Двутавровые балки

Сортамент стальных горячекатаных двутавров

Двутавр – изделие с профилем Н-образной формы, благодаря уникальной прочности широко востребованное в строительстве и других промышленных отраслях. Нагрузка, которую может принять двутавровая балка, во много раз превышает усилие, выдерживаемое прямоугольной трубой с такой же площадью сечения.

Наиболее массово используется профильная продукция из углеродистой или низколегированной стали 09Г2С, способной выдерживать рабочие температуры от -70°C до +450°C. Двутавровые балки применяются в строительстве объектов гражданского, военного, промышленного назначения, шахт, при сооружении конструкций, испытывающих динамические нагрузки – мосты, опоры.

Сортамент горячекатаных стальных двутавров с наклонной внутренней стенкой полки

ГОСТ 8239-89 нормирует производство горячекатаных балок Н-образного профиля с уклоном внутренних граней полок.

Основные характеристики продукции:

• высота двутавра – 100-600 мм;
• длина балок – 4-12 м, более – по заказу;
• уклон граней – 6-12°;
• по точности проката – повышенной (Б) и обычной (В).

Таблица размеров и весов двутаврового горячекатаного металлопроката с уклоном внутренних граней полок 6-12° согласно ГОСТу 8239-89 (справочная величина для плотности 7850 кг/м3)

Номер двутавра	Размеры, мм	Масса 1 м, кг
Высота, h	Ширина, b	Толщина стенки, s	Толщина полки (усредненная величина), t
10	100	55	4,5	7,2	9,5
12	120	64	4,8	7,3	11,5
14	140	73	4,9	7,5	13,7
16	160	81	5	7,8	15,9
18	180	90	5,1	8,1	18,4
18а	180	100	5,1	8,3	19,9
20	200	100	5,2	8,4	21,0
20а	200	110	5,2	8,6	22,7
22	220	110	5,4	8,7	24,0
22а	220	120	5,4	8,9	25,8
24	240	115	5,6	9,5	27,3
24а	240	125	5,6	9,8	29,4
27	270	125	6	9,8	31,5
27а	270	135	6	10,2	33,9
30	300	135	6,5	10,2	36,5
30а	300	145	6,5	10,7	39,2
33	330	140	7	11,2	42,3
36	360	145	7,5	12,3	48,6
40	400	155	8,3	13	57
45	450	160	9	14,2	66,5
50	500	170	10	15,2	78,6
55	550	180	11	16,5	92,7
60	600	190	12	17,8	108

В ГОСТе 19425-74 (проверен и продлен в 1985 году) регламентируется выпуск специальных двутавровых балок с наклоном внутренних граней полок:

• М – балки монорельсовые двутавровые, предназначены для обустройства подвесных путей, изготовления мостовых и козловых кранов. Уклон граней – не более 12°, сортамент – 18М, 20М, 24М, 30М, 36М, 45М;
• С – прокат, предназначенный для армирования шахтных стволов, угол наклона граней – до 16°, сортамент – 14С, 20С, 22С, 27С, 36С.

Эти нормативные документы немного различаются по сортаменту и характеристикам крупных профилей. В России на базах металлопроката, как правило, представлена продукция по СТО АСЧМ 20-93, особенно это касается профиля выше 16 номера.

Высота широкополочного двутавра колеблется в пределах 100-1000 мм, ширина полок – 55-400 мм, длина балок согласно ГОСТу 26020 – 6-24 м. Типы этой продукции:

• Б – нормальный;
• Ш – широкополочный, может использоваться без дополнительного закрепления, часто служит основой для укладки стального листа и железобетонных плит, сортамент широкополочного двутавра включает изделия высотой от 193 до 718 мм;
• К – колонный, имеет повышенную толщину стенок, используется для создания вертикальных опор, в качестве элемента стоек, имеющих различную геометрию;
• Д – дополнительная серия.

Сварной двутавр: особенности производства и преимущества

Применение сварной технологии позволяет получать более широкий, по сравнению с горячей прокаткой, ассортимент продукции. Перспективный вариант – бистальные балки, в которых напряженные элементы изготавливаются из более прочных и дорогих сталей. Для производства менее нагруженных элементов применяют более дешевые листовые малоуглеродистые стали.

Экономия составляет 5%, по сравнению с изготовлением продукции только из высокопрочной стали. Технологией сварки получают балки – тонкостенные, усиленные, перфорированные, переменного сечения, разнополочные.

Производство такой продукции осуществляется согласно ТУ производителя с ориентацией на сортамент балочного двутавра по ГОСТу 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93.

Основные стадии производственного процесса:

• резка заготовок;
• сборка;
• сварка под флюсом, после которой в результате тепловых деформаций возникает грибовидный профиль;
• дополнительная обработка для исправления геометрии профиля.

Преимущества сварных двутавровых балок

• Продукция может изготавливаться любого заказанного размера, что обеспечивает практически безотходное производство.
• Размеры сечения могут быть переменными в зависимости от планируемых нагрузок, что позволяет снизить массу и стоимость конструкции.
• Использование сварного профиля дает возможность сделать архитектуру сооружений более разнообразной.

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. Двутавровые балки достаточно разнообразны в своем исполнении. В данной статье представлена информация о преимуществах профилей из разного материала, их размерах и модификациях. Данные, которые обязательно пригодятся в строительстве объектов гражданского и промышленного назначения.

Что такое швеллер: сортамент, характеристики, сферы применения (прочитать подробнее)
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

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.

Обратите внимание! Балки из углеродистой стали рассчитаны на применение внутри помещения, где исключается воздействие неблагоприятных погодных условий. Для проведения наружных работ или при повышенных требованиях к прочности конструкции следует использовать балки из низколегированной стали.

Блиц-советы

При выборе любых двутавров, будь то металлические или деревянные следует отнестись серьезно к выбору производителя.

При покупке деревянных двутавров следует обратить внимание, являются ли используемые материалы влагостойкими и обработаны ли они от паразитов и гнили.

Нужно требовать сертификат качества и обязательно выяснить по поводу гарантии.

Несколько советов при создании полового покрытия с использованием двутавровых балок

      Чтобы получить качественное половое покрытие следует соблюдать большую высоту деревянных балок при меньшем прогибе и более высокой жесткости полового покрытия. Используя сплошные блокировки в перекрытиях и подшивки потолков, минуя опосредующие элементы, Вы снизите до минимума уровень вибрации пола и улучшите общие характеристики.

На качество пола при использовании балок оказывают влияние следующие факторы:

1. большая высота балки позволяет получить высокую жесткость пола и меньший прогиб;
2. наличие чернового пола, который приклеивается к балкам или прибивается гвоздями, обеспечит Вам более высокую жесткость пола и уменьшит вероятность появления неприятного скрипа;
3. чем больше высота двутавровой балки, тем более оптимальным и в то же время экономичным будет вариант обустройства пола.

      Соблюдая все процедуры: верный расчет нагрузки, правильную установку, выбор опоры и рациональное использование крепежных деталей, в том числе и приклеивание, Вы гарантированно получите пол высокого качества.

      Необходимо отметить, что для изготовления двутавровых балок своими руками, Вам придется воспользоваться обыкновенным плотницким инструментом. Относительно небольшой вес двутавровых балок и специфика конструкции позволяют удобно и экономично прокладывать коммуникации, причем это вовсе не повлияет на несущую способность готового сооружения. Поскольку изготовление балок осуществляется в заводских условиях на современном оборудовании, то качество готовой продукции контролируется специалистами и соответствует всем техническим нормам и требованиям.

Видеоролик youtube

      Видеоролик наглядно показывает, что двутавровая балка — это идеальный вариант для создания надежного и долговечного полового покрытия.

Материалы

Для возведения зданий и сооружений используют двутавровые балки, выполненные из металла, железобетона, дерева. Каждый из материалов имеет свое назначение, преимущества и недостатки в использовании.

• железобетонные профили применяют при возведении гражданских и крупнопромышленных зданий, металлоконструкций, перекрытий, подвесных путей и опор мостовых сооружений;
• углеродистая сталь занимает 80% рынка производства двутавров, отличается технологическими и прочностными параметрами;
• низколегированная прокатная сталь характеризуется устойчивостью к динамическим нагрузкам благодаря содержанию кремния, алюминия и марганца;
• сталь, для мостостроения, является самым прочным сплавом, который наделен возможностью сопротивления циклическим нагрузкам;
• алюминиевый сплав применяется, когда необходимо уменьшить вес конструкции, к тому же двутавры из алюминия обладают повышенными коррозийными характеристиками.

Существует не менее популярный вид двутавра, выполненный из дерева. Его применяют для формирования каркаса построек, устройства перекрытий между этажами или стропильной системы, а также возведения балконов и мансард. Профиль состоит из двух брусьев хвойных пород и плит ОСБ между ними. Конструкция не деформируется при большой нагрузке, имеет гладкую поверхность и не требует специальной техники для монтажа.

Горячекатаные и сварные балки

По способу производства металлические двутавры бывают горячекатаные и сварные.

Горячекатаные двутавры изготавливают путем прокатки при высоких температурах на специальном прокатном стане. Профиль формируется из раскаленной болванки из стали, в результате чего получается монолитная балка без швов. Процесс производства отличается простотой. При этом горячекатаный двутавр отличается надежностью и прочностью.

Плюсы горячекатаных балок:

• монолитность изделия благодаря отсутствию швов;
• наличие типоразмеров, что упрощает расчет конструкции;
• стандартные двутавры всегда доступны на оптовых складах.

Недостатки двутавровых профилей:

• утолщенные стенки приводят к увеличению веса балки и конструкции в целом;
• наличие окалины на поверхности после процесса прокатки;
• ограниченность в размерах, так как на российском рынке представлены двутавры шириной не более 40 см и длиной — 12 м;
• производство осуществляется только на крупных предприятиях, что значительно увеличивает стоимость транспортировки в небольшие населенные пункты.

Помимо горячекатаных изделий производят сварные двутавровые балки. Они довольно широко используются при возведении жилых и общественных зданий, а также промышленных объектов. Процесс изготовления представляет собой соединение металлических полос при помощи сварки. Сварной двутавр переносит большие нагрузки, при этом практически не подвержен скручиванию.

Для обеспечения максимальной прочности сварку производят с обеих сторон балки. Для сварочного шва используются заходные и выходные планки. При этом строго следят за перпендикулярным расположением деталей и плотностью прилегания. Достоинствами сварного двутавра являются:

• производство изделий с учетом ширины полки, дополнительных ребер жесткости и перфорации;
• изготовление профилей с составом из разных марок стали;
• ускоренный срок производства и доставки;
• небольшой вес, что значительно уменьшает количество средств, затраченных на возведение фундамента и стен.

Из недостатков сварных изделий можно назвать наличие швов после сварки, что в некоторой степени понижает прочность конструкции. Для укрепления балки приваривают дополнительные ребра жесткости в виде пластин. Использование металлических пластин приводит к лишним затратам и удорожанию проекта.

Особенности стыковки

В процессе монтажных работах нередко возникает необходимость стыковки двутавров. Соединение двутавровых балок может быть выполнено с помощью сварки, болтового соединения или комбинированным методом.

Стыковка с помощью сварки

Этот метод является наиболее распространенным, поскольку обеспечивает сохранение несущей способности конструкции и требует минимальных трудозатрат.

Способ 1

Торцы двутавров свариваются с металлической прокладкой. При таком способе стыковки разделка сварочных швов, как правило, не производится.

Способ 2

Второй способ предусматривает использование четырех накладок, которые привариваются к наружной плоскости полок и с обеих сторон стенки двутавра. Работы производятся в следующей последовательности:

1. На торцевой кромке обоих профилей снимается фаска, обеспечивающая качественный провар. Балки тщательно позиционируют и сваривают по всему периметру.
2. Далее следует заготовить усиливающие накладки, материалом для которых служит конструкционная листовая сталь. Ширина накладок привариваемых к полкам балок должна соответствовать ширине полки. Боковые накладки выкраивают таким образом, чтобы их высота не превышала высоту стенки.
3. Готовые накладки укладываются непосредственно на сварной шов, фиксируются с помощью струбцин и привариваются со всех сторон. Накладки на стенки двутавра часто изготавливаются в форме ромба, это существенно упрощает проведение сварочных работ.

Поскольку сварные швы являются концентраторами напряжений, соединение двутавровых балок с помощью сварки применяется для балок, работающих в режиме умеренных нагрузок. Кроме, того, катет шва быстро стареет, что приводит к преждевременному разрушению конструкции. Чтобы этого избежать, места стыковки двутавров обрабатываются специальным грунтовочным составом.

Стыковка стальных двутавровых балок с помощью болтов

Этот метод стыковки особенно эффективен при монтаже мобильных конструкций, элементы которых приходится демонтировать и собирать вновь. К преимуществам разъемной стыковки можно отнести следующие факторы:

• сборка разъемных конструкций не требует высокой квалификации обслуживающего персонала;
• болтовое соединение не вызывает остаточной деформации профиля, нередко возникающей при проведении сварочных работ;
• контролировать качество стыковки существенно проще, чем проверять качество сварных швов;
• болтовые соединения удовлетворительно переносят ударные и вибрационные нагрузки.

К недостаткам такого соединения относятся:

• необходимость использования дополнительных укрепляющих элементов, что значительно увеличивает трудоемкость и металлоемкость работ;
• для обеспечения безопасности в процессе эксплуатации необходим постоянный контроль затяжки болтов, в противном случае, крепление может ослабнуть;

крепежные изделия, изготовленные из углеродистых сталей, довольно быстро поддаются коррозионному разрушению.

Комбинированный метод стыковки

Для создания длинномерных двутавровых балок практикуется сочетание болтовых и сварочных соединений. Стыковка проводится в следующем порядке:

1. Стыкуемые двутавры соединяются, через накладки, крепежными изделиями, из высокопрочных и легированных марок стали.
2. После установки крепежных изделий свариваются пояса.
3. Технологические окна закрываются накладками и прокладками из листовой стали.

Для соединения деревянных двутавров могут использоваться металлические, деревянные и композитные накладки на стенки, размещаемые с обеих сторон балки. В роли крепежа применяются болты и винты, реже – саморезы или гвозди.

Принимая во внимание изложенные выше факты, можно сказать, что двутавровая балка является одним из самых востребованных профилей при возведении металлоконструкций. Способность выдерживать значительные механические нагрузки и малый удельный вес двутавра позволяют существенно повысить прочность и снизить металлоемкость конструкции

Подробнее о некоторых разновидностях двутавра

Алюминиевый двутавр имеет высокую степень прочности, обычно изготавливается из сплавов АД31 (для строительства домов) или 1915 (повышенная прочность). Стоит остановить выбор именно на нем, если у вас есть цель построить максимально облегченную конструкцию. Кроме прочего, алюминий экологичен и устойчив к коррозии.

По расположению полок существуют два подвида алюминиевого двутавра: с параллельными гранями и с уклоном граней.

По длине балки: двутавры с мерной длиной, с кратной мерной длиной и немерной длиной. Длина алюминиевой балки обычно в диапазоне от 1 до 6,7 п.м.

По точности производства алюминиевый двутавр делают обычной, повышенной и высокой точности (в зависимости от области применения).

По состоянию материала существуют балки: не подвергавшиеся термической обработке; отожженные (М); закаленные, состаренные естественно или искусственно (Т, Т1); полностью закаленные, состаренные естественно или искусственно (Т4,Т5).

Основные виды используемого покрытия: анодированное (Ан); лакокрасочное жидкое (Жл); жидкое электрофорезное (Жэ); полимерное порошковое (П); двухслойное комплексное (К).

Также существует классификация по условиям применения: нормальные (Б); колонные (К); широкополочные (Ш); необходимые на строительстве подвесных путей (М) и для армирования шахтных стволов (С).

Двутавр колонный —
металлоконструкция, имеющая большую толщину полок, благодаря чему ее можно использовать как несущий элемент здания. Производится из стали методом проката.Такие колонны чаще всего ставят в пролеты значительных размеров и при высоких крановых нагрузках. Этот тип балок весьма популярен, так как обладает высокой прочностью, но в некоторых случаях его целесообразно заменить широкополочным. По сравнению с прочими двутавровыми балками, двутавр колонный самый тяжелый и износостойкий.

Широкополочный двутавр — несущая балочная конструкция с металлическим профилем, длинными гранями полок, которые параллельны друг другу, и сечением. Исходя из числа пролетов в здании, используются следующие широкополочные двутавровые балки:

• разрезные. Они монтируются на один пролет. Имеет облегченный вес, соотношение высоты и ширины 1:1;
• неразрезные. Соответственно, монтируются на несколько пролетов сразу. Высота и ширина соотносятся как 1:2,5 – 1:1,16.

Увеличенная ширина полок гарантирует повышенную устойчивость этой разновидности двутавра. Именно поэтому, его можно монтировать как самостоятельный элемент, не требующий дополнительных деталей. Это помогает уменьшить объем требуемой работы, а также сократить расходы.

Швеллер двутавр – это изделие из стали, имеющее П-образную форму. Изготавливается из листового проката, используется для придания устойчивости и прочности конструкции.

Исходя из требований ГОСТА, максимальное отклонение ширины (высоты) не должно быть больше 3 мм, максимальное отклонение длины 100 мм. Кривизна – не больше 0,2% от его длины, предельное отклонение в массе 6%.

Швеллер двутавр позволяет укрепить несущие конструкции, перекрытия, благодаря возможности работают на изгиб. Сейчас существует огромный ассортимент типоразмеров швеллера для различных сфер применения.

Этот материал более востребован при строительстве зданий, где необходима сборка цельных каркасов, устройство межэтажных перекрытий, армирование стен.

Подведем небольшой итог. Основные преимущества алюминиевого двутавра:

• высокая жёсткость, отменная прочность при сравнительно небольшом весе. Как раз за счет жёсткости эти изделия намного прочнее аналогов. Например, исходя из расчетов, квадратный профиль с таким же сечением в семь раз слабее.
• симметричное сечение является наиболее выгодным типом сечения, так как нагрузка от изгиба распределяется по нему лучше всего.
• долговечность, устойчивость. Нанесение разнообразных антикоррозийных покрытий способствует сохранению качества алюминиевого двутавра на долгие годы. Он способен выдержать как низкую, так и высокую температуру, устойчив к механическим воздействиям внешней среды.

Регламентируемые ГОСТом двутавры: характеристики и особенности конструкций

Что такое двутавр? Данная конструкция является металлическим профилем, имеющим Н-образную форму сечения. Типоразмеры изделия, его форму и предельно допустимые отклонения в технических параметрах строго регламентируют ГОСТ 26020-83 и ГОСТ 8239-89. В стандартах указываются разновидности двутавров и порядок их маркировки.

Основным материалом производства двутавровых балок является сталь

На фоне других видов металлопроката, например, швеллера, сортамент которого нормирует ГОСТ 8240-97, двутавр (ГОСТ 26020-83 определяет уникальную форму сечения изделия) характеризуется наибольшей степенью удельной жесткости и прочности. Напряжение равномерно распределяется по всей площади балки, что позволяет существенно сократить объем используемого материала.

Если сравнивать временное сопротивление на разрыв Н-образного профиля и цельного бруса, получается одинаковое значение, в то время как масса двутавровой балки оказывается в 10 раз ниже. Прочность смежно размещенных изделий определяется путем суммирования, а расположенных друг на друге – посредством увеличения в 4 раза.

Двутавровые конструкции широко применяются при возведении гидротехнических сооружений, перекрытий многоэтажных зданий, опорных конструкций. Это связано с устойчивостью изделий к повышенным нагрузкам и их невосприимчивостью к механическим воздействиям. Профили довольно распространены в промышленном строительстве.

Двутавровая балка часто применяется в металлических каркасных конструкциях, зданиях и сооружениях промышленного и гражданского строительства

Благодаря высокой несущей способности, которая равномерно распределяется по всему изделию, такие конструктивные элементы целесообразно использовать для пролетов длиной, превышающей 7 м. Без двутавра не обойтись при строительстве надземных переходов и мостов, что связано со способностью профилей воспринимать повышенные вертикальные нагрузки.

Это интересно: Стеновые МДФ панели — цены, каталог фото-идей и основные технические характеристики

Двутавр 12: размеры и масса профиля, маркировка

Данный тип профиля изготавливают в соответствии с положениями ГОСТа 8239-89. Он представлен в нескольких вариациях. Маркировка определяет особенности изделия. Так, буква «Б» обозначает грани полок без наклона на стандартных двутаврах. Маркировка «Ш» указывает на параллельность граней полок на широкополочных профилях. Буква «К» характеризует колонные двутавры. Узкополочные профили маркируются пометкой «У», а среднеполочные балки имеют индекс «Д».

В сравнении с № 10, двутавровая балка № 12 способна выдерживать более значительные несущие нагрузки, прогибы и сжатие.

Полная высота профиля 12 размера составляет 120 мм. Его общая ширина равна 64 мм. Стенка изделия по толщине равна 4, 8 мм, а перемычка — 7, 3 мм. Погонный метр такого двутавра весит 11,54 кг.

Обратите внимание! Приведенные размерные данные носят ознакомительный характер, они являются справочными и формируются исходя из номинального размера при плотности металла 7,85 г/см³.