Размеры и вес двутавровых балок. Балка двутавровая: описание, назначение и применение

Двутавровая балка в основании первого этажа строения.

Двута́вр - стандартный профиль конструктивных элементов из чёрного проката или дерева, имеющий сечение, близкое по форме к букве «Н». Балка двутаврового профиля в тридцать раз жестче и в семь раз прочнее балки квадратного профиля аналогичной площади сечения, что превосходит прочность швеллера . Однако устойчивость двутавра к скручиванию очень мала (как и у других открытых сечений - швеллера, уголка) - примерно в 400 раз меньше, чем у круглой трубы такого же сечения.

• Название происходит от лат. taurus (бык) - двутавровые балки «двурогие» по обеим сторонам.
• В английском языке используется термин I-beam (или H-shaped ), в польском и немецком - чаще используют термины, аналогичные double-T .

Общие характеристики

Размеры двутавров

Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок, согласно ГОСТ Р 57837-2017, по соотношению размеров и условиям работы делятся на следующие типы: балочные (нормальные и широкополочные), колонные, свайные, образцы дополнительной серии. По точности двутавры классифицируются на образцы типа А (высокая точность) и образцы типа В (обычная точность).

Стандартные размеры по ГОСТ Р 57837-2017 варьируются в следующих диапазонах:

• Высота двутавра(h): от 100 (мм) до 780 (мм).
• Ширина полки (b): от 55 (мм) до 435 (мм).
• Толщина полки (t): от 5,1 (мм) до 146 (мм).
• Толщина стенки (s): от 3,8 (мм) до 96 (мм).

Сортамент горячекатаных стальных двутавров с уклоном внутренних граней полок устанавливается ГОСТом 8239-89.

Стандартные размеры по ГОСТ 8239-89 варьируются в следующих диапазонах:

• Высота двутавра (h): от 100 (мм) до 600 (мм).
• Ширина полки (b): от 55 (мм) до 190 (мм).
• Средняя толщина полки (t): от 7.2 (мм) до 17.8 (мм).
• Толщина стенки (s): от 4.5 (мм) до 12 (мм).

По точности прокатки двутавры с уклоном внутренних граней полок классифицируются на образцы типа Б (повышенная точность) и образцы типа В (обычная точность). Уклон внутренних граней полок должен быть в пределах от 6 % до 12 %.

Двутавры всех типов изготавливают длиной от 4 (м) до 12 (м), по согласованию с потребителем допускается изготовление образцов длиной больше 12 (м).

Масса двутавров

Масса двутавра зависит от номинальной площади его поперечного сечения и длины. При расчётах веса используют среднюю плотность стали, которая составляет 7850 (кг/м 3).

Масса рассчитывается по формуле:

m = p × V, где p - это средняя плотность стали, V - объём двутавра.

Объём двутавра рассчитывается по формуле:

V = FH × h, где FH - это номинальная площадь поперечного сечения, h - длина двутавра.

Согласно ГОСТ Р 57837-2017 масса одного погонного метра стального нормального балочного двутавра в зависимости от номера профиля варьируется от 8,1 (кг) до 194,8 (кг), широкополочного двутавра - от 24.4 (кг) до 518,3 (кг), колонного двутавра - от 26.8 (кг) до 1332 (кг).

Вес горячекатаных стальных двутавров с уклоном внутренних граней полок также зависит от номера профиля и устанавливается сортаментом вГОСТ 8239-89. Масса образцов варьируется в пределах от 9.46 (кг) до 108 (кг).

По нормативам ГОСТ 8239-89 отклонения по массе 1 (м) длины двутавра должны быть в рамках от +3 % до - 5 %.

Типы металлических двутавровых балок

Ржавая клёпаная стальная двутавровая балка

Двутавровая металлическая балка широко применяется в строительстве перекрытий и мостовых сооружений. Также стальные двутавровые балки часто используются для армирования шахтных стволов , в автомобильной промышленности и вагоностроении .

В США чаще всего используют балки с широкими полками (wide-flange (WF) shape ).

Максимальная нагрузка на двутавровые балки по стандарту ASTM :

• A36 - до 36 ksi
• A572 - от 42 ksi до 60 ksi (обычно 50 ksi)
• A992 - от 50 ksi до 65 ksi

Номер профиля обозначает высоту сечения, например двутавр с номером профиля 20, имеет высоту сечения 20 см.

Помимо прочего, двутавровые балки бывают:

• Нормальный - обозначение символом «Б»
• Широкополочный - обозначение «Ш»
• Колонный - обозначение буквой «К»

Деревянная двутавровая балка

Двутавровая деревянная балка применяется в каркасном домостроении . Применение деревянных двутавровых балок в перекрытиях в каркасном домостроении позволяет:

• сократить затраты на устройство фундаментов ;
• ускорить сроки строительства;
• значительно снизить общий вес здания.

По сравнению с использованием простых балок в строительстве, использование двутавровых балок позволяет избежать таких проблем, как

Двутавр (балка двутавровая) — разновидность сортового металлопроката, отличающаяся высокой несущей способностью. Имеет узнаваемое Н-образное сечение, которое и предопределяет технические характеристики изделия. Один из самых востребованных материалов в различных промышленных сферах.

Вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте с актуальными ценами на новую двутавровую балку и .

Назначение и сфера применения

Двутавровые балки используются в качестве несущих элементов при возведении металлоконструкций и в крупнопанельном строительстве. Применение проката данного типа позволяет упростить проектные решения без потери несущей способности сооружений. Чаще всего двутавры используются для решения следующих технических задач:

Допускается применение балок этого типа при сооружении любых конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по несущей способности. Рекомендовано размещение двутавра в теле бетонной конструкции, при открытом монтаже требуется обязательная антикоррозийная обработка.

Преимущества изделия

Специфическая форма сечения обеспечила отличную несущую способность этого конструктивного элемента. По сравнению со стандартными прямоугольными профилями двутавр обладает повышенной в 7 раз прочностью и более чем в 30 раз жесткостью. По своим конструктивным особенностям двутавр близок швеллеру, но последний в основном используется при возведении более легких конструкций, он не сможет эффективно работать при значительной нагрузке.

Массовость применения двутавровых балок определена следующими преимуществами.

• Высокая устойчивость к деформациям на изгиб и кручение.
• Повышенная несущая способность.
• Уменьшенный вес по сравнению с другими типами металлопроката с аналогичными техническими характеристиками.

Особенности производства

На практике применяют две основных методики изготовления двутавровых балок.

1. Технология горячего проката, позволяющая обеспечить выпуск изделий в промышленных масштабах.
2. Изготовление двутавров с применением сварочных технологических линий. Сварные балки отличаются более точной геометрией, но уступают горячекатаным по некоторым техническим параметрам.

Производство данного вида несущих конструктивных элементов осуществляется с применением высокоуглеродистых низколегированных сталей, что предопределяет обязательную антикоррозийную обработку при открытом монтаже.

В соответствии с ГОСТ 27772-88, регламентирующим производство горячекатаного фасонного проката, для изготовления двутавров должна применяться сталь следующих марок: С 235, 245, 255, 275, 285, 345, 345К, 375.

Существующие классы и соответствующие ГОСТы

Все выпускаемые методом проката разновидности двутавров можно разделить на три основных класса, требования к которым определяются действующими стандартами.

Сварные изделия выпускаются на основании технических условий производителя ТУ У 01412851.001-95. Отдельные производители используют свои собственные ТУ для производства того или иного типа двутавров.

По особенностям сечения выделяют следующие категории продукции:

• Балки с нормальной шириной полок (Б).
• Двутавры с увеличенной шириной полок (Ш).
• Колонные двутавровые балки (К).
• Монорельсовые двутавры (М).
• Балки специальной серии для особо сложных условий (С).

Производители осуществляют отгрузку партий с кратной, кратной мерной, немерной длиной двутавров. Стандартные размеры предполагают изготовление изделий длиной от 4 до 13 метров, производство балок, выходящих за пределы указанных параметров, может быть организовано по согласованию непосредственно с производителем.

Особенности расчета потребности

При определении количества необходимого для различных конструкций материала, выбора способа транспортировки необходимо знать соотношение размеров и массы двутавровых балок. Необходимость перевода одной величины в другую возникает так же при разработке проектной документации.

Решить данную проблему можно при помощи онлайн калькуляторов, а в случае их отсутствия рекомендуется воспользоваться специальными таблицами, приведенными в нормативных документах.

Так для горячекатаных стальных двутавров соотношение приведено в следующей таблице.

А для определения общей площади поверхности двутавров того же ГОСТа, рекомендуем воспользоваться следующей таблицей.

Такие справочные данные существенно упростят расчет и разработку проектной документации.

Новые статьи

Современные металлокомбинаты производят большое количество металлопроката для укрепления объектов строительства. Эта продукция имеет разное назначение, в зависимости от размеров и прочности. Наиболее прочным типом металлопроката является балка двутавровая. Ее используют при строительстве очень массивных сооружений, так как балка легко справляется с большими нагрузками.

Особенности и назначение

Двутавровая балка — это металлическое изделие с сечением в форме буквы «Н». Оно состоит из двух полок и соединяющей их стенки. Название данного металлопроката произошло от латинского слова «taurus». В переводе на русский taurus означает «бык». То есть, в дословном переводе эта разновидность металлопроката называется двурогой балкой.

Для изготовления данной продукции используют сталь. Как правило, это низколегированная или углеродистая сталь, в зависимости от назначения будущего изделия. Этот металлопрокат производится горячекатаным методом.
Балка двутавровая используется в промышленном и гражданском строительстве. С ее помощью армируют:

1. Кровли разной степени сложности.
2. Межэтажные перекрытия в многоквартирных домах.
3. Колонны сложных архитектурных объектов.
4. Стальные фермы для гражданских и промышленных зданий.
5. Стволы шахт.
6. Железнодорожные вагоны.
7. Мосты и другие объекты, возводимые на прочном стальном каркасе.

Также с помощью этой балки создают надежные крановые эстакады, мачты и монорельсовые дороги.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом данного металлопроката является его прочность и надежность. Эти характеристики связаны с формой сечения изделия. Ведь сечение в виде буквы «Н» значительно повышает жесткость продукции. Если сравнивать двутавровую балку с обычной, имеющей квадратную форму в разрезе, то первая будет намного прочнее и жестче. Показатель прочности у такой продукции даже превышает аналогичную характеристику у швеллера.

Высокие прочностные характеристики связаны с распределением механической нагрузки на металлическую конструкцию. При сечении в виде буквы «Н» нагрузка равномерно распределяется на всю балку, а не концентрируется в определенных точках. Поэтому при использовании данного металлопроката исключается риск быстрого износа и разрушения стального каркаса. Следовательно, балку двутавровую можно задействовать в строительстве очень массивных объектов, подверженных огромным нагрузкам. Главное — правильно подобрать размеры продукции.

Кроме прочностных характеристик, стоит рассмотреть и другие преимущества использования этого металлопроката. Самые важные из них:

1. Экономичность. Ввиду своей жесткости, двутавровая балка надежно армирует крупные объекты, не требуя использования вспомогательной арматуры. Если бы вы выбрали армирующий профиль другого типа, вам бы пришлось купить его в большем количестве, чтобы обеспечить устойчивость конструкции к разрушениям. В случае с двутавром в этом нет необходимости. Следовательно, вы сможете сэкономить на металлопрокате.
2. Малый вес. Сечение в форме буквы «Н» значительно снижает массу данного металлопроката. При этом его прочностные характеристики заметно возрастают, в сравнении с теми же характеристиками у более жесткой квадратной продукции.
3. Устойчивость к изгибу и сжатию. Благодаря этим преимуществам, двутавр хорошо переносит колебания и может использоваться при строительстве тяжелых мостов.
4. Возможность монтажа с помощью сварки. Сваривание элементов стальной конструкции ощутимо повышает скорость работ и сокращает сроки сдачи объекта.
5. Постоянство геометрических характеристик. Так как жесткость двутавра обусловлена его формой, любые изменения в ней привели бы к снижению прочности каркаса и разрушению постройки. Это исключено при использовании данного металлопроката. Ведь он не деформируется даже при слишком высоких нагрузках.
6. Легкость и экономичность перевозки. Для транспортировки более массивного металлопроката вам бы пришлось арендовать несколько транспортных средств. В случае с данной продукцией можно сократить количество транспорта. Ведь специфическая форма двутавра способствует компактной укладке, а его малый вес позволяет не беспокоиться о перегрузке.

Как и любой другой металлопрокат, балка двутавровая имеет не только достоинства, но и недостатки. Рассмотрим основные из них:

1. Плохая устойчивость к огню. Если на вашем объекте возникнет пожар, любое промедление в его тушении пагубно отразится на прочности конструкции. При выходе ситуации из-под контроля постройка даже может разрушиться.
2. Слабая устойчивость к коррозии. Углеродистая и низколегированная сталь боится ржавчины, поэтому данные материалы должны проходить обработку защитными веществами. И даже после правильной обработки балку не рекомендуется использовать в условиях сильной влажности (например, для сооружения подводных опор мостов).
3. Невозможность применения на слишком больших пролетах. При отсутствии дополнительных опор несущие способности двутавра заметно снижаются. Вам нужно уделить максимум внимания этой особенности металлопроката при разработке проекта.
4. Очень низкая устойчивость к скручиванию. Данный недостаток наблюдается у всех изделий с открытым сечением. Например, он есть у швеллера и уголка. Устойчивость балки к скручиванию примерно в 400 раз ниже, чем этот же показатель у круглой трубы с такой же площадью сечения. Если каркас вашего будущего объекта будет подвергаться скручиванию, лучше выбрать для армирования другой тип металлопроката.

Разновидности

Балка двутавровая бывает разного назначения. В зависимости от области применения, она имеет определенные характеристики. Например, этот металлопрокат выпускается с параллельными или наклонными полками. В первом случае речь идет об обычном металлопрокате, а во втором — о специальном. Изделия с параллельными полками имеют маркировку «У», «Ш», «Д» или «К». Она обозначает:

1. «У» — изделие с узкими полками.
2. «Ш» — металлопрокат с широкими полками, выдерживающими большие нагрузки.
3. «Д» — двутавр со средними полками.
4. «К» — продукция, предназначенная для сооружения колонн. Эти балки имеют большой вес и характеризуются самой высокой степенью прочности.

Двутавр с наклонными полками тоже бывает разного назначения, в зависимости от угла наклона и площади сечения. Он маркируется буквами «М» или «С». Продукция с маркировкой «М» предназначена для сооружения подвесных путей. Угол наклона ее внутренних граней не должен превышать 12 %. Балки с маркировкой «С» используют для укрепления стволов шахт. У этих двутавров угол наклона внутренних граней может достигать 16%. Коэффициенты 12% и 16% — это максимальные показатели для угла данной продукции. Их нельзя превышать в процессе изготовления металлопроката.

Кроме ширины полок и угла их наклона, балка двутавровая классифицируется по степени точности. Этот показатель говорит о допустимых отклонениях от размеров во время прокатки (таблица размеров и отклонений размещена в ГОСТ 8239-89). Степень точности отмечается на продукции буквой «В» или «Б». Если на балке указана маркировка «В», значит это изделие с обычной точностью изготовления. Буква «Б» говорит о повышенной точности. Такая продукция подходит для сложных задач, требующих отсутствия даже мельчайших погрешностей. При ее изготовлении очень важно соблюдать допустимые показатели прогиба стенки, притупления наружных кромок и кривизны самого изделия.

В государственном стандарте указаны следующие критерии точности:

1. Допустимый прогиб стенки — не больше 0,15.
2. Притупление наружных кромок — не более 2,2 мм (для категории «Б», для обычных балок этот показатель не имеет значения).
3. Кривизна изделия — не больше 0,2% от его длины.

Точность соблюдения других характеристик (высоты двутавра, а также ширины, толщины и перекоса полки) зависит от категории изделия («В» или «Б») и его размеров. Все эти коэффициенты приведены в таблице в ГОСТ для металлопроката с обычной и повышенной точностью изготовления.

Размеры и вес

При изготовлении балки двутавровой в обязательном порядке учитываются требования ГОСТ 8239-89. В этих требованиях регулируются размеры изделий и просматривается их зависимость друг от друга. Например, в готовой балке взаимосвязаны следующие параметры:

• площадь поперечного сечения;
• радиусы внутреннего закругления;
• толщина полок;
• угол наклона внутренних граней;
• высота изделия;
• толщина стенки;
• ширина полки;
• радиус закругления полки;
• вес изделия.

Величина этих характеристик не подлежит изменениям. Например, балка двутавровая с маркировкой «10» имеет площадь поперечного сечения 12 кв. см. При этом ее остальные характеристики должны равняться:

• радиус внутреннего закругления = 7 мм;
• толщина полок = 7,2 мм;
• высота изделия = 100 мм;
• толщина стенки = 4,5 мм;
• ширина полки = 55 мм;
• радиус закругления полки = 2,5 мм;
• вес изделия = 9,46 кг (имеется в виду вес балки длиной 1 метр).

При изготовлении металлопроката данного типа надо соблюдать все перечисленные размеры, так как они взаимосвязаны друг с другом. Если изменится хотя бы одна размерная характеристика (например, увеличится длина стенки или уменьшится ширина полки), прочность балки заметно снизится. Это значит, что металлопрокат нельзя будет использовать в строительных работах, ведь он станет слишком ненадежным. Такая балка сломается при любых физических или сейсмических нагрузках, что приведет к разрушению дома, моста или другого объекта.

По ГОСТ 8239-89 двутавровая балка может иметь площадь сечения от 12 до 138 кв. см (в зависимости от размеров, двутавр маркируется цифрами «10», «12», «14» ... «60»). У самого крупного изделия из государственного стандарта следующие характеристики:

• радиус внутреннего закругления = 20 мм;
• средняя толщина полок = 17,8 мм;
• высота двутавра = 600 мм;
• толщина перемычки между полками = 12 мм;
• ширина каждой полки = 190 мм;
• допустимый радиус закругления полки = 8 мм.

При таких размерных характеристиках вес изделия должен составлять 108 кг на каждый метр. Как правило, балки выпускаются длиной 4-12 метров, при этом их длина зависит от площади сечения металлопроката. Чем больше площадь, тем больше и длина. Но есть и исключения. Например, если покупателю необходимы балки меньшей длины, он может заказать их прямо у производителя.

Также при изготовлении на заказ возможно изменение других характеристик. Если в ГОСТ 8239-89 максимальная площадь сечения двутавра указана 138 кв. см, это еще не значит, что вы не сможете получить более массивную продукцию, при необходимости. В государственном стандарте приведены расчеты в ограниченном диапазоне. Любые другие вычисления выполняются инженерами индивидуально. То есть, заказчик обращается к производителю и оставляет заявку на изготовление нужной ему продукции. Далее начинается процесс производства по такой схеме:

1. Выполняются расчеты размерных характеристик. При вычислении этих характеристик соблюдаются их соотношения друг с другом, как и в рассмотренных в ГОСТ изделиях. Также специалисты определяют допустимый показатель погрешности, в зависимости от степени точности продукции. В процессе работы инженеры учитывают не только размеры балки, но и такие ее коэффициенты, как момент инерции, статический момент полусечения, момент сопротивления и радиус инерции. Только при соблюдении всех этих характеристик можно получить качественное, прочное изделие.
2. Делаются чертежи. Если у вас есть свои чертежи, вам не придется оплачивать эту услугу. Но учтите, что создание такой документации требует наличия очень глубоких знаний и опыта проведения подобных работ. Поэтому не заказывайте услугу у сомнительных специалистов, ориентируясь на низкую цену. Помните, что от правильности проведения расчетов будет зависеть прочность вашего двутавра и всей постройки, которую вы собираетесь армировать сделанными по чертежам балками.
3. Изготавливается двутавровая балка в нужном количестве.

Где купить?

Если вас заинтересовала балка двутавровая, ее купить можно здесь . Это сайт нашей компании «МС» — металлобазы, занимающейся реализацией проката любого типа. У нас вы найдете продукцию высотой от 100 до 691 мм. В каталоге есть изделия с узкими, средними, нормальными и широкими полками. Также мы можем предложить вам колонные и специальные балки. Перечень доступных товаров и их характеристики доступны для просмотра на сайте.

Если вы еще не определились с выбором поставщика металлопроката, ознакомьтесь с преимуществами нашей компании. Они ежедневно привлекают к нам новых клиентов. Основные из наших преимуществ:

1. Сотрудничество с ведущими металлокомбинатами РФ. Мы не закупаем товар у сомнительных лиц, поэтому можем уверенно сказать, что продаем качественный металлопрокат.
2. Большой выбор продукции. Вы найдете в каталоге двутавр любого размера, следовательно, вам не придется дожидаться его изготовления. Кроме того, у нас есть много металлопроката другого типа, а не только балки. Если вы профессиональный строитель, вам известно, что при возведении крупного объекта одних двутавровых балок будет недостаточно. Вам придется покупать арматуру и другой прокат. Сотрудничая с нами, вы сделаете это одновременно, не задерживая строительных работ и не переплачивая за доставку.
3. Доступные цены. Так как мы берем товар прямо с металлокомбинатов, а не через посредников, нам не приходится закупать его по повышенной цене. Соответственно, наши клиенты получают металлопрокат по цене производителя.
4. Оперативная поддержка. Если вы не знаете, какая двутавровая балка подойдет для ваших задач, попросите помощи у нашего специалиста. Он найдет вам товар с оптимальными характеристиками.
5. Акции и распродажи, позволяющие сэкономить на покупке.
6. Полезные дополнительные услуги. Мы не только продаем прокат, но и занимаемся его сваркой и резкой.

Чтобы заказать двутавр, уточните стоимость изделия и ожидайте доставки. Если вы указали адрес в СПб, мы доставим товар своей машиной. В остальных случаях продукция будет отправлена подходящей вам транспортной компанией.

Фото, использованные в статье, приведены для иллюстрации и не являются изображением продукции компании.

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

Виды балок в строительстве

На фото: балки двутавровые в устройстве кровли

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

Классификация строительных балок по виду материала

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

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

На фото: железобетонная балка для возведения моста

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

На фото: деревянная балка в устройстве перекрытия

Классификация строительных балок по типу торцевого сечения

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

Двутавровые балки в свою очередь делятся на подкатегории:

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

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

Расчет прочности балки при работе на изгиб

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

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

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

Рекомендации при выборе строительных балок и возведении конструкций

• Основным фактором при выборе балки для возведения несущей конструкции является расчет веса максимальной нагрузки при воздействии поперечных вертикальных сил. Однако, в районах с нестабильными климатическими условиями и высокой степенью сейсмологической опасности необходимо произвести расчет действия поперечных горизонтальных сил.
• Профили двутавра могут иметь в маркировке следующие буквы: Б, Ш, К. Расшифровка: Б – стандартная, Ш – широкополочная и К – колонная двутавровая балка соответственно.

Выбрать оптимальные профили балки при строительстве – обеспечить долговечность и надежность конструкции!

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?

Конструкционная форма двутавра

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.

Двутавр как балка потолочного перекрытия

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).

Сортамент двутавра

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.

Производство сварной балки

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.

Сварные двутавровые балки переменного сечения и с перфорацией

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.

Двутавр в виде кровельной фермы ангара

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).

Колонный двутавр

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.

Преимущества перекрытий из двутавра

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.

Варианты выполнения монтажных стыков

Узел крепления двутавра с колонной с помощью накладок и болтового соединения

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.

Деревянные двутавры – новинка на рынке стройматериалов

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.

Каркасное здание из двутавровых балок

Монтаж перекрытия их двутавров

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.

Таблица 1: Подбор типоразмера деревянного двутавра при устройстве перекрытия

Таблица 2: Подбор типоразмера деревянной двутавровой балки при устройстве наклонных стропил

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.