Покупатели металлопроката вряд ли станут возражать о корректности производства двутавровой балки, ГОСТы на которую точно регламентируют и состав сырья, и форму, и габариты изделий.
Двутавровая стальная балка, или двутавр, представляет собой профиль с «Н»-образным сечением. Основное достоинство – прочность, способность выдерживать серьезные нагрузки на изгиб, вибрации.
Производят изделия двумя способами:
- горячим катанием (прокатка проводится по ГОСТу 535-88);
- свариванием.
Последнее используют ввиду ограничения возможностей прокатных станов.
Данный вид балки, как и швеллер, может иметь параллельные и наклонные грани полок, быть узкополочными, нормальными, широкополочными.
Длина варьируется от 4 до 12 метров и более (по спецзаказу). Их классифицируют, маркируют.
Металлические балки
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 характеристиками являются:
- 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.
Двутавр
Двутавровая балка, или в просторечии двутавр, наряду со швеллером и стальным уголком является одним из основных видов металлопроката, используемых в строительстве, изготовлении стальных конструкций как несущих, так и вспомогательного назначения. Благодаря оптимальному соотношению «вес двутавра – продольная жесткость» прокат широко используется в качестве основных конструкционных элементов для мостовых пролетов, ферм, опорных сборок и железобетонных плит перекрытия.
Нормативные документы на двутавр
Двутавр представляет собой композицию из центральной вертикальной плоской балки и двух опорных полок, верхней и нижней.
Технология изготовления проката такова, что в ней нет сварных швов, поэтому изначально в конструкции нет остаточных напряжений и пластических деформаций.
Поэтому упрощается расчет строительных конструкций на несущую способность, достаточно правильно определить условия приложения нагрузки. Остальные данные, момент сопротивления, длину и массу — из таблицы сортамента.
На сегодня двутавр выпускается в нескольких исполнениях по следующим стандартам:
- Двутавровый пролет общетехнического и специального назначения в соответствии с ГОСТом №19425-74;
- Балки стальные горячекатаные ГОСТу № 8239-89;
- Двутавровые балки стальные специального назначения в определении ГОСТов №535-88 и №19425-74.
К сведению! Кроме государственных стандартов, многие металлургические предприятия выпускают двутавр по собственным техническим СТО, которые могут отличаться от норм, установленных ГОСТом.
Прочность и несущая способность конструкционного элемента зависит от веса проката, размеров полок и взаимных пропорций профиля. Проще всего определить вес 1 метра двутавра из таблицы, приведенной в сортаменте или любых машиностроительных справочниках.
Как правило, нормативной считается длина балки, равная 13 м, но на практике длину проката определяют заказчики, поэтому металлобазы и заводы-производители могут для нужд логистики и перевозки реализовать более широкий диапазон размеров. Чаще всего тяжелые двутавровые прогоны покупаются отрезками 10 м и 4 м.
Более легкие балки нарезаются отрезками, кратными 4 м.
Масса двутавровой балки
Если планируется закупка проката для малобюджетного строительства, например, эллинга или складского помещения, будет полезным знать массу балки в стандартном отрезке.
Сразу стоит оговориться, что специалисты транспортных компаний оперируют тоннами, а проектировщики – длинами двутаврового проката.
Поэтому на вопрос, сколько весит двутавр 30 метрический, в первом случае ответ будет — 27 метров в тонне, во втором — 36,5 кг, подразумевая массу одного метра.
Насколько отличаются погонные массы балок соседних размерных рядов? Вес 1 метра двутавра 27 составит всего 31,5 кг. Для следующего размера №33- масса 42 кг, а вес двутавра 40 – уже 57 кг.
Получается, что с увеличением размера прогона масса и момент сопротивления растет значительно быстрее, чем геометрическая высота. Для сравнения приведем соотношение масс и размеров балок, широко используемых в домашнем строительстве:
- Двутавр 12 вес 1 метра составляет 11,5 кг, момент сопротивления – 39,7 см3;
- Двутавр 14 вес 1 метра -13,7 кг, момент – 81,7 см3;
- Двутавр 16 вес 1 метра – 15,9 кг, момент сопротивления составляет 109 см3;
- Двутавр 18 вес 1 метра – 18,4 кг, момент относительно подошвы профиля – 143 см3.
Масса двутавровых балок строительной группы, используемых в промышленности, при возведении силовых каркасов, перекрытий многоэтажных зданий и мостов:
- Двутавр 20 вес 1 метра 21кг, момент сопротивления — 184 см3;
- Двутавр 24 вес 1 метра 27 кг, момент сопротивления — 289 см3;
- Двутавр 30 вес 1 метра 36,5 кг, момент сопротивления — 482 см3;
- Двутавр 40 вес 1 метра 57 кг, момент сопротивления — 953 см3.
Человек наблюдательный сразу заметит, что номерное обозначение проката фактически соответствует его высоте. Размерный ряд составлен так, что каждый последующий профиль увеличивает момент инерции или момент сопротивления на 10%. Размерный ряд высот двутавровых балок от 10 до 40 идет с шагом в 3 мм, для профиля выше 40 см шаг увеличивается до 5 мм.
Конструкция двутавровой балки и особенности ее устройства
Устройство двутавра приведено на схеме. Для определения свойств и характеристик в ГОСТе и сортаменте используются как минимум четыре дополнительные характеристики:
- Расположение полок – параллельное или с уклоном;
- Размеры горизонтальных полок двутавра относительно вертикальной стойки;
- Вес 1 метра двутавра и нормативная длина проката;
- Класс точности изготовления профиля, повышенная точность маркируется литерой «А», рядовая или обычная – литерой «В».
Кроме того, сортаментом выделена в отдельные категории высота и ширина вертикальной перемычки.
На первый взгляд, эти параметры тоже имеют достаточно весомый вклад в прочность и жесткость профиля, на самом деле их приводят только для того, чтобы знать геометрические размеры балки при проектировании конструкции.
Существенного дополнения вертикальная перемычка не вносит, мало того, в некоторых заказных марках проката стальные балки изготавливаются с большим количеством отверстий в вертикальной перемычке.
Особенности устройства двутавровой балки
Основным документом, определяющим конструкцию проката, является ГОСТ 19425-74. Государственный стандарт описывает все используемые в строительстве марки двутавровых балок.
Понятно, что одну и ту же балку не используют для строительства опор или в качестве подвесных направляющих для шахтного оборудования.
В соответствии с требованиями нормативного документа все профили разделяют на несколько категорий:
- Балки нормального исполнения с параллельным расположением полок, в обозначении проката используется литера «Б»;
- Узкополочный профиль, применяется для изготовления составных пролетов большой длины, в обозначении присутствует литера «У»;
- Широкополочные плоскопараллельные балки с увеличенными размерами верхних и нижних полочных элементов, литера «Ш»;
- Специальные виды профиля: «Д» — дополнительные, с шириной, занимающей промежуточное значение между нормальной и широкой серией.
Кроме перечисленных видов, существуют также колонный профиль – «К», с максимальной шириной полки, равной высоте вертикальной перемычки, и «М»- специальные двутавровые балки, используемые в качестве подвесной системы опор вагонеток.
Понятно, что особенности конструкции влияют на такие характеристики, как масса одного метра и момент сопротивления. Для упрощения ситуации сравним изменение в массе двутавровых балок нестандартного исполнения.
Например, вес 1 метра двутавра 20б1 равен 21,3 кг, а вес 1 метра двутавра 20ш1 с широкими полками почти на 30% больше- 30,6 кг. Аналогично двутавр 25ш1, вес 1 метра равен 44 кг, а в нормальном исполнении вес 1 метра двутавра 25б1 –всего 25,7 кг.
Разница более чем существенная.
Для иллюстрации можно посмотреть нестандартного двутавра категории «М» — двутавр 24м, вес 1 метра составляет 38кг, двутавровая балка аналогичной высоты, но в нормальном исполнении весит всего 27кг.
Что такое прочность двутавра
Двутавровая балка была задумана, как конструкционный или строительный элемент с оптимальным распределением напряжений в профиле.
Почему так важно знать все приведенные элементы двутавра? От геометрии, размеров и взаимного расположения горизонтальных и вертикальных элементов зависит основная характеристика двутавра — момент сопротивления.
Условно ее можно представить, как площадь сечения двутавра, умноженную на расстояние от основания до геометрического центра Н-образной фигуры.
Понятно, что наибольшим моментом сопротивления будет обладать профиль не с самой большой массой, а тот, у которого площадь сечения отнесена на максимальное расстояние от нижней полки. Вот поэтому двутавровые балки такие разные.
Основной вклад в прочность балки на изгиб принадлежит горизонтальным полкам. Классический способ применения заключается в том, чтобы заставить ее работать на изгиб с максимальным нагружением горизонтальных элементов.
Для иллюстрации можно воспользоваться приведенной выше таблицей и сравнить момент сопротивления двутавра в вертикальном и горизонтальном направлении.
Можно увидеть, что при изгибе относительно оси X двутавровый прокат оказывает сопротивление почти в два раза сильнее, чем при нагрузке вокруг оси Y.
Исключение составляют профили категории «Ш» и «К». Для широкополочных двутавровых балок момент сопротивления по обеим осям имеет приблизительно сопоставимое значение. Такой профиль устанавливается в конструкциях, где условия нагружения более сложные, чем простой изгиб. Широкополочный двутавр способен воспринимать сложную пространственную нагрузку без потери устойчивости.
Прокат категории «К», или колонные профили вообще выпадают из общего ряда двутавровых балок.
Их используют в первую очередь в качестве опорных элементов – свай или колонн, поэтому для оценки несущей способности применяется в первую очередь момент инерции, характеризующий устойчивость профиля при осевой нагрузке.
Размеры полок и вертикальной перемычки подобраны так, чтобы при нагрузке по продольной оси профиля двутавровая балка была нагружена равномерно и не выгибалась дугой.
Балки серии «К» могут использоваться в качестве несущих колонн при возведении больших складских помещений, в малоэтажном строительстве, особенно если здание приходится устанавливать на участке со сложным рельефом и большим уклоном. В этом случае колонны связываются напрямую с элементами свайного фундамента.
Отдельно стоит вспомнить двутавр категории «М», один из самых востребованных в частном строительстве. По сути, двутавровая балка применяется в качестве опорного монорельса для подвесного транспорта.
Нижняя полка изготавливается увеличенной толщины и с минимальным размером галтелей. Такие балки удобно использовать для сборки любых домашних конструкций, они легче и прочнее двутавра обычного исполнения.
Такой профиль идеально подходит для изготовления потолочного перекрытия в гаражах, сараях, хозяйственных и подсобных помещениях, где требуется высокая прочность потолочной плиты. Двутавровые балки укладываются на стены с шагом 80-100 см, а промежутки между прокатом заполняются бетонными плитами или отрезками асбестоцементных труб.
Что надо учитывать при расчёте двутавровой балки
Для минимизации отходов и облегчения конструкции необходимо грамотно выполнить расчет. Такие расчетыможно выполнить самостоятельно, а можно заказать в проектном бюро.
Расчет выполняют на основании следующих данных:
- длина пролета, в котором планируется использовать балку;
- размер нагрузки — нормативной и расчетной;
- расчетное сопротивление, по умолчанию его принимают равным 210 МПа;
- необходимо рассчитать момент осевого сопротивления.
Получив результаты расчетов можно подобрать необходимый тип профиля по таблице сортамента двутавров.
Но, проектировщик должен учитывать и то, что двутавровые балки очень плохо работают на скручивание, в сравнении с балкой круглого сечения.
Производство сварного двутавра
Сварные изделия производятся из листового металла. Качество готовой балки зависит от используемого для еепроизводства сварного оборудования. Во время производства проводятся следующие операции:
- Раскройка стальных листов на станках с ЧПУ (реже для этого используется оборудование для термической резки).
- Сварка заготовок на автоматизированных линиях с использованием гидравлических прижимов.
- Правка изделия для придания прописанной геометрии.
ВАЖНО: Двутавры, изготовленные с применением устаревшего оборудования из малоуглеродистых марок стали, приводят к тому, что такие строительные элементы имеют низкие эксплуатационные характеристики. Изготовленные на современном оборудовании сварные балки не уступают по своим свойствам горячекатаным аналогам. При правильной технологии их изготовления они помогут добиться необходимых условий для строительства всех видов зданий и конструкций.
Использование сварки при производстве таких металлических изделий позволяет изготовить балки с различной шириной и толщиной полок. Заказчик может получить сварной двутавр определенной длины, с уже готовыми для крепежа конструкции отверстиями и вырезами.
Двутавровые швеллеры обладают универсальными характеристиками:
- Оптимальная для расхода материала форма.
- Высокие показатели по прочности.
- Параметры прописаны в стандартах и ТУ.
Недостатками горячекатаных металлоконструкций такого рода являются:
- Низкая устойчивость к скручиванию (этот показатель по сравнению с балкой круглого сечения ниже в 400 раз).
- Сложность изготовления больших размеров и их дефицит на рынке.
- Большая металлоемкость производства.
Большинство размеров горячекатаных двутавров можно приобрести в день покупки. Сварные элементы чаще всего производятся под заказ. Поэтому приходится выжидать время пока изготовитель закончит работу над вашими балками.
Длина проката двутавр
Среди многообразия видов металлопроката двутавр обладает наиболее отличительными особенностями. Это касается как надежности, так и цены. Строительство, вагоностроение и производство спецтехники – все эти отрасли являются активными потребителями данного профиля.
Не говоря уже о мостостроении, на которое приходится около 50% всего выпускаемого двутавра.
Но что послужило этому причиной? Какие типоразмеры входят в стандартный сортамент двутавров? На что следует обратить внимание при выборе размера профиля? Обо всем этом Вы узнаете прочитав статью ниже.
Характеристики
Двутавр представляет собой металлический профиль с Н-образной формой сечения. Типоразмеры, их пределы отклонений и форма двутавров регулируются государственными стандартами ГОСТ 8239-89 и ГОСТ 26020-83. Там же указаны порядок маркировки и виды используемых материалов.
https://www.youtube.com/watch?v=uxnNg1vN0SY
На фоне остального металлопроката двутавр имеет наибольшую степень удельной прочности и жесткости. Связано это с его формой сечения.
Она соответствует наиболее правильному распределению напряжения по площади балки, что позволяет существенно снизить объем используемого материала.
Так временное сопротивление на разрыв двутавра и цельного бруска с аналогичными размерами практически одинакова, а масса при этом Н-образного профиля ниже более чем в 10 раз.
Сортамент уголков по ГОСТ 8509-93
Двутавры получают методом прокатывания. На производство они поставляются заготовками от 3 до 12 метров. По требованию заказчика метраж проката может быть значительно увеличен.
Виды двутавров
Современная промышленность представляет огромное многообразие двутавров. В зависимости от формы сечения их подразделяют на следующие категории:
- Горячекатаный стальной двутавр ГОСТ 8239-89. Представляет собой Н-образный профиль, полки которого образует со стенкой угол 8-12 градусов. Наиболее часто употребляется как опорная кран-балка для тельферных линий.
- Двутавры нормальные. Их сортамент полностью представлен в таблице ГОСТа 26020-83. От предыдущего типа профиля его отличает параллельность граней полок между собой. Это упрощает процесс изготовления с одной стороны, а с другой, хотя и незначительно, снижает сопротивляемость деформации профилем. В конструкторской документации его принято обозначать буквой «Б».
- Двутавр широкополочный ГОСТ 26020-83. Ширина полок в данном профиле увеличена почти в 1,5 раза по сравнению с вышепредставленными видами двутаврого сортамента. Такое увеличение формы сечения положительно сказывается на прочности, жесткости и долговечности балки. В среднем она способна выдержать на 40% большей нагрузки по сравнению с нормальным двутавром. Маркируется буквой «Ш».
- Колонные двутавры отличаются еще большей шириной полок. Толщина стенки также увеличена. Точные размеры двутавра приведены в ГОСТ 26020-83. Такая модификация позволяет повысить значение прочности почти на 100%. Употребляется в особо ответственных конструкциях. Обозначается буквой «К».
Помимо формы сечения сортамент прокатного профиля включает в себя различную номенклатуру материалов, из которых изготавливают двутавровые балки. Наиболее применяемыми из них являются:
- Углеродистые стали обыкновенного качества. Механические свойства и химический состав соответствуют ГОСТ 380-2005. По степени раскисления подразделяются на спокойные, кипящие и полуспокойные. Восемьдесят процентов рынка представлены именно этими сталями в силу их оптимального соотношения цены, технологических и прочностных характеристик.
- Строительные стали ГОСТ 27772-88. Отличаются более высокими требованиями по отношению вредных примесей. Основной сортамент данных сталей представлен такими марками как С235, С245 и С255.
- Низколегированные прокатные стали. Полный список механических характеристик размещен в основной таблице ГОСТа 19281-89. Данные стальные сплавы дополнительно легированы марганцем, кремнием и алюминием, что делает их более устойчивыми по отношению к динамическим нагрузкам.
- Стали для мостостроения ГОСТ 4784-97. Еще более прочный сплав. Обладает повышенным сопротивлением к воздействию циклических нагрузок. Применяется в особо ответственных конструкциях.
- Алюминиевые сплавы ГОСТ 4784-97. Сюда входят различные их марки: Амг5, Д16 и прочие. Применяются в тех случаях, когда приоритетом для конструкции является легкость. Также сортамент двутавров из данного материала отличается более высокими эстетическими и коррозионностойкими свойствами.
Параметры
Как уже было указано ранее, на значение жесткости двутавра наибольшее влияние оказывает размер и форма сечения, которые характеризуются такими параметрами как:
- Высота и толщина стенки;
- Ширина и толщина полки;
- Момент сопротивления и момент инерции – величины, которые показывают сопротивляемость геометрии формы к деформации. Их значение можно найти в таблице справочника по весам материалов или другой технической литературе;
- Радиус скругления.
Величина данных параметров подбирается исходя из следующих технических условий:
- Расстояние между опорными концами;
- Тип нагрузки;
- Усилие на балку сконцентрировано в одной точке или распределено по ее поверхности;
- Значение нагрузки;
- Тип материала, из которого изготовлена балка.
Область применения
Главной отраслью потребления двутавра до сих пор остается строительство. В основном его применяют в качестве пролетных балок в промышленных и гражданских помещениях. Двутавр является важной частью арочных перекрытий, мостовых и козловых кранов.
https://www..com/watch?v=uxnNg1vN0SY
Также балка активно используется при строении мостов и в производстве некоторой специальной техники: экскаваторы, землекопы и прочие. В автомобилестроении двутавры применяются как элемент каркасов большегрузных машин – грузовиков. А также они служат опорной частью железнодорожных вагонов.
Балка двутавровые стальные специальные.
Наиболее часто используемая балка двутавровая имеет «Н» – образный профиль в разрезе, или две соединенные «Т». Профиль в виде «Т» называют тавром. Отсюда соответсвенно и название — «двутавровая».
Балка двутавровая разделяется по форме полок, которые могут быть параллельны друг другу (согласно ГОСТ 26020-83) или быть с уклоном (согласно ГОСТ 8239-89).
С параллельными гранями полок они маркируются следующим образом:
«Б» – нормальные,
«К» – колонные,
«Ш» – балка широкополочная.
Длина стандартной балки может быть мерной — от 400 мм до 12 000 мм, немерной и кратной. Специальная балка имеет мерную длину — от 400 мм до 13 000 мм, а также имеют такие стандарты длины, как: мерная с остатком и кратная мерная с остатков.
В зависимости от нужд потребителя, длина может изменяться. Параметры точности одинаковы как для стандартных, так и для специальных изделий. Допустимые отклонения составляют от -3 до +5 процентов по весу и 0,2 процента от длины — по кривизне.
Также выделяется несколько классов точности. Так для стандартной балки применимы классы точности:
«Б» — повышенной и «В» — обычной.
Для специальной классы точности:
«А» — высокой и «В»- обычной. Нормативные документы: ГОСТ 19425. Конструкция и размеры. ГОСТ 535. Общие технические требования.
Виды балок
Балка классифицируется по своему основному назначению:
колонная (К),
подвесных путей (М),
а также по способу производству (стальная горячекатаная); отличаются и по таким характеристикам, как толщина стенки и полки и расположение граней полок:
широкополочная,
с параллельными гранями, и пр. — двутавровая балка стальные горячекатаные — двутавровая балка стальные горячекатаные с параллельными гранями — двутавровая балка из углеродистой и низкоуглеродистой стали — металлические балки для подвесных путей — широкополочная балка — колонные балки
— нормальные балки
Данное предложение не является публичной офертой и носит информационный характер. Пожалуйста, уточняйте наличие товаров и цену у менеджеров.
Купить балку двутавровую просто — позвоните нам
тел. +7; 268-68-29; 268-68-26
или напишите: e-mail
Договор поставки.
Карточка предприятия.
© МеталлТехСервис | Политика конфиденциальности и обработки перс. данных
В каких элементах конструкции применяется?
Такие металлические изделия с каждым днем открывают новую сферу использования. Спрос на них побудит производителей совершенствовать процесс создания балок. Сегодня они используются не только в многоэтажном, но и в частном строительстве.
Двутавровые конструкции хорошо переносят сопротивление на изгиб. Их целесообразно включать в конструкции несущих элементов:
- Колонн.
- Элементов перекрытия.
- Подвесных путей.
- Конструкции рам вагонов, автомобилей и специальной техники.
- Каркаса шахт и тоннелей.
В конструкциях средненагруженных ферм используется широкополочный двутавр. Для того чтобы снизить себестоимость постройки без уменьшения прочности сооружения необходим точный расчет и выбор балок. Доверить такую процедуру необходимо профильным архитектурным или конструкторским фирмам. Специалисты этих бюро проведут расчет согласно:
- Нормативной нагрузке (используется соответствующий ГОСТ).
- Количества элементов, использующихся в одной балке.
- Усредненное значение сопротивления (согласно марке стали).
При использовании перекрытий из балок такого профиля в качестве опоры служат железобетонные, металлические или кирпичные колонны и стены. Монтаж опалубки и возведение опор производится с использованием измерительного оборудования. Двутавры монтируются на опоры так, чтобы они заходили на опору минимум на 20 см.
При необходимости стыковки элементов используется требование СП 16.13330.2011. В нем прописывается три способа такой процедуры:
- Сваркой встык заранее профрезерованных торцов.
- Накладок на болтовых или сварки.
- Фланцев и болтов.
Двутавровая балка соединяется с колонной болтами. Установка производится с помощью временных соединений, которые затем заменяются основными. После установки такой балки ее необходимо защитить от коррозии. Для этого используются специальные лакокрасочные составы. Пока основное крепление не будет установлено, эксплуатировать балку запрещено. Конструкции с использованием таких элементов отличаются высокой надежностью и долговечностью.
| Нормальные двутавры (без уклона внутренних граней полок | |||||
| Размеры профиля | Площадь сечения, F , кв.см | Масса 1м, кг/м | |||
| b | s | t | R | ||
| мм | |||||
| 100 | 5,5 | 8 | 11 | 27,16 | 21,3 |
| 124 | 5 | 8 | 12 | 32,68 | 25,7 |
| 125 | 6 | 9 | 12 | 37,66 | 29,6 |
| 149 | 5,5 | 8 | 13 | 40,8 | 32 |
| 150 | 6,5 | 9 | 13 | 46,78 | 36,7 |
| 174 | 6 | 9 | 14 | 52,68 | 41,4 |
| 175 | 7 | 11 | 14 | 63,14 | 49,6 |
| 199 | 7 | 11 | 16 | 72,16 | 56,6 |
| 200 | 8 | 13 | 16 | 84,12 | 66 |
| 199 | 8 | 12 | 18 | 84,3 | 66,2 |
| 200 | 9 | 14 | 18 | 96,76 | 76 |
| 199 | 8,8 | 12 | 20 | 92,38 | 72,5 |
| 199 | 9 | 14 | 20 | 101,27 | 79,5 |
| 200 | 10 | 16 | 20 | 114,23 | 89,7 |
| 220 | 9,5 | 13,5 | 24 | 113,36 | 89 |
| 220 | 10 | 15,5 | 24 | 124,75 | 97,9 |
| 199 | 10 | 15 | 22 | 120,45 | 94,6 |
| 200 | 11 | 17 | 22 | 134,41 | 105,5 |
| широкополочные двутавры | |||||
| 150 | 6 | 9 | 13 | 39,01 | 30,6 |
| 175 | 7 | 11 | 16 | 56,24 | 44,1 |
| 200 | 8 | 12 | 18 | 72,38 | 56,8 |
| 201 | 9 | 15 | 18 | 87,38 | 68,6 |
| 249 | 8 | 11 | 20 | 83,17 | 65,3 |
| 250 | 9 | 14 | 20 | 101,51 | 79,7 |
| 299 | 9,5 | 12,5 | 22 | 112,91 | 88,6 |
| 300 | 10 | 16 | 22 | 135,95 | 106,7 |
| 300 | 11 | 18 | 24 | 157,38 | 123,5 |
| 300 | 11 | 15 | 26 | 145,52 | 114,2 |
| 300 | 14,5 | 17,5 | 26 | 176,34 | 138,4 |
| 300 | 15,5 | 20,5 | 26 | 198,86 | 156,1 |
| 300 | 16,5 | 23,5 | 26 | 221,38 | 173,8 |
| колонные двутавры | |||||||
| Обозначение профиля | Размеры профиля | Площадь сечения, F , кв.см | Масса 1м, кг/м | ||||
| h | b | s | t | R | |||
| мм | |||||||
| 20К1 | 196 | 199 | 6,5 | 10 | 13 | 52,69 | 41,4 |
| 20К2 | 200 | 200 | 8 | 12 | 12 | 63,53 | 49,9 |
| 25К1 | 246 | 249 | 8 | 12 | 16 | 79,72 | 62,6 |
| 25К2 | 250 | 250 | 9 | 14 | 16 | 92,18 | 72,4 |
| 25К3 | 253 | 251 | 10 | 15,5 | 16 | 102,21 | 80,2 |
| 30К1 | 298 | 299 | 9 | 14 | 18 | 110,8 | 87 |
| 30К2 | 300 | 300 | 10 | 15 | 18 | 119,78 | 94 |
| 30К3 | 300 | 305 | 15 | 15 | 18 | 134,78 | 105,8 |
| 30К4 | 304 | 301 | 11 | 17 | 18 | 134,82 | 105,8 |
| 35К1 | 342 | 348 | 10 | 15 | 20 | 139,03 | 109,1 |
| 35К2 | 350 | 350 | 12 | 19 | 20 | 173,87 | 136,5 |
| 40К1 | 394 | 398 | 11 | 18 | 22 | 186,81 | 146,6 |
| 40К2 | 400 | 400 | 13 | 21 | 22 | 218,69 | 171,7 |
| 40К3 | 406 | 403 | 16 | 24 | 22 | 254,87 | 200,1 |
| 40К4 | 414 | 405 | 18 | 28 | 22 | 295,39 | 231,9 |
| 40К5 | 429 | 400 | 23 | 35,5 | 22 | 370,49 | 290,8 |
| ДВУТАВРЫ С УКЛОНОМ ВНУТРЕННИХ ГРАНЕЙ ПОЛОК | |||||||
| Обозначение профиля | Размеры профиля | Площадь сечения, F , кв.см | Масса 1м, кг/м | ||||
| h | b | s | t | R | |||
| мм | |||||||
| ГОСТ 19425-74 | |||||||
| 24М | 240 | 110 | 8,2 | 14 | 10,5 | 48,7 | 38,3 |
| 30М | 300 | 130 | 9 | 15 | 12 | 64 | 50,2 |
| 36М | 360 | 130 | 9,5 | 16 | 14 | 73,8 | 57,9 |
| 45М | 450 | 150 | 10,5 | 18 | 16 | 98,8 | 77,6 |
| ГОСТ 8239-89 | |||||||
| 60 | 600 | 190 | 12 | 17,8 | 20 | 138 | 108 |
Основные характеристики двутавра с уклоном внутренних граней полок
Ранее производство этой продукции регламентировал ГОСТ 8239-89. Сегодня он отменен, но, поскольку новый норматив не принят, в определенных случаях пользуются старой нормативной базой. Отличие этого Н-образного профиля заключается в том, что внутренняя грань полки образует со стенкой небольшой угол. Такая продукция востребована в качестве элементов крыш, крановых эстакад, подвесных путей. Она применяется для армирования крупногабаритных бетонных конструкций.
Таблица сортамента двутавра с уклоном внутренних граней полок
| № двутавра | h | b | s | t | r | F | M | P |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Дв. 10 | 100 | 55 | 4,5 | 7,2 | 7 | 12 | 9,46 | 19,2 |
| Дв. 12 | 120 | 64 | 4,8 | 7,3 | 7,5 | 14,7 | 11,5 | 23,52 |
| Дв. 14 | 140 | 73 | 4,9 | 7,5 | 8 | 17,4 | 13,7 | 27,84 |
| Дв. 16 | 160 | 81 | 5 | 7,8 | 8,5 | 20,2 | 15,9 | 32,32 |
| Дв. 18 | 180 | 90 | 5,1 | 8,1 | 9 | 23,4 | 18,4 | 37,44 |
| Дв. 20 | 200 | 100 | 5,2 | 8,4 | 9,5 | 26,8 | 21 | 42,88 |
| Дв. 22 | 220 | 110 | 5,4 | 8,7 | 10 | 30,6 | 24 | 48,96 |
| Дв. 24 | 240 | 115 | 5,6 | 9,5 | 10,5 | 34,8 | 27,3 | 55,68 |
| Дв. 27 | 270 | 125 | 6 | 9,8 | 11 | 40,2 | 31,5 | 64,32 |
| Дв. 30 | 300 | 135 | 6,5 | 10,2 | 12 | 46,5 | 36,5 | 74,4 |
| Дв. 33 | 330 | 140 | 7 | 11,2 | 13 | 53,8 | 42,2 | 86,08 |
| Дв. 36 | 360 | 145 | 7,5 | 12,3 | 14 | 61,9 | 48,6 | 99,04 |
| Дв. 40 | 400 | 155 | 8,3 | 13 | 15 | 72,6 | 57 | 116,16 |
| Дв. 45 | 450 | 160 | 9 | 14,2 | 16 | 84,7 | 66,5 | 135,52 |
| Дв. 50 | 500 | 170 | 10 | 15,2 | 17 | 100 | 78,5 | 160 |
| Дв. 55 | 550 | 180 | 11 | 16,5 | 18 | 118 | 92,6 | 188,8 |
| Дв. 60 | 600 | 190 | 12 | 17,8 | 20 | 138 | 108 | 220,8 |
Особенности
Главная особенность двутавра – это ее форма. Благодаря ей он обладает уникальными физическими и техническими характеристиками. Такая форма весьма удобна в использование – ведь она имеет две параллельные плоские грани (полки).
Поэтому ее применение весьма широко. Она применяется как при возведении вертикальных (опоры, стены), так и горизонтальных конструкций (перекрытия). Еще одной особенностью двутавра, зависящей от формы, являются ее физические характеристики. Она обладает высокими показателями прочности к динамическим и статическим нагрузкам.
К примеру, металлический двутавр в семь раз прочнее и в 30 раз жестче, чем аналогичный по весу прямоугольный или квадратный профиль. А ее жесткость напрямую зависит от длины и толщины стенки.
Назначение
Металлические двутавровые балки являются основой многих современных конструкций. Они широко применялись в прошлые века, заслужив надежную репутацию. Поэтому их применение можно встретить практически повсеместно.
Они используются при строительстве жилых, производственных и коммерческих помещений, ангаров, различных технических сооружений, машиностроении, автомобилестроении, вагоностроении и так далее.
Благодаря высоким показателям прочности, стойкости к динамическим нагрузкам и несущей способности они также применяются:
- при возведении опор сооружений с высокой нагрузкой (башни, высотные здания, площадки и так далее);
- в строительстве железнодорожных и автомобильных мостов;
- в горнодобывающей промышленности, при строительстве шахт.
Что такое «двутавр»?
Для многих фирм сегодня первоочередной задачей стоит строительство надежных и недорогих домов, причем в сравнительно короткий срок. А эти задачи решают в большей степени используемые строительные материалы.
Двутавровая балка конкретно в России до недавнего времени применялась только в промышленной сфере, но сегодня становится все популярнее. Появление в последние годы новых видов двутавров позволило успешно задействовать их при строительстве обычных жилых домов.
А «двутавром» в строительстве называют деревянный или металлический профиль, который имеет сечение, похожее на букву «Н». Сам термин произошел от «тавр», что означает «рога быка».
На отечественном рынке сортамент двутавра пока небольшой, т.к. сам продукт еще малоизвестный и немногие производители его представляют. А вот за рубежом применяются достаточно интересные его виды, где сочетаются инженерная мысль и законы физики.
Преимущества и недостатки
Прежде всего, следует сказать, что по методу производства различают сварные и горячекатаные двутавровые металлические балки. Горячекатаные изготавливаются путем проката стали и придания металлической болванке двутавровой формы.
Сварные получаются путем сваривания трех отдельных плоских элементов, образующих стенку и полки. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками.
Достоинствами горячекатаной являются:
- монолитность;
- отсутствие швов;
- простота и дешевизна производства.
Вследствие чего она обладает более высокими показателями прочности и надежности.
К недостаткам горячекатаной можно отнести:
- Большая толщина стенок. Из-за утолщенности стенок увеличивается масса самого двутавра, а вследствие и всей конструкции в целом. Что может привести к увеличению расходов при строительстве (к примеру, при заливке фундамента, армированного пояса).
- Ограниченность размеров. На российских заводах выпускаются балки с шириной полки не более 400 миллиметров. К тому же выпускаются они определенной длины – 12 метров. И если, к примеру, нужна балка меньшего размера, то придется отрезать лишнее и выбрасывать в отходы. В таком случае ее стоимость возрастает.
- Возможность производства только на крупных предприятиях. Если стройка находится в городе, где расположен такой завод, то это плюс. Но если нет – то в стоимость монолитной балки включаются и транспортные расходы.
Несомненными плюсами сварных является:
- Возможность подобрать нужные размеры. Благодаря этому можно заказать балку нужной длины, шириной полки и высотой стенки. Вследствие чего клиент платит только за то, что ему нужно и практически любых размеров.
- Дополнительные конструкционные особенности. В зависимости от требований заказчика сварная балка может быть изготовлена с разными полками, фланцевыми соединениями, дополнительно усилена ребрами жесткости, перфорирована и иметь биметаллический состав.
- Относительно легкий вес. Сварная балка является более легкой конструкцией, что позволяет сэкономить дополнительные денежные средства при фундаментных работах и возведении стен.
Недостатками сварной являются:
- Наличие швов. Это существенно снижает прочность конструкции. Тем более если сварка имеет дефект. Но при необходимости она может быть усилена ребрами жесткости.
- Использование дополнительных деталей для усиления. Использование арматуры или другого материала при создании ребер жесткости приводит к дополнительным затратам денег и времени, что приводит к увеличению стоимости.
Различия между горячекатаной и сварной продукцией
Кроме вышеперечисленных отличий, изделия отличаются по методу их изготовления. Есть две большие группы:
- Сделанные методом раскатки металла (горячекатаные).
- Сделанные методом сваривания.
Какие различия между ними? Начнем с того, что первая группа является абсолютно монолитной. Это позволяет изделиям выдерживать большие нагрузки. А вот сварные профили делаются из 3 частей, сваренных друг к другу (2 полки и стенка). А вот и другие отличия:
- максимальная высота горячекатаных изделий составляет 60 см, в то время как сварные конструкции могут иметь размер от 2 до 4 м;
- профили, сделанные методом горячей катки, обладают строгим соотношением размеров (полка и стенка). Это касается ширины и высоты стенок. Нестандартная горячекатаная продукция по ГОСТу не производится. А вот что касается сварных изделий, то они могут быть сделаны любого типоразмера. Благодаря этому расход металла при создании уменьшается, а прочностные характеристики – нет.
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.
Как узнать точный вес строительного двутавра?
Необходимо упомянуть о важной составляющей производства металлоконструкций, с технической точки зрения — это расчет веса двутаврового профиля, используемого для каждого проекта. Расчет основывается на номере профиля, который можно найти в сортаменте двутавров, там же можно увидеть массу и площадь поперечного сечения. Стоит обратить внимание, что в таблице указанна масса одного погонного метра.
Для того, чтобы узнать вес двутавровой балки — можно взвесить материал.
Важно понимать, что эту процедуру производят только во время отгрузки строительного двутавра, чтобы узнать сколько точно поставщик отпускает заказчику.
Однако существуют отдельные случаи, когда взвесить балки не возможно в принципе. В этой ситуации помогут математические вычисления. Для этого берут отдельные балки двутавра и рассчитывают умножением длинны на массу одного погонного метра. Важно понимать, что все целый метраж изделия в таких конкретных случаях можно будет узнать, замерив длину. Удельный вес двутавровой металлоконструкции рассчитывают по одному из способов:
- Смотрят величину характеристик прописанных в таблице государственного стандарта.
- Рассчитывают вручную.
Стоит знать, что значения погонного метра балки выяснялись вручную расчетными способами. Расчеты применялись для балок с номинальным размером, а плотность металла принималась абсолютно идентичной средней величиной. Реальные материалы часто производятся с размерами, немного различными от базовых. Как раз эта разница и допускается по ГОСТу, и называется предельно возможными отклонениями при производстве.
Виды размеров двутавра в соответствии с новыми нормативными документами
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии приняло решение об отмене с 30.11.2018 года действия двух металлургических стандартов, регламентирующих производство двутавровых балок:
- ГОСТ 8239-89 – регламентировал размерные характеристики двутавра с уклоном внутренних граней полок;
- ГОСТ 26020-83 – определял сортамент двутавра с параллельными гранями внутренних полок.
ГОСТ 26020-83 был заменен ГОСТом Р 57837-2017, определяющим ТУ на горячекатаную балку с параллельными внутренними гранями полок. Новый нормативный документ полностью учитывает современные достижения науки и техники, передовой российский и зарубежный опыт. Выпуск двутавровой балки с уклоном внутренних граней на сегодняшний день законодательно не отрегулирован.
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.
| Преимущества | Недостатки |
| 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».
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.
| Номер двутавра | h | b | s | t | Масса 1м, кг | Метров в тонне |
| Нормальные | ||||||
| 20Б1 | 200 | 100 | 5.5 | 8 | 21.3 | 46.9 |
| 25Б1 | 248 | 124 | 5 | 8 | 25.7 | 38.9 |
| 25Б2 | 250 | 125 | 6 | 9 | 29.6 | 33.8 |
| 30Б1 | 298 | 149 | 5.5 | 8 | 32 | 31.3 |
| 30Б2 | 300 | 150 | 6.5 | 9 | 36.7 | 27.2 |
| 35Б1 | 346 | 174 | 6 | 9 | 41.4 | 24.2 |
| 35Б2 | 350 | 175 | 7 | 11 | 49.6 | 20.2 |
| 40Б1 | 396 | 199 | 7 | 11 | 56.6 | 17.7 |
| 40Б2 | 400 | 200 | 8 | 13 | 66 | 15.2 |
| 45Б1 | 446 | 199 | 8 | 12 | 66.2 | 15.1 |
| 45Б2 | 450 | 200 | 9 | 14 | 76 | 13.2 |
| 50Б1 | 492 | 199 | 8.8 | 12 | 72.5 | 13.8 |
| 50Б2 | 469 | 199 | 9 | 14 | 79.5 | 12.6 |
| 55Б1 | 543 | 220 | 9.5 | 13.5 | 89 | 11.2 |
| 55Б2 | 547 | 220 | 10 | 15.5 | 97.9 | 10.2 |
| 60Б1 | 596 | 199 | 10 | 15 | 94.6 | 10.6 |
| 60Б2 | 600 | 200 | 110 | 17 | 105.5 | 9.5 |
Двутавры широкополочные
Ширина полок увеличена почти в два раза, что отражается в маркировке использованием буквы «Ш». Его показатели прочности и жесткости также значительно выше, чем у стандартного.
Благодаря этим свойствам широкополочный двутавр применяется для изготовления таких конструкций:
● опорные, стропильные балки;
● рамы для вагонов, прицепов;
● обвязки фундаментов и пр.
| Номер двутавра | h | b | s | t | Масса 1м, кг | Метров в тонне |
| Широкополочные | ||||||
| 20Ш1 | 194 | 150 | 6 | 9 | 30.6 | 32.7 |
| 25Ш1 | 244 | 175 | 7 | 11 | 44.1 | 22.7 |
| 30Ш1 | 294 | 200 | 8 | 12 | 56.8 | 17.6 |
| 30Ш2 | 300 | 201 | 9 | 15 | 68.6 | 14.6 |
| 35Ш1 | 334 | 249 | 11 | 20 | 65.3 | 15.3 |
| 35Ш2 | 340 | 250 | 9 | 14 | 79.7 | 12.5 |
| 40Ш1 | 383 | 299 | 9.5 | 12.5 | 88.6 | 11.3 |
| 40Ш2 | 390 | 300 | 10 | 16 | 106.7 | 9.4 |
| 45Ш1 | 440 | 300 | 11 | 18 | 123.5 | 8.1 |
| 50Ш1 | 482 | 300 | 11 | 15 | 114.2 | 8.8 |
| 50Ш2 | 487 | 300 | 14.5 | 17.5 | 138.4 | 7.2 |
| 50Ш3 | 493 | 300 | 15.5 | 20.5 | 156.1 | 6.4 |
| 50Ш4 | 499 | 300 | 16.5 | 23.5 | 173.4 | 5.8 |
Балка двутавровая
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.
Вес двутавровых балок: Основная серия | С уклоном внутренних граней полок | Серия Ш | Серия К | Серия Д
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
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
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
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.
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. Такое оборудование имеется на КМК, НТМК, ОХМК, Чусовском заводе и ММК.
Характеристики и технология производства сварного двутавра
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.
Применение двутавра
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.
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 пр.
