что такое двутавр в строительстве

Двутавр: описание, виды, характеристики, фото, видео, размер, вес, маркировка, таблицы

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:

От этих параметров напрямую зависят технические характеристики двутавра, поэтому все они прописаны в ГОСТе и должны быть выполнены в строгом соответствии с ними.

Что надо учитывать при расчёте двутавровой балки

Расчет выполняют на основании следующих данных:

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 ее производства сварного оборудования. Во время производства проводятся следующие операции:

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:

Недостатками горячекатаных металлоконструкций такого рода являются:

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.

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:

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:

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.

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)

широкополочные двутавры

колонные двутавры

ДВУТАВРЫ С УКЛОНОМ ВНУТРЕННИХ ГРАНЕЙ ПОЛОК

ГОСТ 19425-74

ГОСТ 8239-89

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).

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:

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.

Достоинствами горячекатаной являются:

Вследствие чего она обладает более высокими показателями прочности и надежности.

К недостаткам горячекатаной можно отнести:

Несомненными плюсами сварных является:

Недостатками сварной являются:

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

Порядок изготовления сварного двутавра

Выделяют следующие основные фазы сваривания:

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:

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 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.

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.

Источник

Двутавровые балки. 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.

Двутавровые балки. Характеристики и особенности конструкций

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.

Варианты изготовления профилей согласно ГОСТу двутавровой балки

ГОСТы на двутавры определяют, что изделия могут быть выполнены двумя способами. Первый вариант подразумевает изготовление профилей методом прокатывания из заготовок длиной 3-12 м, которые проходят обработку при температуре 1200 °С. Данный процесс осуществляется на специальных станках. В производстве используется конструкционная сталь, которая не содержит легирующих добавок.

Данная технология способствует быстрому производству монолитной продукции. Такие элементы проявляют повышенную устойчивость к различному роду механическим воздействиям. Технология дает возможность применения строительных деталей без использования дополнительных ребер жесткости.

Уникальная форма изделия позволяет снизить массу конструкции, увеличив при этом ее несущую способность. Полки, равномерно распределяющие нагрузку, исключают вероятность перекашивания конструкции.

Двутавры могут изготавливаться методом прокатывания из заготовок и посредством сварки трех основных элементов

Н-образный профиль может также изготавливаться из трех элементов с применением сварки. Такая технология позволяет получить деталь меньшего поперечного сечения в сравнении с монолитными конструкциями.

Процесс сваривания двутавра происходит в такой последовательности:

Использовав метод сварной технологии, удается получить двутавровые балки, цена за 1 метр которых зависит от их геометрических параметров, разной ширины и толщины полок. Можно заказать изделие определенной длины с выполненными вырезами и отверстиями для крепежа в теле профиля.

Для большей надежности Н-образной балки соединяемые элементы свариваются с двух сторон

Если двутавровые балки производятся на современном оборудовании, изделия не уступают по своим техническим характеристикам горячекатаным аналогам. При использовании устаревшего оборудования и низкоуглеродистых марок стали строительные элементы будут характеризоваться низкими эксплуатационными показателями.

Параметры конструкции согласно сортаменту двутавровых балок

Подбирая двутавры для выполнения определенного рода задач, следует учитывать основные их параметры:

Для обозначения двутавров в конструкторской документации используется надпись, составленная определенным образом. Буква указывает на тип изделия, которое может быть нормальным, колонным или широкополочным. Буква «Д» обозначает дополнительную серию профилей с заданными параметрами, регламентированными стандартом.

Числовое значение перед буквой соответствует высоте двутавра в сантиметрах. Цифра после буквы определяет модификацию элемента. Чем больше указанное число, тем толще и тяжелее изделие. Далее указывается номер стандарта, по которому изготавливается двутавр. В конце прописывается материал изготовления конструкции. Например, балка 35Ш1 представляет собой широкополочный двутавр высотой 350 мм.

Сортамент двутавров: номенклатура материалов изготовления и форма сечения

Действующий стандарт определяет несколько разновидностей двутавров, имеющих различные размерные характеристики, вес и форму сечения, что определяется номенклатурой материалов.

Н-образный металлопрокат характеризуется различной формой сечения. У стального горячекатаного двутавра, регламентированного ГОСТом 8239-89, полки со стенкой образуют угол в 8-12°. Изделие применяется в качестве опорной кран-балки для тельферных линий. Нормальный двутавр (по ГОСТу 26020-83), обозначающийся в конструкторской документации буквой «Б», выполнен с параллельными гранями полок. Это упрощает процесс производства, снижая одновременно сопротивляемость деформации профилем.

Широкополочный двутавр (ГОСТ 26020-83 обозначает изделие маркировкой «Ш») имеет увеличенную в 1,5 раза ширину полок в сравнении с вышеизложенными типами металлопроката. Это положительно сказывается на жесткости, прочности и долговечности конструкции. Благодаря этому она способна выдержать нагрузку на 40% больше, чем нормальная балка.

Двутавры колонные по ГОСТу 26020-83 обозначаются буквой «К». Изделия имеют максимальную ширину полок с увеличенной толщиной, что позволяет получить высокопрочное изделие. Двутавр применяется при возведении особо ответственных конструкций.

Для создания лестниц, перекрытий, опор, ферм, мостов и различных гидросооружений используется регламентируемый ГОСТом 26020-83 двутавр нормальный. Широкополочные балки находят свое употребление в несущих конструкциях перекрытий и лестничных пролетах. В промышленном строительстве преимущественно применяются колонные конструкции.

Для лестниц применяется двутавр нормальный, который регламентируется ГОСТом 26020-83

В соответствии с ГОСТом 8239-89 и ГОСТом 26020-83 сортамент двутавров содержит следующую номенклатуру материалов, которые используются для изготовления двутавровых балок:

Требования ГОСТа 26020-83: сортамент стальных горячекатаных двутавров

Настоящий стандарт определяет стальные горячекатаные Н-образные профили, имеющие параллельные грани. Строго регламентируются данным ГОСТом 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 ГОСТу 8240-97, сортамент двутавра характеризуется широким диапазоном значений толщины, что находится в промежутке 100-600 мм. Такие двутавры могут быть нормальными – обозначаются маркировкой «Б», широкополочными – «Ш», колонными – «К» и дополнительными – «Д».

Сортамент широкополочных двутавров определяет профили высотой 193-718 мм, которые могут применяться без дополнительного закрепления. Такие изделия используются в качестве основы для укладки железобетонных плит или стального листа.

Данный тип элементов способен выдерживать значительные нагрузки, поэтому его часто употребляют при возведении многоэтажных зданий. Из широкополочных двутавровых балок 50Ш1 выполняют тавровые профили для решетчатых конструкций.

Балки выпускаются следующей длины: мерной, немерной, мерной с отрезком, кратной мерной, кратной мерной с отрезком от 6 до 24 м. Данная величина определяется как максимальное значение длины условного вырезанного профиля с перпендикулярными продольной оси торцами.

Отрезком являются профили параметром не меньше 3 м для изделий с линейной плотностью до 20 кг/м и не менее 4 м – с плотностью выше 20 кг/м. Стандартом допускается производство двутавров, имеющих ограниченную длину, которая находится в пределах немерной, что наиболее характерно для балок 30Ш1.

Требования ГОСТа 8239-89: сортамент стального горячекатаного двутавра

По ГОСТу 8239-89 двутавровые балки могут иметь высоту от 100 до 600 мм. Значение длины профилей находится в пределах 4-12 м. Самые длинные изделия являются менее надежными.

Использование стального горячекатаного двутавра позволяет избежать при эксплуатации зданий сдвигов, усадки и образования трещин

Конструкции характеризуются высокой прочностью, надежностью, повышенной стойкостью к механическим нагрузкам и длительным периодом эксплуатации без нарушения геометрических характеристик изделия. Все основные параметры профиля: высота, ширина полки, толщина полки и стенок, момент сопротивления, момент инерции двутавра, радиус инерции – представлены в сортаменте изделия.

В зависимости от положения граней двутавр может быть наклонным с маркировкой «У» или параллельным («П»). Такие конструкции широко используются при возведении объектов жилого и промышленного назначений, павильонов, мостов, хранилищ и колонн. Двутавровые балки с уклоном 10% предназначаются для монтажа подвесных путей. Конструкции с уклоном граней в 12% находят свое применение в армировании и укреплении шахтных стволов.

Особенности деревянных двутавровых балок

Новинкой на строительном рынке является деревянная двутавровая балка, которая может использоваться для обустройства каркаса сооружения, монтажа межэтажных перекрытий, устройства стропильной системы, реконструкции мансард и балконов.

Двутавр состоит из двух строганых брусьев хвойных пород и плиты ОСБ, расположенной между ними. Такая конструкция способна выдержать большую изгибающую нагрузку без деформации изделия и без использования усиливающих вспомогательных конструкций.

Балка не рассыхается со временем, не подвергается коррозии и деформационным изменениям в результате воздействия внешних факторов. Для продления срока эксплуатации изделие не нуждается в специальных пропитках и покраске. Деревянный двутавр характеризуется износоустойчивостью, прочностью и высокой нагрузочной способностью.

Деревянная двутавровая балка характеризуется способностью выдерживать большую нагрузку, несложным процессом монтажа, экономической целесообразностью и низким уровнем теплопроводности

Изделие отличается ровной и гладкой поверхностью, что делает материал идеальным вариантом для монтажа пола и потолка. Укладка конструкций осуществляется без привлечения специальной техники с минимальными трудозатратами и экономией материалов.

Двутавровые деревянные балки для перекрытий, стропильных систем и каркасов зданий делятся на следующие серии:

БДК балка состоит из конструктивных элементов, склеенных между собой с помощью синтетических смол под высоким давлением. Используется изделие в коротких пролетах. Клееная усиленная балка имеет увеличенную ширину полки, равную 64 мм, достаточную для крепления гвоздей. Может использоваться на длинных пролетах.

Клееная широкая балка характеризуется шириной полки 89 мм. Такие изделия применяются для конструкций, которые испытывают крайне высокую нагрузку.

Стеновая усиленная конструкция применяется для создания основы каркасного здания. Широкая стеновая балка употребляется для монтажа стеновых панелей.

Если возле маркировки стоит буква «Л», это указывает на то, что изделие выполнено из высокопрочного бруса, придающего двутавру повышенную прочность. Стандартное значение длины изделия – 6 м. Высота может быть равной 457 мм, 406 мм, 356 мм, 302 мм, 241 мм.

Обладая универсальными параметрами, двутавры нашли широкое применение в различных сферах строительства. Чтобы получить максимальный срок эксплуатации сооружения, следует правильно определить нагрузку, относительно которой подбирается тип Н-образного профиля согласно сортаменту изделия.

Источник