Двутавр: виды, производство и применение

Виды двутавров

Современная промышленность представляет огромное многообразие двутавров. В зависимости от формы сечения их подразделяют на следующие категории:

1. 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.
2. 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».
3. 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».
4. 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 к содержанию 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

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.

5 Двутавровые балки ГОСТ 26020

Данный стандарт содержит сортамент горячекатаных двутавровых балок высотой в диапазоне значений 100–1000 мм с полками, грани которых параллельные, шириной в пределах 55–400 мм. Все профили ГОСТ 26020 по условиям применения, а также соотношению размеров делят на такие типы, как:

• нормальные двутавровые изделия – Б;
• широкополочные двутавровые изделия – Ш;
• колонные – К.

балки для проведения строительства

Этот буквенный индекс указывается в обозначении двутавров, то есть стоит сразу за номером его профиля. Балки делают в соответствии с размещенным на предприятии-изготовителе заказом длиной в пределах 6–24 м. Если договором предусмотрено, то могут поставляться с отрезками, количество которых не должно превосходить 5, 8, 12 или 20 % (зависит от линейной плотности отгружаемого профиля) от общей массы поставляемой партии двутавров. Отрезками в ГОСТ 26020 считаются балки длиной не меньше:

• 3 м – для типоразмеров с линейной плотностью, не превышающей 20 кг/м;
• 4 м – типоразмеры с линейной плотностью, превышающей 20 кг/м.

Стандартом допускается производство двутаврового проката ограниченной длины в границах немерной. Сортамент (перечень номеров профилей) изготовляемых по этому стандарту двутавровых балок и их остальные размеры можно найти в Табл. 3, которая в конце статьи. Толщина полок t для двутавров стандарта 26020 указывается и замеряется в том месте на фланце, которое расположено ровно на 1/4 ширины полки от ее кромки и вычисляется по следующей формуле: b/4.

ГОСТ 26020 регламентирует следующие предельно допустимые отклонения на размеры двутавров. Для высоты профиля h (все значения в мм):

Для ширины полки в зависимости от величины номинальной высоты профиля h, мм:

• ±2 – для балок высотой меньше 120 включительно;
• ±3 – для балок высотой больше 120.

Для толщины стенки, мм:

Для толщины полки, мм:

По длине предельно допустимые отклонения стандартом 26020 нормируются только для двутавровой продукции мерной и кратной ей длины, и они следующие, мм:

Гофрированные балки: отличная экономия

Хотя гофро0балка и выглядит интересно, в России такую конструкцию начали применять еще в 30-х годах прошлого века. Тогда нечто подобное задействовали в деревянных конструкциях. Сегодня же такие балки варят в нескольких металлургических заводах страны.

Теперь этот вид балки представляет собой сварную легкую конструкцию из профлиста, который приварен к стальным полкам. Причем сами полки здесь из горячего проката, а профлист – холоднокатанный.

Посмотрите, как выглядят такие балки:

К идее гофрирования стенок таких балок пришли с целью экономии, если говорить грамотным языком – снижения металлоемкости строительства. Естественно, гофрированная стенка может быть тоньше обычной металлической (всего 1,5-1,8 мм), т.к. у нее уже есть поперечные ребра.

Которые, ко всему, еще и повышают крутильную жесткость самой балки! А, значит, позволяет избавить от главного недостатка, который свойственен двутавру. Здесь напряжение развивается только у поясов, падает почти до нуля, а все касательные напряжения равномерно распределяются по высоте стенок.

Сама гофра может быть как волнистой, так и треугольной (такая считается более технологичной). Еще более прочная балка не с вертикальными гофрами, а горизонтальными.

В общей сложности гофры располагаются к верхнему поясу под углом 45-50°, с расчетом соотношения высоты волны к ее длине от 1/5 до 1/20.

По сравнению с обычными двутавровыми горячекатаными балками гофробалки выходят экономнее на 20-40%. Мало того, что такие балки весят меньше, само профилирование придает большей жесткости при вращении, а потому в монтаже таких балок используется меньше специальных подъемных приспособлений в виде дополнительных уголков и связей. Это значительно упрощает монтаж.

Гофробалки хороши в качестве кровельных прогонов с пролетом от 9 м и как несущее основание в многоэтажках с пролетами до 24 метров.

Единственный существенный недостаток таких конструкций в том, что они довольно трудоемки в изготовлении. Но, благодаря тому, что у таких балок нет ребер жесткости, уменьшается расход металла и длина сварных швов.

ГОСТ 8239-89 — Двутавры стальные горячекатаные

Теоретическая масса 1 погонного метра балки по ГОСТ 8239-89

Особенности изготовления двутавровых профилей

Двутавровые профили производят согласно утвержденным нормативным документам. ГОСТом 26020-83 определяются моменты, связанные с изготовлением профилей с параллельными гранями. Аспекты изготовления профилей специализированного назначения регламентированы ГОСТом 19425-74. Особенности выполнения профилей с наклоненными гранями обозначены в ГОСТе 8239-89.

Производство двутавровой балки осуществляется посредством сварки трех основных элементов, в результате получаются поясные швы

Изготовление своими руками двутавровой балки из металла практически невозможно. Процесс производства осуществляется на специализированном оборудовании методом горячего прокатывания. Заготовкой для изделия служат блюмы, которые обрабатываются при температуре около 1200 ℃. Специфическая форма профиля повышает прочность и жесткость изделия, а также позволяет выдерживать повышенную нагрузку и равномерно распределять ее по всей поверхности конструкции.

Существует и другой способ производства двутавровых профилей – сварочный, когда три элемента профиля соединяют с помощью сварки. Данный процесс полностью автоматизирован. Сварные двутавры имеют меньшее поперечное сечение в сравнении с монолитными балками. Также здесь можно сочетать различные марки стали, укрепляя только «нужные» участки, что, в свою очередь, позволяет уменьшить общую стоимость профиля.

Двутавр 10: размеры, характеристики, сфера применения

Двутавровый профиль №10 – самый миниатюрный представитель данных конструкций. Несмотря на небольшую массу, изделие довольно жесткое. Такой профиль отличается повышенной устойчивостью к нагрузкам, высокой надежностью и стабильностью геометрических характеристик на период эксплуатации.

Двутавровый профиль №10 имея небольшой вес, достаточно устойчив к ударным и весовым нагрузкам

Двутавр 10 используется как прочное перекрытие каркасов при строительстве малоэтажных конструкций, укреплении сооружений или для возведения опоры, а также изделие применяется в оформлении вертикальных колонн. Параметры данного профиля невелики. Полная высота двутавра составляет 100 мм. По ширине профиль достигает 55 мм. Стенка имеет толщину 4, 5 мм, а полка – 7,2 мм. Весит метр двутаврового профиля в этой модификации 10 9, 46 кг. Десятый двутавр может быть изготовлен длиной от  4 м до 12 м.

По положению граней выделяют наклонные и параллельные двутавры. Они имеют соответствующую маркировку, где «У» – профиль с уклоном граней и «П» – балка, в которой грани расположены параллельно.

Особенности конструкции двутаврового профиля

Двутавр – стандартная балка с сечением, по форме напоминающим букву «Н». Современное строительство мостовых конструкций, перекрытий, многоэтажных зданий или гидротехнических сооружений невозможно без использования профиля этого типа. Также его широко применяют в машиностроении.

Так как двутавровые балки это строительный материал, который применяется в ответственных конструкциях, то и их изготовление осуществляется строго в соответствии с государственными стандартами

Двутавровый профиль представляет собой разновидность сортового металлопроката, изготовленного из профильной стали высокого качества. Как правило, в производстве изделий используется сталь конструкционная без легирующих добавок или с их низким содержанием.

Двутавровые балки имеют различный вес и размерные характеристики. Для классификации профилей используется соответствующая нумерация и маркировка. Это облегчает процесс выбора материалов, учитывая особенности строящегося объекта и предполагаемые нагрузки на конструкцию.

Cложно недоооценить преимущества использования двутавровых профилей. Эти изделия, применяемые в разных сферах, отличаются устойчивостью к высоким нагрузкам, невосприимчивостью к внешним воздействиям. Они прочны, надежны, доступны. Радует и ценовая политика изделий. Стоимость конструкций, по сравнению с аналогами, отличается скромностью, что, несомненно, является плюсом.

Покупая двутавровые балки, обязательно следует обращать внимание на их номер, по нему можно узнать высоту профиля

В каркасном домостроении нашли широкое применение деревянные двутавровые балки, размеры которых также разнообразны. Использование профилей из этого материала позволяет уменьшить расходы при закладке фундамента, ускорить срок возведения конструкции, а также существенно уменьшить общий вес постройки. Применение двутавров из древесных пород исключает в дальнейшем проблемы, связанные с усадкой, сдвигами, усушкой строения. Изготовленная своими руками деревянная двутавровая балка позволяет избежать скрипа готового строения, шаткости и вибраций, присущих обыкновенным каркасным постройкам.

Это интересно: Фактурная штукатурка для стен — эффектный декор поверхности

Расчет нагрузки

Выделяют два типа нагрузки:

1. Нормативные. Их устанавливают по строительным нормам и правилам;
2. Расчетные равны нормативной величине, умноженной на коэффициент надежности.

Давайте рассмотрим примеры.

При усилии менее 200 кг/м2 коэффициент обычно принимают равным 1,3, при более 200 кг/м2 – 1,2.

Шаг между балками принимают равным 1 м. В некоторых случаях, если это допустимо в конкретных эксплуатационных условиях, в целях экономии материалов я советую увеличивать шаг до 1,1 или 1,2 м.

При расчетах берите во внимание марку стали. Например, для использования в условиях высоких нагрузок и при минусовых температурах востребованы двутавровые балки, изготовленные из низколегированных сталей.. Способы выбора оптимального размера сечения профиля

Способы выбора оптимального размера сечения профиля

Наиболее точным вариантом подбора номера и типа двутаврового профиля будет проведение профессиональных расчетов. Именно этот способ я использую при проектировании ответственных крупногабаритных объектов. Для обеспечения надежности строения рекомендую отдавать предпочтение профилю с большим номером.

Для примерного определения размера профиля можно воспользоваться таблицей соответствия номера двутавровой балки максимально допустимой нагрузке:

Из этой таблицы видно, что для двутавровой балки номер 10 максимальная длина пролета составляет 4 м при шаге 1,2 м, нагрузка – 400 кг/м2, для номера 16 длина пролета может достигать 6 м, нагрузка, которую он может выдержать, – 300 кг/м2, для профиля 20 – 6 м и нагрузка 400 кг/м2.

И так для того, чтобы выбрать оптимальный размер металлического двутавра, тщательно рассчитывайте размеры и нагрузки на перекрытия. Чтобы увеличить срок эксплуатации здания, покупайте качественные строительные материалы.

Компания «УралСибМет»  вот уже более 10 лет поставляет высококачественный металлопрокат, по доступным ценами и с возможностью доставки по Иркутской области, Бурятии и Забайкальскому краю.

А опытные сотрудники «УралСибМет» помогут сделать расчет и подобрать всех необходимых строительных материалов.

ТУ 14-2-685-86 — Сортамент тавров с параллельными гранями полки

Теоретическая масса 1 погонного метра балки по ТУ 14-2-685-86

29 дек. 2020 г.

Характеристики горячекатаной продукции

Особенность монолитных горячекатаных изделий в том, что они очень прочные на изгиб и на сжатие. Если использовать такие изделия в строительстве, то сдвиги, усадка, образование трещин в ходе эксплуатации не будут появляться.

Метод горячей прокатки является основным способом получения качественных двутавров. Это высокопроизводительный процесс, благодаря которому изделия получаются с высокой точностью и правильных размеров. Недостатком является то, что на поверхности могут быть окалины. К тому же производство данных балок выполняется на сложном и дорогостоящем оборудовании. Другой минус – ограниченность в размерах. Технология не позволяет выпускать длинные балки, которые можно делать методом сварки. Размеры и сортамент двутавров: таблица:

Что касается прочностных характеристик, то на них влияют следующие факторы:

1. Марка стали, используемая для создания. Например, чтобы получить продукцию ответственного назначения, или которая будет предназначаться для эксплуатации в суровом климате, используется низколегированная сталь 09Г2С.
2. Общая длина изделий. Логично, что чем длиннее балка, то тем меньшие у ее прочностные характеристики.
3. Вид поперечного сечения, а именно, продукция с уклоном внутренних граней или параллельными гранями полок.
4. Вариант монтажа балки и тип оказываемой на нее нагрузки.

Что касается недостатков горячекатаной продукции, то она следующая:

1. Весь сортамент двутавров балочных имеет склонность к возникновению ржавчины. А это значит, что продукция нуждается в дополнительной защите. Сюда входит окрашивание или цинкование.
2. Чем больше длина пролета, тем хуже несущие способности балки.

СТО АСЧМ 20-93 — Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок

Теоретическая масса 1 погонного метра балки по СТО АСЧМ 20-93

4 Размеры двутаврового проката ГОСТ 5267.5-90

Этот стандарт содержит сортамент горячекатаных специальных двутавровых изделий №19 с полками, внутренние плоскости которых расположены под наклоном 10 %. Эти профили предназначены для установки на вагоны в качестве их хребтовой балки. По точности прокатки эти двутавры производят следующих видов: В – обычной точности; Б – повышенной.

Двутавровые балки ГОСТ 5267.5-90

Соответственно, сортамент изготовляемых по этому стандарту двутавровых балок состоит всего из двух профилей №19 – один с повышенной точностью прокатывания (Б), а второй вида В. Номинальные размеры балки, мм:

• h – 190;
• b – 75;
• s – 9;
• t – 9.

Толщина полок t для двутавров этого стандарта указывается и замеряется усредненная. То есть для места на фланце, которое расположено примерно посередине между кромкой полки и стенкой профиля, и вычисляется по следующей формуле: (b – s)/4.

Предельные отклонения для основных размеров сечения балки, мм:

ГОСТ на деревянные двутавровые балки

Использование любых изделий опорного типа строго регламентируется ГОСТом. Разработано было немало документов, которые и сегодня успешно применяются:

• ГОСТ 30244-94 касается стройматериалов.
• СНиП 2.08.01-89 регламентирует строительство домов, предназначенных для проживания;
• ГОСТ 8486-86Е. Речь идет о технических условиях на материалы, производимые из хвойных пород деревьев.
• СНиП II-25-80 разработан в отношении конструкций, сооружаемых из дерева.

Когда речь идет об изготовлении двутавровой балки, то обычно применяют хвойные породы, что автоматически попадает под ГОСТ 8486. Если рассматривать нормы, прописанные в СНиП II-25, древесина для балок должна использоваться не ниже 2 сорта.

Несущая способность

Основным показателем балки является её несущая способность. Стоит заметить, что двутавр – это тот материал, который обладает максимальной прочностью. Также для него совершенно не страшны резкие перепады температур, выпадение осадков и передвижения земельного покрова.

При покупке и строительстве балки можно увидеть маркировку, именно эта цифра отвечает за максимально возможную на неё нагрузку. Также это значение можно вычислить по справочнику, указав в нем номер материала. Несложно догадаться, что чем больше цифра маркировки, то большую нагрузку может выдержать балка.

Вычислить несущую способность конструкции можно и самостоятельно, но для этого потребуется сделать ряд сложнейших расчетов. Если взять в пример балку с сечением 510 мм, то на неё можно поставить профиль, ширина которого не будет превышать 460 мм. В таком случае искомый материал выступит в качестве основы.

Для балки также необходимо наличие железобетонной основы, к которой она крепится при помощи сварочного аппарата. Этот показатель также может влиять на максимальную нагрузку.

Какую нагрузку способна выдержать балка можно узнать следующим образом: Все перекрытия, входящие в основу конструкции требуется сложить. Эту сумму нужно умножить на коэффициент прочности, который также можно узнать по справочнику. К полученному результату следует прибавить массу собственного веса, которая рассчитывается как в указанном примере, и вычесть из него момент сопротивления. Получив окончательную цифру возможной нагрузки, можно приступить к подбору основного материала для сооружения.

Усиление

Встречаются и такие ситуации, когда несущей способности не хватает для того, чтобы построить здание. Например, этот показатель не удовлетворяет критериям выбора материала. В таком случае, саму балку можно усилить.

1. В первую очередь, нужно выяснить, какие элементы в конструкции отвечают за такие требования как сжатие, растяжение и изгиб;
2. Далее, требуется увеличить сечение исходного материала на этом месте. Обычно, это делается при помощи сварочного аппарата, наваривая дополнительные части. Таким образом, увеличивается несущая способность балки, и она уже может выдержать больше нагрузки.

Прежде чем увеличивать жесткость двутавра, необходимо сверить, действительно ли правильно были сделаны расчеты ранее.

Похожие записи:

Как самостоятельно построить уютный вольер для собаки? Технология строительства бетонного бассейна Как выбирать, готовить и заливать самовыравнивающийся наливные полы самостоятельно, что учесть при покупке и подготовке Системы водоснабжения и канализации: устройство, нормативные требования, применяемые материалы Что лучше выбрать для строительства дома: брус или газобетон Люк для погреба: схема, параметры и алгоритм действий