Climairpatrol.ru

Мир Стройки
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двутавр фото

Двутавровая балка: основные размеры, особенности использования и расчет веса (115 фото)

Балкой называются стержни, работающие под нагрузкой с изгибом. Строительная механика разделяет балки на:

  • Простые;
  • Консоли.

В строительстве применяют двутавровые балки из различных материалов. Наиболее распространены железобетонные, деревянные и металлические балки перекрытия. У каждого материала имеются свои положительные и отрицательные свойства.

Положительные свойства дерева – небольшой вес. Отрицательным является горючесть. Железобетонные балки имеют значительный вес. Их используют в основном в сборных железобетонных каркасах.

Металлические балки получили развитие в строительстве многофункциональных зданий. Применяя метод серийного проектирования, появилась возможность строительства заводов по изготовлению одинаковых элементов из металлоконструкций.

Балки могут быть составной частью в других сложных конструкций (рама, ферма и др.). Рамой называется система балок, жестко соединенных в узлах. Рамы могут быть многоэтажными и многопролетными.

Фермами называется балочная система, остающаяся неизменной, если все узлы соединены шарнирно. Комбинированными системами называются балочные конструкции, работающие на все виды нагрузок.

Биконструкциями называются балочные системы, спаренные в вертикальных и горизонтальных направлениях и остающееся как неизменяемое целое под действием нагрузок.

Материал для балки

Эти балки изготавливаются из различного материала и в описание двутавровых балок составной частью входит запись, из чего они изготовлены. Наука, изучающая металлоконструкции в основном базируется на результатах практического испытания образцов балок. В результате все конструкторы пришли к выводу, что форма двутавра (Н) самая экономичная по расходу металла.

Металл – сплав железа и углерода и другими примесями в определенных пропорциях, полученный плавлением в мартеновских печах. Стальные балки изготавливаются из металла групп А, Б и В. В описании маркируются балка двутавр Б 20.

Группа «А» (Ст0, Ст1, Ст2, Ст3) для использования в конструкциях только с механической обработкой металла балки. Группы «Б», «В» по химическому составу может подвергаться электросварочному воздействию без потери прочности.

Сталь поставляется горячекатаной – сортовой, фасонной, толстолистовой, тонколистовой, широкополосной и холоднокатаной – тонколистовой и проволоки. Для каждой партии необходимо составлять паспорт с указанием необходимых для расчетов данных, согласно государственным нормам и ГОСТ.

Составлены таблицы с параметрами всех размеров двутавровых балок и данными для расчета несущей способности. За основной параметр принят момент инерции площади поперечного сечения относительно центра.

Несущая способность балки

Чтобы понять, как рассчитать нагрузку двутавровой балки, необходимо по довольно запутанной формуле от внешней приложенной силы определить требуемый момент инерции сечения. Основная теория конструкторского расчета заключается в том, что твердое тело, его свойства во всех направлениях одинаковы.

При расчете двутавровой балки на прочность и жесткость принимают упрощенную схему нагрузок балки на опорах. По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические, на постоянные и кратковременные.

Нагрузки на двутавровую балку измеряются в кг на метр длины. Чтобы сопротивляться внешним силам размеры двутавровых балок, должны быть достаточными, чтобы конструкция была прочной и жесткой.

Определив размеры балочных конструкций здания, проектная контора выполняет проектную документацию на весь монтажный цикл. Все спецификации на металлоконструкции передаются на завод изготовитель. Двутавровые балки могут изготавливаться из отдельных элементов.

Составные балки требуются только для уникальных сооружений, если по нагрузкам нет возможности подобрать типовую двутавровую балку. Изготовление составных балок трудоемкий процесс. Расчет таких балок отличается от типового расчета стандартного профиля. Фото двутавровой балки из листового металла прилагается.

Расчет прокатной двутавровой балки для перекрытия первого этажа загородного дома выполняется в следующем порядке. Принимаем условные размеры. Пролет от стены до стены равен 5 м + опирание на стену 0.3 м. Балки предполагается укладывать через один метр.

Назначаем условно нагрузку на балку 500 кг (5 кН) на один погонный метр длины (2 взрослых человека + мебель + вес ламината и конструкции перекрытия + вес самой балки). Изгибающий момент будет равен нагрузка (5 кН/м) умноженная на пролет (5 м) в квадрате (25) и разделить на 8.

Требуемый момент сопротивления буде равен изгибающему моменту (15.625) умноженному на 100 и разделить на 1.12 и на 21. Итого получаем требуемый момент сопротивления 66.43 Нормативное обозначение момента сопротивления назначено Wy. По сортаменту выбираем c запасом двутавр № 14 Б2 с Wy = 77.3

Заключение

При наличии готовых таблиц и схем проблема устройства перекрытия своими руками решается, не привлекая дорогих специалистов.

Балка двутавровая

Двутавровая балка — общее описание

Двутавр или двутавровая балка – это вид металлопроката, представляющий собой длинномерный профиль с поперечным сечением в виде буквы «Н». Он образован двумя параллельными полками и соединяющей их стенкой. Такое сечение хорошо работает при воздействии изгибающих нагрузок, поэтому используется в качестве балок и колонн в строительстве.

Характеристики горячекатаного двутавра

В строительстве и машиностроении находят применение несколько видов двутавровых балок. В зависимости от геометрических особенностей их можно разделить на две большие группы:

  • двутавр, внутренние грани полок которого наклонены относительно наружных;
  • двутавр, изготавливаемый с параллельными гранями полок.

Балка с уклоном полок

Чертеж профиля двутавра с уклоном внутренних граней полок

Этот вид продукции производится по требованиям ГОСТ 8239. Исторически он был освоен первым, поскольку прокатка полок под уклоном 6-12% технологически проще, чем без уклона. Продукция маркируется словом «Двутавр» и номером двутавра, который отображает высоту изделия (размер стенки) в сантиметрах.

Предприятия выпускают двутавровые балки от №10 (высота h=100 мм, ширина полки b = 55 мм, толщина стенки s = 4,5, номинальная толщина полки t = 7,2 мм) до №60 (h=600 мм, b = 190 мм, s = 12 мм, t = 17,8 мм). Длина изделий составляет 4-12 м.

Продукция может быть изготовлена из углеродистых сталей обыкновенного качества типа Ст3сп (технические требования по ГОСТ 535), качественных конструкционных и легированных марок (технические требования к прокату повышенной прочности по ГОСТ 27772 или ГОСТ 19281). Выпускается прокат повышенной (Б) и обычной (В) точности. Для изделия регламентируется отклонение по размерам, прогиб стенки, перекос полки, положение и размеры фланцев, кривизна по длине, притупление кромок и другие параметры.

Кроме того, к категории с уклоном внутренних граней полок продукции относятся двутавры специальной серии по ГОСТ 19425, которые предназначены для армирования ствола шахты (маркируются числом, обозначающим высоту в см, и буквой «С») и для обустройства подвесных путей (обозначаются значением высоты изделия в см и буквой «М»). По указанному стандарту выпускаются следующие типоразмеры балок:

  • от 14С (h=140 мм, b = 80 мм, s = 5,5 мм, t = 9,1 мм) до 36 С (h = 360 мм, b = 140 мм, s = 14 мм, t = 15,8 мм);
  • от 18М (h = 180 мм, b = 90 мм, s = 7 мм, t = 12 мм) до 45М (h = 450 мм, b = 150 мм, s = 10,5 мм, t = 18 мм).

Балка с параллельными полками

Чертеж профиля двутавра с параллельными гранями полок

Двутавр, имеющий параллельный полки, считается более экономичным с точки зрения соотношения массы и несущей способности изделия. Он производится по требованиям ГОСТ 26020 длиной до 24 м.

Выпускаются три больших группы типоразмеров:

  • нормальные двутавры маркируются числом (высотой в см), буквой «Б» и номером типоразмера (могут выпускаться несколько типоразмеров одной высоты, незначительно отличающиеся по размерам полок и стенки). По соотношению высоты к ширине полки (h/b около 2) эта разновидность аналогична балкам с уклоном внутренних граней полок. Выпускаются типоразмеры от 10Б1 (h = 100 мм, b = 55 мм, s = 4,1 мм, t = 5,7 мм) до 100Б4 (h = 1013 мм, b = 320 мм, s = 19,5 мм, t = 32,5 мм);
  • широкополочные двутавры маркируются по тому же принципу, но обозначаются буквой «Ш». Эта разновидность имеет соотношение высоты к ширине полки h/b около 1,5, то есть, лучше противостоит скручиванию и является более экономичной при высоких нагрузках на балку. Выпускаются типоразмеры от 20Ш1 (h = 193 мм, b = 150 мм, s = 6 мм, t = 9 мм) до 70Ш5 (h = 718 мм, b = 320 мм, s = 23 мм, t = 36,5 мм);
  • колонные двутавры имеют тот же принцип маркировки, но обозначаются буквой «К». Этот вид имеет соотношение высоты к ширине полки h/b около 1 и, как следует из названия, может эффективно применяться для сооружения колонн. Выпускаются типоразмеры от 20К1 (h = 195 мм, b = 200 мм, s = 6,5 мм, t = 10 мм) до 40К5 (h = 431 мм, b = 400 мм, s = 23 мм, t = 35,5 мм);
  • двутавры дополнительной серии перед буквенным обозначением типа балки имеют маркировку в виде буквы «Д», например, 27ДБ1 или 40ДШ1.

Следует отметить, что в России также используется стандарт СТО АСЧМ 20-93, выпущенный Ассоциацией Черметинформ. В этом документе приведены практически те же типоразмеры, что и в ГОСТ 26020 с незначительными отличиями по геометрическим параметрам.

Технология производства горячекатаного двутавра

Принцип горячей прокатки

Горячекатаную балку производят методом горячей прокатки, который широко используется для других видов фасонного и сортового проката. Сущность этого метода заключается в постепенной деформации заготовки (обычно это блюм прямоугольного сечения) из прямоугольника в Н-образный профиль путем обжатия парами приводных роликов, объединенных в прокатную клеть. Прокатные клети, в свою очередь, создают технологическую линию прокатного стана, в которой сталь и приобретает конечную форму.

Каждый ролик имеет специальные проточки кольцевого типа, называемые калибрами. В ходе вращения металл затягивается в калибры, сжимается и меняет свою форму. ЗА несколько этапов сталь перераспределяется между полками и стенкой, зерно измельчается, а прочность металла увеличивается. Предварительный нагрев заготовки до 1100-1200°С делает металл пластичным, что позволяет катать его с большим обжатием и, соответственно, обеспечивает высокую производительность процесса и качество прокатки. Из-за нагрева процесс и получил свое название – горячая прокатка.

Схема деформации заготовки в двутавровый профиль

Впервые горячую прокатку двутавра запатентовал Альфонс Хэлбоу (1849 год) из компании Forges de la Providence, которая и стала развивать этот метод. Двутавровый профиль стал особенно популярен во времена активного строительства небоскребов, так как позволял создавать относительно легкие и прочные конструкции. Основным производителем, который продвигал этот вид стройматериалов, стал завод Bethlehem Steel (правопреемником является известная компания ArcelorMittal)

Сейчас процесс ведется на станах рельсобалочного линейного и универсального типа. Среди основных производителей в России можно перечислить следующие предприятия:

Но это не весь список производителей двутавров. Полный список производителей представлен на этой странице.

Характеристики и технология производства сварного двутавра

Внешний вид сварного двутавра переменной высоты

Сварная двутавровая балка по геометрическим характеристикам аналогична двутавру с параллельными гранями полок. Обычно производство такой продукции осуществляют небольшие заводы металлоконструкций и другие металлообрабатывающие предприятия. В качестве заготовки используется листовая сталь, которая сваривается автоматической сваркой под флюсом. Естественно, производство сварного двутавра является мелкосерийным или штучным, что сказывается на его цене.

При этом метод отличается следующими преимуществами:

  • кроме изделий с размерами по ГОСТ 26020, может выпускаться любой тип двутавров по чертежам заказчика;
  • существуют технологии изготовления двутавра с усиленными элементами, когда на определенных участках стенка или полки утолщаются – это позволяет изготавливать балки под конкретные проекты с просчитанными нагрузками;
  • также может производиться биметаллический двутавр, элементы которого изготавливаются из разных марок стали.
Читать еще:  Нужна ли контробрешетка под металлочерепицу

Применение двутавра

Памятник строителям небоскребов в Нью-Йорке, обедающая на двутавровой балке.

Двутавр, отличаясь хорошим сопротивлением изгибающим нагрузкам, находит основное применение в строительстве. Он используется для обустройства балок в частных домах, вспомогательных постройках, в конструкции гражданских, промышленных и инфраструктурных объектов, в мостостроении и других сферах. Двутавр играет важную роль при конструировании тяжело-нагруженных зданий и сооружений, например, при строительстве небоскребов и других высотных зданий.

Двутавр в конструкции подвесной кран-балки

Машиностроение является еще одним крупным потребителем двутавровой балки .Специальный вид двутавра находит применение для крепления горных выработок и при обустройстве подвесных путей для лебедок и другого подъемно-транспортного оборудования в заводских помещениях, на автомойках, мастерских и на прочих промышленных участках.

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.

Двутавр: описание, виды, характеристики

Двутавровая балка – длинномерное фасонное изделие со сложной Н-образной конфигурацией, позволяющей добиться высокой прочности конструкции и устойчивости к нагрузкам любого рода.

Учитывая это, строители используют двутавры, когда они хотят добиться высокой надежности опорных и несущих конструкций при возведении различных объектов, начиная с гражданских, заканчивая промышленными.

Такие опоры создаются, как правило, из двух видов двутавров — сварных и горячекатаных. Оба исключают возникновения усадок, сдвигов, образования трещин, прочих возможных ситуаций.

Виды двутавров

Двутавровую балку можно найти в двух ее вариациях — горячекатаных и сварных. Каждый из этих двух видов предлагает свои преимущества и недостатки.

Рассмотрим каждую группу подробнее.

Горячекатаные двутавры

Когда нужно изготовить двутавр, самый простой способ это осуществить — воспользоваться станами горячей прокатки. При помощи заготовок, подвергая материал сдавливающему действию многочисленных валков, заготовка в итоге удлиняется, а затем приобретает узнаваемый Н-образный профиль.

Теперь рассмотрим преимущества и недостатки использования материала.

монолитность, так как балки не имеют соединительных сварных швов

на поверхности балки достаточно быстро остаются различные следы

их изготовление – относительно простое

ограниченный сортамент, ведущий к оговоренному ранее индивидуальному размеру и единичном производству, что увеличивает время ожидания

более высокие показатели жесткости и прочности, чем у обычных металлоконструкций

нет возможности удешевить материал по причине сочетания разных видов сталей.

Сварные двутавры

Технология производства сварных двутавров несколько отличается: из листовой заготовки требуемой толщины нарезаются полосы. Затем из них сваривается Н-образная конструкция необходимой конфигурации.

Сварочные швы должны быть тщательно проверены на предмет прочности и качества. Для этого они проходят ультразвуковой контроль, шлифуются, и изделие покрывается защитным слоем.

Сварным двутаврам отдают предпочтение, когда необходимо:

● получить чистую поверхность изделия;

● изготовить балки с разной шириной/толщиной, не прописанных в ГОСТах;

● использовать различные виды стали для определенных целей (придать особые свойства, уменьшение веса конструкции, а также для снижения стоимости).

Сортамент

Для строительных нужд двутавр — универсальный материал, который может понадобиться для разных целей. Как правило, продукция используется в целом ряде индустрии – метрострой, мостостроение и т.п.

Выпуск двутавровых балок регламентируется ГОСТ 8239, ГОСТ 19425 и др. В них указаны основные размеры, предельные отклонения, а также правила маркировки изделий.

Горячекатаная балка двутавровая с уклоном полок

Данный вид выделяется среди прочих небольшим внутренним уклона полок относительно стенки — речь идет о диапазоне 6-12%.

В зависимости от качества прокатки изготавливают:

● балки с повышенной точностью – имеется буква «Б» в маркировке;

● балки с обычной точностью – обозначаются буквой «В».

Читать еще:  Какой водосток лучше пластиковый или металлический

Используются такие балки, например, для подвесных путей в различных конструкциях, работающих на изгиб.

Есть балки из того же материала, но уже с большим уклоном 12-16% (ГОСТ 19425). Согласно ГОСТ, он хорошо выдерживает нагрузки на сжатие, используется для укрепления мощных сооружений, например, стволов шахт, метрополитена. Обозначаются литерой «М».

Следующие три типа горячекатаных изделий объединяет один общий признак – отсутствие уклона полок и их параллельные грани.

Двутавры нормальные

Данный вид труб предлагает характерные классические соотношения размеров, когда полка двутавра по ширине в два раза меньше высоты профиля.

Нормальные двутавровые стальные балки обозначаются буквой «Б». Они хорошо себя зарекомендовали в строительстве в качестве опор или элементов решетчатых колонн. Также они востребованы в машиностроении, где их используют для создания рам грузовых автомобилей и вагонов, и в промышленном секторе, где из них создают подкрановые пути для электромостовых кранов и другие металлоконструкции.

Размеры и вес двутавровых балок

Стальной двутавр – один из самых распространенных типов металлических прокатных изделий. Он широко применяется в строительстве, к примеру, при обустройстве разного рода опорных конструкций, и выдерживает большие нагрузки, чем швеллер и уголок. Чтобы правильно выбрать продукцию, нужно изучить сортамент двутавров и уметь производить расчет нагрузок.

  1. Понятие двутавра
  2. Классификация и сфера применения
  3. Сортамент по ГОСТ
  4. Расчет двутавровых балок

Понятие двутавра

Двутавр представляет собой тип металлопроката, с сечением, похожим на повернутую букву «Н». Верхняя и нижняя плоскости могут быть полностью горизонтальными и параллельными друг другу либо иметь слабовыраженный уклон. Такое строение позволяет повысить жесткость конструкций, в которых используются изделия. Работать с прокатом несложно, но для этого нужно владеть навыками сварки. По оси Х двутавр имеет высокую жесткость, но так как полки довольно узкие, он не особенно устойчив относительно оси Y.

В соответствии с ГОСТ, изделия изготавливают из углеродистых и низколегированных сталей. Производят их и из алюминия – такие профили приобретают, когда для конструкции важен небольшой вес.

Стандартами регламентируется ряд характеристик проката: к примеру, прогибы стенок не должны превышать 0,14 S, а максимальная разрешенная балочная кривизна – 0,2%.

При приобретении материала рекомендуется изучить сертификаты и иные прилагающиеся документы, чтобы оценить, подходит ли он для поставленных задач.

Выделяется 2 способа производства этого материала:

  • Горячекатаные делаются из стальных слитков посредством протяжки нагретых заготовок через станок с валиком. Наклон внутренних граней полок у таких изделий не должен превышать 10%.
  • Сварное изделие изготавливают из нескольких отрезков листа металла. Ручной труд при этом используется по минимуму, основные процессы обеспечиваются автоматизированными линиями.

Производство горячекатаных изделий быстрее, чем сварных. Еще один их плюс – нет сварочных швов, что минимизирует вероятность коррозии. Несущие качества хороши у обоих типов материала. Благодаря легкости изделия легко монтируются. Полки распределяют нагрузку так, чтобы свести к минимуму риск перекоса.

В малоэтажном строительстве используется и деревянный двутавр. Это комбинированное изделие, состоящее из массива и отрезков плит OSB. Используют его в роли несущих в системах стропил и для обустройства подкровельных помещений.

Классификация и сфера применения

Двутавр с высокой точностью прокатки

По точности прокатки двутавр подразделяется на обычный (обозначается литерой Б) и с высоким значением параметра (буква А).

По целевому назначению и особенностям строения профили бывают нескольких типов:

  • Нормальные двутавры – высота превосходит ширину полок. Их можно использовать во всех основных сферах применения данного профиля.
  • Колонные двутавры, применяющиеся в роли вертикальных опорных элементов при возведении многоэтажных сооружений. Полки у них параллельны друг другу и имеют повышенную толщину.
  • Широкополочные двутавры предназначены для конструкций, работающих в первую очередь на изгиб: мостовых сооружений, лестничных пролетов, перекрытий. Переменное сечение повышает несущие качества металлоконструкции на всем протяжении. Использование таких изделий также помогают сэкономить (расходы при производстве ниже). Приобретая продукцию, важно учитывать толщину полки.
  • Профили для подвесных путей, к которым предъявляются специальные требования. Наклон внутренних граней у них не должен превышать 12%. Такие изделия востребованы при обустройстве некоторых промышленных предприятий. Профиль у них может иметь высоту 0,25-0,45 м.
  • Свайные профили, обладающие повышенной несущей способностью. Используют их для компонентов сооружений, работающих на сжатие (иногда в комбинации с изгибом) и растяжение.

Двутавровые конструкции широко применяются в разных сферах строительства:

  • возведение и реконструкция зданий
  • опорные элементы мостовых конструкций и эстакад;
  • подкрановые балки в промышленных и складских помещениях;
  • при обустройстве проходов шахт как усиливающий компонент;
  • при создании кровель;
  • пролетные балки в зданиях любого назначения;
  • для ограничения котлована при фундаментных работах;
  • для крепления перекрытий.

Что такое двутавр или двутавровая балка

  • Геометрическими характеристики
  • Применение двутаврового металлопроката
  • Где применяется Н-образный стальной прокат

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 характеристики

  • 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.

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).

Двутавровая балка

Любая строительная конструкция требует укрепительного каркаса состоящего из металла или древесного материала. Одним из популярных изделий на данный момент считается двутавровая балка. Она предназначена для снижения нагрузки применяемого стройматериала на фундамент здания, сохранив при этом прочность и безопасность сооружения.

Общая информация

Балка металлическая двутавровая обладает данным названием благодаря своей конструкции. Т–образный профиль считается тавром, поскольку имеет сечение схожее по внешнему виду с символом «Т», но двутавровый продукт имеет две металлическими полки, в результате чего несет соответствующее название.

В разрезе материал обладает формой напоминающей букву «Н», данный тип конструкции отличается большей прочностью по сравнению с обычным профилем прямоугольного сложения. Коэффициент практичности превышает стандартный конструктивный элемент почти в 6 раз, а по жесткости – в 25 раз.

Схематичный рисунок двутавровой балки

Благодаря своим техническим показателям, балка двутавровая 10, 20 имеет широкий спектр применения в промышленных сферах деятельности, в бытовых условиях. Зачастую продукт используют для укрепления конструкции коттеджей, частных небольших домов или каркасных сооружений.

Разновидности двутавровых балок

Производство сварных двутавровых балок не заканчивается на изделиях металлического типа, в качестве основного материала могут применяться пилорамные материалы в виде дерева. Если сравнивать конструкцию с подобными пиломатериалами, то она выделяется повышенной устойчивостью перед изгибами даже при массивных нагрузках.

Деревянные балки не уступают металлу по устойчивости на излом и прочности

Вне зависимости от основного материала, из которого произведена двутавровая балка, она не подвергается деформации, что увеличивает возможность использовать продукт в любых типах построек. Если требуется возвести стены, создать пололок или пол, этот стройматериал считается надежным помощником.

На данный момент существует три основных вида двутавр:

  • стандартный;
  • с широкими полками;
  • колонного типа.

Стандартные изделия обладают полками с размером в 10-60 см, большой толщиной для боковых сторон, обеспечивающей правильное распределение общего веса, возлагающегося на элемент. Что касается жесткости, то материал не выделяется высокими показателями, именно поэтому его длина не может превышать 19 метров.

Широкополочные изделия имеют широкие боковые стенки, значение которых варьируется в пределах 40-60 см, при этом, в некоторых случаях размер может достигать 100 см. Показатели жесткости и прочности значительно превосходят стандартный тип изделия.

Наилучшими техническими показателями обладают колонные разновидности, их размеры и вес значительно отличается от конкурирующих модификаций. В качестве основы применяется мощный стальной профиль, позволяющий балке справляться с нагрузками, измеряемые в тоннах.

ГОСТ и технические характеристики на двутавровые балки

Поскольку производство двутавровой балки основывается на изготовлении стройматериала для возведения серьезных конструкций, то каждый этап создания элементов должен соответствовать нормативам государственных стандартов. Отслеживаются все моменты, вплоть от максимально допустимого уклона внутренней части сторон, до таких значений, как инерция, уровень сопротивления, другие параметры.

Помимо всего, если взять в пример балки на прогиб, рассчитывается сама область прогиба, которая должна быть не более 0,15 S и это при высшем значении синусоиды дуги – 0,2%, в зависимости от общей длины стройматериала.

Разновидности двутавровой балки на прогиб или стандартного типа подразделяются на несколько категорий по предназначению, особенностям.

Классификация стальных двутавровых балок

  • «С» — специальные изделия, при изготовлении которых применяется углеродистая низколегированная сталь, обладающая плотной структурой. Элементы решают вопросы укрепления шахтных колонн, служат в качестве армирующего основания.
  • «М» — используются для создания подвесных путей с учетом последующего обустройства тельфера, позволяющего производить перевозку разнообразных грузов.
  • «Ш» — горячего ката профиль, состоящий из стального материала, имеет широкие полки, длину до 24 м, высоту не более 1 м. Обеспечивает прочность конструкциям, выносливость перед большими нагрузками.
  • «Б» — продукт с параметрами: длина – до 19 м, высота сторон не более 0,6м. Применяется для выполнения общестроительных задач по монтажу отдельно стоящих опорных конструкций или колонн.
  • «К» — опорная балка двутавровая 20, 30, 40 и других модификаций, производится для создания стен тяжелонагруженных строительных сооружений, таких как котлованы, метрополитен. Обладает практически равными значениями параметров ширины и высоты боковых сторон, за счет чего достигается повышенная устойчивость перед нагрузками.
Читать еще:  Каким материалом лучше покрыть крышу дома

Прежде чем купить двутавровую балку, следует внимательно изучить серию, указанную на изделии, которая сообщает основные параметры установки. Важно, чтобы технические характеристики изделия не имели расхождения с расчетными таблицами более 5%, иначе продукт не сможет обеспечить конструкцию необходимой прочностью, после возведения, находиться в ней будет просто небезопасно для человека.

ВИДЕО: Расчет и подбор двутавровой балки для перекрытия

Производство металлических и деревянных изделий

Расчет двутаврового профиля следует производить исходя из требований, которые впоследствии изготовления он должен выполнять. Также важно учитывать размеры ГОСТ, прочность, нагрузку, производимую непосредственно на элемент.

Процесс производства осуществляется путем сваривания трех стальных деталей в виде обычных удлиненных пластин. После проделывания работы получаются поясные швы, однако чтобы материал имел повышенную прочность, сварку требуется производить со всех сторон.

Процесс изготовления сварной двутавровой балки

Сварная двутавровая балка должна иметь две стенки, плотно прилегающие к основанию и расположенные в строгой параллельности по отношению друг к другу. Цена на продукт, произведенное собственноручным образом намного ниже товара, предоставленного на строительном рынке. Однако, взявшись за работу самостоятельного создания стального опорного элемента, следует учитывать все государственные стандарты, иначе изделие не будет выполнять функции по предназначению и сэкономленные денежные средства уйдут в двукратном размере на восстановление сооружения.

Спецификации балок деревянных двутавровых

Как уже было сказано раннее, стройматериал может быть изготовлен не только из стального продукта, но и из древесины. Для создания деревянного конструктивного изделия требуется применение калиброванного сухого товара, например, брус, ОСБ. Они считаются материалами древесного происхождения, предназначенные для применения в строительных сферах деятельности. Брусья, плиты обладают меньшими значениями устойчивости, однако при правильном изготовлении, обработке, установке, могут выполнять служить длительное время.

Главный минус двутавровой балки

Если во внимание брать изделия, изготовленные из стальных сплавов, то они имеют подверженность к образованию коррозии. Чтобы избежать неприятной ситуации, предварительно перед применением продукт следует обработать антикоррозийным средством.

Древесные стройматериалы не рекомендуется устанавливать в конструкциях с большими весовыми нагрузками или в помещениях, где возникает высокая вероятность возгорания.

ВИДЕО: Как посчитать балку на изгиб – сталь+дерево

ГОСТ балки двутавровой. Разберемся подробнее.

Балка двутавровая металлическая, именуемая в обиходе двутавр, относится к фасонному металлопрокату. Она имеет Н-образный профиль, напоминающий в разрезе букву Т. Благодаря своей конструкции, этот вид металлопроката обладает особенной прочностью и способен выдерживать большие нагрузки.

Мощность таких конструкций зависит от размера и толщины стенки, марки стали, из которой их изготовили, других важных показателей. Такой профиль металлический производят из углеродистой или низколегированной стали. Его цена за тонну устанавливается, исходя из способа производства, химического состава стали, производителя и др.

В конце статьи можно скачать тексты ГОСТ 8239-89 Двутавры стальные горячекатаные, ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности, ГОСТ 19425-74 Балки двутавровые и швеллеры стальные специальные.

Двутавровые профили имеют разную высоту, ширину полки, уклон, толщину стенки. Их изготавливают горячекатаным или сварным способом. Все модификации этих металлоизделий соответствуют требованиям определенных ГОСТов и ТУ. В связи с этим различают:

  • нормальные двутавровые профили, которые обозначают буквами Б или ДБ;
  • широкополочные (имеют обозначение Ш или ДШ);
  • колонные (обозначают К);
  • дополнительную серию (имеет обозначение Д) ;
  • специальную строительную (обозначается С, в том числе для автомобильной промышленности);
  • мостовую или монорельсовую (обозначается М);
  • узкую ( с обозначением У).

Исходя из такой квалификации, формируется цена двутавровой балки.

От чего зависит цена двутавровая балки

Производство предлагает двутавры горячекатаные стальные, выполненные с параллельными гранями полок и с определенным уклоном граней.

Цена двутавровой балки, выполненной горячекатаным или сварным способом, немного отличается. Кроме того, на цену влияет:

  • марка стали;
  • мерность или немерность металлоизделий;
  • завод-производитель;
  • вес получаемой партии металла и др.

ГОСТ двутавровой балки

ГОСТ двутавровой балки регламентирует ее производство с разными параметрами. ГОСТ 8239-89, ГОСТ 535-88 и ГОСТ 19281-89 относят к основным регламентирующим документам. Для определенных видов балок имеются другие ГОСТы и ТУ, указывающие на соответствие производства определенным требованиям.

Востребованность

Большой востребованностью среди потребителей пользуются двутавровые балки ГОСТ 8239. Их изготавливают горячекатаным способом из стали марки 09Г2С, с определенным уклоном граней полок. Популярны такие же конструкции из стали 3пс5сп. Такие металлоизделия обладают прочностью и надежностью. Читайте также о железобетонных балках.

Размеры

Двутавровые балки ГОСТ 8239 выпускают с размерами от 10 до 100. Размер определяет высоту в сантиметрах. 10-й двутавр имеет высоту 10 см, полку – 55мм, толщину полки 4,5мм. При этом вес одного метра такой конструкции будет 9,460 кг. Одна 6-метровая штанга такого металлического изделия будет весить 57 кг. В 1-й тонне металлопроката — чуть более 17-ти метров балки 10-го размера. Эти показатели имеются в специальных справочных таблицах. Ходовыми размерами обладает стальной профиль 10-го, 18-го, 20-го, 30-го размеров. В огромных конструкциях масштабного строительства, мостостроения, возведения плотин, электростанций применяют мощные профили 80-го или 100-го размера. По особым заявкам возможно изготовление двутавровых профилей больших размеров и определенных требований. Двутавровая балка, цена на такие металлоизделия, изготовленные по заказу, определяется по договору.

Применение

Применение металлических балок весьма разнообразное. Самое главное их предназначение связано со строительными отраслями. Кроме этого такие металлоизделия используют в:

  • машиностроении;
  • автомобилестроении;
  • вагоностроении;
  • металлургической отрасли;
  • сельском и народном хозяйстве;
  • горной и добывающей промышленности.

Из этих стальных профилей устанавливают перекрытия для объектов промышленного и гражданского строительства, массивные колонны, опоры мостов, подвесные пути и другое. Специальные профиля широко применяют при строительстве и реконструкции гидроэлектростанций, станций метрополитена, при армировании стволов в шахте.

Полные тексты ГОСТов в формате PDF можно скачать по нижеприведенным ссылкам. ГОСТ 8239-89 Двутавры стальные горячекатаные, ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности, ГОСТ 19425-74 Балки двутавровые и швеллеры стальные специальные.

Двутавровые балки: из чего их делают и какими они бывают?

Разные виды двутавровой балки активно применяются в современном строительстве для возведения межэтажных перекрытий, используют их и для создания стропильных систем. Форма двутавровой балки даёт массу преимуществ — изделие получается очень прочным на изгиб и кручение, максимально удобным для монтажа и в целом эффективным. Эти преимущества даёт форма, когда же речь заходит о материале изготовления, начинаются жаркие споры. Одни говорят, что самые лучшие двутавровые балки делаются из дерева, другие настаивают на превосходстве железных аналогов. Эти виды двутавровой балки конкурируют друг с другом и выбрать между ними бывает непросто. Давайте же разберёмся, в чём разница.

Деревянные двутавровые балки

Лёгкость, прочность, экологичность: двутавры из дерева

Двутавровые балки из дерева сейчас очень популярны по ряду причин. Одна из них — это лёгкость материала. По сути это главная причина. Монтировать деревянные балки проще, чем любой другой материал, так как их легко поднять. Двоих крепких мужчин хватит для того, чтобы поднять целую балку длиной в 6 метров и установить её туда, куда нужно. Это помогает и сохранить само здание на более длительный период — так как нагрузка на фундамент уменьшается, он дольше сохраняется целым, значит и дом, на котором он стоит, дольше остаётся целым и невредимым.

Вторым важным преимуществом двутавровых балок является их прочность. Хотя они делаются из древесины, особая конструкция и технология изготовления делает их достаточно прочными для того, чтобы выдержать самые серьёзные нагрузки. Мы провели испытания, во время которых использовали два тяжёлых внедорожника, нагрузив балки почти до максимума — они дали прогиб в два раза меньше максимально допустимого. Прочность на прогиб сочетается с устойчивостью к агрессивным внешним факторам — перекрытиям, сделанным из деревянного двутавра, не страшно раскачивание здания из-за ветра или землетрясения.

Третье важное преимущество двутавра из дерева — это то, что он сделан из экологически чистых материалов. В изготовлении используются производные древесины — клееный шпон/OSB-плита, а также высококачественный сухой брус и специальный клей для несущих конструкций. Таким образом в составе нет опасных для здоровья человека синтетических материалов. Балки изготавливаются и обрабатываются таким образом, что им не страшен грибок и плесень — древесина остаётся целой при любых обстоятельствах.

Производство двутавров из древесины — технически сложный, но не очень дорогой процесс. Он подразумевает вытачивание составляющих из сухого бруса и вырезание полок из OSB плит с сопутствующим склеиванием балок. Хотя на это уходит некоторое время, дерево является простым в обработке материалом, а потому изготовление деревянных двутавров — это не слишком сложно. Хорошо оснащённое производственное предприятие может без особых проблем изготовить крупную партию двутавровых балок для перекрытий или стропильных систем за 3 рабочих дня.

Стальные двутавры: надёжность и необычайная долговечность

Стальной двутавр в первую очередь отличается своей необычайной прочностью и устойчивостью на прогиб и сжатие. Так как он сделан из железа, нужно приложить очень серьёзное усилие, чтобы хоть как-то ему повредить. Твёрдые, массивные, мощные железные двутавры заняли свою нишу в жилом и промышленном производстве. Им не страшно шатание здания из-за ветра или землетрясения. Применяются для изготовления стропильных систем и межэтажных перекрытий.

Производятся стальные двутавры методом горячей прокатки. Метод весьма дорог, для его использования нужны серьёзные производственные мощности, а потому на выходе получаются весьма дорогие балки. Кроме того, на них во время изготовления образуется окалина, поэтому они нуждаются в дополнительной обработке, без которых строгой геометричности достичь не удастся.

Вес стального двутавра может быть очень внушительным. Настолько, что для его подъёма может понадобиться спецтехника или большая бригада рабочих. Большой вес даёт и ещё один недостаток — балки давят на фундамент здания, это понижает его прочность.

Виды двутавровой балки: делаем вывод

И металлическая, и деревянная двутавровая балка отлично справляются со своей функцией, но в некоторых случаях лучше сделать выбор в пользу деревянного. Дерево легко, его прочности хватает, оно устойчиво к агрессивным внешним воздействиям. Железо может проржаветь, оно тяжело, а его прочность при некоторых обстоятельствах даже излишня. Но есть ряд ситуаций, в которых железный двутавр незаменим, к примеру — при возведении межэтажных перекрытий в крупных многоэтажных домах. Для обычного жилого строительства лучше использовать двутавр деревянный.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector