Двутавровые балки. Характеристики и особенности конструкций

0
45

Что такое двутавр? Данная конструкция является металлическим профилем, имеющим Н-образную форму сечения. Типоразмеры изделия, его форму и предельно допустимые отклонения в технических параметрах строго регламентируют ГОСТ 26020-83 и ГОСТ 8239-89. В стандартах указываются разновидности двутавров и порядок их маркировки.

Двутавровые балки. Характеристики и особенности конструкций
Двутавровые балки. Характеристики и особенности конструкций

На фоне других видов металлопроката, например, швеллера, сортамент которого нормирует ГОСТ 8240-97, двутавр (ГОСТ 26020-83 определяет уникальную форму сечения изделия) характеризуется наибольшей степенью удельной жесткости и прочности. Напряжение равномерно распределяется по всей площади балки, что позволяет существенно сократить объем используемого материала.

Если сравнивать временное сопротивление на разрыв Н-образного профиля и цельного бруса, получается одинаковое значение, в то время как масса двутавровой балки оказывается в 10 раз ниже. Прочность смежно размещенных изделий определяется путем суммирования, а расположенных друг на друге – посредством увеличения в 4 раза.

Двутавровые конструкции широко применяются при возведении гидротехнических сооружений, перекрытий многоэтажных зданий, опорных конструкций. Это связано с устойчивостью изделий к повышенным нагрузкам и их невосприимчивостью к механическим воздействиям. Профили довольно распространены в промышленном строительстве.

Двутавровая балка часто применяется в металлических каркасных конструкциях, зданиях и сооружениях промышленного и гражданского строительства
Двутавровая балка часто применяется в металлических каркасных конструкциях, зданиях и сооружениях промышленного и гражданского строительства

Благодаря высокой несущей способности, которая равномерно распределяется по всему изделию, такие конструктивные элементы целесообразно использовать для пролетов длиной, превышающей 7 м. Без двутавра не обойтись при строительстве надземных переходов и мостов, что связано со способностью профилей воспринимать повышенные вертикальные нагрузки.

Варианты изготовления профилей согласно ГОСТу двутавровой балки

ГОСТы на двутавры определяют, что изделия могут быть выполнены двумя способами. Первый вариант подразумевает изготовление профилей методом прокатывания из заготовок длиной 3-12 м, которые проходят обработку при температуре 1200 °С. Данный процесс осуществляется на специальных станках. В производстве используется конструкционная сталь, которая не содержит легирующих добавок.

Данная технология способствует быстрому производству монолитной продукции. Такие элементы проявляют повышенную устойчивость к различному роду механическим воздействиям. Технология дает возможность применения строительных деталей без использования дополнительных ребер жесткости.

Уникальная форма изделия позволяет снизить массу конструкции, увеличив при этом ее несущую способность. Полки, равномерно распределяющие нагрузку, исключают вероятность перекашивания конструкции.

Двутавры могут изготавливаться методом прокатывания из заготовок и посредством сварки трех основных элементов
Двутавры могут изготавливаться методом прокатывания из заготовок и посредством сварки трех основных элементов

Н-образный профиль может также изготавливаться из трех элементов с применением сварки. Такая технология позволяет получить деталь меньшего поперечного сечения в сравнении с монолитными конструкциями.

Процесс сваривания двутавра происходит в такой последовательности:

  • выполнение на станках с ЧПУ раскроя листов из стали;
  • сварка металлических заготовок на автоматизированных установках с применением гидравлических прижимов;
  • правка конструкций на основании прописанных стандартом параметров.

Использовав метод сварной технологии, удается получить двутавровые балки, цена за 1 метр которых зависит от их геометрических параметров, разной ширины и толщины полок. Можно заказать изделие определенной длины с выполненными вырезами и отверстиями для крепежа в теле профиля.

Для большей надежности Н-образной балки соединяемые элементы свариваются с двух сторон
Для большей надежности Н-образной балки соединяемые элементы свариваются с двух сторон

Если двутавровые балки производятся на современном оборудовании, изделия не уступают по своим техническим характеристикам горячекатаным аналогам. При использовании устаревшего оборудования и низкоуглеродистых марок стали строительные элементы будут характеризоваться низкими эксплуатационными показателями.

Параметры конструкции согласно сортаменту двутавровых балок

Подбирая двутавры для выполнения определенного рода задач, следует учитывать основные их параметры:

  • высоту – расстояние между полками двутавра;
  • ширину – величину промежутка от основания изделия до конца полки;
  • толщину стенок, которая рассчитывается исходя из основания изделия и определяет прочность и несущую способность конструкции;
  • среднюю толщину полки, определяемую путем вычитания из ширины полки толщины стенки, разделив результат на 4;
  • радиус внутреннего закругления, образуемого путем прилегания полок, который берет на себя наибольшую нагрузку, определяющую заряд жесткости и прочности изделия.
Читайте также:  Технология устройства кровли из металлочерепицы: монтаж составных элементов системы
Назначение балки зависит от разных параметров, таких как высота, ширина, толщина стенок и полки, радиус внутреннего закругления
Назначение балки зависит от разных параметров, таких как высота, ширина, толщина стенок и полки, радиус внутреннего закругления

Для обозначения двутавров в конструкторской документации используется надпись, составленная определенным образом. Буква указывает на тип изделия, которое может быть нормальным, колонным или широкополочным. Буква «Д» обозначает дополнительную серию профилей с заданными параметрами, регламентированными стандартом.

Числовое значение перед буквой соответствует высоте двутавра в сантиметрах. Цифра после буквы определяет модификацию элемента. Чем больше указанное число, тем толще и тяжелее изделие. Далее указывается номер стандарта, по которому изготавливается двутавр. В конце прописывается материал изготовления конструкции. Например, балка 35Ш1 представляет собой широкополочный двутавр высотой 350 мм.

Сортамент двутавров: номенклатура материалов изготовления и форма сечения

Действующий стандарт определяет несколько разновидностей двутавров, имеющих различные размерные характеристики, вес и форму сечения, что определяется номенклатурой материалов.

Н-образный металлопрокат характеризуется различной формой сечения. У стального горячекатаного двутавра, регламентированного ГОСТом 8239-89, полки со стенкой образуют угол в 8-12°. Изделие применяется в качестве опорной кран-балки для тельферных линий. Нормальный двутавр (по ГОСТу 26020-83), обозначающийся в конструкторской документации буквой «Б», выполнен с параллельными гранями полок. Это упрощает процесс производства, снижая одновременно сопротивляемость деформации профилем.

Широкополочный двутавр (ГОСТ 26020-83 обозначает изделие маркировкой «Ш») имеет увеличенную в 1,5 раза ширину полок в сравнении с вышеизложенными типами металлопроката. Это положительно сказывается на жесткости, прочности и долговечности конструкции. Благодаря этому она способна выдержать нагрузку на 40% больше, чем нормальная балка.

Двутавры колонные по ГОСТу 26020-83 обозначаются буквой «К». Изделия имеют максимальную ширину полок с увеличенной толщиной, что позволяет получить высокопрочное изделие. Двутавр применяется при возведении особо ответственных конструкций.

Для создания лестниц, перекрытий, опор, ферм, мостов и различных гидросооружений используется регламентируемый ГОСТом 26020-83 двутавр нормальный. Широкополочные балки находят свое употребление в несущих конструкциях перекрытий и лестничных пролетах. В промышленном строительстве преимущественно применяются колонные конструкции.

Для лестниц применяется двутавр нормальный, который регламентируется ГОСТом 26020-83
Для лестниц применяется двутавр нормальный, который регламентируется ГОСТом 26020-83

В соответствии с ГОСТом 8239-89 и ГОСТом 26020-83 сортамент двутавров содержит следующую номенклатуру материалов, которые используются для изготовления двутавровых балок:

  • углеродистая сталь обыкновенного качества, регламентируемая ГОСТом 380-2005, может быть спокойной, кипящей и полустойкой, характеризуется оптимальным соотношением прочностных, технических характеристик и цены;
  • строительная сталь, в соответствии с ГОСТом 27772-88, отличается повышенными требованиями относительно содержания в сырье вредных примесей;
  • алюминиевый сплав (по ГОСТу 4784-97) используется для создания облегченных профильных изделий, для которых характерны высокие эстетические и коррозионные свойства;
  • высокопрочная сталь для мостостроения, отвечающая требованиям ГОСТа 4784-97, применяется при возведении особо ответственных конструкций и обладает повышенным сопротивлением к влиянию циклических нагрузок.

Требования ГОСТа 26020-83: сортамент стальных горячекатаных двутавров

Настоящий стандарт определяет стальные горячекатаные Н-образные профили, имеющие параллельные грани. Строго регламентируются данным ГОСТом размеры двутавровой балки. Высота полок изделия находится в пределах 100-1000 мм, а ширина составляет 55-400 мм.

В отличие от габаритов швеллера, изготовленного по ГОСТу 8240-97, сортамент двутавра характеризуется широким диапазоном значений толщины, что находится в промежутке 100-600 мм. Такие двутавры могут быть нормальными – обозначаются маркировкой «Б», широкополочными – «Ш», колонными – «К» и дополнительными – «Д».

Сортамент широкополочных двутавров определяет профили высотой 193-718 мм, которые могут применяться без дополнительного закрепления. Такие изделия используются в качестве основы для укладки железобетонных плит или стального листа.

Данный тип элементов способен выдерживать значительные нагрузки, поэтому его часто употребляют при возведении многоэтажных зданий. Из широкополочных двутавровых балок 50Ш1 выполняют тавровые профили для решетчатых конструкций.

Балки выпускаются следующей длины: мерной, немерной, мерной с отрезком, кратной мерной, кратной мерной с отрезком от 6 до 24 м. Данная величина определяется как максимальное значение длины условного вырезанного профиля с перпендикулярными продольной оси торцами.

Читайте также:  Основные нормативы и ГОСТы стальных труб
Широкополочные двутавровые балки применяются как самостоятельные опорные элементы
Широкополочные двутавровые балки применяются как самостоятельные опорные элементы

Отрезком являются профили параметром не меньше 3 м для изделий с линейной плотностью до 20 кг/м и не менее 4 м – с плотностью выше 20 кг/м. Стандартом допускается производство двутавров, имеющих ограниченную длину, которая находится в пределах немерной, что наиболее характерно для балок 30Ш1.

Требования ГОСТа 8239-89: сортамент стального горячекатаного двутавра

Сортамент стальных горячекатаных двутавровых балок с уклоном внутренних граней полок на 6 -12° регламентирует ГОСТ 8239-89. Двутавр может быть изготовлен повышенной и обычной точности методом горячего проката, причем способ производства определяется на основании сферы использования изделия. Данный тип профиля характеризуется наименьшей стоимостью и подходит для машиностроения и возведения конструктивных элементов здания.

По ГОСТу 8239-89 двутавровые балки могут иметь высоту от 100 до 600 мм. Значение длины профилей находится в пределах 4-12 м. Самые длинные изделия являются менее надежными.

Использование стального горячекатаного двутавра позволяет избежать при эксплуатации зданий сдвигов, усадки и образования трещин
Использование стального горячекатаного двутавра позволяет избежать при эксплуатации зданий сдвигов, усадки и образования трещин

Конструкции характеризуются высокой прочностью, надежностью, повышенной стойкостью к механическим нагрузкам и длительным периодом эксплуатации без нарушения геометрических характеристик изделия. Все основные параметры профиля: высота, ширина полки, толщина полки и стенок, момент сопротивления, момент инерции двутавра, радиус инерции – представлены в сортаменте изделия.

В зависимости от положения граней двутавр может быть наклонным с маркировкой «У» или параллельным («П»). Такие конструкции широко используются при возведении объектов жилого и промышленного назначений, павильонов, мостов, хранилищ и колонн. Двутавровые балки с уклоном 10% предназначаются для монтажа подвесных путей. Конструкции с уклоном граней в 12% находят свое применение в армировании и укреплении шахтных стволов.

Особенности деревянных двутавровых балок

Новинкой на строительном рынке является деревянная двутавровая балка, которая может использоваться для обустройства каркаса сооружения, монтажа межэтажных перекрытий, устройства стропильной системы, реконструкции мансард и балконов.

Двутавр состоит из двух строганых брусьев хвойных пород и плиты ОСБ, расположенной между ними. Такая конструкция способна выдержать большую изгибающую нагрузку без деформации изделия и без использования усиливающих вспомогательных конструкций.

Балка не рассыхается со временем, не подвергается коррозии и деформационным изменениям в результате воздействия внешних факторов. Для продления срока эксплуатации изделие не нуждается в специальных пропитках и покраске. Деревянный двутавр характеризуется износоустойчивостью, прочностью и высокой нагрузочной способностью.

Деревянная двутавровая балка характеризуется способностью выдерживать большую нагрузку, несложным процессом монтажа, экономической целесообразностью и низким уровнем теплопроводности
Деревянная двутавровая балка характеризуется способностью выдерживать большую нагрузку, несложным процессом монтажа, экономической целесообразностью и низким уровнем теплопроводности

Изделие отличается ровной и гладкой поверхностью, что делает материал идеальным вариантом для монтажа пола и потолка. Укладка конструкций осуществляется без привлечения специальной техники с минимальными трудозатратами и экономией материалов.

Двутавровые деревянные балки для перекрытий, стропильных систем и каркасов зданий делятся на следующие серии:

  • БДК – клееная балка;
  • БДКУ – усиленная клееная;
  • БДКШ – широкая клееная;
  • СДКУ – усиленная стеновая;
  • СДКШ – широкая стеновая.

БДК балка состоит из конструктивных элементов, склеенных между собой с помощью синтетических смол под высоким давлением. Используется изделие в коротких пролетах. Клееная усиленная балка имеет увеличенную ширину полки, равную 64 мм, достаточную для крепления гвоздей. Может использоваться на длинных пролетах.

Клееная широкая балка характеризуется шириной полки 89 мм. Такие изделия применяются для конструкций, которые испытывают крайне высокую нагрузку.

Стеновая усиленная конструкция применяется для создания основы каркасного здания. Широкая стеновая балка употребляется для монтажа стеновых панелей.

Если возле маркировки стоит буква «Л», это указывает на то, что изделие выполнено из высокопрочного бруса, придающего двутавру повышенную прочность. Стандартное значение длины изделия – 6 м. Высота может быть равной 457 мм, 406 мм, 356 мм, 302 мм, 241 мм.

Обладая универсальными параметрами, двутавры нашли широкое применение в различных сферах строительства. Чтобы получить максимальный срок эксплуатации сооружения, следует правильно определить нагрузку, относительно которой подбирается тип Н-образного профиля согласно сортаменту изделия.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите Ваш комментарий!
Пожалуйста, введите Ваше имя