Балка С255
Балка С255: технические характеристики, сортамент и применение в электротехнических и строительных конструкциях
Балка С255 – это стандартизированный профиль металлопроката, относящийся к категории стальных горячекатаных двутавровых балок с параллельными гранями полок. Буква «С» в обозначении указывает на отношение к серии «колонные» двутавры, которые характеризуются увеличенной шириной и толщиной полок по сравнению с балками серии «Б» (нормальные) и «Ш» (широкополочные). Цифра «255» обозначает номинальную высоту профиля в миллиметрах. Данный тип балки является ключевым элементом в конструкциях, где требуется высокая устойчивость к осевым и поперечным нагрузкам, что делает его востребованным в каркасном строительстве, энергетике и промышленности.
Технические стандарты и нормативная база
Производство балки С255 регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент». Этот стандарт определяет геометрические параметры, предельные отклонения, теоретическую массу и требования к точности прокатки (обычная точность – «Б», повышенная – «В»). Для изготовления применяются стали, соответствующие ГОСТ 27772-88 (для строительных стальных конструкций) или другим стандартам на сталь общего назначения (Ст3сп, Ст3пс по ГОСТ 535-2005). Марка стали выбирается исходя из условий эксплуатации: для ответственных конструкций, работающих при динамических нагрузках или отрицательных температурах, используются низколегированные стали (например, 09Г2С).
Геометрические параметры и сортамент
Ключевой особенностью колонного двутавра серии «С» является соотношение высоты профиля к ширине полки, близкое к единице, что обеспечивает высокую устойчивость в двух плоскостях. Это отличает его от балок серии «Б» и «Ш», которые оптимизированы преимущественно для работы на изгиб.
Основные геометрические параметры балки С255:
- Высота профиля (h): 250 мм (фактическая, несмотря на обозначение 255).
- Ширина полки (b): 250 мм.
- Толщина стенки (s): варьируется в зависимости от номера профиля.
- Средняя толщина полки (t): варьируется в зависимости от номера профиля.
- Радиус закругления (R и r): внутренний и внешний.
- Каркасы распределительных устройств (РУ) и подстанций: Используется в качестве колонн и ригелей для монтажа панелей КРУ, ошиновки, установки силовых трансформаторов и другого тяжелого оборудования. Устойчивость к продольному изгибу делает ее идеальной для вертикальных несущих стоек.
- Опоны воздушных линий электропередачи (ВЛ): Применяется в конструкциях порталов и эстакад для ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения, особенно на угловых и анкерных опорах, где действуют значительные нагрузки от натяжения проводов.
- Несущие конструкции кабельных эстакад и галерей: Служит основным элементом пролетных строений и опор для прокладки силовых и контрольных кабелей в промышленных зонах и на энергообъектах.
- Каркасы зданий ЗРУ и машинных залов: Используется в строительстве быстровозводимых зданий для размещения электрооборудования, где требуется обеспечить прочность и возможность крепления тяжелых конструкций к колоннам.
- Консольные опоры и кронштейны: Для выноса оборудования за пределы основного каркаса.
- Центрирование: Оси соединяемых элементов должны сходиться в одном узле для исключения дополнительных моментов.
- Узлы крепления: Для присоединения балок к фундаментам или другим колоннам используются анкерные болты и опорные плиты, рассчитанные на восприятие среза и смятия.
- Огнезащита и антикоррозионная обработка: В соответствии с требованиями ПУЭ и строительных норм, стальные конструкции, включая балки С255, должны быть защищены от коррозии (грунтовки, краски, горячее цинкование) и, при необходимости, обработаны огнезащитными составами или обетонированы.
- Обработка: Балка хорошо поддается резке (газовой, плазменной), сверлению и фрезеровке, что позволяет адаптировать ее под конкретные проектные решения.
Сортамент балки С255 включает несколько типоразмеров, различающихся толщиной стенки и полок, а следовательно, массой и моментом инерции. Основные типоразмеры по ГОСТ 26020-83:
| 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 инерции Ix, см⁴ | Момент сопротивления Wx, см³ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 25С | 250 | 250 | 9 | 14 | 92.18 | 72.4 | 6040 | 483 |
| 25С1 | 248 | 250 | 6 | 10 | 64.88 | 50.9 | 4570 | 369 |
| 25С2 | 250 | 255 | 7 | 11.7 | 77.04 | 60.5 | 5540 | 443 |
| 25С3 | 250 | 255 | 8 | 14.2 | 92.66 | 72.7 | 6670 | 534 |
Механические характеристики и расчетные сопротивления
Несущая способность балки С255 определяется не только геометрией, но и механическими свойствами стали. Для стандартных марок (Ст3) эти характеристики регламентированы.
| Марка стали | Предел текучести (Ryn), Н/мм² (МПа), не менее | Временное сопротивление (Run), Н/мм² (МПа) | Относительное удлинение (δ5), % |
|---|---|---|---|
| Ст3сп/пс | 245 | 370 – 480 | 26 |
Для строительных расчетов используется расчетное сопротивление стали (Ry и Ru), которое определяется с введением коэффициентов надежности по материалу (γm) и условий работы (γc). Для стали С255 при использовании марки Ст3 расчетное сопротивление по пределу текучести для элементов конструкций (кроме фасонного проката) составляет 240 МПа (2400 кгс/см²) при толщине проката до 20 мм. При использовании стали 09Г2С расчетное сопротивление повышается до 300 МПа и более, что позволяет уменьшить сечение несущих элементов.
Области применения в электротехнике и энергетике
В электротехнической и энергетической отраслях балка С255 находит применение благодаря своей высокой жесткости и несущей способности. Основные направления использования:
Особенности монтажа и обработки
Монтаж балок С255 осуществляется с помощью сварки или болтовых соединений (обычно высокопрочных болтов). При проектировании узлов сопряжения необходимо учитывать:
Сравнение с другими типами двутавров
Выбор между сериями двутавров зависит от вида нагрузок. Балка С255, как колонный профиль, оптимальна для сжатых и сжато-изгибаемых элементов.
| Параметр / Серия | Колонная (С), например, 25С | Нормальная (Б), например, 25Б1 | Широкополочная (Ш), например, 25Ш1 |
|---|---|---|---|
| Высота, мм | 250 | 248 | 244 |
| Ширина полки, мм | 250 | 124 | 175 |
| Отношение ширины полки к высоте | ~1.0 | ~0.5 | ~0.72 |
| Радиус инерции iy, см (примерно) | 6.29 | 2.79 | 4.10 |
| Гибкость λy (при одинаковой длине) | Наименьшая | Наибольшая | Средняя |
| Основное назначение | Колонны, стойки, сжатые элементы | Балки перекрытий, прогоны (работа на изгиб) | Универсальные элементы, колонны в легких каркасах |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается балка С255 от двутавра 25Б1?
Балка С255 (колонная) имеет ширину полки, равную высоте (250 мм), что обеспечивает высокую устойчивость против продольного изгиба в обеих главных плоскостях. Двутавр 25Б1 (нормальный) имеет узкую полку (124 мм) и оптимизирован для работы преимущественно на изгиб в вертикальной плоскости. Для колонн всегда предпочтительнее серия «С».
Как правильно обозначить балку С255 в проектной документации?
Обозначение должно включать профиль, номер, стандарт и марку стали. Пример: Двутавр 25С по ГОСТ 26020-83 из стали С255 или, более подробно, Двутавр 25С по ГОСТ 26020-83 из стали 09Г2С по ГОСТ 27772-88. В спецификациях также указывается длина в миллиметрах.
Какая расчетная нагрузка допустима для балки С255 как колонны?
Допустимая осевая сжимающая нагрузка (N, кН) зависит от геометрии профиля (площади сечения A, радиуса инерции i), марки стали (расчетного сопротивления Ry), длины колонны (l), коэффициента условий работы (γc) и коэффициента продольного изгиба (φ), определяемого по гибкости λ = l / i. Точный расчет должен выполняться в соответствии со СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». Для примерной оценки: при длине 3 метре, шарнирном закреплении концов и стали С255, профиль 25С может воспринять осевую нагрузку примерно 1500-1700 кН.
Можно ли использовать балку С255 в качестве прогона или балки перекрытия?
Технически можно, но это неэкономично. Для работы на изгиб более эффективны балки серии «Б» или «Ш», которые при близкой несущей способности имеют меньшую массу на метр погонный, так как металл в колонном двутавре распределен для увеличения жесткости, а не момента сопротивления.
Как осуществляется защита балки С255 от коррозии на энергообъектах?
Наиболее распространенные методы: горячее цинкование (погружение в расплав цинка) для долговечной защиты; нанесение лакокрасочных покрытий по системе праймер (эпоксидный или цинконаполненный грунт) + финишная эмаль; комбинированные системы. Выбор зависит от агрессивности среды и требований к сроку службы.
Существуют ли аналоги балки С255 в зарубежных стандартах?
Да, существуют аналогичные колонные двутавры. В европейских стандартах (EN) это профили серии HEA, HEB, HEM (например, HEA 240, HEB 240 имеют близкие размеры). В американском стандарте ASTM A6/A6M – W10x49 и подобные. Однако геометрические параметры и сортамент не являются полными аналогами, необходима перерасчетная проверка.
Заключение
Балка С255 представляет собой специализированный колонный двутавр, чьи геометрические пропорции обеспечивают выдающуюся устойчивость к продольному изгибу и способность воспринимать значительные сжимающие и изгибающие нагрузки. В электротехнической и энергетической сферах она служит основным несущим элементом ответственных конструкций: каркасов РУ и подстанций, порталов ВЛ, кабельных эстакад. Правильный выбор марки стали, точный расчет в соответствии со строительными нормами и обеспечение качественной антикоррозионной защиты являются обязательными условиями для ее долговечной и надежной эксплуатации. Понимание сортамента, механических характеристик и областей применения балки С255 позволяет инженерам и проектировщикам оптимизировать металлоемкость конструкций без ущерба для их прочности и безопасности.