Двутавровая балка — существующий выбор. Двутавровые балки: виды и область применения

Двутавр - это металлическая или деревянная балка, которая имеет определенное сечение. В продажу она поступает в виде Н-образного профиля. Изделия широко используются не только в промышленном строительстве, но и в частном. Чтобы возводимые конструкции и создаваемые перекрытия из двутавровых балок соответствовали требованиям, нужно выяснить особенности двутавров, его вес, конструктивные особенности и размеры.

Особое внимание уделим именно размерам, ведь в продаже можно найти очень много разновидностей этих конструктивных элементов.

Сфера использования металлических изделий

Для начала рассмотрим, где именно их можно использовать. За счет своей особенной формы профиля, двутавровая балка намного жестче и крепче других профилей такого сечения. Жесткость лучше в 30 раз, а прочность в 7 раз. Не зря они используются для следующих целей:

Возведение зданий, мостов, трубопроводов, промышленных складов, для постройки самолетных ангаров, а также других конструкций. Все сводится к тому, что металлоемкость намного эффективней и лучше, чем у обычных горячекатаных балок. Почему? За счет подбора требуемого веса и размера и сечения.
Вторая сфера использования - в качестве элементов перекрытия зданий. К тому же они незаменимы, если нужно возвести колонны, подвесные пути и дорожные эстакады. Но, чаще всего двутавры используются для монтажа каркасов с большими пролетами в промышленном производстве.

В чем их преимущества? Начнем с того, что они намного прочнее других профилей и могут выдерживать колоссальные нагрузки. К тому же готовая конструкция будет иметь меньший вес. На фундамент оказывается меньшая нагрузка, поэтому можно сэкономить немало средств. Радует и большой ассортимент марок изделий. Есть выбор: купить продукцию из высокопрочной стали (они больше напряжены), или же из малоуглеродистой стали (они меньше напряжены). Данная особенность весомо отражается на стоимости, купить их можно дешевле.

Еще некоторые положительные моменты использования

огромный запас прочности. Несмотря на свою кажущуюся хрупкость, прочность изделий намного выше за счет продуманной конструкции;
идеальная геометрия продукции. Все габариты обусловлены в СНИП и ГОСТ. В ходе эксплуатации они не будут прогибаться и не изменят своих параметров. По словам производителей, даже спустя 100 лет, они останутся такими, как в первые полгода;
за счет своей конструкции, прифили очень удобно и просто транспортировать;
в отличие от аналогов, установка балок выполняется намного проще.

А еще существенно снижается количество отходов. Их нет вовсе, так как двутавр имеет размеры, которые нужны для строительства. Кроме стандартных габаритов, которые по ГОСТу начинаются от марки 10 и заканчиваются маркой 60, есть возможность сделать индивидуальный заказ, в зависимости от конструкции. По подсчетам специалистов, снижение отходов позволяет сэкономить на строительстве до 15% средств.

Сортамент двутавров

Размер двутавра напрямую зависит от его назначения, вида и других особенностей. Чтобы понять это, нужно немного вникнуть в сортамент изделий.

Исходя из ГОСТ 19425-74, специальный двутавр делается двух видов:

Которым армируют шахтные стволы. Такой профиль имеет отметку «С».
Балки, которые используются для подвесных путей. Они маркируются буквой «М».

Различают два вида балок, с учетом их точности прокатки:

Продукция высокой точности, маркируемые буквой «А».
Продукция обычной точности, маркируемые буквой «В».

В зависимости от пожеланий, размер балок может варьироваться от 4 до 13 м. Это касается сварных изделий:

немерной длинны;
мерной длины;
мерной длины + остаток минимум 5% веса партии;
кратной мерной длины.

В зависимости от требований заказчиков, могут быть изготовлены профили с ограниченной длинной (в пределах немерной), а также длиной, превышающей 13 м.

Виды

Двутарвы различают по назначению. Есть 5 видов профилей, которые обладают своими размерами:

Узкополочные балки, ширина которых меньше, чем у обычных. Они маркируются буквой «У».
Стандартные обычные двутавровые балки имеют маркировку «Б».
Балки с широкими полками, которые маркируются буквой «Ш».
Что-то среднее между обычным и широкополочным двутавром - среднеполосный двутавр, который маркируется буквой «Д».
Последняя - колонная балка. Ее особенность в том, что ширина полки примерно идентичная с высотой профиля. Обозначается буквой «Ш».

Обратите внимание! Цифра, которая стоит после буквы, указывает на размер профиля в данной серии (толщина полки и стенки). Если профилеразмер один, то цифру не указывают.

Теперь что касается размеров. Начнем со специальных двутавров, ниже приводится таблица размеров:

Теперь что касается обозначений. Например, двутавр 24М имеет размеры 240:110:8,2;14,0. Что это означает?

h - это высота двутавровой балки.
b - ширина полки двутавра.
s - толщина, которую имеет стенка.
t - средняя толщина полки.

Обратите внимание! Номер двутавра выбран не просто так. Например, двутавр 36М имеет размеры 360:130:9,5:16,0. Название профиля соответствует высоте двутавровой балки.

Различия между горячекатаной и сварной продукцией

Кроме вышеперечисленных отличий, изделия отличаются по методу их изготовления. Есть две большие группы:

Сделанные методом раскатки металла (горячекатаные).
Сделанные методом сваривания.

Какие различия между ними? Начнем с того, что первая группа является абсолютно монолитной. Это позволяет изделиям выдерживать большие нагрузки. А вот сварные профили делаются из 3 частей, сваренных друг к другу (2 полки и стенка). А вот и другие отличия:

максимальная высота горячекатаных изделий составляет 60 см, в то время как сварные конструкции могут иметь размер от 2 до 4 м;
профили, сделанные методом горячей катки, обладают строгим соотношением размеров (полка и стенка). Это касается ширины и высоты стенок. Нестандартная горячекатаная продукция по ГОСТу не производится. А вот что касается сварных изделий, то они могут быть сделаны любого типоразмера. Благодаря этому расход металла при создании уменьшается, а прочностные характеристики - нет.

Размеры

Теперь можно рассмотреть точные параметры изделий. Они четко регламентированы положениями СНИП. Обыкновенные, широкополочные, колонные балки отличаются, поэтому нужно рассмотреть размеры двутавровых балок. Таблица поможет в этом.

Обычные изделия

Начнем с самого первого. Двутавр 10 имеет размеры:

Следом за ней идет балка 10Б1 :

Двутавр 12 размеры.

Двутавр 14 размеры.

Двутавр 16 размеры.

Двутавр 18 размеры.

Двутавр 20 размеры.

Двутавр 22 размеры.

Двутавр 24 размеры

Двутавр 30 размеры.

Рассчитываем вес

Если говорить о строительных работах, то знать табличные данные - это одно, а реализовать все на практике, совсем другое. Если нужно сделать перекрытие этажа или кровли, то важно рассчитать вес, дабы определить нагрузку на фундамент.

Для подсчета веса нужны две составляющие: номер изделия по ГОСТу, и его вес из таблички. Обратите внимание на то, что в ней указан вес всего лишь одного погонного метра изделия. Чтобы выполнить подсчет нужного количества, потребуется умножить эти показатели. Например, у вас есть 3-метровая балка марки 14. Чтобы выполнить расчет, нужно обратиться к табличке. В ней сказано, что вес одного погонного метра составляет 13,7 кг. Осталось умножить метраж изделия на его массу. Выглядит это так: 3*13,7=41,1 кг. Получается, что общая масса 3-метровой балки №14 - 41,1 кг.

Подведем итоги

Двутавровы - это профили, которые имеют продуманную и идеальную форму. Благодаря этому изделия выдерживают огромные нагрузки без изменений по характеристикам, имеют небольшой вес, просты в транспортировке, а их использование помогает сэкономить на строительстве. Профили ужа давно активно используются в Америке, Канаде и других странах. Это позволяет возводить легкие и надежные конструкции. Благодаря таблицам, можно разобраться в многочисленных видах данной продукции, увидеть габариты и другие точные данные. Благодаря тому, что они строго регламентированы, можно получить качественную и идеально точную балку.

Двутавровая балка или просто двутавр – это один из наиболее востребованных в строительстве вид металлопрокатной или деревообрабатывающей продукции. Прежде всего, она предназначается для возведения основы конструкции (каркаса), которая будет являться залогом прочности всего сооружения.

Она представляет собой стальной или деревянный профиль, в разрезе имеющий Н-образную форму. Благодаря такому сечению она способна выдерживать более высокие нагрузки при меньшем весе и стоимости. Это объясняет высокую популярность этого материала в строительстве.

Металлические балки

Любые металлические двутавры изготавливаются в строгом соответствии с требованиями ГОСТ и ТУ, поэтому они имеют регламентированную форму и состав. Благодаря этому, имея нужную документацию, можно легко рассчитать необходимые размеры и параметры двутавров, необходимых для конкретной конструкции.

Геометрическими характеристиками являются:

Высота – это расстояние между двумя плоскими площадками, называемыми полками, в сечении двутаврового профиля.
Ширина – это длина полок двутавра.
Толщина стенки – это толщина средней плоскости находящейся между полками. Этот параметр является одним из наиболее важных, так как от толщины стенки напрямую зависит несущая способность и прочность двутавра.
Средняя толщина полки. Полки двутавра не прямоугольные, а имеют неправильную форму. К концам полки они сужаются, а в середине полки, к месту примыкания ее к стенке, расширяются вовнутрь. Поэтому средняя толщина полки рассчитывается по следующей формуле: ширина полки минус толщина стенки деленная на четыре.
Радиус внутреннего закругления – это параметр закругления полки в месте ее примыкание к стенке. Благодаря тому, что полка примыкает к стенке не под прямым углом, а по радиусу возрастают ее прочностные характеристики. Радиус закругления полки. Так как на концах полки не требуется такая толщина и основная нагрузка идет к центру балки на стенку, то полки двутавра сужаются по радиусу.
Уклон внутренней части полки. Полка также может идти под определенным углом по внутренней части, расширяясь к центру.

От этих параметров напрямую зависят технические характеристики двутавра, поэтому все они прописаны в ГОСТе и должны быть выполнены в строгом соответствии с ними.

Особенности

Главная особенность двутавра – это ее форма. Благодаря ей он обладает уникальными физическими и техническими характеристиками. Такая форма весьма удобна в использование – ведь она имеет две параллельные плоские грани (полки).

Поэтому ее применение весьма широко. Она применяется как при возведении вертикальных (опоры, стены), так и горизонтальных конструкций (перекрытия). Еще одной особенностью двутавра, зависящей от формы, являются ее физические характеристики. Она обладает высокими показателями прочности к динамическим и статическим нагрузкам.

К примеру, металлический двутавр в семь раз прочнее и в 30 раз жестче, чем аналогичный по весу прямоугольный или квадратный профиль. А ее жесткость напрямую зависит от длины и толщины стенки.

Назначение

Металлические двутавровые балки являются основой многих современных конструкций. Они широко применялись в прошлые века, заслужив надежную репутацию. Поэтому их применение можно встретить практически повсеместно.

Они используются при строительстве жилых, производственных и коммерческих помещений, ангаров, различных технических сооружений, машиностроении, автомобилестроении, вагоностроении и так далее.

Благодаря высоким показателям прочности, стойкости к динамическим нагрузкам и несущей способности они также применяются:

при возведении опор сооружений с высокой нагрузкой (башни, высотные здания, площадки и так далее);
в строительстве железнодорожных и автомобильных мостов;
в горнодобывающей промышленности, при строительстве шахт.

Преимущества и недостатки

Прежде всего, следует сказать, что по методу производства различают сварные и горячекатаные двутавровые металлические балки. Горячекатаные изготавливаются путем проката стали и придания металлической болванке двутавровой формы.

Сварные получаются путем сваривания трех отдельных плоских элементов, образующих стенку и полки. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками.

Достоинствами горячекатаной являются:

монолитность;
отсутствие швов;
простота и дешевизна производства.

Вследствие чего она обладает более высокими показателями прочности и надежности.

К недостаткам горячекатаной можно отнести:

Большая толщина стенок. Из-за утолщенности стенок увеличивается масса самого двутавра, а вследствие и всей конструкции в целом. Что может привести к увеличению расходов при строительстве (к примеру, при заливке фундамента, армированного пояса).
Ограниченность размеров. На российских заводах выпускаются балки с шириной полки не более 400 миллиметров. К тому же выпускаются они определенной длины – 12 метров. И если, к примеру, нужна балка меньшего размера, то придется отрезать лишнее и выбрасывать в отходы. В таком случае ее стоимость возрастает.
Возможность производства только на крупных предприятиях. Если стройка находится в городе, где расположен такой завод, то это плюс. Но если нет – то в стоимость монолитной балки включаются и транспортные расходы.

Несомненными плюсами сварных является:

Возможность подобрать нужные размеры. Благодаря этому можно заказать балку нужной длины, шириной полки и высотой стенки. Вследствие чего клиент платит только за то, что ему нужно и практически любых размеров.
Дополнительные конструкционные особенности. В зависимости от требований заказчика сварная балка может быть изготовлена с разными полками, фланцевыми соединениями, дополнительно усилена ребрами жесткости, перфорирована и иметь биметаллический состав.
Относительно легкий вес. Сварная балка является более легкой конструкцией, что позволяет сэкономить дополнительные денежные средства при фундаментных работах и возведении стен.

Недостатками сварной являются:

Наличие швов. Это существенно снижает прочность конструкции. Тем более если сварка имеет дефект. Но при необходимости она может быть усилена ребрами жесткости.
Использование дополнительных деталей для усиления. Использование арматуры или другого материала при создании ребер жесткости приводит к дополнительным затратам денег и времени, что приводит к увеличению стоимости.

Разновидности

Как уже говорилось, двутавровые металлические балки различаются по методу производства: горячекатаные и сварные.

Они также различаются и по основным геометрическим параметрам (высота стенки, ширина полок, толщина полок и стенки, внутренний и внешний радиусы или уклон внутренней стороны полки).

В соответствии с этими параметрами различают следующие виды балок:

нормальные (обозначаются Б и ДБ);
широкополочные (Ш или ДШ);
узкие (У);
колонные (К);
монорельсовые или мостовые (М);
специальные строительные (С);
дополнительные (Д).

Размеры и вес

Так как все двутавры выпускаются в соответствии с государственными стандартами, то всем металлопрокатным балкам присваиваются номера 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 40, 45, 50, 55, 60. Каждому номеру соответствует определенная балка с конкретными размерами и весом.

К примеру, балка с номером 10 имеет следующие параметры:

высота – 100 мм;
ширина – 55 мм;
толщина стенки – 4,5 мм;
средняя толщина стенки – 7,2 мм;
радиус внутреннего закругления – 7 мм;
радиус закругления полки – 2,5 мм;
вес одного погонного метра – 9,64 кг.

А вот с номером 60 будет иметь уже следующие параметры:

высота – 600 мм;
ширина – 190 мм;
толщина стенки – 12 мм;
средняя толщина стенки – 17,8 мм;
радиус внутреннего закругления – 20 мм;
радиус закругления полки – 8 мм;
вес одного погонного метра – 108 кг.

Таблица размеров и веса металлических двутавровых балок

Деревянные балки

Деревянные двутавры имеют аналогичную металлическим форму, но все же, отличаются от них геометрически. Они состоят из двух прямоугольных деревянных брусков (полки) и ОСП плиты (стенка). Иногда в качестве материала для стенки используют фанеру или брус.

Главной отличительной особенностью деревянных двутавровых балок является сочетание прочности и легкости. По сравнению с обычными деревянными двутавровые при одинаковом весе способны выдержать гораздо большую нагрузку. Благодаря чему вся конструкция заметно облегчается.

Деревянный двутавр, в основном, используется при строительстве частных каркасных и каркасно-панельных домов. Так же они применяются при строительстве перегородок, и при кровельных работах.

Преимущества деревянных двутавровых балок:

прочность;
жесткость;
легкость;
влагостойкость;
правильная геометрия;
простота монтажа;
низкая теплопроводность.

Недостатки деревянных двутавров:

в сравнении со стальными уступают им в прочности;
в России нет нормативов по применению ОСП (производитель может использовать вместо влагостойкой обычную).

Размеры и вес

Благодаря легкости обработки используемых материалов размеры балок могут быть практически любыми. Это относится и к высоте и толщине стенки, ширине и толщине полок. А вот максимальная длина балки может быть не более 16 метров.

Причем длиннее 8 метров рекомендуется укладывать как минимум на три опоры. Вес ее зависит от тех материалов из которых она сделана (ОСП плита, фанера, различные породы дерева). В основном он варьируется от 3,5 до 10 килограмм на погонный метр.

Самостоятельное изготовление

При умении пользоваться сварочным аппаратом возможно изготовление двутавров из стали. Главное, чтобы все швы свариваемых поверхностей были выполнены качественно, тогда балка будет надежной и прослужит не одно десятилетие.

Процесс изготовления балки из стали выглядит следующим образом:

Расчет необходимой толщины стенки и полок исходя из требуемых прочностных характеристик. Это можно сделать, используя данные для заводских балок. Но следует сделать скидку на качество стали и сварочного шва.
Раскрой стальных листов по заданным размерам.
Сварка самой балки. Этот процесс является наиболее ответственным. Ведь от качества шва зависит прочность, а от точности соблюдения прямого угла ровность поверхностей полок.
Приваривание к готовому двутавру арматуры или стальных пластин в качестве ребер жесткости.
Обработка швов от окалины и обработка метала грунтовкой и краской.

Если же нет навыка сварки или не требуется столь большая прочность, то можно сделать и деревянные двутавры. К тому же, их изготовление гораздо проще и не требует особых навыков.

Для этого вам понадобятся:

Деревянные бруски – они будут выполнять роль полок;
ОСП плита или фанера (10-20мм) – они пойдут на стенку. Лучше брать влагостойкие материалы – это позволит избежать проблем в будущем. Если же требуется стенка большей толщины, то можно листы склеить между собой и дополнительно укрепить саморезами. Главное не крутить много саморезов в одно место – это ослабит конструкцию.

Процесс изготовления такой балки проходит в несколько этапов:

подбор материалов;
распил (главное соблюсти правильную геометрию);
сборка с помощь специального клея и крепежных элементов;
обработка специальными пропитками или покраска.

Межэтажные перекрытия из деревянных двутавровых балок

Стыковка

Стальные балки чаще всего скрепляются между собой сваркой, но это не всегда применимо. Помимо сворки также применяют болтовое соединение либо клепочное. При необходимости места стыковки дополнительно усиливают стальными пластинами.

Балка представляет собой составной линейный элемент несущей конструкции, имеющий минимум две точки опоры (опирается на оба конца) и работающий на изгиб. Использование балки направлено в первую очередь на распределение весовой нагрузки всей конструкции. Наиболее часто применяется горизонтальное использование балки, которая компенсирует вертикальную поперечную нагрузку. А само весовое давление балки компенсируется вертикальными элементами, горизонтальная поверхность которых является точкой опоры для балки. Последующая компенсация приходится на опоры конструкции, если отсутствуют дополнительные промежуточные элементы. Таким образом, взаимокомпенсация весовых нагрузок позволяет обеспечить устойчивость и надежность всей конструкции.

Виды балок в строительстве

На фото: балки двутавровые в устройстве кровли

Существует большое количество официальных классификаторов элементов строительных конструкций. Ниже будет представлены две наиболее объективные классификационные схемы.

Классификация строительных балок по виду материала

Стальная балка представляет собой поперечный или продольный элемент несущей конструкции, выполненный из специальной, углеродистой или низколегированной стали методом горячего или холодного металлопроката. Главное достоинство стальных балок: оптимальная степень прочности при работе на изгиб. Применяются при возведении конструкции, предполагающей повышенную весовую нагрузку или высокую степень опасности: подвесные пути, шахтные стволы и так далее.

Железобетонная балка представляет собой строительный элемент линейного типа, применяемый в несущей конструкции с целью перераспределения веса и повышения устойчивости всей конструкции и состоящий из композиционного материала: бетонная матрица, усиленная стальной арматурой. Железобетонные балки являются более дешевым аналогом стальных балок и применяются на объектах со стандартной весовой нагрузкой: жилищное строительство, возведение зданий промышленного типа.

На фото: железобетонная балка для возведения моста

Деревянная балка представляет собой элемент несущей деревянной или иной облегченный конструкции, выполненный из древесины. Широко применяется для возведения жилых и хозяйственных сооружения из дерева.

На фото: деревянная балка в устройстве перекрытия

Классификация строительных балок по типу торцевого сечения

Сечение прямоугольного типа. Целесообразно в использовании в пролетах с малой длиной.
Сечение «L»-типа. Применение целесообразно при конструировании фасадов сооружений.
Стандартные и двускатные тавровые балки (сечение «T»-типа). Оптимально подходят для пролетов средней длины. В
Балка двутавровая. Имеют повышенную устойчивость и используются для длинных пролетов.
Сечение «V»-типа. Используются в качестве дополнительного элемента для усиления несущей конструкции.
Сечение «VT»-типа. Использование в качестве прогонов.

Двутавровые балки в свою очередь делятся на подкатегории:

Балка двутавровая с параллельными гранями полок. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 26020-83.
Стандартная двутавровая балка с углом наклона граней полок от 6 до 12%. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 8239-89.
Специальная двутавровая балка, стандарты и размеры представлены ГОСТом 19425-74. Делятся на два подтипа с маркировкой: «M» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 12%; «C» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 16%.

Отдельно необходимо рассмотреть такой элемент несущей конструкции, как ригель (иногда имеет наименование: ригельная балка). Ригель в подавляющем большинстве случаев бывает железобетонным и в отличие от стандартной балки является неотъемлемым элементом рамы (балка – это самостоятельный элемент конструкции). Ригель широко используется при устройстве опалубки.

Расчет прочности балки при работе на изгиб

Для расчета прочности балки на прогиб (то есть определение веса, который данный элемент несущей конструкции способен выдерживать без появления деформаций и иных ведущих к разрушению конструкции факторов) требуется учитывать целый ряд факторов, основными из которых являются:

Длина балки. Чем короче балка, тем большую нагрузку она способна выдержать.
Материал, из которого изготовлена балка. Сталь является наиболее прочным материалом.
Поперечное сечение балки (площадь и форма). Чем больше площадь, тем больше допустима нагрузка на изгиб.
Способ закрепления балки в несущей конструкции. Во многом зависит от формы сечения. Балка двутавровая крепится наиболее прочно.

Для расчета максимальной нагрузки на изгиб используют формулы сопромата. Для упрощения процесса можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить достаточно точное значение на основании введенных данных.

1 Двутавровая балка – описание и назначение

Свое название данный конструктивный элемент получил благодаря специфической конструкции. Просто Т-образный профиль называется тавром, а так как сечение этой балки напоминает две буквы "Т", соединенных хвостиками, то, соответственно, она называется двутавровой. В принципе, ее сечение также похоже и на букву "Н". Она отличается повышенной прочностью, так, если сравнивать ее со стандартным прямоугольным профилем, то она будет в 7 раз прочнее и почти в 30 раз жестче. Но о ее преимуществах поговорим более подробно немного ниже.

Благодаря таким отменным характеристикам этот конструкционный материал нашёл свое широкое применение в строительной области, особенно при возведении каркасных домов. Кроме всем известных металлических изделий, существуют еще и деревянные двутавры. По сравнению с иными пиломатериалами такие элементы не будут гнуться даже при воздействии больших нагрузок. Также они совершенно неподвластны деформациям, что позволяет использовать их практически в любой конструкции. Если речь идет о доме, то их применяют для монтажа и пола, и потолка со стенами. Да и цена не сильно велика, можно сказать, даже радует.

В принципе, по конструкции существует три вида двутавра, это обыкновенный, широкополочный и колонный. Первый имеет ребра высотой в пределах от 10 до 60 сантиметров, при этом толщину полок увеличивают, дабы все внешние усилия, которые приходятся на ребра могли компенсироваться. Жесткость данных конструкций относительно невысокая, поэтому их длина не может превышать 19 метров.

Что же насчет широкополочных, то такими называются изделия, имеющие отношение ширины полки к высоте балочного профиля в пределах 0,4–0,6, при этом последний параметр может достигать одного метра. Прочностные характеристики двутавровых балок данного типа значительно выигрывают у первых.

Однако особенно прочными по праву можно назвать колонный вид, так как для его производства используют мощный стальной профиль, что позволяет такой балке выдержать нагрузку, измеряемую тоннами. Правда, данное свойство отразилось и на весе изделия, они значительно тяжелее вышеописанных видов, и поэтому их более целесообразно применять для возведения колонн.

2 Характеристики двутавровых балок и ГОСТ

Так как этот строительный материал применяется в весьма ответственных конструкциях, то и изготовление двутавровых балок осуществляется строго в соответствии с государственными стандартами. Таким образом, учитывается все до мелочей, начиная от допустимого уклона внутренних граней полок, величина которого не должна превышать 12% для горячекатаной продукции и заканчивая такими параметрами, как допустимый момент инерции, сопротивления и т. д. Более подробно с ними можно ознакомиться, открыв ГОСТ 8239-89.

Кроме того, рассчитываются и такие параметры, как допустимый прогиб стенки, он не должен превышать 0,15S, а максимальная кривизна дуги составляет 0,2% от длины изделия. Делаются двутавры обычной и повышенной точности, В и Б класса соответственно. Но это далеко не единственный стандарт, еще существует ГОСТ 19425-74 для горячекатаных специальных двутавровых балок, они делятся на следующие типы:

для подвесных путей (угол внутренних граней полок не более 12%);
изделия, используемые при армировании шахтных стволов с углом до 16%;
и последние, нашедшие свое применение в автомобильной промышленности, в этом случае угол не превышает порог 10%.

Существуют и двутавры с параллельным расположением полок, на них также есть свой ГОСТ 26020-83, в котором оговорены все параметры и требования к данной продукции.

Покупая двутавровые балки, обязательно следует обращать внимание на их номер, по нему можно узнать высоту профиля, а также работоспособность изделия. Причем желательно чтобы он был в начале таблицы. Когда характеристики изделия расходятся с расчетными более, чем на 5%, то такой элемент не подходит, так как он попросту может не выдержать нагрузку, что приведет к весьма плачевным последствиям.

3 Изготовление двутавровых балок – особенности техпроцесса и материалы

Производство двутавровой балки осуществляется посредством сварки трех основных элементов . В результате получаются поясные швы. Чтобы изделие имело максимальные значения прочности и было достаточно надежным, сварку проводят с обеих сторон. При этом используются и выходные, а также заходные планки, во время создания сварочного шва. И в обязательном порядке следят за тем, чтобы элементы располагались строго перпендикулярно и достаточно плотно прилегали. Еще один способ изготовления – прокат на специальных станах.

В основном их производство целесообразно осуществлять на крупных предприятиях большими партиями. А все потому, что при изготовлении малых партий приходится покупать относительно дорогую оснастку, это делает себестоимость готового продукта дороже, а, следовательно, и повышает его рыночную цену. Таким образом, если вы решили, что при большом желании у вас получится своими руками, то лучше распрощаться с этой идеей, так как дома практически невозможно воссоздать все условия, да и проверить ее на прочность.

Итак, как было уже сказано, двутавровые балки могут быть не только металлическими, но и деревянными. Для них используют только лишь калиброванные сухие материалы. Это клееный брус и OSB, а также ориентированно-струженные плиты. Все это является ничем иным, как продуктами древесного происхождения, которые разработаны специально для использования в строительной области. Они обладают достаточной устойчивостью к внешним воздействиям различного характера и механической прочностью.

Металлические двутавры в основном изготавливаются из низколегированных и углеродистых сталей. Первые имеют несколько улучшенные механические свойства, коррозионную стойкость, однако стоимость последних ниже, что определяет их преимущество. Кроме того, углеродистые стали обладают невысоким модулем упругости. И те, и другие являются достаточно жесткими, что позволяет использовать их в силовых элементах различных конструкций.

4 Где и почему применяют двутавровую балку?

Независимо от материала изделия такие балки очень надежные, ведь с их уровнем прочности и жесткости конкурировать достаточно сложно. При этом данный строительный материал относительно легкий, за исключением некоторых видов, и его без труда можно перевозить. Стоимость балок не сильно высокая, что также является значительным плюсом, а работать с ними невероятно легко. Монтаж металлических изделий обычно осуществляется довольно быстро посредством сварки, также для этой цели используются болты и заклепки. Кроме того, при необходимости можно заказать балку, которая будет соответствовать индивидуальным размерам, однако в этом случае нужно, чтобы были соблюдены необходимые соотношения между ее показателями.

Недостатки же могут иметь следующий характер: вероятность возникновения коррозии, правда, существуют разные способы обработки металла, чтобы защитить его от такого дефекта. Если говорить о деревянных изделиях, то они легковозгораемые, но опять-таки, после специальной обработки этот недостаток можно также устранить.

Двутавровые балки имеют ряд преимуществ, что делает их незаменимым элементом в строительстве, особенно при возведении домов, а также промышленных зданий по каркасной технологии. Кроме того, за счет малого веса, такой строительный материал нашел свое широкое применение при монтаже помещений мансардного типа, для стропильных систем, а также при возведении кровли абсолютно любой сложности.

Они участвуют при монтаже несущих конструкций домов, сделанных из натурального дерева, лестничных пролетов. Специальные двутавровые балки колонного типа являются незаменимыми в возведении колонн и мостов. Еще иногда они участвуют при армировании, например, шахтных стволов. Таким образом, видно, что двутавровая балка – металлопрокат, без которого трудно представить современное строительство.

Ни один строительный объект, каким бы ни было его назначение, не обходится без применения балок перекрытия. Ее функция как инженерной конструкции – в успешном перераспределении вертикальных и горизонтальных нагрузок в процессе собственной работы на изгиб.

Двутавровые балки перекрытия представляют собой тип фасонного проката, изготовленного из высококачественной стали. Сталь может быть либо низколегированной, либо углеродистой. Этот тип сортового проката имеет форму бруса, ориентированного горизонтально или наклонно. Или, говоря простым языком, стальная двутавровая конструкция – это прокат определенной формы, изготовленный из профильной стали специального исполнения. Форма определяется его конструктивными особенностями. Чаще всего она внешне похожа букву «Н». Такая форма усиливает прочность элементов конструкции и придает дополнительную жесткость. Где же используются двутавровые балки перекрытия?

Балка двутавровая: применение

Балка металлическая двутавровая из стали больше известна как элемент перекрытий каркасов промышленных зданий, имеющих большие пролеты. Их используют также при возведении мостов и других подвесных путей, колонн и другого во всех тех местах, где присутствуют повышенные нагрузки и им необходимо противостоять. Они воспринимают нагрузку от вертикального поперечного воздействия, которая одновременно отражается на стенах, колоннах и других опорах.

Деревянный аналог стального двутавра используется в каркасном домостроении. Следует отметить, что в последнее время его нередко стали использоваться в оформлении строений как элемент дизайна.

Их правильный расчет обеспечивает большую эффективность металлоемкости, нежели этот показатель у обычной горячекатаной конструкции. При установке двутавра уменьшается масса несущих конструкций, что позволяет сократить затраты на строительство. Двутавры используются также в тяжелом машиностроении при создании тяжелого оборудования.

Незначительный вес при чрезвычайно высокой жесткости делает их идеальным вариантом для использования в качестве основы под высоконагруженные строения.

Интересно

Отметим,что двутавры значительно жестче, нежели квадратные профили и уголки.

Виды двутавровых балок

В конструкциях двутавров внутренние грани полок могут располагаться наклонно либо параллельно. , который имеет балка двутавр, характеристики, габариты в основном определяются расстоянием между параллельными (П) или наклонными (У) внешними гранями.

Типоразмеры и ГОСТы:

Балка двутавровая ГОСТ 26020 83 характеризуется параллельными гранями полок. Под этот стандарт входят двутавры, имеющие высоту 10–100 см и ширину полок – 5,5–40 см. По последнему параметру классифицируют на: узкополочные (У), нормальные (Б), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш) и колонные (К). Колонные двутавры отличаются почти одинаковой высотой профиля и шириной полки.

Двутавры, характеризующиеся наклонными гранями, классифицируются на:

обычные (ГОСТ 8239 89) – ограничения на величину уклона внутренних граней составляют порядка 6–12%;

специальные (ГОСТ 19425 74) – М: подвесные пути, имеющие угол наклона не больше 12% и С: для армированных шахтных стволов, имеющих угол наклона до 16 %.

Изделие выполненное по ГОСТ полностью соответствует параметрам чертежа, то есть имеет заданное поперечное сечение, размеры полок (высота, ширина и толщина) и другое.

Маркировка: как расшифровать

Начнем с двух цифр в начале маркировки. Они отмечают высоту в сантиметрах конкретной группы профилей. Следующие индексы – буквенные, они указывают на вид профиля в соответствии с шириной полок, к примеру, У, К и т. д. Если профили в группе отличаются размерами стенок и полок, то далее в маркировке указан размер профиля в серии. Например, маркировка двутавра с параллельными гранями может иметь вид: 25Б, 100Ш, 35К, 24ДБ1.

Монтаж

Двутавр металлический изготавливают поэтапно . Прежде всего металл раскраивается на полосы требуемых размеров. Для улучшения провара кромки разделывают на специальном станке. Подготовленные полосы монтируют на сборочном стане. Их укладывают на входной конвейер, зажимают, позиционируют и фиксируют. Завершают сборку сварочными работами на специальном станке. Сваривают его двумя комплектами сварочных головок под флюсом. Двутавр в основном состоит из трех элементов. Поясные швы приваривают сварочными автоматами, а ребра жесткости приваривают поперек чаще вручную, в крайнем случае – полуавтоматом. Сварные конструкции собирают различными способами: используя хомуты и прихватки или в особом кондукторе.

балка металлическая двутавровая: процесс производства

Готовый двутавр очищают от налета ржавчины, жира, грязи и другого, используя дробеструйную установку. После этого качество его покрытия из краски и лака заметно улучшается.

При устройстве конструкции швы поясов иногда сваривают по ручной технологии. Тогда последовательность сборки полностью меняется. Сначала на пояс в нижней части конструкции монтируют вертикальную стенку, а следом ребра жесткости. Их захватывают и монтируют пояс в верхней части. Собранная конструкция зажимается хомутами и переходят к сварочным работам.

на фото металлическая балка двутавр

Наиболее ответственным этапом монтажа считается стыковка двутавровых балок. Швы поясов в обеих направлениях от стыка незаваривают на длину в полтора раза большую, нежели поясная ширина. Стык двутавровых балок свариваются в такой очередности: свариваются стыки вертикальной стенки, двух поясов, сначала ту, которая работает на растяжение, затем вторую, работающую на сжатие. Завершают устройство стыка довариванием швов на поясах на тех участках, которые остались незаваренными.