Двутавровая балка – «основательный» металлопрокат. Двутавровая балка — существующий выбор

Что из себя представляет двутавр? Если сказать простым языком, то это балка, которая имеет определенную форму и изготавливается из специальной профильной стали. В зависимости от конструктивных особенностей может выглядеть, как буква «Н».
Это первичный вид стальных конструкций, которые используются при строительстве, как промышленных зданий, так и зданий гражданского назначения. Для того, чтобы все конструкции и перекрытия зданий отвечали определенным требованиям, необходимо знать, какие имеет двутавр размеры, вес и конструктивные особенности. Разобраться во всех этих тонкостях поможет данная статья.

Самое распространенное применение стальные двутавры находят при строительстве зданий, промышленных складов, мостов, самолетных ангаров, трубопроводов и других конструкций. Это связанно с тем, что металлоемкость балок за счет подбора нужных размеров и веса, а также определенным образом подобранного сечения, всегда бывает намного эффективней, чем у простой горячекатаной балки.

Применяют их также в строительстве (в качестве элементов перекрытий), в автомобильной промышленности, а также при возведении колонн, подвесных путей, дорожных эстакад. Но наиболее частым применением является использование этих балок при установке каркасов с большими пролетами при строительстве промышленных зданий.

Основные преимущества

Для того, чтобы жесткость и несущая способность конструкции из двутавра превысила возможности прокатного профиля следует использовать двутавр 30 или 20. Чаще всего производятся балки из металлопроката размером не больше 60Б.

Вес полученной конструкции снижается по сравнению с прокатной до 10% при выборе балки 30, которую довольно легко подобрать нужной длины.

Одна бистальная балка двутавр может включать разные марки металла: из высокопрочной стали начали делать те, которые более напряжены, а из малоуглеродистой стали — менее напряженные. Это существенно отразилось на цене, такие конструкции стали стоить намного меньше.

Следует отметить и возможность безотходного использования двутавров, так как есть возможность заказать двутавровую балку нужной. Специалисты подсчитали, что при уменьшении отходов можно сэкономить до 15%.

Размеры двутавров c характеристиками (сортамент)

Все необходимые размеры двутавров, если это необходимо, можно найти в специальных ГОСТах. В этом документе описываются основные характеристики и геометрические размеры для разных наименований. Из всех представленных наименований составлен список, который называется сортаментом. Посмотрев этот сортимент, можно узнать, какие существуют двутавры, а также описание их основных параметров. Также сортамент вносит некоторые «аксиомы», которые являются некими непреложными истинами, и их нужно обязательно знать и помнить:

Всегда поперечное сечение двутавровой балки должно быть одинаковым с указанными параметрами в чертежах. Обозначение и существующие стандарты должны быть представлены в понятной всем форме.

Размеры, которые приводятся в таблицах сортамента двутавров, должны совпадать с их номинальными размерами (здесь имеются ввиду все основные параметры, такие как масса, вес и площадь сечения), ну и, конечно, должны быть одинаковые и другие физические характеристики.

Должна соблюдаться точность в прокатке двутавров. Их выделяют в два разных вида. Повышенная точность - Б и обычная точность - В. Если появляются другие варианты прокатки, то это не допустимо, и считается в данном случае некондицией двутавра.

Определение размеров, а также разновидности двутавров определяют по номерам проката, которые могут быть представлены следующими цифрами: 10, 12, 14, 16 и так далее.

Расчет веса

Чтобы определить вес двутавра, обязательно нужно узнать две его составляющие. Следует знать его номер, который должен соответствовать ГОСТу, и быть в таблице сортамента, где указаны основные параметры конструкции. Там же можно узнать и о его массе и сечении.

Но нужно помнить, что в таблицах указывается лишь условная масса двутавра. Если быть более точным, то в таблицах указанна масса всего лишь одного погонного метра. Если необходимо произвести расчет двутавра (требуемого количества), тогда это придется сделать самостоятельно. При этом можно воспользоваться табличными данными, которые указаны в сортаменте двутавров.

Пример для расчёта веса необходимого количества двутавра

Допустим, что вы имеете 3 метра двутавра под номером 10. Открываем таблицу весов и находим необходимые данные: погонный метр двутавра 10 условно весит 9,46 килограмма. Вам остается только умножить на листке бумаги или с помощью калькулятора имеющееся у вас количество двутавра (у нас в примере — 3 метра) на найденное значение условного веса погонного метра (9,46), полученный результат будет означать общий вес двутавра (в нашем примере – 28,38 кг).

Итак, всем понятно, что для проведения практических расчетов необходимо иметь справочные данные об условном весе погонного метра (в соответствии с ГОСТом), которые содержит таблица двутавров.

Что ещё нужно знать

Чтобы понять, что такое полка двутавра, достаточно взглянуть на его чертеж. Если посмотреть на него внимательно, то можно увидеть, что у него всего лишь две полки. А сама конструкция полок такова, что выглядят они абсолютно идентично друг другу. Что касается их размеров, то они также определяются существующими ГОСТами.

Для полок в двутаврах также имеют значение их размеры. Прежде всего, это такие параметры, как ширина всей полки и ее толщина. Обычно справочную информацию по этим двум параметрам можно тоже найти в сортаменте двутавров.

Важные параметры при расчете нагрузок

Как уже понятно из чертежей, сечение двутавра должно образовывать характерную фигуру определенной формы. Уже указывалось ранее, что форма поперечного сечения похожа на букву «Н».

Но для профессионалов, чтобы получить расчет двутавра, эта характеристика не играет важной роли. Здесь на первый план выступает такой параметр, как площадь поперечного сечения. Эту информацию очень часто также можно найти в соответствующих ГОСТах, она указывается в сортименте двутавров.

Сколько весит двутавр 30

Чтобы ответить на данный вопрос и узнать, сколько будет весить данный вид металлических изделий, лучше всего обратиться к таблице веса двутавров или заглянуть в ГОСТ. Сортамент определяет, сколько весит всего лишь один метр погонный интересуемой продукции.

Вес двутавра 30 по ГОСТу - это своеобразный эталон, которым обязаны руководствоваться все производители, без каких-либо исключений, выпускающие металлопрокат.

Такое положение дел очень устраивает всех потребителей. В этом случае, если есть эталон, то можно заказать определенную марку продукции и быть уверенным, что размеры и другие характеристики будут одинаковыми у двутавров от разных производителей. В большинстве своем, масса двутавра подразумевает вес одного погонного метра.

Если следовать параметрам и показателям, указанным в ГОСТе, то вес двутавра 30 будет равен 36,5 кг, а вес двутавра 20 – 21 кг за один погонный метр.

С весом двутавра вроде бы все понятно, но иногда кроме веса необходимо получить и информацию по другим характеристикам металлических конструкций. В этом случае, если есть чертеж, то лучше ориентироваться по нему.

Приведем некоторые значения весов одного погонного метра разных двутавров из таблицы сортамента.

двутавр 10 — 9,46 кг один погонный метр

двутавр 12 — 11,5 кг один погонный метр

двутавр 14 — 13,7кг один погонный метр

двутавр 16 — 15,9кг один погонный метр

двутавр 18 — 18,4 кг один погонный метр

двутавр 20 — 21 кг один погонный метр

двутавр 24 — 27,3 кг один погонный метр

двутавр 30 — 36,5 кг один погонный метр

Чертеж - ясное представление информации в наглядном виде

Использование чертежей при выполнении расчетов удобно уже тем, что информация выглядит не запутанной, а представлена в наглядной и понятной форме. Все условные обозначения очень хорошо читаются и распознаются.

По этим обозначениям, впоследствии, можно легко разобраться в справочной информации в таблице двутавров, ведь они как раз строятся в соответствии с условными обозначениями. Таким образом, условные обозначения связаны с геометрическими характеристиками и размерами, которые, в свою очередь, привязываются к физическим параметрам, которые имеет балка двутавр.

Для примера рассмотрим основные обозначения при характеристике:

h — в основном этой буквой обозначают чаше всего высоту конструкции. Очень часто, бывает так, что некоторые строители понятие высота двутавра заменяют на ширину. Если люди работают давно друг с другом, то, конечно же, они понимают, что под шириной двутавра подразумевается его высота. Но когда произносят — ширина двутавра, а называют при этом параметр его высоты, это звучит очень неграмотно.

b- этой буквой обозначают ширину для полок двутавра. Это понятие тоже очень часто проходит трансформацию в устах строителей, и чаще всего, можно услышать «ширина граней». Такое название тоже некорректно, поэтому лучше сразу привыкать говорить правильно - ширина полок двутавра.

s — здесь тоже очень часто происходит путаница, но правильней будет называть этот параметр - толщина стенок двутавра.

t - следует особо подчеркнуть, что это параметр означает среднюю толщину полки двутавра. Нужно это обязательно запомнить, ведь часто в разных местах балки может быть разный уклон между внутренними гранями. Другими словами, в разных местах балки может быть разная толщина, маленькая на конце полки и чуть-чуть побольше в тех местах, где полка соприкасается со стеной двутавра.

Если посмотреть в справочники, то там под данным буквенным обозначением указывают именно среднюю толщину полки, которая измеряется в определенных местах.

R — этой буквой описывают радиус внутреннего скругления у двутавров. Такое обозначение возникло в процессе изготовления двутавров. Так как внутренние грани у полки соединяются не под углом, а при помощи небольшого закругления. Это закругление и его радиус также прописаны в ГОСТе.

r - это тоже радиус, но обозначающий закругление полки. Наружная грань полки описанного двутавра представляет собой плоскую поверхность, а внутренняя грань изготавливается с небольшим скруглением при переходе в конец полки. Радиус этого скругления и указывается в ГОСТе, а также в качестве справочной информацией о длутаврах представлен и в таблице сортамента. Свой радиус закругления для полки имеет каждый номер соответствующего двутавра.

Таким образом, зная все характеристики и параметры металлических балок (в частности двутавров) можно с легкостью проводить различные расчеты для строительных нужд. А если будет сделан верный расчет двутавра, то это значит, что все конструкции, в которых будут использоваться двутавры, будут очень надежны и востребованы.

Двутавровая балка в основании первого этажа строения.

Двута́вр - стандартный профиль конструктивных элементов из чёрного проката или дерева, имеющий сечение, близкое по форме к букве «Н». Балка двутаврового профиля в тридцать раз жестче и в семь раз прочнее балки квадратного профиля аналогичной площади сечения, что превосходит прочность швеллера . Однако устойчивость двутавра к скручиванию очень мала (как и у других открытых сечений - швеллера, уголка) - примерно в 400 раз меньше, чем у круглой трубы такого же сечения.

Название происходит от лат. taurus (бык) - двутавровые балки «двурогие» по обеим сторонам.
В английском языке используется термин I-beam (или H-shaped ), в польском и немецком - чаще используют термины, аналогичные double-T .

Общие характеристики

Размеры двутавров

Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок, согласно ГОСТ Р 57837-2017, по соотношению размеров и условиям работы делятся на следующие типы: балочные (нормальные и широкополочные), колонные, свайные, образцы дополнительной серии. По точности двутавры классифицируются на образцы типа А (высокая точность) и образцы типа В (обычная точность).

Стандартные размеры по ГОСТ Р 57837-2017 варьируются в следующих диапазонах:

Высота двутавра(h): от 100 (мм) до 780 (мм).
Ширина полки (b): от 55 (мм) до 435 (мм).
Толщина полки (t): от 5,1 (мм) до 146 (мм).
Толщина стенки (s): от 3,8 (мм) до 96 (мм).

Сортамент горячекатаных стальных двутавров с уклоном внутренних граней полок устанавливается ГОСТом 8239-89.

Стандартные размеры по ГОСТ 8239-89 варьируются в следующих диапазонах:

Высота двутавра (h): от 100 (мм) до 600 (мм).
Ширина полки (b): от 55 (мм) до 190 (мм).
Средняя толщина полки (t): от 7.2 (мм) до 17.8 (мм).
Толщина стенки (s): от 4.5 (мм) до 12 (мм).

По точности прокатки двутавры с уклоном внутренних граней полок классифицируются на образцы типа Б (повышенная точность) и образцы типа В (обычная точность). Уклон внутренних граней полок должен быть в пределах от 6 % до 12 %.

Двутавры всех типов изготавливают длиной от 4 (м) до 12 (м), по согласованию с потребителем допускается изготовление образцов длиной больше 12 (м).

Масса двутавров

Масса двутавра зависит от номинальной площади его поперечного сечения и длины. При расчётах веса используют среднюю плотность стали, которая составляет 7850 (кг/м 3).

Масса рассчитывается по формуле:

m = p × V, где p - это средняя плотность стали, V - объём двутавра.

Объём двутавра рассчитывается по формуле:

V = FH × h, где FH - это номинальная площадь поперечного сечения, h - длина двутавра.

Согласно ГОСТ Р 57837-2017 масса одного погонного метра стального нормального балочного двутавра в зависимости от номера профиля варьируется от 8,1 (кг) до 194,8 (кг), широкополочного двутавра - от 24.4 (кг) до 518,3 (кг), колонного двутавра - от 26.8 (кг) до 1332 (кг).

Вес горячекатаных стальных двутавров с уклоном внутренних граней полок также зависит от номера профиля и устанавливается сортаментом вГОСТ 8239-89. Масса образцов варьируется в пределах от 9.46 (кг) до 108 (кг).

По нормативам ГОСТ 8239-89 отклонения по массе 1 (м) длины двутавра должны быть в рамках от +3 % до - 5 %.

Типы металлических двутавровых балок

Ржавая клёпаная стальная двутавровая балка

Двутавровая металлическая балка широко применяется в строительстве перекрытий и мостовых сооружений. Также стальные двутавровые балки часто используются для армирования шахтных стволов , в автомобильной промышленности и вагоностроении .

В США чаще всего используют балки с широкими полками (wide-flange (WF) shape ).

Максимальная нагрузка на двутавровые балки по стандарту ASTM :

A36 - до 36 ksi
A572 - от 42 ksi до 60 ksi (обычно 50 ksi)
A992 - от 50 ksi до 65 ksi

Номер профиля обозначает высоту сечения, например двутавр с номером профиля 20, имеет высоту сечения 20 см.

Помимо прочего, двутавровые балки бывают:

Нормальный - обозначение символом «Б»
Широкополочный - обозначение «Ш»
Колонный - обозначение буквой «К»

Деревянная двутавровая балка

Двутавровая деревянная балка применяется в каркасном домостроении . Применение деревянных двутавровых балок в перекрытиях в каркасном домостроении позволяет:

сократить затраты на устройство фундаментов ;
ускорить сроки строительства;
значительно снизить общий вес здания.

По сравнению с использованием простых балок в строительстве, использование двутавровых балок позволяет избежать таких проблем, как

Балка представляет собой составной линейный элемент несущей конструкции, имеющий минимум две точки опоры (опирается на оба конца) и работающий на изгиб. Использование балки направлено в первую очередь на распределение весовой нагрузки всей конструкции. Наиболее часто применяется горизонтальное использование балки, которая компенсирует вертикальную поперечную нагрузку. А само весовое давление балки компенсируется вертикальными элементами, горизонтальная поверхность которых является точкой опоры для балки. Последующая компенсация приходится на опоры конструкции, если отсутствуют дополнительные промежуточные элементы. Таким образом, взаимокомпенсация весовых нагрузок позволяет обеспечить устойчивость и надежность всей конструкции.

Виды балок в строительстве

На фото: балки двутавровые в устройстве кровли

Существует большое количество официальных классификаторов элементов строительных конструкций. Ниже будет представлены две наиболее объективные классификационные схемы.

Классификация строительных балок по виду материала

Стальная балка представляет собой поперечный или продольный элемент несущей конструкции, выполненный из специальной, углеродистой или низколегированной стали методом горячего или холодного металлопроката. Главное достоинство стальных балок: оптимальная степень прочности при работе на изгиб. Применяются при возведении конструкции, предполагающей повышенную весовую нагрузку или высокую степень опасности: подвесные пути, шахтные стволы и так далее.

Железобетонная балка представляет собой строительный элемент линейного типа, применяемый в несущей конструкции с целью перераспределения веса и повышения устойчивости всей конструкции и состоящий из композиционного материала: бетонная матрица, усиленная стальной арматурой. Железобетонные балки являются более дешевым аналогом стальных балок и применяются на объектах со стандартной весовой нагрузкой: жилищное строительство, возведение зданий промышленного типа.

На фото: железобетонная балка для возведения моста

Деревянная балка представляет собой элемент несущей деревянной или иной облегченный конструкции, выполненный из древесины. Широко применяется для возведения жилых и хозяйственных сооружения из дерева.

На фото: деревянная балка в устройстве перекрытия

Классификация строительных балок по типу торцевого сечения

Сечение прямоугольного типа. Целесообразно в использовании в пролетах с малой длиной.
Сечение «L»-типа. Применение целесообразно при конструировании фасадов сооружений.
Стандартные и двускатные тавровые балки (сечение «T»-типа). Оптимально подходят для пролетов средней длины. В
Балка двутавровая. Имеют повышенную устойчивость и используются для длинных пролетов.
Сечение «V»-типа. Используются в качестве дополнительного элемента для усиления несущей конструкции.
Сечение «VT»-типа. Использование в качестве прогонов.

Двутавровые балки в свою очередь делятся на подкатегории:

Балка двутавровая с параллельными гранями полок. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 26020-83.
Стандартная двутавровая балка с углом наклона граней полок от 6 до 12%. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 8239-89.
Специальная двутавровая балка, стандарты и размеры представлены ГОСТом 19425-74. Делятся на два подтипа с маркировкой: «M» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 12%; «C» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 16%.

Отдельно необходимо рассмотреть такой элемент несущей конструкции, как ригель (иногда имеет наименование: ригельная балка). Ригель в подавляющем большинстве случаев бывает железобетонным и в отличие от стандартной балки является неотъемлемым элементом рамы (балка – это самостоятельный элемент конструкции). Ригель широко используется при устройстве опалубки.

Расчет прочности балки при работе на изгиб

Для расчета прочности балки на прогиб (то есть определение веса, который данный элемент несущей конструкции способен выдерживать без появления деформаций и иных ведущих к разрушению конструкции факторов) требуется учитывать целый ряд факторов, основными из которых являются:

Длина балки. Чем короче балка, тем большую нагрузку она способна выдержать.
Материал, из которого изготовлена балка. Сталь является наиболее прочным материалом.
Поперечное сечение балки (площадь и форма). Чем больше площадь, тем больше допустима нагрузка на изгиб.
Способ закрепления балки в несущей конструкции. Во многом зависит от формы сечения. Балка двутавровая крепится наиболее прочно.

Для расчета максимальной нагрузки на изгиб используют формулы сопромата. Для упрощения процесса можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить достаточно точное значение на основании введенных данных.

Виды

Двутавровые профили имеют разную высоту, уклон, толщину стенки. Их изготавливают горячекатаным или сварным способом. Все модификации этих металлоизделий соответствуют требованиям определенных ГОСТов и ТУ. В связи с этим различают:

нормальные двутавровые профили, которые обозначают буквами Б или ДБ;
широкополочные (имеют обозначение Ш или ДШ);
колонные (обозначают К);
дополнительную серию (имеет обозначение Д) ;
специальную строительную (обозначается С, в том числе для автомобильной промышленности);
мостовую или монорельсовую (обозначается М);
узкую (с обозначением У).

Исходя из такой квалификации, формируется цена двутавровой балки.

От чего зависит цена двутавровая балки

Производство предлагает двутавры горячекатаные стальные, выполненные с параллельными гранями полок и с определенным уклоном граней.

Цена двутавровой балки, выполненной горячекатаным или сварным способом, немного отличается. Кроме того, на цену влияет:

марка стали;
мерность или немерность металлоизделий;
завод-производитель;
вес получаемой партии металла и др.

ГОСТ двутавровой балки

ГОСТ двутавровой балки регламентирует ее производство с разными параметрами. ГОСТ 8239-89, ГОСТ 535-88 и ГОСТ 19281-89 относят к основным регламентирующим документам. Для определенных видов балок имеются другие ГОСТы и ТУ, указывающие на соответствие производства определенным требованиям.

Востребованность

балки двутавровые нормальные, таблица
балка широкополочная двутавровая стальная, таблица

двутавр с уклоном внутренних граней полок, таблица
колонные двутавры, таблица

Размеры

Двутавровые балки ГОСТ 8239 выпускают с размерами от 10 до 100. Размер определяет высоту в сантиметрах. 10-й двутавр имеет высоту 10 см, полку – 55мм, толщину полки 4,5мм. При этом вес одного метра такой конструкции будет 9,460 кг. Одна 6-метровая штанга такого металлического изделия будет весить 57 кг. В 1-й тонне металлопроката — чуть более 17-ти метров балки 10-го размера. Эти показатели имеются в специальных справочных таблицах. Ходовыми размерами обладает стальной профиль 10-го, 18-го, 20-го, 30-го размеров. В огромных конструкциях масштабного , мостостроения, возведения плотин, электростанций применяют мощные профили 80-го или 100-го размера. По особым заявкам возможно изготовление двутавровых профилей больших размеров и определенных требований. Двутавровая балка, цена на такие металлоизделия, изготовленные по заказу, определяется по договору.

Применение

Применение металлических балок весьма разнообразное. Самое главное их предназначение связано со строительными отраслями. Кроме этого такие металлоизделия используют в:

машиностроении;
автомобилестроении;
вагоностроении;
металлургической отрасли;
сельском и народном хозяйстве;
горной и добывающей промышленности.

Из этих устанавливают перекрытия для объектов промышленного и гражданского строительства, массивные колонны, опоры мостов, подвесные пути и другое. Специальные профиля широко применяют при строительстве и реконструкции гидроэлектростанций, станций метрополитена, при армировании стволов в шахте.

Полные тексты ГОСТов в формате PDF можно скачать по нижеприведенным ссылкам. Двутавры стальные горячекатаные, Прокат из стали повышенной прочности, Балки двутавровые и швеллеры стальные специальные.

Двутавровая балка — это изделие из металла с профилем, похожим на букву «Н». Бывает она разнообразных размеров: от 4 м до 12 м. Производятся двутавровые балки из низколегированной и углеродистой стали. При применении балок такого типа увеличивается общая прочность металлоконструкций. Балка двутавровая используется активно при возведении жилых домов, сооружений, и в монолитном строительстве, при выполнении несущих перекрытий.

Показатели прочности балки, зависят от нескольких характеристик:

форма и площадь поперечного сечения;
длина всей балки;
материал, из которого балка изготовлена;
способ ее фиксации.

Преимущества использования балок

неизменные геометрические характеристики;
значительная устойчивость к всевозможным видам нагрузок (сжатие, изгиб), и к влиянию атмосферных и механических воздействий;
возможность применения при уменьшении на основании нагрузок.

Классификация балок

Балка, имеющая параллельные грани полок, расположенные перпендикулярно к основанию, может быть нескольких типов:

балка нормальная (базовая) маркировка Б. Изделия такого вида используются в ветках отдельных опор и колонн. Необходимо заметить, что в месте соединения следует выполнять дополнительную фиксацию;
балка широкополочная, маркировка Ш. В этом варианте, изделию требуется опора в одном месте либо в нескольких. В зависимости от того, какой длины балка, имеется возможность изделие подобрать для одного перекрытия, а при необходимости сразу для нескольких пролётов. Такой вид применяется в разнообразных областях строительства, и при этом не нужны специальные обработки и крепления;
балка колонная, маркировка К. Используется активно при возведении колонн и аналогичных сооружений, например, мостов и высотных зданий. Изделия такого типа могут выдерживать существенные нагрузки. Имеют высокую степень прочности и очень большой вес.

Когда балка обладает определенным уклоном граней, то может быть:

специальной;
обычной — уклон грани 6 – 12 %.

Предназначается балка, имеющая уклон 12 % для того, чтобы обустраивать конструкции подвесных путей. Также имеются специальные изделия для путей подвесных, помогающие создавать абсолютно надёжные строения мостов и других перекидных конструкций, имеющих довольно большое давление на прогибе. У таких изделий по всей длине утолщённые стенки и полки. Изделия, имеющие уклон равный 16 %, предназначаются для армирования стволов в шахтах.