Металлическая двутавровая балка – основные свойства

Монорельсовая балка двутавровая 45М – простыми словами о сложном

Монорельсовая балка двутавровая 45М – одна из разновидностей фасонного черного металлопроката. Изделия еще называют монорельсовым двутавром либо двутавровым профилем, двутавром для подвесных путей. Почему фасонный прокат? Потому что касательная в любой точке контура поперечного сечения его пересекает.

Основное отличие от других видов проката – форма сечения профиля. Она выглядит как буква Н. Вертикальные полоски называются полками. Горизонтальная, соединяющая их перемычка – шейка (порой применяется термин стенка). Полки имеют одинаковую ширину и расположены по отношению друг к другу параллельно.

В маркировке проката обозначен ряд параметров. Цифра – высота двутавра (в сантиметрах округленно, с учетом толщины пары полок и длины стенки). В нашем случае 45 см или по ГОСТ 19425-74 – 450.0 мм. Буква это категория проката. М – обозначает что балка двутавровая 45М монорельсовая.

Расскажем детальнее об этом виде черного металлопроката и наиболее важных критериях его выбора.

Монорельсовая балка двутавровая 45М – специфика и особенности

Монорельсовый двутавр 45М относится к специальным видам стальной двутавровой балки. Основные параметры обозначены в ГОСТ 19425-74. Его уже отмечали выше. Главные отличия от других видов фасонного двутаврового проката:

• наличие уклона внутренних граней полок к основанию, этот параметр не должен превышать 12%;
• специфика применения, выделим использование в конструкциях с грузоподъемными механизмами;
• устойчивость к длительным статическим и периодическим разнонаправленным нагрузкам, включая прогибы, колебания и скручивания.

О направлениях использования разговор пойдет далее.

Монорельсовый двутавр 45М – нормативная база и основные характеристики

Монорельсовая двутавровая балка 45М изготавливается в полном соответствии с ГОСТ 19425-74. Он же определяет характеристики и для армирования шахтных стволов (маркируется как С), а еще швеллера.

Основные табличные параметры рассматриваемого нами вида фасонного металлопроката:

• высота (как отмечали, включает толщину полок и высоту стенки), h, мм – 240;
• ширина полки (обе равны между собой), b, мм – 110;
• толщина стенки (она же шейка), s, мм – 8.2;
• толщина средняя полки (для обоих полок приблизительно одинакова), t, мм – 14;
• радиус внутреннего закругления, R, мм – 10.5;
• масса одного погонного метра проката, кг – 38.3.

Справочные параметры для осей х-х и у-у следующие. Момент инерции (I_x/I_y) в см 4 составляет 4640/276. Момент сопротивления (W_x/W_y) в см³ соответственно 387/50.2. Статический момент одного полусечения S_x в см³ – 223.0. Радиус инерции составляет по осям i_x/i_y в см – 97.5/23.8.

Важно знать

Двутавр для подвесных путей отличается по классу точности. Их два, первый A – высокой точности, второй B – обычной точности. Длина проката составляет от 4 до 13 погонных метров. Монорельсовая двутавровая балка 45М выпускается мерной длины, а еще кратной мерной и с остатком. Остатком принято считать профиль общей длиной более 3 метров. Помимо этого двутавр предлагается немерной длины.

Учитывайте, что по требованию заказчика этот вид фасонного металлопроката выпускается и длиной свыше 13 метров. А если потребуется, то изготавливается монорельсовый двутавр 45М и ограниченной, но в пределах немерной длины.

В маркировке обязательно должно быть указано что этот прокат монорельсовый (М). Еще должна быть обозначена высота профиля по оси y-y. В нашем случае 45 мм.

Важно! Фасонный прокат для подвесных путей изготавливают из стали определенных марок. Они должны полностью соответствовать ГОСТ 535-2005 (ранее ГОСТ 535-88).

От этого параметра напрямую зависят характеристики двутавра марки М, которые учитываются при проведении соответствующих расчетов.

Рекомендуем к прочтению:

Марки стали и специфика технологического цикла производства

Балка двутавровая 45М для подвесных путей изготавливается из углеродистых конструкционных марок стали. Наиболее часто встречаются стали марок Ст3сп, Ст3пс, Ст3Гсп, порой применяются и другие по ГОСТ 535-2005.

Технология производства по ГОСТ 19425-74 одна-единственная – горячей прокатки. Основные технологические этапы следующие. Первый – нагрев стальной заготовки (блюма или полученной с использованием технологии непрерывного литья, иным способом). В ходе нагревания сталь становится пластичной и легко подвергается деформации. Способ нагрева отличается в зависимости от используемых производственных мощностей, оборудования и технологий.

Затем на специальном прокатном стане с применением валков осуществляется пластическая горячая деформация заготовки. Разговор идет о ее формовке. В итоге:

• уменьшается общая площадь поперечного сечения;
• изменяется форма, таким образом формуется и уклон внутренних граней;
• увеличивается длина до заданных параметров (13 метров максимум, по заказу и более).

После выполнения прокатки осуществляется охлаждение заготовки, порой и ускоренное. Другие технологии производства двутавра для подвесных путей используются редко, в ГОСТ 19425-74 на них указания нет.

Важно! Резюмируя вышесказанное. От свойств подобранной марки стали, характеристик монорельсовой балки напрямую зависят ее рабочие, эксплуатационные и конструкционные параметры. Они оказывают непосредственное влияние и на цену этого вида фасонных изделий.

Направления использования и достоинства

Монорельсовая балка двутавровая 45М для подвесных путей широко применяется в различных отраслях. В первую очередь разговор идет об использовании в качестве несущего элемента металлоконструкции грузоподъемных механизмов. Зачастую это ездовые пути для тельферов (электротельферов). Реже можно встретить такой вид балки в элементах козловых и мостовых кранов. Там используется монорельсовый двутавр большей высоты.

Очень часто двутавровый профиль 45М задействуется в строительных несущих металлических конструкциях. Из него порой изготавливают балки перекрытий и кровли. В ходе выбора в таком случае требуется выполнить предварительно расчеты. И отметим еще одно направление использования – металлические инженерные конструкции. Это мосты, путепроводы и прочие сооружения из фасонного металлопроката или с его применением.

Основные плюсы применения

Это, конечно, базовые направления, все достаточно вариативно. Среди основных плюсов применения двутавра 45М для подвесных путей:

• высокая степень прочности и жесткости;
• экономичность использования, путем снижения расходов на строительство металлических конструкций и сооружений;
• повышенная устойчивость к разноплановым, включая и механические, нагрузкам;
• длительность срока полезного использования;
• устойчивость к различного рода воздействиям, в том числе химическому и биологическому;
• возможность использования различных видов подсоединения, в частности, сварного и болтового;
• удобство доставки, хранения и монтажа;
• небольшой удельный вес по сравнению с другим сортовым и фасонным металлопрокатом;
• невысокая степень текучести, стабильность линейных размеров под влиянием динамических и статических нагрузок.

Это лишь основные достоинства рассматриваемого нами вида двутавровых балок.

Покупка и дополнительные услуги

Монорельсовая балка двутавровая 45М используется в ответственных конструкциях. В связи с этим перед покупкой необходимо выполнить все расчеты и трижды перепроверить. В ходе покупки нужно получить весь пакет сопроводительной документации. Прокат должен быть промаркирован в соответствии с ГОСТ 7566.

Форма реализации – поштучная или пачками, в зависимости от требуемого объема. Среди вспомогательных услуг:

• погрузочные и разгрузочные работы;
• поставка на объект заказчика;
• сверление, гибка, резка на сегменты и иные технологические операции;
• антикоррозионная обработка (покраска или оцинковка) по мере необходимости;
• изготовление металлоконструкций по чертежам покупателя;
• ряд других.

Требуется двутавр 45М? Нужна более подробная информация, помощь в подборе и приобретении? Обращайтесь к нам! Поможем в правильном выборе!

Стальной двутавр: виды, характеристики, области применения

Двутавровая балка – вид стального проката, наиболее часто применяемый при создании несущих конструкций. Форма сечения, напоминающая букву «Н», обеспечивает двутавру значительную жесткость. Для изготовления этой стальной продукции используют «черные» углеродистые стали или низколегированные типа 09Г2С. Существует два способа производства продукции Н-образного профиля: горячая прокатка и сварка.

Классификация горячекатаного двутавра

По форме сечения горячекатаный двутавр разделяют на две группы: с уклоном внутренних граней полок (изготавливается по ГОСТам 8239-89 и 19425-74 для специальных видов) и с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83).

Двутавровая балка с уклоном внутренних граней полок

Продукция, производимая по ГОСТу 8239-89, имеет допустимый уклон граней не более 12%. Точность прокатки: повышенная («Б») и обычная («В»).

Балки специального назначения (ГОСТ 19425-74) используются для:

• «М» – сооружения подвесных путей (уклон внутренних граней полок не более 12%);
• «С» – армирования шахтных стволов (уклон может достигать 16%).

Двутавры с параллельными гранями полок

Номенклатура этой продукции включает прокат с размерными параметрами:

• высота – 100-1000 мм;
• ширина полок – 55-400 мм.

Типы двутавровых балок с параллельными гранями полок

• «Б» – нормальные. Этот вид проката востребован при сооружении конструкций с колоннами решетчатого типа.
• «Ш» (20Ш-100Ш) – широкополочные. Ширина полок равна высоте. Эти изделия воспринимают сжимающие усилия в конструкциях с небольшими колоннами.
• «К» (20К-40К) – колонные;
• «Д» – двутавры дополнительной серии.

Такие же типы горячекатаных изделий с параллельными гранями полок изготавливаются, помимо стандарта 26020-83, по техническим условиям СТО АСЧМ 20-93. Их размерные параметры в некоторых случаях не совпадают, особенно часто различия встречаются у крупноразмерной продукции.

Общие характеристики горячекатаных двутавровых балок

Для этой продукции характерна прочность на изгиб и сжатие. Использование двутавра в строительстве позволяет избежать при эксплуатации зданий сдвигов, усадки, трещинообразования.

Горячая прокатка – основной способ производства двутавра. Процесс – высокопроизводительный и позволяющий получить хорошую точность размеров. Недостаток – наличие окалины на поверхности. Изготавливаются такие изделия на дорогостоящих и сложных в наладке рельсобалочных станах. В качестве заготовок (в зависимости от размеров конечной продукции) используются слябы или квадраты (для мелкого сортамента).

На прочностные характеристики изделий влияют:

• марка стали – для изготовления продукции ответственного назначения и/или предназначенной для работы в суровых климатических условиях применяют низколегированные стали типа 09Г2С;
• общая длина конструкции;
• тип поперечного сечения (с параллельными гранями полок или с уклоном внутренних граней);
• способ закрепления балки и вид нагрузки.

Основные недостатки проката с сечением Н-образной формы:

• склонность используемых марок стали к возникновению коррозии, что делает необходимыми защитные мероприятия – цинкование или окрашивание;
• несущая способность существенно снижается с увеличением длины пролета.

Различия и общие характеристики горячекатаных двутавра и швеллера

Основное различие этих двух видов фасонного проката – форма профиля, влияющая на прочность и области применения:

• При Н-образной конфигурации сечения полки выступают по обеим сторонам стенки на одинаковое расстояние. Благодаря этому, стенка работает практически только на сжатие, усилия, стремящиеся скрутить двутавровую балку, невелики или отсутствуют. Жесткость стенки обеспечена с двух сторон.

Внимание! При строительстве крупногабаритных зданий для создания большепролетных перекрытий, испытывающих высокие нагрузки, предпочтение отдают двутавровым балкам.

• В швеллере полки выступают с одной стороны стенки, поэтому играют роль односторонних рычагов. В изделии могут возникать значительные скручивающие усилия. При необходимости увеличения жесткости стенки двух швеллеров сваривают с получением изделия, подобного двутавру. По прочностным характеристикам оно не намного уступает горячекатаному двутавру с аналогичными размерными параметрами. Помимо сварки, для соединения стенок используются заклепки или болты. При установке швеллера в качестве несущей балки его могут сваривать в коробку с усилением конструкции стальными накладками. Однако создание подобных изделий – весьма трудоемкий процесс. Преимущества швеллера: удобство монтажа в местах примыкания к другим элементам, меньшая стоимость, по сравнению с двутавром. В основном эта продукция используется в частном малоэтажном строительстве, при сооружении гаражей и хозпостроек.

При сравнении двутавра и швеллера можно выделить их общую черту: эти изделия не рассчитаны на значительные усилия, прилагаемые перпендикулярно плоскости стенки.

Сварной двутавр: особенности производства и основные характеристики

В определенных случаях более выгодным вариантом, по сравнению с горячекатаным аналогом, является сварная балка. Эта продукция широко применяется в строительной сфере: при сооружении жилых домов, промышленных и общественных объектов, инфраструктурных объектов.

Этапы изготовления сварного двутавра

• Раскрой стальных листов на полосы требуемых размеров.
• Разделка кромок на специальном станке. Это операция нужна для улучшения провара.
• При помощи спецтехники заготовки укладывают на конвейер сборочного стана, позиционируют и фиксируют.
• Сварка под флюсом осуществляется на специальном станке, на котором размещены комплекты сварочных головок, перемещающихся по порталу.

Внимание! Особенность процесса, проходящего на современных автоматических линиях, заключается в том, что его качество постоянно отслеживается лазерной системой. При обнаружении дефекты устраняются, проверка проводится повторно.

• Правка, сверловка и торцовка на станках с числовым программным управлением.
• Очистка дробеструйной установкой от ржавчины, грязи, масла.
• Может наноситься лакокрасочное покрытие.

Преимущества сварного двутавра

• В зависимости от области применения, изделие может изготавливаться с переменной толщиной профиля, из двух видов стали для полок и стенок – менее и более дорогостоящей, – с перфорацией, уменьшающей вес. Такие варианты позволяют удешевить продукцию с сохранением прочности на нагружаемых участках.
• Двутавр в каркасных строениях снижает вес конструкции, что позволяет использовать менее массивный фундамент.
• Использование этих изделий дает возможность создавать сложные архитектурные формы.

Разновидности сварного двутавра, выпускаемые современными производителями

• Сортамент, аналогичный сортаменту прокатных двутавров «Б», «Ш», «К» с параллельными гранями полок, изготавливаемых по ГОСТу 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93. Сварные швы для рядовых малонагруженных двутавров выполняются по 2-й категории, согласно ГОСТу 23118-99 или СП-53-101-98. Швы ТЗ (двусторонние угловые без скоса кромок) должны соответствовать ГОСТу 8713-79.
• Специальные изделия, изготовленные по чертежам заказчика.
• Облегченные перфорированные балки, имеющие «окна» в стенках, позволяющие облегчить конструкцию с сохранением прочности.
• Изделия переменного сечения.
• Балки с полками различной ширины.
• Для работы в тяжелых условиях, при планируемых циклических и переменных нагрузках изготавливают продукцию, усиленную ребрами жесткости.

Маркировка двутавровой балки, согласно ГОСТам

Изделия Н-образного профиля маркируют следующим образом:

• две начальные цифры означают высоту профиля в сантиметрах;
• буквенный индекс указывает вид профиля в соответствии с шириной полки – «Б», «Ш», «К».

Маркировка сварного двутавра обычно содержит:

• шифр производителя;
• размеры поперечного сечения в мм: высота х толщина стенки, ширина х толщина полки;
• катет в мм и конструкция поясных швов обозначаются буквами – «О» (односторонний шов), «Д» (двусторонний), «П» (с полным проваром стенки);
• в скобках указывается тип прокатного двутавра, на замену которому изготовлен сварной аналог, этот параметр является необязательным в маркировке;
• шифр нормативного документа, которому отвечает сварной профиль.

Пример обозначения – ДЗТ 174х8 200х12 6О (20К2) ДСТУ БВ.2.6.-75:2008, где:

• шифр предприятия – ДЗТ;
• стенка сечением – 174х8 мм;
• полка сечением – 200х12 мм;
• поясной шов односторонний с катетом 6 мм;
• изделие по размерам аналогично прокатному двутавру 20К2;
• нормативный документ – ДСТУ БВ.2.6.-75:2008.

Двутавровая балка – «основательный» металлопрокат

В строительстве очень часто применяется двутавровая балка, ГОСТ, технические характеристики, а также особенности изготовления которой и будут рассмотрены в этой статье.

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, металлические швеллера, 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 двутавровая балка 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.

Балка двутавровая — технические характеристики

На сегодняшний день балка двутавровая (двутавр) представляет собой достаточно популярный строительный материал, представляющий собой металлическое изделие, обладающее Н-образным сечением и позволяющее:

• обеспечить жесткость всей конструкции;
• зафиксировать отдельные элементы конструкции;
• распределить нагрузки от веса конструкции таким образом, чтобы снизить нагрузку на основание.

Двутавровая балка: технические характеристики

Существует несколько разновидностей двутавровых балок, отличающихся друг от друга размерами, способом изготовления и предназначением.

В зависимости от своих форм и размеров двутавры подразделяются на:

• нормальные (маркировка Н);
• широкополочные (маркировка Ш);
• монорельсные, предназначенные для подвесных путей (маркировка М);
• колонные (маркировка К);
• сварные, предназначенные для армирования стволов шахты (маркировка С).

Помимо этого, двутавровая балка технические характеристики которой различны, в зависимости от точности изготовления и области использования подразделяется на:

• специальные высокоточные балки (маркировка А);
• специальные и горячекатаные балки нормальной точности (маркировка В);
• горячекатаные балки повышенной точности (маркировка Б).

Кроме того, в зависимости от состояния поставок, балка двутавровая характеристики которой зависят от множества факторов, подразделяется на:

• балки мерной длины;
• балки немерной длины;
• балки кратной мерной длины.

Балка двутавровая ГОСТ 19425-74

Материалом для изготовления двутавра служит горячекатаная или холоднокатаная низколегированная и углеродистая сталь.

По типу изготовления различают сварные и горячекатаные двутавры.

Высота горячекатаных двутавров составляет 100 – 500 мм, а длина – 4-12 м. При необходимости длина двутавровой балки может превышать 12 м.

Высота сварных балок может существенно превышать 500 мм, доходя, например, до 1013 метров, что обусловлено особенностями технологии изготовления.

Помимо длины и высоты при выборе двутавровой балки следует учитывать толщину ее полки. У балок с наклонными гранями означенный параметр определяется как среднее значение.

Еще одной значимой характеристикой является вес метра погонного двутавра. Обусловлено это, в первую очередь, теми, что качественная легированная сталь, используемая при производстве балки, придает им значительный вес, который требуется учитывать при строительстве и проектировании.

Более подробно и характеристиках балки двутавровой Вы сможете тут .

Характеристики балки двутавровой

Балки двутавровые (ГОСТ 19425-74), двутавры стальные горячекатаные (ГОСТ 8239-89), двутавры с параллельными гранями полок (СТО АСЧМ 20-93)

Балки двутавровые из углеродистой и низколегированной стали.
ГОСТ 8239. Конструкция и размеры
ГОСТ 535, ГОСТ 19281. Общие технические требования

Балки двутавровые стальные специальные.
ГОСТ 19425-74. Конструкция и размеры
ГОСТ 535-88. Общие технические требования

Применяются в крупнопанельном, промышленном и гражданском строительстве для перекрытий, колонных металлоконструкций, мостовых сооружений, опор и подвесных путей.

Балки специальные ГОСТ 19425-74 выпускаются видов:

• С – для армировки шахтных стволов;
• М – балки для подвесных путей.

По точности прокатки изготовляют:

• высокой точности – А
• обычной точности – В.

В соответствии с заказом балки изготовляются длиной от 4 до 13 м:

• мерной длины;
• кратной мерной длины;
• мерной длины с остатком до 5% массы партии;
• немерной длины.

Остатком считаются профили длиной не менее 3 м.

По требованию потребителя допускается изготовление профилей ограниченной длины в пределах немерной и длиной свыше 13 м.

Первые две цифры обозначают высоту для данной группы профилей в см.

Индекс после первых двух цифр – вид профилей по ширине полок:

Цифра после индекса определяет профилеразмер в данной серии (по толщине стенки и полки). При наличии одного профилеразмера цифра не указывается.

Индексы А, В и С означают отличие по размерам от СТО АСЧМ 20-93:

• А – размеры по АSТМ А6;
• В – размеры по ВS 4;
• С – размеры по JIS G 3192.

Индекс У в конце обозначения означает исполнение профиля в усиленном варианте.

Площадь сечения и масса 1 м длины профилей с индексами А, В и С приняты по соответствующим стандартам.

Параметры балки специальной (ГОСТ 19425-74)

Балка двутавровая СТО АСЧМ 20-93.

В настоящее время основным производителем двутавров в России является Нижнетагильский металлургический комбинат (НТМК), выпускающий продукцию как по ГОСТам, так и по собственному техническому условию (СТО АСЧМ 20-93), несколько отличающемуся от ГОСТа.

Двутавры с параллельными гранями полок (СТО АСЧМ 20-93)

Двутавры с параллельными гранями полок нестандартных размеров

Характеристики двутавров и применение разных видов для перекрытия

Двутавр – это металлический профиль, изготовленный из углеродистой и низкогированных сталей, деревянная или стеклопластиковая балка с сечением в виде буквы Н. Двутавры применяют в строительной индустрии, мосто- и судостроении. При строительстве жилых и промышленных зданий он нужен для монтажа балок потолочного перекрытия. Как выбрать профиль и что учесть при его установке, чтобы получить прочную конструкцию?

Содержание

Разновидности двутавровых балок и их основные характеристики ↑

Ввиду большого спроса на двутавровые изделия с самыми различными характеристиками налажено их производство не только из стали, но и прочих материалов – дерева, алюминия, железобетона, стеклопластика. В частном домостроении, в том числе многоэтажном, наиболее часто применяется фасонный металлопрокат, сварные и деревянные двутавры.

Разобравшись, что такое двутавр, несложно понять, что за счет своей формы он обладает высокой несущей способностью и жесткостью при малом удельном весе (в 30 раз больше, чем у квадратной балки с аналогичной площадью). Его горизонтальные поверхности – полки – являются несущими и служат опорными площадками, распределяющими нагрузку и не дающими балке перекоситься или опрокинуться.

Перекрытия, изготовленные из двутавровых элементов, отличаются прочностью, особенно важной для дальнейшего монтажа кровельного или полового основания.

Примечательно, что прочность расположенных рядом двутавровых элементов суммируется, а уложенных друг на друга – учетверяется.

Важными параметрами, по которым определяется необходимый вид двутавра, являются:

• габариты и площадь сечения;
• вес погонного метра;
• осевой момент сопротивления и инерции;
• статический момент и радиус инерции.

Тонкости выбора двутавровых балок из металла ↑

Как правило, металлический двутавр производится из углеродистой и низколегированной стали, марка которой указывается в обозначении. Металлургические производства обязаны изготавливать его согласно нормативным документам, в которых прописаны основные требования к химическому составу материала, геометрическим параметрам и допускаемым отклонениям от нормы. Разделение металлопроката на различные по характеристикам подвиды позволяет его использовать максимально широко и рационально.

Сортамент металлических балок – размеры и маркировка ↑

По ГОСТ 8239-89 типоразмер двутавра определяется высотой его стенки: например, профиль под номером 10 имеет расстояние между полками 100 мм, а 60-й типоразмер – 600 мм.

Кроме номера, обозначаемого в маркировке материала, существует еще несколько типов двутавровых профилей. Так, их различают:

• по расположению полок – с уклоном внутренних граней и с параллельными полками;
• по способу производства – изготовленные методом горячего проката (горячекатаные) и сваренные из стальных листов (сварные);
• точности изготовления – повышенной точности (маркируются литерой Б) и обычной точности (литера В).

Металлический двутавр, уклон внутренних граней которого составляет от 6 до 12%, считается классическим и, в свою очередь, классифицируется по назначению на обычный и специальный металлопрокат. Сортамент специальных двутавровых балок регламентируется ГОСТом 19425–74 и распространяется на балки для подвесных путей (серия М) и для армирования шахтных стволов (серия С).

Двутавры с параллельным расположением внутренних граней полок изготавливаются согласно действующему ГОСТу 26020-83 либо техническим условиям крупного завода-изготовителя СТО АСЧМ 20-93. В зависимости от особенностей конструкции существуют следующие виды балок:

• нормальные балочные «Б» (характеризуются высотой до 1000 мм, шириной полок до 320 мм);
• широкополочные «Ш» (высота – до 1000 мм, ширина – до 400 мм);
• колонные «К» (отличаются шириной полки, приблизительно равной высоте профиля).

Длина стандартного металлопрофиля составляет от 4 до 12 м (двутавры с параллельными полками могут быть и 13-метровыми), однако по согласованию с заказчиком допускается их изготовление большей длины.

Особенности сварного двутаврового профиля ↑

Поскольку производители выпускают горячекатаный прокат размером не более 60Б, для конструкций, требующих исключительно высоких показателей жесткости и несущей способности, используют сварной двутавр. Согласно ТУ У 01412851.001-95 их также маркируют по высоте стенки двутавра, поэтому существуют типоразмеры от 45БС (высота 445 мм) до 200БС (высота 2010 мм). Литерная маркировка для горячекатаных изделий распространяется и на сварные.

Технология их производства из листового металла более экономична, чем прокатывание стального сляба, однако представляет собой достаточно сложный процесс. Качество и надежность сварной двутавровой балки во многом зависит от используемого оборудования и неукоснительного соблюдения всех операций:

• заготовки требуемой толщины должны быть раскроены на станках с ЧПУ либо на оборудовании термической резки;
• элементы будущего двутавра на современных заводах свариваются на автоматизированных линиях с применением гидравлических прижимных элементов;
• готовое изделие подлежит обязательной правке, устраняющей термическую деформацию, после которой оно приобретает четко соблюденную геометрию.

Производство заготовок из малоуглеродистой стали, использование устаревшего оборудования, нарушение технологических приемов, низкая квалификация сварщика приводят к тому, что двутавры, изготовленные кустарным методом, имеют заниженные эксплуатационные возможности.

Выбирая материал, следует обращаться к надежным поставщикам, продукция которых по механическим свойствам не уступает горячекатаным аналогам.

В то же время, сваркой можно производить разнополочные двутавры и балки переменного сечения. Это позволяет подобрать оптимальную площадь сечения и уменьшить чрезмерный запас прочности конструкций. Также сварные изделия могут быть выполнены определенной длины, с заданными вырезами и отверстиями, с применением различных марок стали (бистальные балки), благодаря чему заказчик получает более технологичную и экономичную форму опор.

Преимущества и недостатки использования Н-профиля ↑

Только в России и странах СНГ существует более 20 металлургических заводов, многие из которых являются гигантами, производящими миллионы тонн проката в год. Двутавровые балки занимают львиную долю этого объема, поскольку отличаются универсальными характеристиками:

• наиболее рациональной с точки зрения расхода металла формой для балочных элементов;
• отличными показателями по износостойкости и прочности изготовленных из них конструкций;
• наличием госстандартов и технических условий, диктующих качественные параметры изделий;
• монолитностью и отсутствием сварных швов у горячекатаных двутавров – для особо ответственных металлоконструкций;
• разнообразием характеристик и свойств у сварных двутавров – для облегчения балочных конструкций, уменьшения нагрузки на фундамент и снижения стоимости строительного проекта.

Плюсов у сварной и горячекатаной металлопродукции много, однако есть и условные недостатки, которые необходимо учитывать их на этапе проектирования:

• малая устойчивость Н-образной балки к скручиванию (в 400 раз меньше, чем у балки круглого сечения);
• дефицит горячекатаных двутавров больших типоразмеров и вынужденная их замена сварным профилем;
• необходимость дополнительного армирования сварных двутавров, используемых в качестве нагруженных элементов;
• неоправданно высокая металлоемкость и большое количество отходов при использовании балки длины и толщины, определенных ГОСТом, а не заказчиком.

Приобрести прокатные балки можно сразу у торгующих металлопрокатом посредников либо производителей, а сварные изделия чаще всего необходимо заказывать заблаговременно.

Применение двутаврового металлопроката ↑

Интенсивное развитие строительной промышленности вызвало необходимость совершенствования и рационализации способов изготовления металлических двутавровых балок, благодаря чему сфера их применения заметно расширилась. Сегодня двутавр используется как в малоэтажном частном строительстве, так и в крупных проектах коммерческой и промышленной направленности, а также в тяжелом машиностроении.

Где применяется Н-образный стальной прокат ↑

В ходе теоретических и экспериментальных исследований было доказано, что двутавровые балки оптимально воспринимают нагрузки на изгиб, следовательно, их целесообразно использовать в виде несущих элементов:

• металлических балок перекрытия зданий;
• колонных металлоконструкций;
• мостовых сооружений;
• подвесных путей;
• рамных конструкций вагонов, автомобилей, экскаваторов и пр.;
• арматурного каркаса стен шахт.

Широкополочный двутавр допустимо использовать для балок, колонн и стержней средненагруженных ферм, тогда как колонный ставится только при больших пролетах и существенных нагрузках (на фото – двутавровая балка колонного типа).

Расчет стального двутавра – что важно учесть ↑

Чтобы минимизировать отходы, облегчить конструкцию, тем самым снизив трудовые и материальные расходы без ущерба для прочности здания, необходим профессиональный расчет двутавровых балок. Такую услугу предоставляют архитектурные и конструкторские бюро или строительные фирмы.

В несложных случаях калькуляцию можно провести самостоятельно, однако рекомендуется проверить ее результаты у специалиста.

Исходными данными для решения задачи по выбору профиля согласно несущей способности служат несколько показателей:

• расстояние между внутренними гранями более коротких стен (длина пролета);
• нормативная и расчетная нагрузка (нормативные данные берутся из таблиц соответствующего ГОСТа, а расчетные определяются путем их умножения на шаг балки (от 0,8 до 1,2 м));
• количество двутавров, соединенных в одной балке (в том случае, если она составная), и их ориентация относительно нагрузки;
• расчетное сопротивление (параметр, зависящий от марки стали, обычно берется усредненное значение Ry=210 Мпа).

Вычислив требуемый момент осевого сопротивления, можно точно определить номер двутавра (это также делается по таблицам).

Монтаж перекрытия по металлическим двутавровым балкам ↑

Вне зависимости от того, ведется ли строительство нового здания либо реконструируется старое, монтаж перекрытия должен вестись по чертежу поверхности, дающему подробное представление о будущей конструкции. Запрещено увеличивать шаг между двутаврами на расстояние более расчетного, так как экономия на этом этапе чревата негативными последствиями.

Опорами для двутавра служат металлические, железобетонные либо кирпичные колонны и несущие стены. При установке обязательно надо использовать строительный уровень – это поможет избежать проблем при монтаже опалубки. Также важно обеспечить достаточную площадь опор – для этого балки должны заходить на стену более чем на 20 см.

На опорных поверхностях требуется закрепить фанерный лист расчетной толщины для опалубки под заливку монолитной бетонной плиты. Необходимо, чтобы ее толщина составляла не менее 1/35 шагового расстояния. После установки поддерживающей системы (ее обычно изготавливают из металлических распорок или деревянных балок по 1–2 шт. на кв. м.) важно проверить прочность балочного перекрытия собственным весом, стараясь выявить малейшие колебания поверхности.

При обустройстве больших пролетов иногда возникает необходимость в стыковке двутавров – ГОСТа как такового для этой операции не существует, однако есть соответственное требование в СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции».

Согласно ему стыковку допускается производить одним из трех способов:

• сваркой встык фрезерованных торцов;
• на накладках со сварными или сварными соединениями;
• с помощью фланцев, воспринимающих растягивающее усилие болтами, тогда как сжимающее – через прижатие фланцевых поверхностей.

Следует помнить, что металлические балки подвержены коррозии, поэтому их требуется защищать лакокрасочными покрытиями.

Деревянные балки-двутавры – сортамент и практическое применение ↑

Целесообразность применения двутавровых балок из дерева вызывает немало сомнений. В частности, многие недоумевают, чем они отличаются от простых деревянных брусьев. Ответ на эти сомнения кроется опять-таки в особой конструкции двутавра, который в данном случае состоит из двух деревянных полок и фанерной стенки – за счет этого он способен выдержать изгибающую нагрузку, в несколько раз большую, чем монолитная балка с простым сечением.

Виды и типоразмеры деревянных профилей ↑

Ассортимент этого стройматериала достаточно хорошо проработан и позволяет его применять как несущий элемент не только перекрытий и стропильных систем, но и каркасов стен и крыш. Так, различают следующие серии деревянных двутавров:

• клееная (БДК) – балка склеивается из конструктивных элементов синтетическими смолами под высоким давлением и предназначена для использования в коротких пролетах;
• клееная усиленная (БДКУ, БДКУ-Л) – благодаря увеличенной ширине полки (64 мм) балки этой серии имеют достаточную площадь для гвоздевого крепления и могут быть применены на длинных пролетах;
• клееная широкая (БДКШ, БДКШ-Л) – отличаются еще более широкой полкой (89 мм), поэтому серия предназначена для использования в конструкциях, испытывающих крайне высокую нагрузку, стропильных системах или на сверхдлинных пролетах;
• стеновая усиленная (СДКУ, СДКУ-Л) – этот вид балок используется в каркасе стен в качестве его основы;
• стеновая широкая (СДКШ, СДКШ-Л) – стойки с такой маркировкой применяются для изготовления стеновых панелей.

Литера Л в конце маркировки означает, что балка изготовлена из высокопрочного бруса LVL, что придает ей прочность, превышающую обычную в 1,25–1,5 раза. Стандартная длина балок – 6 м, тогда как серии БДКУ-Л и БДКШ-Л выпускаются в длинах от 6,5 до 8 м. Их высотный ряд выглядит таким образом: 241 мм, 302 мм, 356 мм, 406 мм, 457 мм.

Достоинства двутавровой балки из дерева ↑

Конечно, система двутавровых деревянных конструкций не может в полном объеме заменить металл и железобетон, однако они остаются лидером среди современных и надежных стройматериалов благодаря целому ряду технических и эксплуатационных характеристик:

• универсальность применения – такие двутавры пригодны для строительства каркасных, кирпичных, блочных и деревянных домов;
• малая масса опорного стержня (6-метровая балка весит в среднем около 40 кг), позволяющая вести монтаж без привлечения спецтехники;
• высокая скорость монтажа и его простота – опытный монтажник за день может перекрыть весь дом с помощью простого плотницкого инструмента;
• широкий выбор производственных серий и солидная номенклатура размеров;
• низкая теплопроводность и водоустойчивость (при условии достаточной просушки древесины).

К условным минусам деревянного двутавра следует отнести зависимость его надежности от условий производства: качества и сорта древесины, из которой изготовлены опорные части и стойки балки, термостойкости и пластичности клеящей массы, точности геометрических размеров и сборки элементов.

Кроме того, дерево считается относительно нестабильным материалом, прочность которого может изменяться в течение всего эксплуатационного периода.

Варианты расчета и монтаж материала ↑

Так же, как и в случае с металлическими двутаврами, подбор размеров деревянного двутавра ведется исходя из расчетной и нормативной нагрузки, условий эксплуатации, шага балок и длины пролета. В отдельных случаях допустимо воспользоваться табличными данными, предлагающими готовые технические решения. Однако ввиду особой ответственности перекрывающих и стропильных конструкций, эти параметры рекомендуется сверить у профессионального архитектора.

Установку двутавров производят с помощью временных крепежных элементов, которые в дальнейшем заменяются стационарными.

Эксплуатировать поверхность до того времени, как смонтирована обвязка и не установлены постоянные закрепления, запрещено. Тщательно рассчитанные и грамотно собранные конструкции из двутавров отличаются надежностью, долговечностью и высокой несущей способностью.