Глава IV. Сортамент

Первичным элементом МК является прокатная сталь, которая делится на две группы: сталь листовая - тонколистовая, толстолистовая, широкополосная универсальная и просечно-вытяжная; сталь профильная - уголки, швеллеры, двутавры, тавры, трубы и т.п.

Перечень прокатных профилей с указанием формы, геометрических характеристик, веса единицы длины, допусков и условий поставки называется сортаментом.

Коэффициент градации (отношение площади сечения данного профиля А_n к площади сечения ближайшего меньшего А_n-1) в каждом сортаменте имеет переменное значение. В области наиболее применяемых профилей коэффициент градации меньше.

Стоимость профилей различна, наиболее дешевыми являются листовая сталь, прокатные двутавры и швеллеры, что стимулирует их широкое применение. С целью уменьшения объема работ при изготовлении МК введены сокращенные сортаменты из наиболее употребительных и экономичных профилей.

Первый сортамент был составлен в 1900 г. профессором Н.А. Белелюбским, который неоднократно расширялся и совершенствовался.

Действующие сортаменты разработаны на основе теории сортамента с учетом возможностей проката. Теория изучает влияние формы профиля и градации профилей на экономичность профиля.

Так, профессор Н.П. Мельников приводит 8 критериев эффективности двутавровых профилей, работающих на изгиб. Здесь в основу положено отношение момента сопротивления к площади поперечного сечения (W/А).

Рассмотрение критериев эффективности профиля показало, что решающую роль имеет "тонкостенность" - отношение h/t, чем оно больше, тем профиль эффективнее. Для прокатных профилей технология прокатки ограничивает t = 4÷6 мм, поэтому тонкостенные сварные балки могут быть эффективнее прокатных профилей.

а) Листовая сталь поставляется в пакетах и рулонах.

Толстолистовая - t = 4 ÷ 160 мм, ширина от 600 до 3800 мм. Ходовая ширина не более 2400 мм. В листах - длина до 6 - 12 м и t до 160 мм, в рулонах t = 1.2 ÷ 12 мм, шириной 500 - 2200 мм. Листы t = 6 ÷ 22 мм имеют градацию через 1 мм, далее через 2, 3 и 5 мм.

Тонколистовая - t до 4 мм прокатывается холодным и горячим способами. Применяется для изготовления гнутых и штампованных профилей.

Широкополосная универсальная - t = 6 ÷ 60 мм, ширина 200-1050 мм, длина 5 - 12 м. Применение её уменьшает трудоемкость изготовления МК, т.к. не требуются резка и выравнивание кромок.

Рифленая и просечно-вытяжная применяется для ходовых площадок.

б) Уголки - равнополочные и неравнополочные. Сортамент очень широк площадью А = 1.0 - 140 см². Более экономичны уголки с меньшими толщинами полок.

в) Швеллеры - номер профиля соответствует его высоте в см. Сортамент включает швеллеры от № 5 до № 40. С параллельными полками и с уклоном внутренних граней. Первые более конструктивны.

г) Двутавры - основной балочный профиль.

Балки обыкновенные - сортамент имеет профили от № 10 до № 60. Чем меньше t_w, тем выгоднее сечение балки, но по условиям прокатки у большинства двутавров t_w получается толще, чем это требуется по условию устойчивости. Они имеют большую жесткость относительно оси Х, но малоустойчивы относительно оси У, т.к. имеют небольшую ширину полок.

Балки широкополочные - имеют параллельные грани полок, прокатываются трех типов: нормальные (Б), широкополочные (Ш), колонные (К). Высота профилей - Б до 1000 мм; Ш - 700 мм и К - 400 мм. При отношениях b/h = 1 : 1.65 - при малых высотах, b/h = 1 : 1.25 - при больших высотах. У профилей "К" - b/h = 1 : 1, что придает устойчивость относительно оси "у".

Преимущества - применение как самостоятельного элемента (балки, колонны, стержни ферм), не требуют обработки, снижение трудоемкости.

При продольной разрезке получают тавровые профили БТ, ШТ и КТ удобные в решетчатых конструкциях.

д) Тонкостенные двутавры (ТУ 14-2-205-76) и швеллеры (ТУ 14-2-204-76) прокатываются на непрерывном стане с особо тонкими стенками и полками, что делает их экономичнее обычных профилей на 14 - 20%. Имеют высоту от 120 до 300 мм.

Применяются – как балки площадок, в фахверках, в легких перекрытиях и покрытиях.

г) Трубы бывают горячекатанные и электросварные, экономичны в сжатых элементах.

Горячекатанные - имеют d = 25 - 550 мм с t = =2.5 - 75 мм, применяют для радио и телевизионных опор.

Электросварные - d = 8 - 1420 мм; t = 1 - 16 мм. Применяют в трубопроводах, элементах радио и теле опор, конструкциях покрытия.

ж) Холодногнутые профили - изготавливаются из листа, ленты или полосы t = 1 ÷ 8 мм и имеют самую разнообразную форму - уголки, швеллеры, замкнутые квадратные и прямоугольные, профнастилы. Применение - легкие конструкции покрытий, где дают экономию металла до 10%.

и) Различные профили и изделия - двутавровые профили для подвесного транспорта, крановые рельсы, канаты спиральные, канаты двойной свивки, пучки и пряди из канатной проволоки, профили для окон и дверей, сталь волнистая, сталь квадратная d = 5 ÷ 100 мм, сталь круглая d = 6-200 мм, полосовая b = 12-200 мм и t = 4 - 60 мм, трубы специального назначения: d = 720 и 820 мм - магистральные газонефтепроводы d = 1020 и 1220 мм - трубопроводы высокого давления; d = 1020 и 1120 мм - газонефтепроводы.

к) Профили из алюминиевых сплавов получают прокаткой, прессованием и литьем. Листы, ленты и плиты прокатывают в горячем или холодном состоянии t до 10.5 мм, шириной до 2000 мм и длиной до 7000 мм. Фасонные профили и трубы изготавливают горячим прессованием.

Для большего развития сечения и повышения устойчивости стержня профили изготавливают с бульбами на концах полок. Круглые тянутые трубы имеют d до 150 мм и t = 1.5 - 6 мм.

Большое число профилей применяется в ограждающих конструкциях.

Сортамент основных конструкционных профилей приведен на рисунке 4.1.

Единого сортамента профилей для СК не существует.