В строительстве и других отраслях промышленности широко применяют двутавр благодаря его исключительной прочности и надежности.
Изделие выдерживает нагрузку, значительно превышающую ту, которую переносят конструкции с квадратным, круглым или прямоугольным сечением. Ассортимент двутавров разнообразен, каждое изделие изготавливается в соответствии со стандартами.
ГОСТ-регламентированные двутавры: свойства и особенности конструкции.
Двутавр — это металлический профиль с сечением в форме буквы Н. Технические параметры, форму и типоразмеры изделия регламентируются ГОСТ 26020-83 и ГОСТ 8239-89. В стандартах описаны виды двутавров и правила их маркировки.
В сравнении с другими видами металлопроката, например, швеллером (ГОСТ 8240-97 регулирует его сортамент), двутавр (ГОСТ 26020-83 устанавливает форму сечения) обладает наибольшей удельной жесткостью и прочностью. Напряжение распределяется равномерно по всей поверхности балки, что позволяет сократить расход материала.
Сравнение временного сопротивления на разрыв Н-образного профиля и цельного бруса показывает одинаковый результат, при этом масса двутавровой балки составляет 10 раз меньше. Прочность смежно расположенных изделий вычисляется суммированием, а изделий расположённых друг на друге – увеличением в 4 раза.
Важно! Применение двутавровых элементов снизит вес конструкции и уменьшит затраты на возведение здания.
Двутавровые конструкции часто используют при возведении гидротехнических сооружений, перекрытий многоэтажных зданий, опорных конструкций. Это обусловлено устойчивостью изделий к высоким нагрузкам и их невосприимчивостью к механическим воздействиям. Профили весьма популярны в промышленном строительстве.
Из-за большой несущей способности, распределяемой равномерно по всей конструкции, эти элементы целесообразны для пролетов более 7 метров. Без двутавра не обойтись при возведении мостов и надземных переходов благодаря способности профилей выдерживать большие вертикальные нагрузки.
Способы производства профилей по стандарту двутавровая балка
Стандарты на двутавры устанавливают два метода изготовления профилей. Первый предполагает прокатку заготовок длиной 3-12 метров при температуре 1200 °С на специальных станках. Для этого используется конструкционная сталь без легирующих добавок.
Эта технология ускоряет производство цельных изделий. Эти изделия отличаются высокой стойкостью к различным механическим нагрузкам. Благодаря технологии можно применять строительные детали без вспомогательных элементов, повышающих прочность.
Необычная конструкция уменьшает вес изделия и повышает его прочность. Полки с равномерным распределением нагрузки предотвращают опрокидывание.
Н-образный профиль можно изготовить из трёх элементов, используя сварку. Эта технология обеспечивает получение детали с меньшим поперечным сечением по сравнению с цельными конструкциями.
Важно! Использование сталей разных марок позволяет сократить затраты на сварочное изделие.
Сваривание двутавра выполняется следующим образом:
- Обработка металла на станках с числовым программным управлением – резка листового проката из стали.
- Автоматическое соединение металлических деталей с использованием гидроприводов для удержания.
- Редактирование конструкций по установленным стандартам.
Сварным методом изготавливаются двутавровые балки. Стоимость за 1 метр зависит от геометрических параметров, ширины и толщины полок. По заказу можно получить изделия заданной длины с вырезами и отверстиями для крепежа в профиле.
Двутавровые балки, изготовленные на современном оборудовании, не уступают по техническим характеристикам горячекатаным аналогам. При использовании устаревшего оборудования и низкоуглеродистых марок стали строительные элементы будут иметь низкие эксплуатационные показатели.
Параметры конструкции по таблицам сечений двутавровых балок.
При выборе двутавров для решения конкретных задач нужно обращать внимание на ключевые характеристики.
- Величина высоты равняется расстоянию между полками двутавра.
- Ширина — это расстояние от основы предмета до края полки.
- Толщина стенок зависит от основы изделия и влияет на прочность и грузоподъемность конструкции.
- Средняя толщина полки равна полученной при вычитании из ширины полки толщины стенки величине, делённой на четыре.
- Внутренний радиус закругления, возникающий от стыка полок, несет основную нагрузку и определяет прочность конструкции.
Важно! Полку следует размещать с небольшим отступом от стены, чтобы место соединения имело радиус, повышающий прочность конструкции.
В конструкторской документации двутавры обозначаются надписями, составленными по определенным правилам. Одна буква указывает на тип изделия: нормальный, колонный или широкополочный. Буква «Д» обозначает дополнительную серию профилей с параметрами, регламентированными стандартом.
Высота двутавра в сантиметрах указана числом перед буквой. Цифра после буквы обозначает модификацию элемента. Чем больше число, тем толще и тяжелее изделие. Далее следует номер стандарта изготовления, а затем материал конструкции. Например, балка 35Ш1 — это широкополочный двутавр высотой 350 мм.
Классификация двутавров по материалу изготовления и форме поперечного сечения.
В действующем стандарте описаны разные виды двутавровых балок с различными габаритами, массой и формой поперечного сечения, которые зависят от типа используемых материалов.
Н-образный металлопрокат обладает разным сечением. Для стального горячекатаного двутавра по ГОСТу 8239-89 полки с стенкой образуют угол 8-12°. Профильная конструкция применяется в качестве опорной кран-балки для тельферных линий. Нормальный двутавр (по ГОСТу 26020-83), обозначаемый буквой «Б», имеет параллельные грани полок. Такая форма упрощает производство и снижает сопротивляемость деформации.
Широкополочный двутавр (ГОСТ 26020-83 маркируется как «Ш») обладает шириной полок, увеличенной в 1,5 раза по сравнению с другими видами металлопроката. Это повышает жесткость, прочность и долговечность конструкции, позволяя выдерживать нагрузку на 40% больше, чем обычная балка.
Колонные двутавры по ГОСТу 26020-83 маркируются буквой «К». Продукция имеет максимальную ширину полок с повышенной толщиной, что обеспечивает высокую прочность. Двутавр используют при строительстве конструкций большой ответственности.
Двутавр нормальный по ГОСТ 26020-83 применяется для изготовления лестниц, перекрытий, опор, ферм, мостов и гидросооружений. Широкополочные балки используются в несущих конструкциях перекрытий и лестничных пролётов. В промышленном строительстве чаще всего применяют колонные конструкции.
Согласно ГОСТу 8239-89 и ГОСТу 26020-83 ассортимент двутавров включает следующие материалы, применяемые при изготовлении двутавровых балок.
- Углеродистая сталь обыкновенного качества по ГОСТу 380-2005 выпускается в виде спокойной, кипящей и полустойкой. Характеризуется хорошим балансом прочности, технических свойств и стоимости.
- Строительная сталь по стандарту ГОСТ 27772-88 имеет повышенные требования к содержанию вредных примесей в исходном материале.
- Для производства легких профилей с хорошими внешними данными и стойкостью к коррозии применяют алюминиевый сплав по ГОСТу 4784-97.
- Для строительства мостов используется высокопрочная сталь, соответствующая стандарту ГОСТ 4784-97. Такая сталь подходит для сооружения важных конструкций и хорошо противостоит воздействию циклических нагрузок.
Классификация стальных горячекатаных двутавров по стандарту ГОСТ 26020-83.
Этот стандарт устанавливает требования к стальным горячекатаным Н-образным профилям с параллельными гранями. ГОСТ строго регламентирует размеры двутавровой балки. Высота полок изделия варьируется от 100 до 1000 мм, а ширина — от 55 до 400 мм.
Размеры швеллера по ГОСТу 8240-97 отличаются от сортамента двутавра, у которого толщина колеблется в диапазоне 100-600 мм. В зависимости от типа двутавр обозначаются: «Б» — нормальные, «Ш» — широкополочные, «К» — колонные и «Д» — дополнительные.
Разновидности широкополочных двутавров характеризуются высотой от 193 до 718 мм и подходят для монтажа без дополнительной фиксации. Изделия применяют в качестве опоры для укладки железобетонных плит или стальных листов.
Эти элементы способны выдерживать большие нагрузки, поэтому их применяют при строительстве высотных зданий. Из двутавровых балок 50Ш1 изготавливают профили для решетчатых конструкций.
Важно! Увеличенная ширина полок двутавровых балок широкого профиля обеспечивает им максимальную жесткость, что делает возможным применение как независимых несущих конструкций.
Длина балок представлена следующими вариантами: мерная, немерная, мерная с отрезком, кратная мерной, кратная мерной с отрезком от 6 до 24 метров. Это значение равно максимальному размеру длины условного вырезанного профиля с торцами, перпендикулярными продольной оси.
Для изделий с линейной плотностью до 20 кг/м отрезки профилей должны быть не менее 3 метров, а при плотности более 20 кг/м – не менее 4 метров. Допустима продукция двутавров с ограниченной длиной, которая варьируется в пределах немерной, что характерно для балок 30Ш1.
Номенклатура стальных горячекатаных двутавров по ГОСТу 8239-89.
Стандарт ГОСТ 8239-89 определяет сортамент стальных горячекатаных двутавровых балок с уклоном внутренних граней полок от 6 до 12°. Двутавры могут быть изготовлены повышенной и обычной точностью методом горячего проката. Способ производства выбирается в зависимости от области применения изделия. Данный тип профиля обладает наименьшей стоимостью и используется в машиностроении, а также при возведении конструктивных элементов зданий.
Согласно стандарту ГОСТ 8239-89, двутавровые балки могут иметь высоту от ста миллиметров до шестисот миллиметров. Длина профилей варьируется от четырех до двенадцати метров. Профили с максимальной длиной менее надежны.
Изделия отличаются высокой прочностью, надёжностью, повышенной устойчивостью к механическим нагрузкам и длительным сроком службы без искажения геометрии. Все ключевые параметры профиля: высота, ширина полки, толщина полки и стенок, момент сопротивления, момент инерции двутавра, радиус инерции – указаны в ассортименте.
Полезный совет! Изготовление двутавровой балки под заказ влияет на цену.
Тип двутавра определяется формой расположения граней: наклонный (маркировка «У») или параллельный («П»). Такие конструкции применяются при возведении жилых и промышленных зданий, павильонов, мостов, хранилищ и колонн. Двутавровые балки с уклоном 10% предназначены для монтажа подвесных путей. Балки с уклоном граней в 12% используются для армирования и укрепления шахтных стволов.
Расчёт прочности двутавровой балки.
Чтобы сократить расходы, упростить конструкцию, уменьшить затраты труда и материалов без потери прочности конструкции, выполняется расчет двутаврового изделия. Выбор профиля определяется несущей способностью, длиной пролета, расчетной и нормативной нагрузкой, количеством двутавров и расчетным сопротивлением.
Длина пролёта считается расстоянием между внутренними гранями коротких стен. Нормативная нагрузка взята из таблицы сортамента изделия, расчётная вычисляется умножением этого значения на шаг балки. Расчётное сопротивление, зависящее от марки стали, принимается равным 210 МПа.
Расчет нагрузки на двутавровую балку выполняется по следующей схеме.
- Рассчитывается общая нагрузка на перекрытие, учитывая вес профиля, который определяется на один погонный метр изделия.
- Результат умножают на коэффициент надежности и упругости стали.
- Величину момента сопротивления вычисляют по данным таблиц расчётных значений ГОСТа.
- Для определения номера профиля двутавра выбирают соответсвующий пункт в таблице сортования с учетом показателя сопротивления.
Стоимость российских двутавровых балок
На строительном рынке действуют известные фирмы, изготавливающие металлические конструкции. Стоимость двутавровых балок определяется их параметрами, размерами и ценовой политикой производителя.
Главное предприятие по изготовлению двутавровых балок в России — Нижнетагильский Металлургический комбинат. Изготавливаемая им продукция высокого качества с сертификацией соответствует всем актуальным нормам.
В каталогах производителя указаны все виды двутавров с параллельными и скошенными гранями полок. Балка 40Ш1 наиболее востребована в строительстве и стоит 55 тысяч рублей за тонну.
Западно-Сибирский металлургический комбинат реализует двутавры с параллельными гранями полок по ГОСТу 26020-83. Балки обладают хорошим соотношением цены и качества. Стоимость балки 40Б1 составляет 30 тысяч рублей за тонну.
Компания «Ариэль Металл» — универсальный поставщик металлопроката. В каталоге производителя представлен широкий ассортимент изделий из стали 09Г2С, 35ГС и 17Г1С, а также алюминиевые двутавры. ГОСТ 13621-90 регламентирует балки из алюминия различного номинала. Средняя стоимость тонны изделия составляет около 50 тысяч рублей.
Описание двутавров из дерева: отличительные черты
Деревянные двутавровые балки – новинка на строительном рынке. Их можно применять для создания каркаса строений, установки межэтажных перекрытий, устройства стропил, а также при реконструкции мансард и балконов.
Двутавр формируется двумя строганными брусками из хвойных пород и полотном ОСП, размещенным между ними.
Балка долговечна, не подвержена коррозии и деформации под воздействием окружающей среды. Для увеличения срока службы изделию не требуется специальная пропитка или покраска. Деревянный двутавр отличается износоустойчивостью, прочностью и большой несущей способностью.
Полезный совет! Укладка пола из деревянных двутавров исключает необходимость бетонирования.
Материал отличается ровной и гладкой поверхностью, что делает его идеальным для монтажа полов и потолков. Укладку конструкций можно осуществить без спецтехники, затратив минимум труда и сократив расход материала.
Цена на новые деревянные двутавровые балки для строительства.
Двутавровые деревянные балки, применяемые для перекрытий, стропильных систем и каркасов зданий, классифицируются по следующим сериям.
- БДК – клееная балка;
- БДКУ – усиленная клееная;
- БДКШ – широкая клееная;
- СДКУ – усиленная стеновая;
- СДКШ – широкая стеновая.
Балка БДК изготавливается из склеенных конструктивных элементов с помощью синтетических смол под высоким давлением. Используется в коротких пролетах. Стоимость двутавровой балки за метр погонный при высоте элемента 241 мм составляет 300 рублей. Клееная усиленная балка имеет увеличенную ширину полки, равную 64 мм, что позволяет крепить гвозди. Может использоваться на длинных пролетах. Цена изделия – 320 руб./пог. м.
Широкая клееная балка с полочкой 89 мм предназначена для строительных конструкций с высокой нагрузкой. Цена погонного метра составляет 400 рублей.
Усиленная стеновая конструкция по цене 300 рублей за штуку предназначена для возведения основания каркасного здания. Для установки стеновых панелей используется широкая стеновая балка, цена метра которой равна 390 рублям.
Буква «Л» на маркировке означает изготовление изделия из высокопрочного бруса, повышающего прочность двутавра. Стандартная длина – 6 метров. Высота может быть 457 мм, 406 мм, 356 мм, 302 мм или 241 мм.
Благодаря своим свойствам, двутавры широко используются в строительстве. Для продления срока службы строений необходимо точно рассчитать нагрузку и выбрать соответствующий тип Н-образного профиля по стандартам изготовления.