Utilizări tipice | Coloane, grinzi de transfer, rame portal, rame înalte | Grinzi de pod, grinzi de macara, grinzi ușoare de podea |
Dimensiunile standard ale fasciculului H și cum să le citiți
Citiți o desemnare a grinzii H ca înălțime nominală x lățime flanșă x grosime bandă x grosime flanșă, de exemplu H 400 x 200 x 8 x 13 mm și confirmați întotdeauna ce standard urmează dimensiunile, deoarece GB/T 11263, JIS G3192, EN 10034 și ASTM A6 utilizează sisteme de toleranță și clasificare diferite.
| Desemnarea | Grosimea benzii (mm) | Lățimea flanșei x thickness (mm) | Utilizare tipică |
|---|---|---|---|
| H 100 x 100 | 6 | 100 x 8 | Stâlpi de mezanin, coloană ușoară de contravântuire |
| H 150 x 150 | 7 | 150 x 10 | Căpriori portal, coloane joase |
| H 200 x 200 | 8 | 200 x 12 | Grinzi și stâlpi standard în clădiri mici |
| H 300 x 300 | 10 | 300 x 15 | Coloane mijlocii, grinzi de transfer |
| H 400 x 400 | 13 | 400 x 21 | Coloane înalte, grinzi puternic încărcate |
| H 400 x 200 construit | 8 | 200 x 13 | Grinzi sudate, grinzi de rulare a macaralei |
Pentru o grindă de pardoseală, o regulă obișnuită de funcționare menține deformarea la sarcină sub span/360 (L/360). Metoda de selecție este întotdeauna aceeași: calculați modulul de secțiune necesar, alegeți o secțiune de probă din tabelele standard, verificați deformarea și forfecarea, apoi confirmați că raporturile flanșă și lățime-grosime a benzii rămân într-o clasă compactă sau semicompactă, astfel încât flambajul local să nu reducă capacitatea.
Aplicații tipice în construcția fasciculului H
Grinzile H poartă scheletul majorității clădirilor nerezidențiale din oțel, de la magazii cu portal cu un singur etaj până la turnuri înalte, punți de poduri și structuri de fabrici industriale grele.
- Cadre de construcții: stâlpi și grinzi în structuri de înălțime mijlocie și înaltă cu încadrare contravântuită sau rezistentă la moment.
- Clădiri industriale: cadre de portal și clădiri cu macara cu deschideri libere de 18 până la 36 m.
- Poduri: grinzi principale, traverse și suporturi pentru pasarele pietonale.
- Fundații: piloți în H forțați pe roca de bază pentru fundații adânci și structuri marine.
- Instalații de energie și proces: rafturi pentru țevi, platforme de echipamente și platforme interne ale turnului eolian.
- Mezanin și planșee: grinzi secundare care susțin plăci sau grătare de beton.
Considerații de sudare care decid durata de viață a unui cadru cu fascicul H
Operațiunile cu cel mai mare risc în construcția grinzilor în H sunt sudurile longitudinale din țesătură la flanșă pe secțiunile construite și îmbinările cu penetrare completă realizate la fața locului. Sudurile defecte creează fisuri și distorsiuni cu mult înainte ca grinda să atingă sarcina de proiectare, astfel încât calitatea sudurii este adevăratul factor determinant al duratei de viață a cadrului.
O grindă în H încorporată sudată necesită patru suduri continue, câte două pe fiecare parte a pânzei. Sudarea cu arc submers (SAW) este procesul standard, deoarece oferă depunere mare, hidrogen scăzut și nu stropi pe o cusătură dreaptă și continuă. O configurație tipică de producție utilizează a braț de coloană de sudare cu arc scufundat care se deplasează pe toată lungimea fasciculului în timp ce grinda este sprijinită pe suporturi cu role motorizate.
SAW Column & Boom Manufacturers, Company Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd este producător și companie din China SAW Column & Boom, personalizare acceptată, compania... Vizualizare produs → Ajustarea guvernează rezultatul sudurii. Distanța dintre bandă și flanșă trebuie menținută la 1 mm sau mai puțin înainte de SAW; golurile mai mari cauzează arderea, fuziunea incompletă și armarea excesivă. Pentru ansambluri mai mici, rotirea componentei pentru a plasa fiecare sudură în poziție plată cu a pozitionator de sudare basculant reduce defectele și îmbunătățește dramatic rata de depunere.
Furnizori de poziționare de sudură înclinată 1,5T, fabrică OEM/ODM - Wuxi WeldNice Heavy In Wuxi WeldNice Heavy Industry Technology Co., Ltd este furnizori din China 1.5T Tilt Welding Positioner și fabrica OEM/ODM, 1.5T Tilt Weldi... Vizualizare produs → Controlul distorsiunii este la fel de important. Contramăsurile standard sunt o secvență de sudură echilibrată, strângerea flanșelor de țesătură înainte de sudare, refacerea cusăturilor lungi și permițând grinzii să se răcească între treceri. La fața locului, îmbinările coloanei și îmbinările grinzilor utilizează suduri cap la cap cu penetrare completă cu bare de sprijin; oțelurile cu un echivalent de carbon peste aproximativ 0,42, cum ar fi S355JR sau Q355B în secțiuni groase, necesită preîncălzire la 75 până la 100 de grade C și control al temperaturii între treceri. Inspecția cu ultrasunete sau particule magnetice ar trebui să urmeze fiecare sudură de îmbinare.
Mișcarea către sudare automată în fabricarea structurilor nu este vorba doar despre viteza. Sistemele automate citesc cusătura, țin constant unghiul pistolului și înregistrează parametrii de sudură, ceea ce oferă repetabilitate pe care sudarea manuală nu o poate garanta pentru cusăturile lungi de opt până la doisprezece metri.
În cele din urmă, protejați cadrul finit: sablati până la gradul de pregătire a suprafeței Sa 2.5, aplicați un grund bogat în zinc și asigurați protecție la foc, de obicei acoperire sau placă intumescentă, pentru a îndeplini perioada de rezistență la foc cerută de codul de construcție.
H Lista de verificare pentru achiziționarea fasciculului
Cumpărați grinzi H în raport cu un certificat documentat de calitate, standard și de freză și verificați toleranțele livrate înainte de a accepta lotul.
- Definiți cazul de sarcină de guvernare și limita de deformare înainte de a selecta o secțiune; regula span/360 pentru etaje și span/240 pentru elementele de acoperiș sunt puncte de plecare comune.
- Preferă o dimensiune stocată. Dimensiunile non-standard înseamnă minime de rulare, termene de livrare mai lungi și prețuri mai mari.
- Confirmați calitatea oțelului și echivalentul acestuia în toate standardele, de exemplu S355JR, Q355B sau ASTM A992 și asigurați-vă că metalul de umplutură se potrivește cu rezistența metalului de bază.
- Solicitați certificatul de testare a morii și verificați limita de curgere, rezistența la tracțiune și echivalentul de carbon. Un echivalent de carbon peste aproximativ 0,45 până la 0,50 forțează o procedură de sudare calificată cu preîncălzire.
- Verificați toleranțele de rulare la livrare: perpendicularitatea flanșei, dreptatea benzii și cambra. Limitele tipice de acceptare sunt de 1 până la 2 mm pe metru de lungime.
- Planificați lucrările de sudare cu producătorul: un poziționator basculant sau un braț de coloană economisesc ore pe tonă de grinda H sudată în comparație cu sudarea manuală în poziții incomode.
Întrebări frecvente privind construcția grinzilor H
Care este principala diferență dintre un fascicul H și un fascicul I?
O grindă H are flanșe paralele largi și suportă îndoirea în ambele direcții, în timp ce o grindă I are flanșe conice, cântărește mai puțin și este proiectată în principal pentru îndoirea pe o singură axă. Utilizați secțiuni H pentru stâlpi și grinzi puternic încărcate.
Cât de departe se poate întinde o grindă H fără suport intermediar?
O grindă tipică a podelei se întinde între 6 și 12 m; grinzile de transfer și căpriorii portalului ajung la 15 până la 30 m. Sunt posibile deschideri mai lungi cu secțiuni sau ferme mai adânci, dar modulul secțiunii, limita de deformare și capacitatea de forfecare trebuie întotdeauna verificate prin calcul.
Pot fi utilizate grinzile H în construcții rezidențiale?
Da. Secțiunile mai mici, cum ar fi H 100 până la H 200, sunt folosite ca stâlpi în subsoluri, buiandrugi peste deschideri largi de garaj și grinzi care susțin podele sau zone de acoperiș unde zidăria sau cheresteaua nu pot acoperi golul.
Grinzile H au nevoie de protecție împotriva incendiilor?
În majoritatea codurilor de construcție, da. Oțelul este protejat cu vopsea intumescentă, placă sau carcasă de beton pentru a atinge gradul de incendiu necesar, de obicei 60 până la 120 de minute, deoarece oțelul nu își pierde rezistența rapid peste aproximativ 500 de grade C.
De ce unele grinzi H sunt construite prin sudare în loc să fie laminate?
Pentru că morile rulează doar o gamă limitată de dimensiuni. Dacă proiectul necesită o H 600 x 300 cu o grosime specială a benzii, producătorul sudează trei plăci într-o secțiune construită. Calitatea sudurii, controlul distorsiunilor și inspecția devin apoi critice, iar acesta este etapa în care echipamentul adecvat face diferența măsurabilă.
Concluzie: construcția grinzii H oferă cel mai mic cost de instalare pentru majoritatea clădirilor cu cadru de oțel atunci când secțiunea este specificată corect și sudarea este controlată de la prima aderență până la îmbinarea finală. Alegeți o dimensiune stocată, verificați gradul și echivalentul carbonului și oferiți producătorului echipament care menține sudurile plane și distorsiunile mici. Cel mai economic fascicul nu este cel cu cel mai mic preț pe tonă; este cea care merge împreună cu cele mai puține probleme. Dacă configurați sau actualizați o linie de sudare cu fascicul H, examinați cum este un dedicat producator de echipamente de sudura poziționează, rotește și aliniază piesa de prelucrat, deoarece echipamentele de manipulare decid adesea calitatea sudurii înainte chiar de a porni lanterna.
