Двутавр широко используется в строительстве и промышленности благодаря своей исключительной прочности и надежности. Он способен выдержать существенно большую нагрузку, чем конструкции с квадратным, круглым или прямоугольным сечением.
Ассортимент двутавров огромен и каждый вид изготавливается строго по стандартам.
Двутавровая балка имеет сечение в форме буквы Н.
Стандарты ГОСТ для двутавровых балок: свойства и нюансы проектирования
Двутавр — это металлический профиль с сечением, напоминающим букву Н. ГОСТы 26020-83 и 8239-89 устанавливают стандарты для размеров, формы и допустимых отклонений в характеристиках двутавров, а также определяют типы этих профилей и правила их маркировки.
Основным материалом для производства двутавровых балок является сталь.
Двутавр (ГОСТ 26020-83 определяет уникальную форму сечения изделия) характеризуется наибольшей степенью удельной жесткости и прочности по сравнению с другими видами металлопроката, например, швеллером, сортамент которого нормирует ГОСТ 8240-97. Напряжение равномерно распределяется по всей площади балки, что позволяет существенно сократить объем используемого материала.
При тестировании временного сопротивления на разрыв Н-образный профиль и целый брус показали одинаковые результаты. Однако масса двутавровки в 10 раз меньше. Прочность рядом стоящих изделий складывается, а расположенных друг поверх друга – умножается в четыре раза.
Важно!Применение двутавров сделает конструкцию легче и уменьшит затраты на возведение здания.
Двутавровые конструкции часто используются при возведении дамб, крыш многоэтажных зданий и опорных конструкций из-за своей способности выдерживать большие нагрузки и сопротивления деформации. Такие профили также популярны в индустриальном строительстве.
Двутавровые балки широко используются в металлокаркасном строительстве, как в промышленных, так и в гражданских объектах.
Благодаря высокой несущей способности, которая равномерно распределяется по всему изделию, такие конструктивные элементы целесообразно использовать для пролетов длиной более семи метров. Без двутавра не обойтись при строительстве надземных переходов и мостов из-за способности профилей воспринимать повышенные вертикальные нагрузки.
Способы создания профилей из стальной двутавровой балки, отвечающие требованиям ГОСТа.
ГОСТы на двутавры определяют, что изделия могут быть выполнены двумя способами. Первый вариант подразумевает изготовление профилей методом прокатывания заготовок длиной 3-12 м, которые проходят обработку при температуре 1200 °С. Данный процесс осуществляется на специальных станках. В производстве используется конструкционная сталь, не содержащая легирующих добавок.
Эта технология позволяет создавать прочные, цельные изделия с высокой скоростью.
Благодаря своей конструкции такие детали отличаются большой стойкостью к разнообразным механическим нагрузкам. Применение технологии устраняет необходимость в дополнительном укреплении конструкций.
Инновационный дизайн изделия уменьшает вес конструкции, но при этом повышает её прочность. Благодаря полкам, равномерно передающим нагрузку, конструкция устойчива к опрокидыванию.
Изготовление двутавров возможно двумя способами: прокатка из предварительно подготовленных заготовок или сварка трёх базовых частей.
Можно изготовить профиль в форме буквы «Н» из трех отдельных частей, соединяя их с помощью сварки.
Эта технология позволяет создавать детали с более узким поперечным сечением по сравнению с цельными конструкциями.
Важно!Использование элементов из разных марок стали позволяет снизить себестоимость сварного изделия.
Как выполняется процесс сварки двутавра?
- Токарные работы по обработке листового металла на станках с программным управлением.
- Автоматические установки с гидроприводами сваривают металлические детали.
- Корректировка структур согласно предписанным по стандарту критериям.
Сваркой изготавливаются двутавровые балки, стоимость за метр которых варьируется в зависимости от размеров: ширины и толщины полок. Возможно заказать изделие нужной длины с заранее просверленными отверстиями для крепления и вырезами на профиле.
Чтобы усилить прочность Н-образной балки, ее составные части сваривают по обеим сторонам.
Двутавровые балки, изготовленные на современном оборудовании, не уступают по техническим характеристикам горячекатаным аналогам. При использовании устаревшего оборудования и низкоуглеродистых марок стали строительные элементы будут характеризоваться низкими эксплуатационными показателями.
Характеристики проектируемой конструкции определяются по типам используемых двутавров.
При выборе двутавров для конкретных целей важно обращать внимание на ключевые характеристики этих конструкций.
- Высота между полками двутавра задается как расстояние.
- Ширина измеряет расстояние между основанием и краем полки.
- Толщина стенок, вычисляемая на основе основы изделия, влияет на прочность и грузоподъемность конструкции.
- Среднюю толщину полки определяют путем вычитания из ширины полки толщины стенки и делением полученного результата на четыре.
- Радиус внутреннего закругления, создаваемый прилеганием полок, принимает наибольшую нагрузку, определяющую заряд жесткости и прочности изделия.
Важно!Чтобы изделие было прочнее, полка не должна устанавливаться вплотную к стене под прямым углом. Место стыка должно быть закругленным для улучшения его прочности.
Назначение балки зависит от различных параметров, таких как высота, ширина, толщина стенок и полки, радиус внутреннего закругления.
В конструкторской документации двутавры обозначают надписью, составленной определенным образом. Буква указывает на тип изделия: нормальный, колонный или широкополочный. Буква «Д» обозначает дополнительную серию профилей с заданными параметрами, регламентированными стандартом.
Высота двутавра в сантиметрах представлена числом перед буквой. Цифра после буквы обозначает модификацию элемента: чем больше число, тем толще и тяжелее изделие. Следующим указывается номер стандарта изготовления, а в конце — материал конструкции. Например, 35Ш1 — это широкополочный двутавр высотой 350 мм.
Разновидности двутавровых прогонов: состав используемых материалов и конфигурация поперечного сечения.
Действующий стандарт определяет несколько разновидностей двутавров с различными размерными характеристиками, весом и формой сечения, определяемыми номенклатурой материалов.
Металлопрокат Н-образного сечения представлен изделиями с разнообразной формой поперечного сечения. Стальные горячекатаные двутавры, стандартизированные ГОСТом 8239-89, имеют полки со стенкой, образующие угол от 8 до 12 градусов. Такие изделия используются в качестве опорных кран-балок для конвейерных линий. Двутавр обычного типа (по ГОСТу 26020-83), обозначаемый в чертежах как «Б», имеет параллельные грани полок. Такая конструкция упрощает процесс производства и снижает сопротивляемость деформации профилем.
ГОСТ 26020-83 присваивает букву «Б» обозначению стандартной Н-образной балки.
Двутавр большой ширины (маркировка «Ш» по ГОСТу 26020-83) обладает полками в полтора раза шире, чем другие виды металлопроката. Такая особенность повышает прочность, жесткость и срок службы конструкции. Благодаря этому он способен выдержать на 40% большую нагрузку, чем обычная балка.
Колонные двутавры по стандарту ГОСТ 26020-83 маркируются буквой «К». Отличительной особенностью таких изделий является увеличенная толщина полок, что достигается за счет максимальной ширины. Благодаря этому получается очень прочное изделие. Двутавр используют при строительстве конструкций, требующих высокой надежности.
Для сооружения лестниц, перекрытий, опор, ферм, мостов и гидросооружений применяется регламентированный ГОСТом 26020-83 двутавр нормальный. Широкополочные балки применяют в несущих конструкциях перекрытий и лестничных пролетах. В промышленном строительстве преимущественно используют колонные конструкции.
Для лестниц применяют двутавр нормальный, нормированный ГОСТом 26020-83.
Согласно стандартам ГОСТ 8239-89 и ГОСТ 26020-83, в производстве двутавровых балок применяются следующие виды металлов.
- Углеродистая сталь обыкновенного качества, регламентируемая ГОСТом 380-2005, бывает спокойной, кипящей и полустойкой. Характеризуется оптимальным соотношением прочностных, технических характеристик и цены.
- Строительная сталь по ГОСТу 27772-88 имеет повышенные требования к содержанию вредных примесей в сырье.
- Сплав из алюминия, соответствующий стандарту ГОСТ 4784-97, применяется в изготовлении легких профилей с привлекательным внешним видом и хорошей устойчивостью к коррозии.
- Для строительства мостов используется высокопрочная сталь, соответствующая стандарту ГОСТ 4784-97. Ее применяют в создании важных конструкций из-за способности противостоять многократным нагрузкам.
Стандарт ГОСТ 26020-83 устанавливает нормы для классификации горячекатаных двутавровых балок из стали.
Настоящий стандарт определяет стальные горячекатаные Н-образные профили с параллельными гранями. ГОСТ строго регламентирует размеры двутавровой балки. Высота полок изделия находится в пределах 100-1000 мм, а ширина составляет 55-400 мм.
В отличие от габаритов швеллера, изготовленного по ГОСТ 8240-97, сортамент двутавра характеризуется широким диапазоном значений толщины, который находится в промежутке 100-600 мм. Такие двутавры могут быть нормальными – обозначаются маркировкой «Б», широкополочными – «Ш», колонными – «К» и дополнительными – «Д».
Стальной горячекатаный двутавр выдерживает большие нагрузки, и поэтому применяется при строительстве высотных зданий.
Для строительства предлагаются широкие двутавровые балки разной высоты (от 193 до 718 мм), не требующие дополнительной фиксации. Их применяют для создания опоры под бетонированные плиты или стальные листы.
Благодаря высокой прочности этот вид элементов применяют при строительстве высотных сооружений. Из широких двутавровых балок 50Ш1 формируют профили для каркасных конструкций.
Важно!Широкие полки двутавровых балок широкополочного типа обеспечивают высокую жесткость, делая возможным применение как независимых опорных конструкций.
Балки выпускаются следующей длиной: мерной, немерной, мерной с отрезком, кратной мерной, кратной мерной с отрезком от 6 до 24 м. Это максимальное значение длины условного вырезанного профиля с перпендикулярными торцами продольной оси.
Широкополочные двутавровые балки применяют как самостоятельные опорные элементы.
Отрезками считаются профили параметром не меньше 3 метров для изделий с линейной плотностью до 20 кг/м и не менее 4 метров – с плотностью выше 20 кг/м. Стандартом допускается производство двутавров, имеющих ограниченную длину, которая находится в пределах немерной, что наиболее характерно для балок 30Ш1.
Спецификации стали, выпускаемой в виде горячекатанных двутавров, согласно ГОСТу 8239-89.
Стандарт ГОСТ 8239-89 устанавливает требования к сортировке стальных горячекатаных двутавровых балок с наклоном внутренних граней полок от 6 до 12 градусов. Изготовление двутавра может быть осуществлено по технологии горячего проката с повышенной или обычной точностью, выбор метода зависит от назначения изделия. Этот профиль имеет минимальную цену и применяется в машиностроении для создания конструктивных элементов зданий.
По ГОСТу 8239-89 двутавровые балки могут иметь высоту от 100 до 600 мм. Длина профилей находится в пределах 4-12 метров. Самые длинные изделия менее надежны.
Применение стали горячего проката в виде двутавров способствует предотвращению смещений, усушки и появления трещин во время работы сооружений.
Конструкции отличаются высокой прочностью, надежностью, повышенной стойкостью к механическим нагрузкам и длительным сроком службы без нарушения геометрических характеристик. Все основные параметры профиля: высота, ширина полки, толщина полки и стенок, момент сопротивления, момент инерции двутавра, радиус инерции – представлены в сортаменте изделия.
Полезный совет!Цена двутавровой балки определяется её размером, который может быть рассчитан индивидуально.
Форма двутавра, определяемая расположением его граней, может быть скошенной (обозначается как «У») или параллельной («П»). Такие конструкции востребованы при строительстве жилых и промышленных зданий, павильонов, мостов, хранилищ и колонн. Двутавры с наклоном 10% предназначены для установки подвесных путей. Двутавра с наклоном граней в 12% применяются для армирования и укрепления шахтных стволов.
Расчёт двутавровой балки для определения её грузоподъёмности.
Чтобы сократить расходы, упростить конструкцию и уменьшить затраты на труд и материалы без потери прочности сооружения, рассчитывается профиль двутаврового изделия. Выбор профиля основывается на несущей способности, длине пролета, расчетной и нормативной нагрузке, количестве двутавров и расчетном сопротивлении.
Двутавры предназначены для отбора по месту назначения при составлении проекта строительства.
Пролёт измеряют по расстоянию между внутренними гранями коротких стоек. Нагрузки берутся из таблицы типоразмеров конструкции: нормативная прямо из неё, а расчетная определяется как произведение норматива на шаг балки. Сопротивление при расчётах, зависящее от марки стали, считается постоянным и равным 210 МПа.
Способ расчета нагрузки на двутавровые балки представлен далее.
- Суммируются общие нагрузки на перекрытие с учетом веса профиля, рассчитанного на один погонный метр изделия.
- Полученное значение умножают на коэффициент надежности и упругости стали.
- Величину момента сопротивления определяют по таблице расчетных значений ГОСТа.
- По моменту сопротивления выбирают номер профиля из таблицы сортов двутавров.
Цены на двутавровые балки российских производителей
Сегодня на строительном рынке представлены несколько известных брендовых компаний, производящих металлические конструкции. Цена металлических двутавровых балок зависит от технических параметров, габаритов изделия и политики компании.
Цена двутавровой балки определяется размером и рассчитывается за каждый погонный метр.
В России главным поставщиком двутавровых балок выступает Нижнетагильский Металлургический комбинат, производящий сертифицированный товар высокого качества, отвечающий всем установленным нормам.
Каталоги производителя демонстрируют все виды двутавровых балок с параллельными или скошенными гранями полок. В строительстве особенно востребована балка 40Ш1, стоимость которой составляет 55 тысяч рублей за тонну.
Западно-Сибирский металлургический комбинат выпускает двутавры с параллельными гранями полок, отвечающие стандарту ГОСТ 26020-83. Это предложение отличается хорошим соотношением цены и качества. Стоимость балки 40Б1 составляет 30 тысяч рублей за тонну.
Компания «Ариэль Металл» выполняет роль ведущего поставщика металлопроката. Её ассортимент включает различные стальные изделия, такие как 09Г2С, 35ГС и 17Г1С, а также алюминиевые двутавры. ГОСТ 13621-90 устанавливает стандарты для алюминиевых балок различного типоразмера. Цена за тонну продукции колеблется в диапазоне около 50 тысяч рублей.
В России основными производителями Н-образных балок считаются «Ариэль Металл», Нижнетагильский и Западно-Сибирский металлургические заводы.
Характеристика двутавровых балок: особенности деревянных конструкций.
Двутавровая деревянная балка – новинка в строительстве. Ее можно применять для создания каркасов, монтажа междуэтажных перекрытий, возведения стропил, а также при ремонте мансардных крыш и балконов.
Двутавр — это конструкция из двух тщательно обработанных брусьев хвойного дерева и плиты ОСБ, находящейся между ними. Благодаря такой форме двутавр отлично выдерживает большие нагрузки, не деформируясь и не требуя дополнительных опор.
Балка сохраняет свою целостность и форму независимо от времени и внешних воздействий. Ей не требуются специальные обработки для продления срока службы. Деревянный двутавр славится своей долговечностью, прочностью и способностью выдерживать значительные нагрузки.
Полезный совет!Использование деревянных двутавров при укладке пола исключает необходимость его стяжки.
Деревянная двутавровая балка выдерживает большую нагрузку, монтаж её прост, она экономична и имеет низкий уровень теплопроводности.
Этот материал обладает идеально ровной и гладкой поверхностью, прекрасно подходящей для отделки полов и потолков. Установка изделий не требует специализированных инструментов и выполняется легко, с минимальными затратами времени и ресурсов.
Деревянные двутавровые балки: цены на новинку строительного рынка.
Двутавровые деревянные балки для перекрытий, стропильных систем и каркасов зданий разделяют на следующие серии.
- БДК – клееная балка;
- БДКУ – усиленная клееная;
- БДКШ – широкая клееная;
- СДКУ – усиленная стеновая;
- СДКШ – широкая стеновая.
Балка из клееной древесины собирается из отдельных частей, склеенных синтетическими смолами под сильным давлением. Применяется в конструкциях с небольшим размахом. Стоимость такого бруса за метр — 300 рублей при высоте 241 мм. Усиленная балка обладает расширенной полкой шириной 64 мм, что позволяет надежно крепить гвозди. Её можно использовать в конструкциях с большим размахом. Цена за метр составляет 320 рублей.
Клееная широкая балка имеет ширину полки 89 мм. Такой материал применяют в конструкциях, которым приходится выдерживать очень большую нагрузку. Стоимость погонного метра балки — 400 рублей.
Благодаря относительно небольшой высоте сечений двутавровых балок перекрытий, дерево расходуется более экономично.
Стеновая усиленная конструкция стоимостью 300 рублей используется для создания основы каркасного здания. Широкую стеновую балку применяют для монтажа стеновых панелей. Цена погонного метра балки равна 390 рублей.
Маркировка с буквой «Л» свидетельствует о применении высокопрочного бруса в изготовлении двутавра, что увеличивает его прочность. Длина изделия обычно составляет 6 метров. Высота может варьироваться: 457 мм, 406 мм, 356 мм, 302 мм или 241 мм.
Благодаря своим обширным возможностям, двутавры стали незаменимыми в самых разных отраслях стройиндустрии. Для продления срока службы построек важно точно рассчитать нагрузку и подобрать соответствующий тип проката Н-образного сечения по стандартам.