Балка ГОСТ 26020-83
Балка стальная горячекатаная двутавровая с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83): технические характеристики, сортамент и применение в электротехнике и энергетике
ГОСТ 26020-83 устанавливает технические условия на стальные горячекатаные двутавры с параллельными гранями полок, широко известные в профессиональной среде как «двутавры нормальные» или «двутавры серии Б». Этот стандарт является одним из ключевых в линейке нормативных документов, регламентирующих производство сортового проката для строительства и промышленности. Балки по ГОСТ 26020-83 занимают промежуточное положение между «колонными» двутаврами (ГОСТ 26020-83, серия «К») и «широкополочными» (ГОСТ 26020-83, серия «Ш»), что определяет их универсальность и широкий спектр применения, в том числе в качестве несущих конструкций в электроэнергетическом комплексе.
Область применения в электроэнергетике и кабельной инфраструктуре
В электротехнической и энергетической отраслях балки серии Б по ГОСТ 26020-83 используются преимущественно в качестве несущих элементов для монтажа тяжелого оборудования, прокладки кабельных трасс и возведения каркасов зданий и сооружений. Их применение обусловлено оптимальным соотношением несущей способности и материалоемкости.
- Опорные конструкции для силового оборудования: фундаментные рамы и каркасы для трансформаторов, реакторов, мощных выключателей и распределительных устройств (КРУ, КРУН).
- Кабельные конструкции: изготовление мощных кабельных эстакад, галерей, лотков и консолей для прокладки силовых кабелей высокого и среднего напряжения, в том числе с большим сечением и значительным весом.
- Каркасы зданий и сооружений: строительство каркасов трансформаторных подстанций, ЗРУ (закрытых распределительных устройств), машинных залов и технологических этажерок.
- Опоры и мачты: используются в составе сварных конструкций опор освещения, легких мачт и технологических площадок.
- h – высота балки.
- b – ширина полки.
- s – толщина стенки.
- t – средняя толщина полки.
- R – радиус внутреннего закругления.
- r – радиус закругления полки.
- Предельные отклонения по геометрии: строго регламентированы для высоты, ширины полки, толщины стенки, кривизны и косина полок. Например, для балок высотой до 300 мм отклонение по высоте не должно превышать ±3,0 мм.
- Качество поверхности: не допускаются трещины, плены, раскатанные пузыри. Допустимы отдельные мелкие забоины, риски, следы удаления поверхностных дефектов в пределах минусовых отклонений по толщине.
- Механические свойства: регламентируются стандартами на сталь. Для стали С245 предел текучести составляет не менее 245 Н/мм², временное сопротивление – 370-480 Н/мм².
- Маркировка и документирование: каждая балка или связка должна иметь бирку или клеймо с указанием номера плавки, профиля, марки стали и знака соответствия. Поставляется с сертификатом производителя.
- Момент инерции (Ix, Iy) – определяет жесткость балки на изгиб и кручение.
- Момент сопротивления (Wx, Wy) – ключевой параметр для проверки прочности по нормальным напряжениям.
- Статический момент полусечения (Sx) – используется при расчете на сдвиг (проверка касательных напряжений).
- Радиус инерции (ix, iy) – необходим для расчета гибкости сжатых элементов.
- Линейная масса – для определения постоянных нагрузок и расчета стоимости.
- γc,
Сортамент и основные геометрические параметры
Сортамент по ГОСТ 26020-83 включает 36 типоразмеров балок серии «Б» с номерами от 10Б1 до 100Б4. Номер балки соответствует ее номинальной высоте в сантиметрах. Цифра после буквы «Б» указывает на тип по ширине полки и толщине стенки внутри одной номерной группы. Например, 20Б1 и 20Б2 имеют одинаковую высоту ~200 мм, но различаются по ширине полки и толщине элементов.
Основные геометрические параметры включают:
Таблица 1. Выборочный сортамент балок по ГОСТ 26020-83 (серия Б)
| Обозначение профиля | Высота h, мм | Ширина полки b, мм | Толщина стенки s, мм | Толщина полки t, мм | Площадь сечения, см² | Масса 1 м, кг | Момент сопротивления Wx, см³ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10Б1 | 100 | 55 | 4.1 | 5.7 | 10.9 | 8.59 | 34.8 |
| 20Б1 | 200 | 100 | 5.6 | 8.5 | 28.4 | 22.25 | 184 |
| 30Б1 | 298 | 140 | 5.9 | 8.5 | 40.5 | 31.8 | 387 |
| 40Б1 | 400 | 155 | 7.0 | 11.0 | 61.5 | 48.3 | 761 |
| 50Б1 | 500 | 180 | 8.3 | 12.0 | 84.7 | 66.5 | 1260 |
| 60Б1 | 600 | 190 | 9.5 | 13.0 | 108.3 | 85.0 | 1890 |
Материалы, производство и технические требования
Балки изготавливаются методом горячей прокатки на сортовых станах из углеродистой и низколегированной стали обыкновенного качества и повышенной прочности. Наиболее распространенные марки стали: Ст3сп/пс5 (по ГОСТ 535-88), а также С245, С255, С275, С345, С375 (по ГОСТ 27772-88, ныне актуализирован как ГОСТ 34234-2017). Выбор марки стали зависит от климатического района строительства, режима эксплуатации и требуемых прочностных характеристик.
Ключевые технические требования стандарта включают:
Расчетные характеристики и подбор сечения для электротехнических задач
При проектировании конструкций в энергетике основными расчетными характеристиками балки являются:
Подбор сечения осуществляется в соответствии со СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». Для балок, работающих преимущественно на изгиб (например, прогоны кабельных эстакад), основным условием является:
σ = Mmax / Wx ≤ Ry
где Mmax – максимальный изгибающий момент от нагрузок (вес кабелей, снега, собственный вес), Ry – расчетное сопротивление стали, γc – коэффициент условий работы.
Сравнение с другими типами двутавров (серии «К» и «Ш»)
Для корректного выбора материала необходимо четко понимать различия между сериями по ГОСТ 26020-83.
Таблица 2. Сравнительная характеристика серий двутавров по ГОСТ 26020-83
| Параметр | Серия «Б» (Нормальные) | Серия «К» (Колонные) | Серия «Ш» (Широкополочные) |
|---|---|---|---|
| Соотношение высоты к ширине полки | ~2:1 | ~1:1 (полки широкие и толстые) | ~1.5:1 и менее (полки шире, чем у «Б») |
| Толщина стенки | Средняя | Наибольшая | Меньше, чем у «Б» при схожей высоте |
| Основное назначение | Универсальные балки, работающие на изгиб. | Сжатые и сжато-изгибаемые элементы (колонны, стойки). | Балки с повышенной устойчивостью полок, для больших пролетов и нагрузок. |
| Распространенность в энергетике | Высокая, для средних пролетов и нагрузок. | Высокая, для колонн ОРУ, опор. | Высокая, для большепролетных эстакад, тяжелых крановых балок. |
Транспортировка, хранение и обработка
Балки поставляются в пакетах или поштучно. При погрузочно-разгрузочных работах необходимо использовать траверсы и стропы соответствующей грузоподъемности во избежание остаточных деформаций. Хранение осуществляется в штабелях на ровных, подготовленных площадках с прокладками между рядами. Обработка (резка, сварка, сверление) должна производиться с учетом марки стали. Для резки рекомендуется плазменная или газопламенная резка. Сварка выполняется по технологическим регламентам для конкретной марки стали с предварительным подогревом при необходимости.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем балка по ГОСТ 26020-83 отличается от двутавра по старому ГОСТ 8239-89?
Двутавр по ГОСТ 8239-89 имеет наклонные внутренние грани полок (уклон ~6-12%). Балки по ГОСТ 26020-83 всех серий («Б», «К», «Ш») имеют строго параллельные грани полок, что улучшает условия монтажа и соединения, повышает устойчивость полок. Серия «Б» из ГОСТ 26020-83 является функциональным аналогом и преемником двутавров по ГОСТ 8239-89, но с оптимизированной геометрией и расширенным сортаментом.
Как расшифровать обозначение, например, 30Б2?
«30» – номинальная высота профиля в сантиметрах (фактическая ~300 мм). «Б» – серия (нормальная). «2» – тип внутри номерной группы 30, указывающий на конкретное сочетание ширины полки и толщины стенки (в данном случае b=140 мм, s=6.5 мм).
Какую марку стали выбрать для конструкций на открытом воздухе (ОРУ)?
Для конструкций открытых распределительных устройств (ОРУ), работающих при температуре ниже -30°C, следует применять низколегированные стали повышенной хладостойкости, например, С345К или С375К. Для умеренного климата подходит сталь С245.
Как проверить соответствие поставляемой балки требованиям ГОСТ?
Необходимо запросить у поставщика сертификат качества (паспорт) на партию. Визуально проверить маркировку на бирке или торце балки. Допускается выборочный контроль геометрических параметров штангенциркулем и рулеткой, а также визуальный осмотр поверхности.
Можно ли использовать балку серии «Б» в качестве колонны?
Да, можно, но не всегда оптимально. Для центрально-сжатых колонн более эффективны по материалоемкости профили серии «К», имеющие близкие моменты инерции относительно обеих осей (Ix ≈ Iy). Балка серии «Б» имеет существенно меньшую гибкость и момент инерции относительно оси Y, что требует проверки устойчивости и может привести к перерасходу металла.
Каковы основные критерии выбора между сериями «Б» и «Ш» для кабельной эстакады?
При больших пролетах (свыше 12 м) и значительных нагрузках (много ярусов кабелей) предпочтительнее серия «Ш» из-за большей жесткости и устойчивости полки. Для эстакад средних пролетов (6-12 м) и типовых нагрузок экономически целесообразно применять серию «Б». Окончательный выбор делается на основе технико-экономического сравнения вариантов по результатам расчета.