Двутавровая балка: маркировка, технические параметры деревянных и металлических балок для перекрытий, достоинства и недостатки

1. Что такое двутавровая балка?
2. Производство стальных балок Горячекатаное
3. Автоматическая сварка

При строительстве дорожных, промышленных, общественных и других крупных объектов необходима надежная арматура. Для обеспечения повышенной прочности в опорных конструкциях применяют стальные двутавровые балки. Они легко справляются с большими нагрузками.

Что такое двутавровая балка

Одним из самых популярных видов фасонного металлопроката признана двутавровая балка, для изготовления которой используется простая углеродистая или низколегированная сталь. Внешне изделие выглядит, как длинномерный профиль из металла со специфическим симметричным сечением – из шейки и двух параллельных полок, напоминающим букву «Н», положенную на бок.

Такая форма придает конструкции дополнительную жесткость и устойчивость, позволяет достичь необходимого распределения нагрузки. Двутавр в несколько раз превосходит по этим параметрам уголки и квадратный профиль. Все параметры производимых балок описаны в государственном стандарте ГОСТ Р 57837-2017.

Классификация двутавров с параллельными внутренними гранями полок по геометрическим характеристикам

Сортамент нового ГОСТа Р 57837-2017 полностью соответствует сортаменту СТО АСЧМ 20-93 – еще одного стандарта, ранее действующего параллельно с ГОСТом 26020-83. В маркировке металлоизделий с двутавровым профилем, согласно ГОСТу, указываются:

• номер– характеристика, которую определяет высота стенки (h) двутавра;
• буква – характеризует тип конструктивному исполнения;
• индекс – чем он выше, тем массивнее поперечное сечение.

Помимо высоты стенки сечение двутаврового профиля характеризуют: толщина стенки (s), ширина полки (b), толщина полки (t). По конструктивному исполнению различают изделия – балочные, широкополочные, колонные, свайные.

Балочные

Высота стенки балочного нормального двутавра, обозначаемого в маркировке буквой Б, значительно больше ширины полок. Основная область применения балочного двутавра – обустройство конструктивных систем, работающих на изгиб, создание решетчатых балочных систем. Продукцию также применяют при обустройстве крыш, лестниц, для армирования фундамента.

Таблица размерных характеристик балочного нормального двутавра

Балочные широкополочные

Ширина полок широкополочной двутавровой балки близка высоте стенки. Широкополочный профиль выдерживает усилия на 40 % выше по сравнению с нормальной балкой. Такие изделия, как правило, применяют в случаях, когда нужно обеспечить значительную площадь опирания конструкций на профиль или, наоборот, балки на базовую поверхность. Они востребованы при перекрытии крупногабаритных помещений плитами перекрытия, длина которых немного меньше расстояния между несущими стенами.

Таблица сортамента балочного широкополочного двутавра

Колонные

Ширина полок колонных двутавровых балок относится к высоте стенки, примерно как 1:1. Такой прокат очень устойчив по вертикальной оси. Его применяют в конструкциях, испытывающих усилия сжатия, растяжения, сжатия с изгибом. Сферы использования колонного двутавра – изготовление стержней массивных крупногабаритных ферм, вертикальных колонн и опор, устанавливаемых на строящихся объектах гражданского, промышленного, сельскохозяйственного или складского назначения. Этот прокат не требует сложной обработки и применения дополнительных крепежных элементов. Такие балки могут разрезаться вдоль вертикальной оси для устройства решетчатых конструкций.

Таблица сортамента колонного двутавра

Свайные

Это самая маленькая категория, включающая всего 14 типоразмеров. Продукция отличается массивным поперечным сечением. Высота стенки примерно равна ширине полок, а толщина стенки – толщине полок. Свайный двутавровый металлопрокат способен воспринимать высокие нагрузки.

Таблица сортамента свайного двутавра

Дополнительные балочные и колонные

Изделия из дополнительных серий имеют в начале маркировки букву Д. Их наличие позволяет подобрать балку, оптимально соответствующую запланированным условиям эксплуатации.

Таблица сортамента дополнительного балочного двутавра

Таблица сортамента дополнительного колонного двутавра

О производстве балки

Металлургические комбинаты выпускают двутавровые балки в большом сортаменте. По способу изготовления металлоконструкции делятся на две большие группы: горячекатаные и сварные. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки.

Горячекатаное производство

Производственный процесс проводится по ГОСТу на рельсобалочных станах проката. Заключается в деформации стального прямоугольного профиля (блюма), нагретого до температуры 1100-12000С. С помощью обжатия приводными роликами заготовке придают необходимую форму.

Преимущества горячекатаных балок:

• монолитность;
• простой процесс изготовления;
• показатели прочности и жесткости выше, чем у сварных балок.

Недостатками таких изделий считаются не совсем ровная поверхность, остатки следов роликов и окалины на поверхности. Оборудование рассчитано на определенные размеры проката и не имеет возможности быстро перестроиться на специальный заказ.

Автоматическая сварка

Этот метод используют небольшие металлообрабатывающие заводы с мелкосерийным производством. Листовую сталь режут на заготовки. Далее на фрезерном станке обрабатывают кромки. Элементы собирают на прихватки, сваривают на сварочном станке с применением флюса. Проверяют с помощью ультразвука. Сварочное производство двутавра имеет свои преимущества:

• Кроме стандартных изделий по ГОСТ можно делать индивидуальные балки по чертежам заказчика.
• Есть возможность изготавливать изделие с усиленными утолщенными участками по специальным проектам.
• Возможно производство биметаллических двутавров с элементами из разных марок стали.

Сварные балки имеют более товарный вид. У них нет окалины и ржавчины после очищения дробеметной установкой. Металлоемкость сварной конструкции ниже горячекатаных, исходя из чего, их цена тоже ниже.

Классификация стальных двутавров

Кроме различия двутавровых балок по способу производства они классифицируются по другим признакам:

• По форме – с наклоненными гранями внутренних полок (от 6 до 12%) и с параллельными гранями. Области применения обоих типов различны.
• По соотношению размеров – нормальные (Б), узкополочные (У), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш), опорно-колонные (К).
• По длине – мерной длины, немерной длины, кратной мерной длины.

Металлоконструкции с наклонными внутренними гранями могут быть изготовлены только горячекатаным способом. Их делят на:

• О – обычные, угол наклона по ГОСТ 8239-89 от 6 до 12%;
• М – монорельсы для подвесных путей с углом не более 12%;
• С – специальные с углом наклона до 16%.

Двутавры с наклонными гранями могут производиться обычной точности (В) и повышенной (Б).

Сварной двутавр

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

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

Достоинства сварного двутавра

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

Порядок изготовления сварного двутавра

Выделяют следующие основные фазы сваривания:

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

Недостатки сварного двутавра

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

Особенности маркировки

Обозначение металлоконструкции основывается на форме поперечного сечения и соотношения геометрических размеров. Основным размером двутавра считается расстояние между наружными гранями полок, т.е. его высота.

Рассмотрим несколько примеров.

С параллельными полками

В соответствии с гомологическим рядом ГОСТа размеры изменяются:

• высота – от 10 до 100 см;
• ширина от 55 до 400 см.

Пример 1

16Б2 – нормальная балка с высотой 16 см, цифра после буквы – профилеразмер данной серии.

Пример 2

26Ш1 – широкополочная двутавровая балка с высотой 255 мм и профилеразмером серии 1.

С уклоном внутренних граней

Выпускаются такие балки согласно размерному ряду:

• высота – 100-600 мм;
• ширина – 55-190 мм;
• угол наклона – 6-12%.

В маркировке ставится число, обозначающее высоту в см. Далее идет буква, указывающая на точность изготовления.

Пример 1

14В – двутавр с наклонными гранями повышенной точности с высотой 140 мм.

Маркируется изделие на торцах с помощью стойкой краски с указанием номера заказа, чертежа и обозначения балки.

Особенности профиля, размеры и вес двутавра 30

Производство двутаврового профиля № 30 регламентируется нормативной документацией, о которой было упомянуто выше. Данные двутавры производят в двух модификациях: обычный двутавр и двутавр с повышенной точностью (имеет маркировку «А»).

Нужно обратить внимание, что размеры двутавра 30, как и профилей другого размера, отличаются в зависимости от точности. Соответственно изменяется и вес изделия, что для некоторых строений имеет принципиальное значение.

Стальная балка № 30 максимально устойчива к деформации и выдерживает колоссальные нагрузки.

Метровая балка 30Б1 весит 32,9 кг. Размеры двутавра 30б1 следующие: высота металлической балки равна 296 мм, ее ширина – 140 мм. Стенка по толщине составляет 4,8 мм, полка – 5,8 мм. Длина профиля 30б1 составляет от 4 м до 12 м.

Размеры двутавра 30ш1 иные. Профиль имеет высоту 291 мм, значение ширины полки – 200 мм, размер толщины перемычки – 8 мм и толщину одной полки – 11 мм. Длина балки варьируется от 4 м до 13 м. Профиль длиной 1 метр весит 36,48 кг.

Двутавровый профиль повышенной точности имеет высоту 300 мм, ширину 145 мм, толщину перемычки 6, 5 мм. Показатель толщины одной полки составляет 10,7 мм. При этом масса метрового двутавра повышенной прочности равна 39,17 кг.

Балка 30 см применяется в строительстве мощных подъемных механизмов, опорных конструкций и в строительстве стволов шахт.

Сфера применения

Так как двутавровая балка является несущим элементом и придает любой конструкции прочность и жесткость, то применяют ее повсеместно при строительстве объектов самого разного назначения.

Незаменима данная арматура везде, где необходимо выносить высокие нагрузки при вертикальном поперечном воздействии. Изделие используют при возведении:

• мостов;
• подвесных путей;
• подземных переходов, паркингов;
• железнодорожных тоннелей;
• подкрановых путей;
• стадионов, спортивных бассейнов;
• эстакад.

Двутавровая балка является частью перекрытий между этажами зданий, кровли, играет важную роль при конструировании тяжело-нагруженных зданий, например, небоскребов. Используется двутавр также при сооружении конструкций стен котлованов, монорельсовых дорог.

Разновидности балочных перекрытий

Для разных зданий и его частей используются разные виды балок. Чаще всего применяются элементы из дерева, металла, бетона и железобетона.

По материалу

Рассмотрим детальнее, какими могут быть балки перекрытий по материалам.

Деревянные

Такие балки применяются, в основном, в частном строительстве при возведении дома из бруса, бревен или каркасных домов. Древесина – материал экологически чистый, стоит недорого, имеет малый вес, поэтому, такие детали проще самостоятельно устанавливать.

Но для использования деревянных элементов имеются определенные ограничения – это длина пролета. Для межэтажных максимальная длина пролета равняется 5 м, а для чердачных не больше 6 м.

Больше информации о деревянных балках здесь.

Металлические

Эти балочные перекрытия тоньше, надежнее, срок их службы больше деревянных, но, несмотря на это используют их реже. Все потому что они тяжелее, имеют более низкие показатели тепло и звукоизоляции. При помощи металлических элементов можно делать пролеты длиннее 6 м, металл не горит, не гниет и не плесневеет, более прочный.

Но железные детали имеют высокую цену и большой вес, который требует применения техники. Металл редко применяют в частном строительстве, но он популярен при возведении многоквартирных зданий.

Более подробная информация о металлических балках в этой статье.

Бетонные и железобетонные

ЖБ элементы перекрытия экономически выгодны при возведении многоэтажных зданий и других крупногабаритных сооружений. Такие балки позволяют делать пролеты выше 7 м и являются высокопрочными. Единственный минус подобных конструкций – это использование тяжелой техники в виде подъемного крана.

В этой статье нашего сайта рассказывается детально о жб и бетонных балках.

По типу конструкций

Выделяют 4 конструкционных типа.

Фермы

Все чаще в строительстве применяют деревянные фермы, которые делают по технологии MiTek, разработанной канадскими специалистами. Это легкие, быстро собираемые и надежные конструкции. Выглядят они как две параллельные балки, скрепленные между собой раскосами при помощи железных зубчатых пластин.

Фермы – это балочные элементы, изготавливаемые в промышленных условиях. Для их производства используется древесина хвойных пород деревьев класса С-22 и С24. В этих элементах не нужно делать отверстия, у них решетчатая структура, что позволяет пропускать сквозь фермы трубы.

При помощи деревянных ферм можно перекрыть пролеты до 8 м длиной и выше. Они не скручиваются и не усыхают.

Подробно о фермах перекрытия можно узнать из этой статьи.

Ригели

Это несущая конструкция, устанавливаемая горизонтально и являющаяся основой под каркас, который собирают из балок. Ригели бывают:

• железобетонные;
• железные;
• деревянные.

Область применения у ригеля шире, чем у обычной балки, его иногда устанавливают на фундамент. При помощи данного элемента можно скрепить части конструкции, не опираясь на основание, соединяя их между собой. Буквальный перевод ригеля – выпрямитель, т.е. деталь, которая способствует выпрямлению и укреплению конструкции.

Двутавровые

Это профиль (металлический или деревянный), сечение которого напоминает букву Н, что делает его более прочным и жестким, чем балки квадратного сечения.

Двутавровые элементы часто используют при:

1. строительстве мостов;
2. при монтаже перекрытий;
3. для армирования шахтных стволов.

Область их применения зависит от его длины, высоты, ширины, радиуса закругления поток и радиуса внутреннего закругления.

О двутавровых балках полная информация здесь.

Сдвоенные

Для усиления несущей способности конструкции применяют сдвоенные балки. Например, два деревянных бруса шириной 50 мм, скрепленные вместе, выдерживают большую нагрузку, чем один брус толщиной в 100 мм. Сдвоенные элементы «не играют» и становятся более прочными и жесткими, поэтому их часто используют для больших пролетов.

По роли в конструкции

Балки делятся по типу конструкции:

1. Опорные конструкции представляют собой горизонтальные перекладины, закрепленные параллельно одна к другой. Они призваны поддерживать полы верхних этажей. Опорные элементы часто перекрывают помещение от одной стены до другой. Как правило, их оставляют открытыми, монтируют под потолками и обивают деревянными панелями. Опорные балки поддерживают при помощи деревянных блоков, установленных между ними.
2. Несущие балки – это четырехгранный бревенчатый элемент, выполняющий роль опоры для потолков, полов и плоских крыш. Такие конструкции именуют лагами. Несущие элементы выполняют из дерева, они имеют прямоугольное сечение, где ширина равна 50-160 мм, высота 140-240 мм. Укладывают несущие детали на расстоянии от 0,6 м до 1 м. размер сечения зависит от планируемой нагрузки.
3. Второстепенные балки – это цельные элементы, которые опираются на главные балки и наружные стены.

Преимущества и недостатки

По сравнению с другими видами металлопроката двутавровая балка обладает самыми высокими прочностными характеристиками, благодаря форме сечения, которая распределяет силовые нагрузки по всей металлоконструкции.

К преимуществам двутавра также можно отнести:

• нечувствительность к механическому и атмосферному воздействию;
• противостояние усадке здания;
• небольшой вес по отношению к тем нагрузкам, которые выдерживает металлоконструкция;
• устойчивость к изгибу и сжатию;
• возможность использования сварки при монтаже, что ускоряет процесс строительства;
• постоянство геометрических параметров;
• экономичность – позволяет обойтись без дополнительных элементов укрепления.

Недостатками двутавровой балки считаются:

• Низкая устойчивость к коррозии.
• Плохое противостояние скручиванию.
• Малая огнестойкость. При пожаре может произойти разрушение здания.
• Невозможность использования на больших пролетах.

Флювиальный рельеф – что это такое?

Рельеф, образованный поверхностными водотоками (постоянными либо временными), принято называть флювиальным (от латинского слова fluvio – «течь, протекать»).

Любой водный поток выполняет определенную геологическую работу, а именно: разрушает цельные блоки горных пород (эрозионный процесс), переносит продукт разрушения и откладывает его в новом месте (аккумуляционный процесс). В результате этой работы на земной поверхности образуется множество разнообразных форм рельефа: меандры, промоины, овраги, конусы выноса, шлейфы и прочие.

Флювиальные процессы возможны лишь при определенных природно-климатических и геологических условиях. Самая подходящая местность для формирования флювиальных форм рельефа – это равнинная территория, сложенная «мягкими» горными породами, с достаточным увлажнением и редкой древесной растительностью. Иными словами, это степная или лесостепная природные зоны.

Классический ряд эрозионных форм рельефа, созданных поверхностными водотоками, выглядит так:

• Борозда (эрозионная).
• Промоина.
• Овраг.
• Балка.
• Речная долина.

Причем этот ряд является эволюционным. То есть каждая из этих форм со временем переходит в следующую в точно таком порядке.

Что такое балка? Где и при каких условиях она формируется? Далее мы более подробно расскажем об этой форме флювиального рельефа.

Основные критерии выбора двутавра

Для правильного выбора двутавровой балки нужно определиться:

• с материалом изделия – это может быть углеродистая сталь обыкновенного качества, строительная, мостостроительная, низколегированная прокатная сталь или алюминиевые сплавы.
• со способом его изготовления – горячекатаный или сварной;
• с назначением балки – нагружаемые или не нагружаемые конструкции.

Далее нужно определить размеры балки. Для этого используют действующие нормы СНиП и формулы для расчета из сопромата. Также нужно знать и использовать предполагаемые статические и динамические нагрузки, которые должен выдержать объект при его эксплуатации.

Прочность балки зависит от площади поперечного сечения, длины балки, материала, способа фиксации металлоконструкции. Их нужно правильно рассчитать и выбрать.

Тридцатый двутавр: таблица размеров

Двутавровый профиль № 30 используется при возведении крупных строительных объектов сложной архитектуры. Поэтому существует несколько «колонных» модификаций балки этого размера. Для возможности точного определения требуемых материалов существует удобная таблица: вес двутавра и его размерные характеристики указаны для каждого типа конкретного профиля.