Главные достоинства колонн из двутавра: особенности и характеристики стройматериала

Колонны из двутавровой балки

Двутавр – вид фасонного стального проката, востребованный для создания металлоконструкций, испытывающих значительные нагрузки. Для сооружения несущих колонн обычно используют широкополочные и колонные стальные двутавры, имеющие параллельные внутренние грани полок.

Колонные и широкополочные двутавровые балки: основные характеристики

Для изготовления металлопродукции, работающей в нормальных условиях, востребованы углеродистые стали обыкновенного качества – спокойные и полуспокойные. Для продукции ответственного назначения – низколегированные марки типа 09Г2С. Способы производства – горячая прокатка и сварка. Горячекатаные изделия регламентируются ГОСТом 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Сортамент двутавра в этих двух нормативных документах немного различается.

По сравнению с нормальными, широкополочные и колонные двутавры обладают увеличенной шириной полок, толщиной полок и стенок. Такая усиленная конструкция обеспечивает высокую прочность и жесткость изделий, но увеличивает их массу. При правильном расчете конструкции из двутавров устойчивы не только к статическим, но и динамическим усилиям.

Таблица размерных характеристик колонных и широкополочных двутавров

Диапазон характеристикДвутавровые балки
ШирокополочныеКолонные
Высота стенки, мм193-718196-431
Ширина полки, мм150-320199-400
Толщина стенки, мм6,0-23,06,5-23,0
Толщина полки, мм9,0-36,510-33,5
Масса 1 м, кг30,6-305,941,3-290,8
Количество метров в тонне3,27-32,73,44-24,21

Применение двутавра для изготовления центрально-сжатых колонн

Функциональное назначение таких колонн – передача нагрузок, действующих сверху, на основание строения, а через него – на почву. На эти конструктивные элементы оказывают давление продольные силы, приводящие к равномерному сжатию поперечного сечения.

Конструктивные составляющие центрально-сжатых колонн:

  • Оголовок. Предназначен для фиксации на нем расположенных выше конструкций.
  • Стержень. Главный несущий элемент.
  • База колонны из двутавра. Крепится к основанию анкерными болтами. Служит для распределения приложенного усилия по поверхности фундамента.

Колонны из двутавра по виду сечения стержня разделяют на – сквозные (решетчатые) и сплошные. По высоте сечение может быть постоянным по размеру или переменным. При расчете оптимальной конструкции колонны принимают во внимание:

  • величину прилагаемого усилия;
  • эксплуатационные условия;
  • возможности изготовления;
  • удобство примыкания элементов, обеспечивающих дополнительное поддержание конструкции.

Особенности конструкции центрально сжатых сплошных и решетчатых колонн

Для изготовления колонных конструкций со сплошным и решетчатым сечением используется металлопродукция различных типов.

Со сплошным сечением

При производстве этих колонн может использоваться колонный и широкополочный прокатный двутавр, а также сварная продукция с поперечным сечением Н-образной конфигурации. Сварной двутавр производится соединением трех листов стали с помощью экономичной индустриальной автоматической сварки. Сечение такой продукции бывает не только постоянным, но и переменным, обеспечивающим возможность экономии металла.

С решетчатым сечением

Такие конструкции состоят из двух вертикальных ветвей, которые связывают раскосами или планками. Жестко соединенные ветви работают совместно и обеспечивают значительную устойчивость и надежность. Оси, проходящие через ветви, называют «материальными», параллельно им – «свободными».

Наиболее прочным вариантом является соединение ветвей решеткой треугольной формы, изготовленной из раскосов. Такая решетка в плоскости грани представляет собой ферму, воспринимающую осевые силы. Применяется при значительном разносе ветвей – до 800 мм – и/или величине осевого усилия 2500 кН и более.

Дистанция между полками двух ветвей определяется в соответствии с условиями равноустойчивости стержня. Однако рекомендуется его делать более 15 см для возможности периодического окрашивания внутренних поверхностей, что необходимо для их защиты от коррозионного разрушения.

Колонная балка двутавровая 25 К1 – секреты выбора и направления использования

Колонная балка двутавровая 25 К1 – это черный фасонный металлопрокат. Этот вид изделий также называют двутавровым профилем или двутавром. Главное отличие – форма сечения профиля в виде буквы Н. Где перемычка называется стенкой (иногда используется термин шейка), а боковые грани полками. Причем полки равные по ширине, располагаются параллельно друг другу и не имеют уклона внутренних граней.

В названии изделий указаны такие параметры как:

  • высота проката (длина стенки плюс толщина двух полок) в сантиметрах (25 см);
  • номенклатура, буква К обозначает что двутавр колонный;
  • профилеразмер, 1 указывает соответственно на первый профилеразмер.

Об основных размерах, направлениях использования и параметрах выбора этого вида двутавра читайте далее.

Колонная балка двутавровая 25 К1 – особенности и отличия

Колонный двутавр в целом имеет свои отличия. Это обуславливает особенности и сферу применения рассматриваемого нами вида фасонного металлопроката. Отметим ключевые параметры:

  • работа преимущественно на растяжение, сжатие, сжатие и изгиб;
  • высота профиля близкая по значению или равная ширине полок;
  • увеличенная толщина стенки и полок;
  • параллельные внутренние грани равных по своей ширине полок.

С одной стороны, увеличенная толщина полок и шейки обеспечивает более высокие прочностные характеристики. С другой стороны, увеличивается, причем значительно, вес двутавра. Например, если сравнивать с балочным двутавром. В таком случае, при одинаковом сечении профиля вес будет отличаться более чем в два раза.

Еще одно отличие, которое имеет колонная двутавровая балка, – направление ее использования. Основное – обустройство колонн. Тут подходим плавно к главному параметру выбора – особенностям конструкции опорной части колонны. Именно этот критерий, наряду с расчетом нагрузок, влияет на выбор двутавра 25 К1. Это относится в целом к сортаменту колонной двутавровой балки. Связано подобное утверждение с одним фактом. Опорная часть, ее называют еще базой изделия («башмаком»), передает усилие от колонны на фундамент. Если сделать неправильный выбор, то это скажется на конструкционной целостности возводимого объекта. Существует вероятность его обрушения. Поэтому важно сделать расчеты перед тем как купить колонный двутавр.

Конструкционные элементы

База двутавровой колонны в свою очередь может иметь свои различия. Причем, способ сопряжения колонного двутавра с фундаментом бывает шарнирным или жестким, а база бывает раздельной или общей. Используются разные конструкционные элементы. Отметим:

  • опорные плиты;
  • траверсы (листовые, из швеллера);
  • анкерные болты;
  • ребра жесткости;
  • листовые подкосы;
  • поперечные диафрагмы;
  • другие варианты или их комбинации.

Если проще. Нужен проект и требуется учитывать каким способом будет устанавливаться и закрепляться в вертикальной плоскости двутавр. То есть, сначала выполняется расчет базы, проектирование конструкции в целом, а уж затем выбирается двутавровая колонная балка для установки в качестве колонны.

Рекомендуем к прочтению:

Балка двутавровая 25 К1 – нормативные акты и основные параметры

Важно! В ходе выбора и покупки учитывайте в соответствии с какими нормативными документами изготовлен двутавр. Основных документов три:

В Российской Федерации используется сейчас именно национальный ГОСТ Р 57837-2017, он заменил и ГОСТ 26020-83, и СТО АСЧМ 20-93. Они все определяют основные характеристики колонного двутавра в общем. В частности, устанавливают нормы для такого вида фасонного проката как балка двутавровая 25 К1.

Отмеченные нормативные документы все еще указываются при продаже продукции, активно применяются в других государствах СНГ. Именно в ГОСТ Р 57837-2017 есть таблицы (берите во внимание поправку от 15.05.2018 года). В этих таблицах указаны базовые параметры:

  • h (высота общая (толщина двух полок + высота стенки)) – 246.0 мм;
  • b (ширина каждой полки (прокат относится к категории равнополочного)) – 249.0 мм;
  • s (толщина шейки (стенки) – 8.0 мм;
  • t (толщина каждой из полок (они равны)) – 12.0 мм;
  • r (радиус сопряжения, он же радиус закругления, закругления перехода от стенки к полке) – 16.0 мм;
  • масса 1 п/м двутавровой балки – 62.6 кг;
  • Ix/Iy (момент инерции относительно каждой из осей) – 9171.0/3089.9 см 4 ;
  • Wx/Wy (момент сопротивления относительно каждой из осей) – 745.6/248.2 см³;
  • Sx (статический момент полусечения) – 410.7 см³;
  • ix/iy (радиус инерции относительно каждой из осей) – 107.3/62.3 см.

Внимание! В других нормативных, регламентирующих документах (уже отмечали ГОСТ 26020-83, СТО АСЧМ 20-93) указанные значения отличаются. Но актуален только ГОСТ Р 57837-2017.

Купить двутавровую балку 25 К1 возможно различной длины, в том числе:

  • мерной (используется маркировка МД), длиной от 6 до 24 метров, с шагом 0,100 м;
  • немерной (сокращенно НД) в диапазоне от 4 до 24 м;
  • мерной с немерной (маркируется МД1);
  • ограниченной в пределах немерной (ОД).

Ключевое значение при выполнении расчетов имеют характеристики проката и материал его изготовления. Об этом далее.

Материалы и технология производства

Колонная балка двутавровая 25 К1 изготавливается из стали, это черный, фасонный металлопрокат. Марки стали применяются различные, в том числе углеродистые (Ст3сп, Ст3Гсп, иные), легированные, та же 09Г2С, используются и другие.

Технология производства по ГОСТ Р 57837-2017 определяется одна – горячей прокатки. Металлическую заготовку (блюм или полученную методом непрерывного литья) нагревают. Металл становится пластичным. Это дает возможность подвергнуть его пластической горячей деформации. Выполняется формовка заготовки с использованием валков на прокатных станах. В результате, это дает возможность уменьшить площадь поперечного сечения используемой заготовки, изменить ее форму, растянуть. После формовки проводится финишная обработка, охлаждение проката, иногда и ускоренное.

Реже применяются и другие технологии. Отметим сварные колонные двутавровые балки. Они изготавливаются из штрипса (заготовок из листового проката) путем сварки между собой. Применяются фрезеровка кромок, сборка заготовки, специальный сварочный аппарат и правка полок. Иногда встречается и клепаный колонный двутавр. Он изготавливается с использованием клепки. К шейке крепятся поясные узлы при помощи заклепок.

Самый дешевый колонный двутавр – сварной, самый дорогой – клепаный. Связано это с технологией производства. Самые меньшие нагрузки выдерживает сварная балка. Самые высокие нагрузки, в том числе вибрационные и динамические, способна выдержать клепаная балка. Горячекатаный колонный двутавр, в том числе 25 К1 – золотая середина.

Важно! Подводя итог. От характеристик выбранной марки стали, технологии производства балки напрямую зависят рабочие и конструкционные параметры двутавра. Эти параметры влияют и на стоимость проката.

Направления применения и преимущества

Колонная балка двутавровая 25 К1 в основном применяется при возведении различных конструкций в гражданском, промышленном строительстве. Это такие элементы конструкции как колонны и опоры. Помимо этого, иногда двутавр 25 К1 используется в качестве балки перекрытия, мостовой опоры, каркаса различных металлоконструкций. И это далеко не все направления.

Среди достоинств выделим:

  • высокие прочностные характеристики и степень жесткости;
  • экономичность, речь о снижении затрат на возведение металлоконструкций;
  • устойчивость к механическому воздействию и разнонаправленным нагрузкам;
  • длительный период эксплуатации;
  • устойчивость к биологическому и химическому воздействию;
  • высокую вариативность используемых типов соединения (сварные, болтовые);
  • небольшую массу по сравнению с балками, имеющими другую форму сечения профиля при равных прочностных характеристиках;
  • удобство транспортировки, складского хранения и установки в металлоконструкциях;
  • низкий уровень текучести, линейные размеры не изменяются под воздействием статических постоянных, длительных нагрузок.

Существуют и иные достоинства применения двутавра 25 К1. Хотя многое зависит от материала его изготовления, направления применения и особенностей конструкции, особенно «башмака».

Приобретение и вспомогательные услуги

Колонная балка двутавровая 25 К1, как правило, задействуется в ответственных конструкциях. Оттого при приобретении нужно потребовать предоставления сопроводительной документации, в том числе и сертификатов. Обращайте пристальное внимание на маркировку, она обязана соответствовать ГОСТ 7566. Обязательны марка двутавра и марка стали, имя производителя и ряд иных характеристик.

Реализуется двутавр 25 К1 в пачках или поштучно, в полной зависимости от объема партии.

Компании при оптовой и розничной продаже колонной горячекатаной двутавровой балки предлагают широкий перечень вспомогательных услуг. Выделим такие из них как:

  • погрузка и разгрузка;
  • поставка на объект покупателя;
  • порезка на необходимые отрезки;
  • покраска или оцинковка (актуальность услуги зависит от направления использования и марки стали).

Оказываются и иные дополнительные услуги. Выделим изготовление металлоконструкций с использованием двутавра по чертежам покупателя и прочие.

Нужен двутавр 25 К1? Необходима более детальная информация, помощь в выборе и покупке? Обращайтесь! Поможем сделать правильный выбор!

Двутавровые балки металлические и деревянные: особенности и характеристики

От прочности и выносливости несущих конструкций зависит не только срок службы постройки, но и безопасность людей. Именно поэтому при проектировании зданий и сооружений особое внимание уделяется расчету балочных систем.

В силу своих конструктивных особенностей, двутавровая балка обладает высокой прочностью и может эффективно противостоять изгибу, скручиванию и осевым нагрузкам (растяжение, сжатие).

В данной статье будут подробно рассмотрены материалы, виды и технические характеристики двутавров. Поскольку расчет и проектирование любой металлоконструкции требуют знания справочных данных, в статье также приводятся таблица размеров и весов стальных и деревянных двутавровых балок, со ссылкой на соответствующие ГОСТы.

Особенности и преимущества двутавровой конструкции

Свое название балка двутавровая получила благодаря «Н»-образному поперечному сечению. В отличие от таврового проката, она имеет две параллельных плоскости, что более чем в два раза повышает ее сопротивление изгибу, крутящим моментам и осевым нагрузкам. Помимо этого, «Н»-образный профиль обладает высокой жесткостью и устойчивостью к деформации.

Еще одним преимуществом двутавровых профилей является то, что при укладке одного на другой несущая способность сборной балки увеличивается в 3-4 раза.

Благодаря своим эксплуатационным свойствам, двутавровые балки различных конструкций получили самое широкое распространение в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. Использование изделия позволяет существенно снизить вес конструкции и увеличить ее несущую способность.

Важно! Временное сопротивление при разрыве двутавров и цельнометаллического профиля соответствующих размеров практически не различаются, в то время как вес двутавровой балки в 10 раз меньше.

Виды и применение

Существует несколько разновидностей двутавра, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Область применения той или иной модификации определяется конструктивными особенностями, способом изготовления и используемым материалом.

Балки двутавровые горячекатаные

Стальной двутавровый покат разделяется на две разновидности: балки, полки которых имеют параллельные грани (ГОСТ 26020-83) и балки, имеющие на внутренних гранях уклон от 12 до 16% (ГОСТ 8239-89и ГОСТ 19425-74).

Двутавровые балки с уклоном внутренних граней

Балки с уклоном внутренних граней, согласно ГОСТ 8239-89, выпускаются в двух исполнениях:

Область применения специальных балок с уклоном внутренних граней регламентируется ГОСТом 19425-74 и имеют соответствующую маркировку:

  • «М» – Наклон внутренней грани не превышает 12%. Применяются при устройстве подвесных рельсовых путей для мостовых кранов;
  • «С» – Наклон до 16%. Чаще всего применяются для укрепления стволов шахт и изготовления особо ответственных конструкций.

Балка с параллельными гранями полок

Согласно ГОСТ 26020-83, высота горячекатаной стальной балки с параллельными гранями полок может составлять от 100 до 1000 мм, а ширина полки – от 55 до 400 мм. Согласно тому же стандарту, в зависимости от области использования различают балки:

  • «Б» – нормальные. Такие балки используются при возведении колон решетчатого типа;
  • «Ш» – с широкими полками. У такого проката высота балки равна ширине полки. Такая конфигурация способствует восприятию сжимающих усилий в поддерживающих колоннах;
  • «К» – колонные. Используются при монтаже несущих колонн;
  • «Д» – двутавровые балки дополнительной серии. Применяются в промышленном строительстве, тяжелом машиностроении и т.д.
Читайте также:  Жидкотопливные отопительные котлы: элементы конструкции и нюансы установки

Эксплуатационные свойства

Для рассматриваемого профиля характерна высокая прочность при изгибе и сжатии, именно поэтому двутавры часто используются в качестве основных несущих элементов. Применение двутавровых балок практически полностью исключает сдвиг и усадку в процессе эксплуатации металлоконструкции.

Основными преимуществами горячей прокатки являются высокая производительность и приемлемая точность, однако в процессе прокатывания на поверхности изделий образуется окалина.

Основными факторами, влияющими на несущую способность двутавровых горячекатаных балок, являются:

  • используемый материал. В некоторых случаях конструкционные стали могут быть заменены низколегированными сталями. Такая замена целесообразна при монтаже металлоконструкций, работающих в условиях крайнего севера и особо ответственных конструкций;
  • габаритные размеры. При увеличении пролета несущая способность двутавровой балки заметно снижается;
  • наличие уклона на внутренней грани полки. Балки с параллельными гранями полок выдерживают меньшую нагрузку;
  • цикличность нагрузки и метод крепления балок. Предел выносливости при знакопеременных нагрузках существенно меньше чем при воздействии статических нагрузок.

Балка сварная двутавровая

Самое широкое распространение сварные двутавровые балки получили в строительстве и машиностроении. Учитывая тот факт, что прочность сварных конструкций практически не отличается от прочности горячекатаного двутавра, в некоторых случаях выгоднее использовать сварные изделия.

Производство сварной двутавровой балки

Технологический процесс изготовления сварного двутавра включает в себя следующие этапы:

  • заготовка металлических полос необходимой толщины;
  • снятие фаски на свариваемых кромках (наличие соответствующей фаски значительно увеличивает качество сварных швов);
  • установка и фиксация элементов на специальном сборочном стане;
  • автоматическое сваривание элементов в защитной среде специальными комплектами сварочных головок;
  • отпуск, устранение дефектов и обработка торцов готовых изделий;
  • дробеструйная обработка сварной конструкции.

Важно! Современная технология сваривания балок предусматривает лазерный контроль качества сварного шва и своевременное устранение возможных дефектов сварки.

По желанию заказчика, за дополнительную плату, возможно нанесение грунтовки и лакокрасочного покрытия.

Модификации сварных двутавров

Модельный ряд сварных двутавровых балок включает в себя, прежде всего, конструкции, соответствующие горячекатаным профилям с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83) «Б», «Ш», «К» и «Д» модификаций. Кроме того, различают:

  • нестандартные изделия, изготавливаемые согласно специально оформленным техническим заданиям;
  • облегченный двутавровый профиль, имеющий специальные отверстия в стенке, наличие которых позволяет существенно снизить вес балки, не утрачивая прочности. Такие конструкции получили широкое распространение в авиационной промышленности;
  • модификации с переменным сечением;
  • двутавры, полки которых имеют различную ширину;
  • двутавровые балки имеющие ребра жесткости. Изделия применяются в металлоконструкциях, работающих в условиях знакопеременных и циклических нагрузок.

Маркировка

Для расшифровки обозначения «Н»-образного профиля необходимо знать следующее:

  • первыми двумя цифрами обозначается высота профиля, измеренная в сантиметрах (см);
  • следующие далее буквы «Б», «Ш», «К» или «Д» обозначают тип профиля в соответствии с шириной полки;

При маркировании сварных двутавров должны быть указаны:

  • код изготовителя;
  • габаритные размеры профиля в миллиметрах (мм): высота стенки х толщина стенки; ширина полок х толщина полок;
  • размер катета в миллиметрах (мм) и буквы «О», «Д» и «П» обозначают параметры сварного шва:

«П» – полный провар стенки;

  • наименование соответствующей технической документации.

В скобках может быть указано наименование аналогичного горячекатаного профиля.

Материалы, применяемые при изготовлении

Согласно ГОСТу 8239-89 и ГОСТу 26020-83 для производства двутавров могут использоваться:

  • углеродистая конструкционная сталь (ГОСТ 380-2005). Материал отличается доступной стоимостью и высокими прочностными характеристиками;
  • сталь строительная (ГОСТ 27772-88). Содержит минимальное количество вредных примесей;
  • алюминиевые сплавы (ГОСТ 4784-97). Обладает высокими антикоррозионными и эстетическими свойствами. Широко применяется в авиации, автомобилестроении, декорировании фасадов и т.д.;
  • высокопрочные стали, применяемые при строительстве мостов (ГОСТ 4784-97). Используется при монтаже металлоконструкций, работающих экстремальных климатических условиях, устойчив к воздействию циклических и знакопеременных нагрузок.

Деревянные двутавровые балки

Самое широкое распространение двутавровые деревянные балки получили в частном строительстве. В зависимости от модификации изделия могут применяться на самых разных участках строительных работ.

Особенности конструкции

В качестве полок используется строганый брус из хвойной породы, роль полки выполняет ОСБ плита, отличающаяся высокими прочностными характеристиками и влагостойкостью. Конструктивные особенности деревянного клееного двутавра позволяют, не деформируясь, выдерживать значительные изгибающие нагрузки без дополнительных укрепляющих элементов.

Особенности технологии изготовления позволяют избежать растрескивания и деформации, а дополнительная обработка специальными пропитками для древесины полностью исключает биологическое разрушение балки. К главным достоинствам деревянных двутавров относятся:

  • длительный срок службы;
  • прочность;
  • высокая нагрузочная способность;
  • доступная цена.

Кроме того, деревянные двутавровые балки отличаются относительно небольшим весом.

Ровная и гладкая поверхность полок позволяет использовать деревянные балки при устройстве кровли, укладке лаг, монтаже подвесных потолков, перегородок и т.д. Установка производится без использования специального оборудования и инструмента, что позволяет произвести монтаж самостоятельно, сэкономив значительные средства.

Классификация деревянных двутавровых балок

В зависимости от назначения и конструктивных особенностей различают следующие модификации деревянных двутавров:

  • БДК – балка деревянная клееная. Элементы конструкции склеиваются синтетическими смолами в условиях повышенного давления. Используется в пролетах небольшой длины;
  • БДКУ – балка деревянная клееная усиленная. Ширина полки увеличена до 64 мм, чего достаточно для использования гвоздей в качестве крепежных элементов. Усиленные балки могут использоваться в средних и длинных пролетах;
  • БДКШ – балка деревянная клееная широкая. Ширина полки такой балки составляет 89 мм, что позволяет использовать изделие в конструкциях, подверженных максимальным статическим нагрузкам;
  • СДКУ – стеновая деревянная клееная усиленная. Изделие может служить основным элементом при монтаже каркаса легкой постройки;
  • СДКШ – стеновая деревянная клееная широкая. Чаще всего применяется при обшивке перегородок стеновыми панелями.

Литера «Л» в обозначении говорит о том, что полки двутавра выполнены из высокопрочных брусьев, что существенно увеличивает прочность изделия.

Стандартная длина деревянной двутавровой балки – 6м. В зависимости от несущей способности, высота полки может быть составлять 457; 406; 356; 302 и 241 мм.

Преимущества и недостатки

Применение двутавров обеспечивает следующие преимущества:

  • оптимальная геометрия сечения позволяет обеспечить минимальный расход материала при максимальной несущей способности, что значительно облегчает конструкцию;
  • для металлоконструкций изделии характерны длительный период эксплуатации и высокие прочностные характеристики;
  • эксплуатационные характеристики четко определены соответствующими ГОСТами, что облегчает проектирование несущих металлоконструкций;
  • конструктивные особенности горячекатаных изделии обеспечивают возможность их применения в металлоконструкциях повышенной сложности, работающих в экстремальных условиях;
  • при равной несущей способности, удельный вес двутавра значительно меньше, чем удельный вес любого равнопрочного профиля.

На фоне таких достоинств, недостатки двутавров выглядят не убедительно:

  • двутавровые балки плохо переносят скручивание;
  • горячекатаный прокат имеет ограниченное количество габаритных размеров;
  • сварные балки нередко нуждаются в дополнительном армировании;
  • двутавры из конструкционных углеродистых сталей легко поддаются коррозии, что вынуждает прибегать к дополнительной обработке металлоконструкций.

Технические характеристики двутавров

При проектировании и расчете металлоконструкций не обойтись без справочной информации, характеризующей размеры и вес двутавровых балок.

Металлические двутавры: размеры и вес

Горячекатаные двутавровые балки с параллельными гранями полок ГОСТ 26020-83

Деревянные двутавры: размеры и вес

Благодаря небольшому удельному весу и высокой несущей способности, деревянные двутавры получили самое широкое распространение, особенно часто изделия применяются в частном строительстве. Размеры и вес деревянных двутавровых балок «BALKI DOMMA» приведены в таблице.

Размер бруса, axh, мм

Высота балки, мм

Масса 1 м балки, кг

Примечание: балки серии DJН полностью изготовлены из композитных материалов

Особенности стыковки

В процессе монтажных работах нередко возникает необходимость стыковки двутавров. Соединение двутавровых балок может быть выполнено с помощью сварки, болтового соединения или комбинированным методом.

Стыковка с помощью сварки

Этот метод является наиболее распространенным, поскольку обеспечивает сохранение несущей способности конструкции и требует минимальных трудозатрат.

Торцы двутавров свариваются с металлической прокладкой. При таком способе стыковки разделка сварочных швов, как правило, не производится.

Второй способ предусматривает использование четырех накладок, которые привариваются к наружной плоскости полок и с обеих сторон стенки двутавра. Работы производятся в следующей последовательности:

  1. На торцевой кромке обоих профилей снимается фаска, обеспечивающая качественный провар. Балки тщательно позиционируют и сваривают по всему периметру.
  2. Далее следует заготовить усиливающие накладки, материалом для которых служит конструкционная листовая сталь. Ширина накладок привариваемых к полкам балок должна соответствовать ширине полки. Боковые накладки выкраивают таким образом, чтобы их высота не превышала высоту стенки.
  3. Готовые накладки укладываются непосредственно на сварной шов, фиксируются с помощью струбцин и привариваются со всех сторон. Накладки на стенки двутавра часто изготавливаются в форме ромба, это существенно упрощает проведение сварочных работ.

Поскольку сварные швы являются концентраторами напряжений, соединение двутавровых балок с помощью сварки применяется для балок, работающих в режиме умеренных нагрузок. Кроме, того, катет шва быстро стареет, что приводит к преждевременному разрушению конструкции. Чтобы этого избежать, места стыковки двутавров обрабатываются специальным грунтовочным составом.

Стыковка стальных двутавровых балок с помощью болтов

Этот метод стыковки особенно эффективен при монтаже мобильных конструкций, элементы которых приходится демонтировать и собирать вновь. К преимуществам разъемной стыковки можно отнести следующие факторы:

  • сборка разъемных конструкций не требует высокой квалификации обслуживающего персонала;
  • болтовое соединение не вызывает остаточной деформации профиля, нередко возникающей при проведении сварочных работ;
  • контролировать качество стыковки существенно проще, чем проверять качество сварных швов;
  • болтовые соединения удовлетворительно переносят ударные и вибрационные нагрузки.

К недостаткам такого соединения относятся:

  • необходимость использования дополнительных укрепляющих элементов, что значительно увеличивает трудоемкость и металлоемкость работ;
  • для обеспечения безопасности в процессе эксплуатации необходим постоянный контроль затяжки болтов, в противном случае, крепление может ослабнуть;

крепежные изделия, изготовленные из углеродистых сталей, довольно быстро поддаются коррозионному разрушению.

Комбинированный метод стыковки

Для создания длинномерных двутавровых балок практикуется сочетание болтовых и сварочных соединений. Стыковка проводится в следующем порядке:

  1. Стыкуемые двутавры соединяются, через накладки, крепежными изделиями, из высокопрочных и легированных марок стали.
  2. После установки крепежных изделий свариваются пояса.
  3. Технологические окна закрываются накладками и прокладками из листовой стали.

Для соединения деревянных двутавров могут использоваться металлические, деревянные и композитные накладки на стенки, размещаемые с обеих сторон балки. В роли крепежа применяются болты и винты, реже – саморезы или гвозди.

Принимая во внимание изложенные выше факты, можно сказать, что двутавровая балка является одним из самых востребованных профилей при возведении металлоконструкций. Способность выдерживать значительные механические нагрузки и малый удельный вес двутавра позволяют существенно повысить прочность и снизить металлоемкость конструкции.

Применение разных видов двутавровых балок

Двутавровая балка — это строительный элемент в виде горизонтального бруса. При возведении зданий и сооружений, балка выступает незаменимой деталью конструкции, так как на нее оказывается значительное давление. Важно при расчетах выбрать правильные параметры изделия для безопасной эксплуатации постройки.

Особенности двутаврового профиля

Двутавровая балка — разновидность сортового металлопроката. Профиль двутавра характерен Н-образной формой сечения. Такая конструкция используется для перераспределения нагрузки по вертикали и горизонтали. Двутавровые балки различные размеры и весовые категории.

Для обозначения профилей введена специальная нумерация и маркировка, что облегчает выбор конструктивного элемента. Так как при выборе габаритов балки учитываются особенности возводимого объекта и расчетные нагрузки на конструкцию здания.

Балки характеризуются устойчивостью к повышенным нагрузкам и отсутствию реакции на изменения во внешней среде.

Благодаря своим характеристикам двутавр широко используется при возведении каркасных зданий и сооружений.

Помимо металлических двутавровых изделий существуют балки, выполненные из древесины, которые также имеют разнообразный размерный ряд. Использование деревянных профилей снижает нагрузку на основание, ускоряет процесс строительства и уменьшает расходы при устройстве фундамента.

Применение

Двутавровая балка широко используется при возведении гражданских, промышленных и общественных зданий. Для строительства крупнопанельных зданий, а также частных домов высокой и малой этажности. Профиль выступает в качестве несущего элемента во многих сооружениях:

  • эстакады и мосты;
  • шахты и метро;
  • тоннели для железнодорожного и обычного транспорта;
  • конструкции котлованов и устройств укрепления береговой линии;
  • производственные цеха, склады;
  • грузовые платформы, железнодорожные вагоны и транспортные суда.

Помимо этого строительный элемент довольно популярен при устройстве мансардных помещений. Успешно применяется в стропильных системах и при монтаже кровли.

Балки используются не только в строительстве железобетонных сооружений или металлоконструкций, но и при возведении деревянных домов и лестниц.

Двутавры применяют при пролетах, ширина которых достаточно большая для того, чтобы задействовать бетонные конструкции. Перекрытие в таком случае, в отличие от балки, не сможет выдержать предполагаемую нагрузку.

Независимо от материала двутавры представляют собой надежные строительные. К тому же профили, за исключением некоторых видов, имеют незначительный вес, что позволяет их легко транспортировать на место строительства. Работа с двутаврами не представляет особой сложности: монтаж осуществляется с помощью сварки, а также заклепок и болтов.

Преимущества и недостатки двутавровых балок

Двутавровый профиль имеет множество достоинств:

  • Способность выдерживать нагрузки во всех направлениях;
  • удобство при перевозке, возможность рационального хранения и простота монтажа;
  • благодаря особой форме при производстве профиля используется меньше материала, при этом двутавр легче сплошных балок;
  • возможность использования ручной газосварки или электродуговой сварки при монтаже;
  • жесткость конструкции, обеспеченная Н-образным сечением, сводит крутящий момент к нулю;
  • устойчивость к влиянию атмосферных осадков и механических разрушений;
  • изготовление балки на заказ, учитывая индивидуальные размеры.

Двутавры имеют ряд недостатков:

  • Невысокие показатели огнестойкости, что может привести к разрушению всей конструкции;
  • неустойчивость против возникновения коррозии, нужно обрабатывать специальными покрытиями;
  • неспособность обеспечить жесткость при больших пролетах.

Несмотря на перечисленные недостатки, двутавровые балки остаются востребованными в разных областях строительства.

Материалы

Для возведения зданий и сооружений используют двутавровые балки, выполненные из металла, железобетона, дерева. Каждый из материалов имеет свое назначение, преимущества и недостатки в использовании.

  • железобетонные профили применяют при возведении гражданских и крупнопромышленных зданий, металлоконструкций, перекрытий, подвесных путей и опор мостовых сооружений;
  • углеродистая сталь занимает 80% рынка производства двутавров, отличается технологическими и прочностными параметрами;
  • низколегированная прокатная сталь характеризуется устойчивостью к динамическим нагрузкам благодаря содержанию кремния, алюминия и марганца;
  • сталь, для мостостроения, является самым прочным сплавом, который наделен возможностью сопротивления циклическим нагрузкам;
  • алюминиевый сплав применяется, когда необходимо уменьшить вес конструкции, к тому же двутавры из алюминия обладают повышенными коррозийными характеристиками.

Производство двутавровых профилей осуществляется на крупных предприятиях, при этом выпускаются большие партии строительных элементов.

Существует не менее популярный вид двутавра, выполненный из дерева. Его применяют для формирования каркаса построек, устройства перекрытий между этажами или стропильной системы, а также возведения балконов и мансард. Профиль состоит из двух брусьев хвойных пород и плит ОСБ между ними. Конструкция не деформируется при большой нагрузке, имеет гладкую поверхность и не требует специальной техники для монтажа.

Читайте также:  Напольные стойки-вешалки для одежды и преимущества их использования

Горячекатаные и сварные балки

По способу производства металлические двутавры бывают горячекатаные и сварные.

Горячекатаные двутавры изготавливают путем прокатки при высоких температурах на специальном прокатном стане. Профиль формируется из раскаленной болванки из стали, в результате чего получается монолитная балка без швов. Процесс производства отличается простотой. При этом горячекатаный двутавр отличается надежностью и прочностью.

Плюсы горячекатаных балок:

  • монолитность изделия благодаря отсутствию швов;
  • наличие типоразмеров, что упрощает расчет конструкции;
  • стандартные двутавры всегда доступны на оптовых складах.

Недостатки двутавровых профилей:

  • утолщенные стенки приводят к увеличению веса балки и конструкции в целом;
  • наличие окалины на поверхности после процесса прокатки;
  • ограниченность в размерах, так как на российском рынке представлены двутавры шириной не более 40 см и длиной — 12 м;
  • производство осуществляется только на крупных предприятиях, что значительно увеличивает стоимость транспортировки в небольшие населенные пункты.

Помимо горячекатаных изделий производят сварные двутавровые балки. Они довольно широко используются при возведении жилых и общественных зданий, а также промышленных объектов. Процесс изготовления представляет собой соединение металлических полос при помощи сварки. Сварной двутавр переносит большие нагрузки, при этом практически не подвержен скручиванию.

Для обеспечения максимальной прочности сварку производят с обеих сторон балки. Для сварочного шва используются заходные и выходные планки. При этом строго следят за перпендикулярным расположением деталей и плотностью прилегания. Достоинствами сварного двутавра являются:

  • производство изделий с учетом ширины полки, дополнительных ребер жесткости и перфорации;
  • изготовление профилей с составом из разных марок стали;
  • ускоренный срок производства и доставки;
  • небольшой вес, что значительно уменьшает количество средств, затраченных на возведение фундамента и стен.

Из недостатков сварных изделий можно назвать наличие швов после сварки, что в некоторой степени понижает прочность конструкции. Для укрепления балки приваривают дополнительные ребра жесткости в виде пластин. Использование металлических пластин приводит к лишним затратам и удорожанию проекта.

Параметры конструкции согласно сортаменту

Все металлические двутавровые балки выполняются в соответствии с требованиями нормативных документов. При этом профили имеют определенную регламентом форму и состав.

Исходя из этого, можно легко подобрать параметры балок, необходимых для отдельно взятой конструкции.

  • высота (Н) — расстояние от верхней до нижней плоской полки;
  • ширина (В) — поперечная длина полок двутавра;
  • толщина стенки (S) — толщина плоскости, расположенной между полками;
  • средняя толщина стенки (t) — полки к краям сужаются, а к середине — расширяются, поэтому толщина высчитывается по формуле: B-S/4;
  • радиус внутреннего закругления — размер закругления полок в месте присоединения к стенке.

При этом длина двутавровой балки — 4-15 метров.

Соотношение массы и размеров двутавра нужны при расчете количества балок и выбора способа перевозки строительных изделий. Сколько весит двутавровая балка можно узнать в таблице.

Классификация двутавровых балок

Двутавровые балки отличаются по нескольким показателям, в связи с этим имеют различную маркировку. Параметры профилей разных марок можно найти в таблице сортаментов изделий. Исходя из конструкции, двутавры делятся на три основных вида: стандартный профиль, широкополочный и колонный. Также существует несколько дополнительных категорий.

Нормальный или стандартный двутавр (Б) используется при средних нагрузках. Применяют в основном при строительстве зданий и сооружений, эстакад, мостов и тоннелей, а также для железнодорожного транспорта.

Широкополочный двутавр (Ш) применяется при повышенных нагрузках. Он обладает долговечностью благодаря форме и расположению полок. Профиль характерен высокими показателями прочности, жесткости и коэффициентом сопротивления при сжатии и изгибе.

Колонный тип двутавра (К) отличается толщиной перемычек и полок, что делает изделие устойчивым к механическим нагрузкам. Местом применения являются колонны и опорные конструкции. Одним из минусов данного типа является мощное сечение балок, что приводит к увеличению веса.

Монорельс (М) имеет специальное назначение. Так как полки двутавра располагаются под наклоном, его используют для создания системы транспортировки на производственных складах.

Специальный двутавр (С) с различными расположениями полок: параллельным или под наклоном. В основном применяется при выполнении армирования шахт.

Узкополочный двутавр (У) характеризуется уменьшенной шириной полок. Используется в качестве опор для слабонагруженных конструкций.

Дополнительный двутавр (Д) не попадает ни в одну из обозначенных категорий. Изготавливают такие балки на заказ по индивидуальным параметрам.

Двутавровая балка имеет различные параметры, что определяет их сферу применения. При этом выпуск двутавров строго регламентируется государственными нормативными документами. Благодаря контролю производства, стандартам и нормам с помощью двутавровых профилей можно обеспечить прочность и долговечность возводимого сооружения.

Двутавровая балка в строительной сфере

Пожалуй, самый известный, широко применяемый в строительной сфере фасонный металлопрокат — это стальной прокат под названием балка двутавровая. Его профильное сечение практически полностью похоже на лежащую боком литеру Н.

Благодаря такому сечению балка может выдерживать довольно большие вертикальные (на изгиб) и боковые нагрузки, а также на сжатие, скручивание и растяжение. То есть ее уникальное сечение позволяет балке работать практически во всех областях.

Описание и назначение

Все двутавровые балки изготавливаются путем проката на специальном прокатном стане в соответствии с нормативами, предписанными ГОСТ, поэтому имеют строго регламентированное сечение и структуру. Используя специальные таблицы, где указан сортамент этих изделий, можно свободно сделать расчет нужных параметров, необходимых для определенной конструкции двутавра.

Металлопрокатная промышленность выпускает много разнообразных видов балочного и колонного двутавра, которые по прочности и экономичности намного выигрывают у аналогичных балок квадратного или прямоугольного сечения, особенно по запасу большой прочности. Поэтому постоянно используются для возведения каркасных металлоконструкций при строительстве больших промышленных предприятий.

Преимущества

  1. Выдерживают большие нагрузки практически во всех направлениях;
  2. Намного легче сплошных металлических балок, которые имеют такие же характеристики по прочности;
  3. Удобны для транспортировки, складирования и монтажа;
  4. По сравнению со сплошными стальными балками вес двутавровой балки намного меньше, а значит, и меньше используется металла для ее изготовления;
  5. При монтаже можно использовать ручную электродуговую сварку и газосварку;
  6. Благодаря особому сечению, когда полки двутавра имеют одинаковый вынос в обе стороны от его центральной стенки, усилия, стремящиеся его скрутить практически минимальные, так как жесткость конструкции обеспечивается со всех его сторон.

Недостатки

  1. Недостаточная стойкость против коррозии. Нужно делать специальное антикоррозийное покрытие;
  2. Возможна деформация под воздействием высокой температуры;
  3. При больших пролетах нужно дополнительно устанавливать опорные элементы в виде колонн.

Геометрические характеристики

  1. (H) высота — расстояние между нижними и верхними полками;
  2. (B) ширина — поперечная длинна полок;
  3. (S) толщина стенки соединяющей верхние полки с нижними;
  4. (t) средняя толщина полок — ближе к краю они уменьшаются по толщине, а к центру — увеличиваются, при этом увеличение идет внутрь двутавра. Средняя толщина рассчитывается по формуле B — S / 4 = t;
  5. ® радиус закругления в точке примыкания стенки двутавра к его полкам. Благодаря утолщению и радиусному примыканию полок к стенке тавра возрастает его прочность, так как вся нагрузка приходится на его центр. При этом получается некоторая экономия металла, потому что усиление краев верхней и нижней плоскостей не имеет смысла;
  6. ® внутренний уклон полок, который идет под прямым углом с расширением к стенке тавра.

От всех перечисленных параметров двутавра зависит его техническая характеристика, поэтому они четко указаны ГОСТом и строго соблюдаются при изготовлении. Двутавры с ровными без утолщения полками также делятся на определенные виды и имеют буквенное обозначение:

  1. (Б) — балка нормальная.
  2. (Ш) — балка широкополая.
  3. (К) — балка колонная.
  4. (М) — балка мостовая или монорельсовая.
  5. (С) — балка строительная специальная.
  6. (Д) — балка дополнительная.

Конструкция двутавра

По конструкции двутавровые балки имеют всего три вида, к которым относятся:

  1. Тавры нормальные (обыкновенные);
  2. Колонные;
  3. Широкополочные.

Первый вид имеет центральное ребро жесткости от 100 до 600 мм. При этом их полки увеличенной толщины — это уменьшает нагрузку на центральное вертикальное ребро тавра от внешних усилий. Жесткость этой конструкции тавра сравнительно невысокая, поэтому обычный двутавр не может превышать длину более 19 м/п.

У широкополочных двутавров соотношение ширины полок к высоте составляет 1 к 2.5 — 1 к 1.16, что обеспечивает балкам высокую устойчивость и дает возможность использовать их как самостоятельную конструкцию. Естественно, что прочность этих балок намного выше обычных.

Самыми прочными из всех двутавров являются колонные балки. У них более мощное сечение, благодаря которому они могут выдерживать колоссальные нагрузки, измеряемые тоннами. Но это свойство, естественно, привело к их увеличению массы, которая намного больше первых двух видов, поэтому они часто используются только для монтажа опорных колон в каркасных конструкциях.

По методу изготовления двутавры делятся на горячекатанные и сварные.

Горячекатаные

Изготавливаются на металлургическом комбинате путем горячей прокатки на специальном прокатном стане из раскаленной до определенной температуры стальной болванки. Их достоинство выражается в полной монолитности изделия, на котором не присутствует ни один шов, простота и невысокая стоимость производства. Благодаря монолитности горячекатаный двутавр имеет самые высокие показатели надежности и прочности.

Процесс прокатки позволяет получить довольно качественные, с высокой точностью размеров изделия из металла. К недостатку можно причислить наличие на поверхности металла окалины после прокатки. Толщину стенок, из-за которых тавр имеет большой вес, по сравнению со швеллером аналогичного размера. Ограничение в размерах. Российские металлургические комбинаты прокатывают двутавры с шириной полок, которые не превышают 400 мм, и длинной не более 12 м/п.

Технические характеристики

На прочность прокатного горячекатаного тавра в первую очередь влияет:

  1. Марка используемой стали. Например, при прокате двутавра для особо ответственных конструкций, а также для монтажа в суровых климатических зонах используется низколегированная сталь марки 09Г2С;
  2. Длина всей конструкции с использованием двутавра;
  3. Вид сечения тавра (прямой тип полок или с внутренним уклоном);
  4. Толщина полок и вертикальной стенки;
  5. Вид предполагаемой и фактической нагрузки;
  6. Способ крепления двутавра.

Сварные

Иногда, в зависимости от обстоятельств, изготавливаются сварные двутавровые балки, которые практически являются аналогом горячекатаных тавров. Они довольно широко используются в строительстве при возведении различного вида инфраструктурных объектов, общественных, жилых и некоторых промышленных объектов.

Балки изготавливают путем соединения отдельных металлических полос на специальных стендах при помощи электросварки. Сварная балка, как и горячекатаная, может нести большие нагрузки и практически не поддается скручиванию, а и также имеет свои определенные свойства, преимущества и недостатки.

Достоинства сварного двутавра

Для заказчика существует возможность подобрать конструкцию нужного ему размера. Можно изготовить изделие с индивидуальными размерами по длине, ширине полок, и высоте тавра. По требованию заказчика сварную балку можно изготовить сразу с отверстиями под различные крепления и соединения, а также усилить, приварив дополнительные ребра жесткости.

Такая балка намного легче горячекатаной, и благодаря этому дополнительно экономятся определенные денежные средства, которые можно использовать на другие стройматериалы.

Недостатки

Наличие сварных швов, что в некоторой степени понижает прочность практически всей конструкции, особенно если сварка выполнялась ручным способом. Правда, в этом случае тавр может быть усилен дополнительными ребрами жесткости, которые привариваются между полками к стенке двутавра.

При дополнительном усилении используются металлические пластины (косынки), а это приводит к перерасходу материала, который стоит определенных денег и, естественно, стоимость сварного изделия увеличивается на определенную сумму.

Этапы изготовления

  1. Производится разметка, раскройка и рубка металлических листов с помощью гильотины;
  2. Для улучшения провара на полосе, предназначенной для стенки тавра, снимаются под определенным углом фаски;
  3. Приготовленные заготовки собираются в конструкцию на специальном сборочном столе и жестко фиксируются в заданном положении. На этом же столе закреплен специальный сварочный станок с набором сварочных головок, которые осуществляют сварочные работы, перемещаясь вдоль собранной балки;
  4. При надобности на готовом изделии производится правка, сверление определенных отверстий и торцовка;
  5. После сварных и всех дополнительных работ с помощью пескоструйного оборудования производится тщательная зачистка сварных швов, а сама балка очищается от ржавчины, мазута, и грязи;
  6. На готовое изделие наносится специальное лакокрасочное покрытие.

Применение

Основная отрасль, где применяется двутавр — это строительство крупных промышленных и больших торгово-развлекательных комплексов. Тавровые балки широко используются для возведения опорных и несущих элементов различных металлических конструкций эстакад, мостов, различных путепроводов, а также для монтажа большепролетных перекрытий. Наверное, не найдется ни одного инженерного сооружения, где бы не использовались металлические двутавровые балки.

Они могут принимать на себя вертикальную и одновременно поперечную нагрузку, передавая ее на капитальные стены, колоны или еще на какие-либо опоры.

Из двутавров специального назначения изготавливаются буровые платформы и укрепляются шахтные выработки, где существуют особо большие нагрузки. Можно смело заявить, что без использования стального двутавра на данный момент не сможет обойтись ни одна ответственная строительная конструкция.

Виды и особенности

18 двутавр является первым представителем большого семейства стальных двутавровых балок, используемых в строительстве объектов самого различного уровня сложности и ответственности. Это самый широко используемый двутавр, который применяется при возведении как серийных промышленных предприятий, так и при строительстве уникальных сооружений в виде различных индивидуальных конструкций.

Он используется и в других сооружениях, где существует необходимость для обеспечения необходимой жесткости и прочности какой-либо металлической конструкции, которая сама по себе должна быть небольшого веса. Также 18 двутавр применяется для создания определенных направляющих линий для движения промышленных подъемных систем (монорельсы под грузовые тали).

Тавр может изготавливаться из углеродистых, а также низколегированных сталей общего назначения.

Вес и параметры

В принципе параметры любого проката являются показателям для его использования под определенные нагрузки в различных строительных и производственных сферах. 18 двутавр, по точности проката может принадлежать к категории (А), которая относится к повышенной точности. Ее отклонение от заданных по ГОСТ размера, может быть в пределах ±0,2%.

Читайте также:  Какой выбрать кабель для проведения электропроводки в доме

Также балка может быть категории (В) — это категория обыкновенной точности с допуском ±0,5%. Обычно изготавливается из низкоуглеродистой стали, в которой содержание углерода составляет примерно 0,3%. Но для повышения ее прочности сталь для 18 двутавра может дополнительно легироваться.

Категория А:

  1. H — 180 мм — высота двутавра;
  2. B — 100 мм — ширина полок;
  3. S — 5.1 мм — толщина вертикальной стенки;
  4. t — 8.3 мм — внутренний уклон полок;
  5. m — 19.92 кг — масса 1 м/п;
  6. 50.2 м/п — в 1 тонне.

Изготавливается по ГОСТ 8239–89 .

Категория В:

  1. H — 180 мм;
  2. B — 90 мм;
  3. S — 5.1 мм;
  4. t — 8.1 мм;
  5. m — 18.35 кг м/п;
  6. 54.5 м/п — в 1 т.

Внутренний уклон полок двутавра No18 соответствует 6−12%, а номер обозначает, что высота его профиля соответствует 18 см.

Двутавр:описание,виды,характеристики,фото,видео.

Двутавр – это изделие из металла, имеющее особый профиль. Его производят из углеродистых и низколегированных марок сталей. Сфера распространения этого металлического проката огромна. Но чаще всего его можно видеть на строительной площадке, судостроении и мостостроении. Из него делают балки для потолочного перекрытия и используют там, где конструкции необходимо придать жесткость .

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.

Что надо учитывать при расчёте двутавровой балки

Для минимизации отходов и облегчения конструкции необходимо грамотно выполнить расчет . Такие расчеты можно выполнить самостоятельно, а можно заказать в проектном бюро.

Расчет выполняют на основании следующих данных:

  • длина пролета , в котором планируется использовать балку;
  • размер нагрузки — нормативной и расчетной;
  • расчетное сопротивление, по умолчанию его принимают равным 210 МПа;
  • необходимо рассчитать момент осевого сопротивления.

Получив результаты расчетов можно подобрать необходимый тип профиля по таблице сортамента двутавров.

Но, проектировщик должен учитывать и то, что двутавровые балки очень плохо работают на скручивание, в сравнении с балкой круглого сечения.

Производство сварного двутавра

Сварные изделия производятся из листового металла. Качество готовой балки зависит от используемого для ее производства сварного оборудования. Во время производства проводятся следующие операции:

  • Раскройка стальных листов на станках с ЧПУ (реже для этого используется оборудование для термической резки).
  • Сварка заготовок на автоматизированных линиях с использованием гидравлических прижимов.
  • Правка изделия для придания прописанной геометрии.

ВАЖНО: Двутавры, изготовленные с применением устаревшего оборудования из малоуглеродистых марок стали , приводят к тому, что такие строительные элементы имеют низкие эксплуатационные характеристики. Изготовленные на современном оборудовании сварные балки не уступают по своим свойствам горячекатаным аналогам . При правильной технологии их изготовления они помогут добиться необходимых условий для строительства всех видов зданий и конструкций.

Использование сварки при производстве таких металлических изделий позволяет изготовить балки с различной шириной и толщиной полок. Заказчик может получить сварной двутавр определенной длины, с уже готовыми для крепежа конструкции отверстиями и вырезами.

Двутавровые швеллеры обладают универсальными характеристиками:

  • Оптимальная для расхода материала форма.
  • Высокие показатели по прочности.
  • Параметры прописаны в стандартах и ТУ.

Недостатками горячекатаных металлоконструкций такого рода являются:

  • Низкая устойчивость к скручиванию (этот показатель по сравнению с балкой круглого сечения ниже в 400 раз).
  • Сложность изготовления больших размеров и их дефицит на рынке.
  • Большая металлоемкость производства.

Большинство размеров горячекатаных двутавров можно приобрести в день покупки. Сварные элементы чаще всего производятся под заказ. Поэтому приходится выжидать время пока изготовитель закончит работу над вашими балками.

В каких элементах конструкции применяется?

Такие металлические изделия с каждым днем открывают новую сферу использования. Спрос на них побудит производителей совершенствовать процесс создания балок. Сегодня они используются не только в многоэтажном, но и в частном строительстве.

Двутавровые конструкции хорошо переносят сопротивление на изгиб. Их целесообразно включать в конструкции несущих элементов:

  • Колонн.
  • Элементов перекрытия.
  • Подвесных путей.
  • Конструкции рам вагонов, автомобилей и специальной техники.
  • Каркаса шахт и тоннелей.

В конструкциях средненагруженных ферм используется широкополочный двутавр. Для того чтобы снизить себестоимость постройки без уменьшения прочности сооружения необходим точный расчет и выбор балок. Доверить такую процедуру необходимо профильным архитектурным или конструкторским фирмам. Специалисты этих бюро проведут расчет согласно:

  • Нормативной нагрузке (используется соответствующий ГОСТ).
  • Количества элементов, использующихся в одной балке.
  • Усредненное значение сопротивления (согласно марке стали).

При использовании перекрытий из балок такого профиля в качестве опоры служат железобетонные, металлические или кирпичные колонны и стены. Монтаж опалубки и возведение опор производится с использованием измерительного оборудования. Двутавры монтируются на опоры так, чтобы они заходили на опору минимум на 20 см.

При необходимости стыковки элементов используется требование СП 16.13330.2011 . В нем прописывается три способа такой процедуры:

  • Сваркой встык заранее профрезерованных торцов.
  • Накладок на болтовых или сварки.
  • Фланцев и болтов.

Двутавровая балка соединяется с колонной болтами. Установка производится с помощью временных соединений, которые затем заменяются основными. После установки такой балки ее необходимо защитить от коррозии. Для этого используются специальные лакокрасочные составы. Пока основное крепление не будет установлено, эксплуатировать балку запрещено. Конструкции с использованием таких элементов отличаются высокой надежностью и долговечностью.

Нормальные двутавры (без уклона внутренних граней полок)

Площадь сечения, F , кв.см

широкополочные двутавры

157,38

колонные двутавры

Площадь сечения, F , кв.см

ДВУТАВРЫ С УКЛОНОМ ВНУТРЕННИХ ГРАНЕЙ ПОЛОК

Площадь сечения, F , кв.см

ГОСТ 19425-74

ГОСТ 8239-89

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).

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.

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.

Сварной двутавр

Сварное двутавровое изделие производится путем проваривания трех базовых компонентов. Сваривание проводят с двух сторон, чтобы изделие было максимально надежным и прочным. Важно следить за тем, чтобы элементы прилегали как можно плотнее и находились строго перпендикулярно друг другу.
При сварке возникает необходимость в применении дополнительных элементов для воссоздания ребер жесткости и в этот процесс необходимо вовлекать серьезные трудовые ресурсы, все это нужно принимать во внимание на этапе проектных работ при строительстве. Стоит отметить, что введение дополнительных ребер, для усиления, уменьшает толщину стенки и понижает ее общую металлоемкость, раз уменьшается необходимое количество металла, то снижается стоимость, и сохраняются в неизменном виде все механические свойства.

Для изготовления методом сваривания служит такой материал, как профильный и металлический лист, для поясов может применяться гнутый профиль, швеллера и многое другое.

Достоинства сварного двутавра

  • Несомненный плюс, в том, что облегченный вес балочного изделия позволяет уменьшить общий вес металлоизделия, а значит и снизить общую стоимость строительного проекта.
  • Важное достоинство сварной балочной продукции — это то, что он производится под заданное техническое задание, и по индивидуальному заказу. Рассмотрим пример, для строительства определенного сооружения необходимо возвести металлоконструкции, где длина балки должна быть, 10,55 метров, то будет сварен профиль именно с такой длиной. Таким образом, заказчик избежит дополнительных отходов, а значит и расходов.
  • По техническому заданию для отдельных проектов этот тип профиля может производиться перфорированным, что уменьшает вес конструкции, может иметь усеченную форму, быть с неравными полками, с фланцевыми соединениями или дополнительными ребрами жесткости, из такого металлопроката можно создавать сложные архитектурные строения. Балочный продукт таких форм невозможно получить на металлургическом предприятии.
  • Можно сварить металлопродукцию с переменным сечением, это позволит распределить металл таким образом, что на нагружаемых участках конструкции, жесткость будет выше, удешевляя конструкцию без потери качественных характеристик.

Порядок изготовления сварного двутавра

Выделяют следующие основные фазы сваривания:

  • раскрой и порезка листа на полосы;
  • обработка кромок на станке, что необходимо для улучшения показателей свариваемости;
  • позиционирование и фиксирование полос на станке, для избежания сдвигов;
  • непосредственно сам процесс сварки;
  • торцовка и правка на станке;
  • очищение от ржавчины, грязи и масла.

Недостатки сварного двутавра

Несмотря на все вышеперечисленные достоинства, сварное производство никогда не сможет вытеснить с рынка прокатное, так как скорость и объемы производства сварной балки в разы уступают прокатному производству. А скорость же строительных работ по всей стране очень высока, таким образом, спрос на рынке этого типа металлопродукции можно покрыть лишь совместными объемами как сварного, так и прокатного производства.

Как узнать точный вес строительного двутавра?

Необходимо упомянуть о важной составляющей производства металлоконструкций, с технической точки зрения — это расчет веса двутаврового профиля, используемого для каждого проекта. Расчет основывается на номере профиля, который можно найти в сортаменте двутавров, там же можно увидеть массу и площадь поперечного сечения. Стоит обратить внимание, что в таблице указанна масса одного погонного метра.

Для того, чтобы узнать вес двутавровой балки — можно взвесить материал.

Важно понимать, что эту процедуру производят только во время отгрузки строительного двутавра, чтобы узнать сколько точно поставщик отпускает заказчику.

Однако существуют отдельные случаи, когда взвесить балки не возможно в принципе. В этой ситуации помогут математические вычисления. Для этого берут отдельные балки двутавра и рассчитывают умножением длинны на массу одного погонного метра. Важно понимать, что все целый метраж изделия в таких конкретных случаях можно будет узнать, замерив длину. Удельный вес двутавровой металлоконструкции рассчитывают по одному из способов:

  1. Смотрят величину характеристик прописанных в таблице государственного стандарта.
  2. Рассчитывают вручную.

Стоит знать, что значения погонного метра балки выяснялись вручную расчетными способами. Расчеты применялись для балок с номинальным размером, а плотность металла принималась абсолютно идентичной средней величиной. Реальные материалы часто производятся с размерами, немного различными от базовых. Как раз эта разница и допускается по ГОСТу, и называется предельно возможными отклонениями при производстве.

Добавить комментарий