Una trave a I è una sezione strutturale in acciaio con una sezione trasversale a forma di I: due ali parallele collegate da un'unica anima verticale. Questa è la definizione in una riga. Tutto il resto in una descrizione operativa (profondità, larghezza della flangia, spessore dell'anima e della flangia, qualità, lunghezza e rettilineità) esiste perché la forma da sola non dice a una cartiera, a un dettagliatore o a un saldatore cosa farne.
La maggior parte delle persone che cercano la descrizione di una trave a I hanno bisogno di una di queste quattro cose: una definizione semplice per una nota di disegno o una presentazione, una designazione delle dimensioni che possono effettivamente ordinare, un modo per distinguere una trave laminata a caldo da una saldata o una breve lista di controllo dei dettagli da verificare prima che l'acciaio venga accettato. Le sezioni seguenti li prendono in ordine e mantengono i numeri concreti.
La risposta breve: descrivi una trave a I con sei elementi: profondità, larghezza della flangia, spessore dell'anima, spessore della flangia, lunghezza e qualità dell'acciaio. "IPE 300, S355JR, 12 m, EN 10365" è una descrizione. "200 x 100 I-beam" è un soprannome.
Cos'è un I-Beam? Definizione e anatomia
Una trave a I è simmetrica rispetto a entrambi gli assi e concentra il materiale nelle flange, che è esattamente il punto in cui lo stress di flessione è massimo. A causa di questa distribuzione, una trave a I trasporta diverse volte il carico di flessione di una solida barra rettangolare dello stesso peso e profondità - e questo singolo fatto spiega perché il profilo sopravvive in quasi tutte le strutture in acciaio mai costruite.
Sei misure definiscono la sezione. Appaiono in ogni catalogo di cartiera e in ogni descrizione che valga la pena scrivere.
| Elemento | Simbolo comune | Cosa controlla |
|---|---|---|
| Profondità | d o h | Altezza complessiva della sezione; determina la capacità di flessione e l'altezza libera lasciata nella struttura del pavimento. |
| Larghezza della flangia | bf o b | Larghezza delle piastre superiore e inferiore; determina la stabilità laterale e lo spazio disponibile per una connessione bullonata o saldata. |
| Spessore del nastro | due | Una rete sottile è leggera ed efficiente, ma il taglio e l’instabilità locale iniziano a governare la progettazione. |
| Spessore della flangia | tf | Regola la flessione locale, il cuscinetto dei bulloni e la profondità disponibile per qualsiasi preparazione della saldatura. |
| Raggio della radice | r | Il raccordo dove l'anima incontra la flangia; imposta la distanza libera dai bulloni e lo spazio che può raggiungere una torcia di saldatura. |
| Lunghezza | L | Le lunghezze dei laminatoi ordinate sono espresse in metri o piedi; il taglio, la cappetta e la foratura modificano la lunghezza consegnata, non la sezione. |
Trave a I, trave a H e flangia larga: stessa famiglia, proporzioni diverse
"I-beam" e "H-beam" non sono due prodotti diversi. Descrivono la stessa famiglia di forme; il nome di solito indica quanto sono larghe le flange rispetto alla profondità. Una sezione profonda con flange strette assomiglia a una I maiuscola, e allargando le flange verso la profondità trasforma lo stesso profilo in qualcosa che assomiglia a una H maiuscola. I codici e i cataloghi delle fabbriche hanno dato ai due estremi nomi diversi, ed è da qui che deriva la maggior parte della confusione sui disegni.
Tre cose cambiano quando le flange si allargano: la rigidità laterale della trave, la massa per una data profondità e i dettagli della connessione che si adatteranno fisicamente.
| Nome | Da dove viene | Stile flangia | Utilizzo tipico |
|---|---|---|---|
| Trave a I (generico) | Industria generale, forme a "S" americane più vecchie | Flange strette, talvolta rastremate | Retrofit, piccole monorotaie, strutture leggere |
| Forma a W a flangia larga | AISC/ASTM A6, Nord America | Flange parallele, larghe rispetto alla profondità | Telai di edifici, colonne, travi di solaio |
| IPE | EN 10365, Euronormaa | Flange parallele, strette e leggere | Carpenteria generale, strutture di macchinari |
| HEA / HEB / ORLO | Euronorm | Flange larghe, aumento del peso e dello spessore delle pareti | Colonne, telai pesanti, strutture di gru |
| HW/HM/HN | GB/T 11263, Cina | HW largo, HM medio, HN stretto | Carpenteria metallica per progetti nazionali asiatici e di esportazione |
| Forma ad H (JIS) | Giappone | Flange parallele, simili alla flangia larga | Telai, supporti, fabbricazione generale |
Come leggere la designazione della dimensione della trave a I
Una designazione è un codice di forma più uno o due numeri e non rappresenta mai l'intera specifica. W12x26 significa una forma a W profonda nominalmente 12 pollici e con un peso di 26 libbre per piede. IPE 300 significa un profilo ad I ad ali parallele profondo 300 mm. EB 200 significa una sezione ad H pesante a flangia larga profonda 200 mm. In ogni caso il numero nominale è vicino, ma non esattamente, alla dimensione reale, ed è la massa, non la profondità, a pagare.
| Designazione | Profondità | Larghezza della flangia | Spessore del nastro | Spessore della flangia | Messa |
|---|---|---|---|---|---|
| W12x26 (AISC) | 310 mm | 165 mm | 5,8 mm | 9,7 mm | 38,7 kg/mq |
| L12x40 | 303 mm | 203 mm | 7,5 mm | 13,1 mm | 59,5 kg/mq |
| IPE 200 | 200 mm | 100 mm | 5,6 mm | 8,5 mm | 22,4 kg/mq |
| IPE 300 | 300 mm | 150 mm | 7,1 mm | 10,7 mm | 42,2 kg/mq |
| HEB 200 | 200 mm | 200 mm | 9,0 mm | 15,0 mm | 61,3 kg/mq |
| HN 400x200 | 400mm | 200 mm | 8,0 mm | 13,0 mm | 66,0 kg/m |
Due regole prevengono la maggior parte degli errori di ordinamento. Innanzitutto, le designazioni imperiali indicano una profondità nominale e la massa reale per piede: la profondità effettiva nella sola serie W12 si estende su circa 45 mm, da circa 303 mm a circa 348 mm. In secondo luogo, le denominazioni metriche indicano esattamente la profondità (IPE 300 è profondo 300 mm), ma gli spessori delle pareti devono ancora essere verificati e due profili della stessa profondità possono differire di quasi tre volte in termini di peso.
Lunghezze standard, gradi di acciaio e tolleranze
Un ordine che dice solo "Trave a I, 12 m" significa acquistare una forma di forza sconosciuta, rettilineità sconosciuta e documentazione sconosciuta. Lunghezza, grado e tolleranza dovrebbero essere specificati insieme, perché è così che una cartiera interpreta la richiesta.
Gli stabilimenti arrivano a 6 m, 12 m e occasionalmente da 15 a 18 m, mentre i mercati imperiali quotano da 20 piedi a 40 piedi. Dodici metri sono il solito compromesso tra un minor numero di giunzioni e i limiti del trasporto su strada, ed è la lunghezza intorno alla quale sono pianificate la maggior parte delle spedizioni di esportazione.
Sulla maggior parte dei disegni compaiono quattro gradi:
- ASTM A36: resa di 250 MPa, facile da saldare, comune in Nord America per strutture leggere e fabbricazione generale.
- ASTM A992 o A572 gr. 50 — resa 345 MPa; A992 è il grado standard a forma di W per i telai degli edifici.
- EN 10025-2 S355JR o S355J2 - Resa 355 MPa, con i suffissi JR e J2 che indicano la resilienza Charpy per servizio più freddo.
- GB/T 1591 Q355B: il grado cinese comune, spesso con doppia certificazione EN o ASTM su progetti di esportazione.
Tre tolleranze sono all'origine della maggior parte delle discussioni in cantiere: camber (l'arco verticale), spazzata (l'arco orizzontale) e torsione. Un limite tipico per la flangia larga è 1/8 pollici per 10 piedi di lunghezza, ovvero circa lo 0,1%, il che significa che una trave di 12 m può piegarsi legalmente di circa 12 mm e passare comunque. Il fuori squadra della flangia e la tolleranza sulla lunghezza sono ancora una volta limiti separati. Se la trave deve essere posizionata in piano su una piastra di base o allineata con una giunzione, inserire la classe di rettilineità nell'ordine anziché scoprirla in negozio.
Laminato a caldo o saldato? La descrizione te lo dice
Una descrizione che dice "forma a W laminata a caldo", "IPE" o "HEB" significa che la trave è uscita da un mulino come un unico pezzo. Una descrizione che dice "trave in lamiera saldata", "trave composta" o "sezione ad H fabbricata" significa che le flange e l'anima sono state tagliate dalla lamiera e unite mediante saldatura. La fabbricazione saldata consente di ottenere profondità non standard, flange molto spesse e pezzi singoli più lunghi o più pesanti di quanto consentito da qualsiasi programma di laminazione.
Le travi saldate spostano il controllo qualità in officina. L'anima deve essere posizionata perpendicolarmente alle flange prima della virata, l'apporto di calore deve essere controllato in modo che le anime sottili non si pieghino e il giunto deve essere saldato in piano, con la trave ruotata in modo che la saldatura sia orizzontale. Su giunti lunghi anima-flangia, la saldatura rotante e mobile viene normalmente eseguita con una testa ad arco sommerso trasportata su un carrello. I negozi che lo fanno a volume si muovono verso saldatura automatizzata per grandi strutture metalliche non solo per la velocità, ma perché una saldatura manuale lungo un giunto di 12 m è quasi impossibile da ripetere.
Sistemi di saldatura colonne e bracci tenere la testa della torcia ad un angolo fisso mentre il carrello percorre la lunghezza del raggio, che è ciò che rende possibile in primo luogo un cordone coerente e un apporto di calore prevedibile.
Sistema di saldatura SAW per colonne e bracci per cordoni lunghi Una colonna e un braccio per saldatura ad arco sommerso che posiziona la torcia con precisione per cordoni uniformi su piastre spesse e lunghe giunzioni longitudinali. Visualizza il prodotto → Posizionamento: il passaggio che la maggior parte delle descrizioni tralascia
Saldare una trave in posizione funziona per pezzi corti. Per qualsiasi cosa pesante o che necessiti di una saldatura effettuata sopra la testa, la saldatura deve essere ruotata in modo che il giunto sia piatto e l'operatore non combatta la gravità. Questo è un problema di posizionamento più che di saldatura e normalmente viene risolto con un posizionatore o un dispositivo di rotazione adatto al carico e al baricentro sfalsato.
Due numeri decidono la macchina: la massa della saldatura e la distanza del suo baricentro dal centro della tavola o dai rulli. Un posizionatore valutato per 5 t che sostiene una saldatura da 5 t il cui baricentro si trova a 800 mm fuori centro subisce un momento ribaltante che non ha nulla a che fare con il solo carico nominale. La coppia di rotazione, il metodo di bloccaggio e la planarità della superficie di montaggio devono essere controllati insieme, idealmente prima di effettuare la prima saldatura.
Posizionatori di saldatura a doppia colonna per grandi costruzioni pesanti Due supporti coordinati con rotazione VFD e sollevamento a velocità costante per pezzi grandi, pesanti o irregolari fino a 10–200 tonnellate. Visualizza il prodotto → Dove vengono utilizzati i raggi I
Le travi a I vengono scelte ovunque una struttura debba sopportare la flessione su una campata con il minor numero possibile di acciaio, che copre la maggior parte dell'ambiente costruito.
- Strutture edili: travi, colonne e soppalchi
- Ponti: traverse, controventature e opere temporanee
- Travi per gru, binari monorotaia e telai di sollevamento
- Basi di macchine, skid e telai di attrezzature industriali
- Rimorchi, telai e strutture di trasporto
- Componenti interni di turbine eoliche: telai di gondole, piattaforme di torri e supporti interni
- Portali trasportatori, scaffalature e strutture di stoccaggio
Il lavoro con il vento mostra come le due metà di un'officina di fabbricazione si incontrano. La torre è cilindrica e gira sotto una fiaccola fissa; i telai interni e le piattaforme sono travi e sono saldati in piano. Le officine che servono questo settore di solito necessitano sia di una configurazione di saldatura a trave che di un rotatore, perché le sezioni rotonde vengono saldate con il pezzo in lavorazione che ruota mentre la torcia rimane ferma.
Rotatore per saldatura Fit Up 100T con movimento orbitale manuale Un rotatore adattabile da 100 tonnellate con corsa orbitale manuale e rulli regolabili per la rotazione regolare di pezzi cilindrici durante la saldatura continua circonferenziale e longitudinale. Visualizza il prodotto → Cosa specificare quando si ordina un I-Beam
Un ordine che contiene questi sette articoli raramente ritorna con una domanda.
| Articolo | Perché è importante | Cosa scrivere |
|---|---|---|
| Designazione and standard | Corregge la geometria della sezione | L12x40 to ASTM A6; HEB 200 to EN 10365 |
| Qualità dell'acciaio e classe di impatto | Corregge forza e tenacità | A992; S355J2; Q355B |
| Lunghezza and cutting | Influisce sul trasporto, sulla movimentazione e sulle giunzioni | Laminatoio da 12 m, oppure tagliato a disegno |
| Certificazione del mulino | Tracciabilità del file di progetto | Certificato EN 10204 3.1 o rapporto di prova in fabbrica |
| Rettilineità e camber | Promuove la qualità dell'adattamento sul posto | Standard o 0,1% della lunghezza se l'allineamento è fondamentale |
| Condizioni superficiali | Decide il rivestimento e la preparazione della saldatura | Come laminato, sabbiato a Sa 2,5 o primerizzato |
| Fabbricazione eseguita alla fonte | Decide cosa deve fare il tuo negozio | Fori, cimase e curvature inseriti o lasciati al fabbricante |
Domande frequenti sulle travi a I
Una trave a I è uguale a una trave a H?
Per scopi pratici sì: entrambi i nomi descrivono una sezione a forma di I. La distinzione è proporzionale: le forme tradizionali delle travi a I hanno flange strette, a volte affusolate, mentre le forme a flangia larga e a sezione H hanno flange parallele larghe rispetto alla profondità. La differenza si manifesta nella stabilità laterale, nello spazio di connessione e nel peso.
Cosa significa W12x26?
Ha una forma a W profonda nominalmente 12 pollici con una massa di 26 libbre per piede, circa 38,7 kg per metro. Il 12 è solo nominale, poiché la profondità reale di una sezione W12 varia tra le serie, quindi le proprietà della sezione dovrebbero sempre essere prese dal catalogo piuttosto che dal nome.
In che direzione è più forte una trave a I?
In piedi, con le flange orizzontali. La capacità di flessione aumenta notevolmente con la profondità, quindi la stessa trave posata su un lato perde gran parte della sua resistenza sull'asse forte e si basa su proprietà molto più piccole dell'asse debole. Quando una trave viene utilizzata come colonna, è necessario verificarne l'instabilità in entrambe le direzioni.
È possibile saldare una trave a I?
Sì, a condizione che la saldatura venga eseguita secondo una procedura qualificata. Due punti contano più della saldatura stessa: l’equivalente di carbonio del grado, che decide se è necessario il preriscaldamento per flange spesse, e l’apporto di calore, che decide quanto si piegherà il nastro. Le reti sottili e le giunzioni lunghe sono i luoghi in cui la distorsione diventa costosa.
Qual è la differenza tra IPE e HEB?
Entrambe sono sezioni europee a flange parallele, ma HEB ha flange molto più larghe e pareti più spesse a parità di profondità: IPE 300 pesa 42,2 kg/m, mentre HEB 300 pesa 117 kg/m. L'IPE è adatto alle travi in cui la resistenza alla flessione è importante ed è disponibile il supporto laterale; HEB è adatto agli elementi che fungono anche da colonne, punti di sollevamento o supporti con carichi pesanti.
Se ricordi una cosa, ricorda che una descrizione di I-beam è un insieme di numeri anziché un nome. Profondità, larghezza della flangia, spessore dell'anima, spessore della flangia, lunghezza e qualità, oltre a una chiara dichiarazione se la trave è laminata a caldo in un unico pezzo o saldata da lamiera. Inserisci questi elementi nel disegno e nell'ordine di acquisto e le domande riceveranno risposta alla scrivania invece che in fabbrica.
