Горячекатаные профили общего назначения

Первый метрический сортамент прокатных профилей в России был введен в 1900 г. и просуществовал с небольшими изменениями свыше трех десятилетий. В 1932 г. он был улучшен, но и после модернизации имел ряд недостатков: неэкономичные толстостенные профили, недостаточно частая градация, недостаточно мощные сечения профилей. Современный сортамент профилей общего назначения был введен в 1956—1957 гг.; он имеет значительные преимущества по сравнению с существовавшим ранее.

Двутавровые балки по ГОСТ 8239—56, швеллеры по ГОСТ 8240—56, уголки по ГОСТ 8509—57 и ГОСТ 8510—57 имеют в большинстве случаев толщины стенок, минимально допускаемые из условий местной устойчивости и технологических условий прокатки. Увеличена частота градации в уголках, что позволяет уменьшить потери металла при подборе сечений. Увеличен момент сопротивления прокатываемых двутавровых балок и вместе с тем ликвидирован ряд неэкономичных сечений двутавровых балок и швеллеров с утолщенными стенками и полками. Экономия металла, полученная при введении нового сортамента взамен ОСТ—10016, оценивается для профилей двутавровых балок и швеллеров около 10—15% и уголковых около 5—8%. Наш сортамент является достаточно экономичным, что видно из сравнения сортаментных кривых отечественного и зарубежных сортаментов {рис. III.1}. Резервы в совершенствовании сортамента указанных профилей с целью экономии металла в дальнейшем можно считать почти исчерпанными.

goriachekatanye-profili-obshchego-naznacheniia-0

Совершенствование сортамента, по-видимому, будет идти по пути организации прокатки новых экономичных профилей: широкополочных двутавров по ГОСТ 6183—52 {рис. 01.2} и облегченных двутавровых балок и швеллеров по ГОСТ 6184—52 и 6185—52 {рис. III.3}. Особенно важное значение для получения экономии стали и снижения трудоемкости изготовления имеет применение широкополочных двутавров, которые могут быть использованы вместо обычных двутавров при работе их на изгиб, взамен составных сварных двутавров в балках и колоннах, а также для разрезки на тавры с целью дальнейшего использования последних в качестве поясов балок и ферм {рис. III.4}.

goriachekatanye-profili-obshchego-naznacheniia-1

Удельные моменты сопротивления для балочных профилей и удельные моменты инерции колонных легких профилей значительно выше соответствующих параметров двутавровых балок и уголков. По данным Н. П. Мельникова, применение широкополочных двутавров в элементах, работающих на изгиб, позволит получить экономию веса по сравнению с двутаврами по ГОСТ 8239—56 около 7%.

Потребность в широкополочных двутаврах для нужд строительства оценивается в 600 тыс. г в год, а для народного хозяйства в целом — около 2500 тыс. т. По отчетам ЦНИИПромзданий, внедрение в промышленность и строительство широкополочных двутавров позволит сэкономить 260 тыс. т стали и 7,4 млн. руб. в год {без учета дополнительной экономии от снижения трудоемкости изготовления}.

Весьма важное значение для оценки эффективности применения широкополочных двутавров имеет снижение трудоемкости изготовления при использовании их взамен сварных.

Трудоемкость конструкции может быть определена по формуле {V.18}:

$T =К_{\it нр}\psi_T \cdot T_0$,

где

  • $T_0$ — трудоемкость изготовления стержня {основных несущих деталей} конструкции;
  • $\psi_T$ — строительный коэффициент трудоемкости, учитывающий работы по вспомогательным деталям конструкции;
  • $К_{\it нр}$ — коэффициент, учитывающий нерасчетные {прочие} операции изготовления.

Трудоемкость конструкции при применении для стержня прокатного двутавра взамен составного из листов снизится за счет ликвидации операций резки листа, сборки и сварки. Останутся операции разметки, торцовой резки, образования отверстий, трудоемкость которых с некоторым запасом можно считать 15% трудоемкости изготовления стержня конструкции при сварном составном двутавре. Кроме того, останутся трудовые затраты по изготовлению вспомогательных {конструктивных} деталей.

Тогда

$T_{\it ш.д.в.} =К_{\it нр} (0,15T_0 +T_{\it всп} )=К_{\it нр} \left[ {0,15T_0 +(\psi _T -1)T_0 } \right]$

Снижение трудоемкости

$\Delta _T =\frac{T-T_{\it Ш.ДВ} }{T}100=\frac{\it К_{\it нр} \left[ {\psi _T T_0 -0,15T_0 -(\psi _T -1)T_0 } \right]}{\it К_{\it нр} \psi _T T_0 }100=\frac{0,85}{\psi _T }100\%$

Значения строительных коэффициентов трудоемкости балок равны 1,6—1,8, колонн 2—2,6. Отсюда ожидаемое снижение трудоемкости составит при применении балочных профилей 50—55%, в колоннах 35—45%.

Для балок, изготовляемых из широкополочных двутавров, местная устойчивость стенки, как правило, обеспечивается без ребер жесткости, что приведет к снижению строительного коэффициента веса и соответствующего коэффициента трудоемкости и, следовательно, к еще более значительному снижению трудоемкости. Экономия от снижения трудоемкости при применении широкополочных двутавров может быть оценена следующим образом.

Стоимость изготовленной конструкции [формулы {V.25} и {V.29}]

$C=C_{\it о.м.} +аT(1+К_н )+C_{\it п}$, где

  • $C_{\it о.м.}$ - стоимость основных материалов;
  • $T$ - трудоемкость изготовления;
  • $а$ - среднечасовая заработная плата, равная 0,52 руб/ч;
  • $К_{\it н}$ - коэффициент накладных расходов, равный 2,5;
  • $C_{\it п}$ - постоянные накладные расходы, равные 11 руб/т;

Среднее снижение трудоемкости примем равным 50%, трудоемкость 1 т конструкций {колонн и балок} 12 чел.-час/т.

Можно предположить, что отпускная цена широкополочных двутавров не будет превышать соответствующей цены листа, что позволяет исключить величину $C_{\it о.м.}$. Тогда снижение стоимости изготовления

$\Delta C=C-C_{\it Ш.ДВ} =0,5аT(1+К_{\it н} )=0,52\cdot 0,5\cdot 12(1+2,5)=10,9$ руб/т

Если предположить, что расход широкополочных двутавров взамен составных для строительства составит 2/3 общего количества двутавров, то экономия от снижения трудоемкости составит не менее 4,3 млн. руб.