Балка: сущность, основные виды, целесообразность использования, рекомендации. Металлические балки перекрытия: виды и свойства Какие бывают двутавровые балки

Двутавр (балка двутавровая) — разновидность сортового металлопроката, отличающаяся высокой несущей способностью. Имеет узнаваемое Н-образное сечение, которое и предопределяет технические характеристики изделия. Один из самых востребованных материалов в различных промышленных сферах.

Вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте с актуальными ценами на новую двутавровую балку и .

Назначение и сфера применения

Двутавровые балки используются в качестве несущих элементов при возведении металлоконструкций и в крупнопанельном строительстве. Применение проката данного типа позволяет упростить проектные решения без потери несущей способности сооружений. Чаще всего двутавры используются для решения следующих технических задач:

Допускается применение балок этого типа при сооружении любых конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по несущей способности. Рекомендовано размещение двутавра в теле бетонной конструкции, при открытом монтаже требуется обязательная антикоррозийная обработка.

Преимущества изделия

Специфическая форма сечения обеспечила отличную несущую способность этого конструктивного элемента. По сравнению со стандартными прямоугольными профилями двутавр обладает повышенной в 7 раз прочностью и более чем в 30 раз жесткостью. По своим конструктивным особенностям двутавр близок швеллеру, но последний в основном используется при возведении более легких конструкций, он не сможет эффективно работать при значительной нагрузке.

Массовость применения двутавровых балок определена следующими преимуществами.

• Высокая устойчивость к деформациям на изгиб и кручение.
• Повышенная несущая способность.
• Уменьшенный вес по сравнению с другими типами металлопроката с аналогичными техническими характеристиками.

Особенности производства

На практике применяют две основных методики изготовления двутавровых балок.

1. Технология горячего проката, позволяющая обеспечить выпуск изделий в промышленных масштабах.
2. Изготовление двутавров с применением сварочных технологических линий. Сварные балки отличаются более точной геометрией, но уступают горячекатаным по некоторым техническим параметрам.

Производство данного вида несущих конструктивных элементов осуществляется с применением высокоуглеродистых низколегированных сталей, что предопределяет обязательную антикоррозийную обработку при открытом монтаже.

В соответствии с ГОСТ 27772-88, регламентирующим производство горячекатаного фасонного проката, для изготовления двутавров должна применяться сталь следующих марок: С 235, 245, 255, 275, 285, 345, 345К, 375.

Существующие классы и соответствующие ГОСТы

Все выпускаемые методом проката разновидности двутавров можно разделить на три основных класса, требования к которым определяются действующими стандартами.

Сварные изделия выпускаются на основании технических условий производителя ТУ У 01412851.001-95. Отдельные производители используют свои собственные ТУ для производства того или иного типа двутавров.

По особенностям сечения выделяют следующие категории продукции:

• Балки с нормальной шириной полок (Б).
• Двутавры с увеличенной шириной полок (Ш).
• Колонные двутавровые балки (К).
• Монорельсовые двутавры (М).
• Балки специальной серии для особо сложных условий (С).

Производители осуществляют отгрузку партий с кратной, кратной мерной, немерной длиной двутавров. Стандартные размеры предполагают изготовление изделий длиной от 4 до 13 метров, производство балок, выходящих за пределы указанных параметров, может быть организовано по согласованию непосредственно с производителем.

Особенности расчета потребности

При определении количества необходимого для различных конструкций материала, выбора способа транспортировки необходимо знать соотношение размеров и массы двутавровых балок. Необходимость перевода одной величины в другую возникает так же при разработке проектной документации.

Решить данную проблему можно при помощи онлайн калькуляторов, а в случае их отсутствия рекомендуется воспользоваться специальными таблицами, приведенными в нормативных документах.

Так для горячекатаных стальных двутавров соотношение приведено в следующей таблице.

А для определения общей площади поверхности двутавров того же ГОСТа, рекомендуем воспользоваться следующей таблицей.

Такие справочные данные существенно упростят расчет и разработку проектной документации.

Строительство любой, даже самой небольшой постройки, невозможно без применения ряда элементов, которые при возведении зданий уже давно относят к так называемым базовым составляющим. Одним из так называемых базовых элементов можно назвать обычную балку из металла. Она является металлическим изделием с Н-образным сечением, активно применяющимся, в различного рода строительных сферах для создания мостовых сооружений, путей подвесного типа, опор, перекрытий, а также металлоконструкций различного типа.

Если говорить о функции этого элемента, то основной его задачей является выполнение функции опоры для всей конструкции. В жизни мы можем встретить его в качестве перекрытия и кровли. А если, например, использовать так называемую 2-тавровую балку, то можно довольно быстро сделать простой, но крайне эффективный реечный кран, который позволит осуществлять перемещение крупногабаритных грузов. Для таких же целей используют реечный профиль, как направляющие или рейки. Кроме того, его конфигурация дает возможность использовать его для прокладки железнодорожных соединений.

Какими они бывают

На сегодняшний день существует несколько категорий балок, которые изготовляются крупными предприятиями:

• балка двутавровая, сделанная по ГОСТу;
• сварная;
• из стали;
• тавровая;
• из металла;
• сварная двутавровая.

Они также могут отличаться по целому ряду характеристик: по толщине полок и стенки, по расположению граней, по методологии производства, и тому подобное. Если говорить об основных характеристиках, то балки бывают:

• горячекатаными из стали;
• двутавровыми из стали;
• двутавровыми, выполненными из низколегированной, и углеродистой стали.

• с гранями параллельного типа. Сюда входят балки нормальные, широкополочные и колонные;
• с гранями под уклоном. Они бывают обычными и специальными;
• специальные из стали;
• из стали горячекатаные;
• из углеродистой низколегированной стали с большой плотностью.

Следует сказать, что все балки 2-тавровой категории разделяются по методу производства на 2 категории. Первая - горячекатаные балки, создается, когда нагретые металлозаготовки пропускают через валки прокатного стана. Второй тип изделий выпускается по сварной технологии, когда металлический лист разрезается на части, после чего делается так называемая прихватка, а потом уже выполняется сварка.

Кроме того, балки из стали с гранями параллельного типа подразделяются на три группы:

• нормальные;
• с полками широкого типа;
• колонной категории.

Балки, где есть наклон граней делятся на:

• обычные с уклоном на 5-11%;
• специальные.

Последние, в свою очередь, могут относиться к категории:

• М. Это изделия из стали, предназначенные чтобы создавать пути подвесного типа. Уклон внутренних граней тут будет не менее 5 процентов;
• С. Металлические изделия, которые применяются для укрепления стволов в шахтах. В таком случае уклон будет не менее 11 процентов.

Если вас интересует качественная стальная балка в Ростове , то ее можно приобрести дешево в "Сталепромышленной компании" в короткий срок.

Где еще можно использовать такие приспособления

Продолжая тему назначения стальных балок, скажем, что они используются не только как цельные элементы в возведении промышленных, общественных и других типов сооружений. Также, они часто выступают конструкционными частями кровли, могут выступать частями перекрытий между этажей, а также быть основой для эстакад кранового типа. Для создания колонн и перекрытий часто используются и двутавровые варианты. Они используются и в фермах перекрытий из стали. Повсеместное применение именно такого типа балок объясняется тем, сделать их довольно просто, а в работе они относятся к категории очень надежных.

Также популярными считаются изделия, которые делаются из стали низколегированного типа. Химсостав при их создании должен обязательно соответствовать нормам ГОСТ. Отдельно следует сказать о том, что номер балки из металла означает ее условный размер в сантиметрах. Наименьшей цифрой является десять, а наибольшей - сто. Создание балок с иными характеристиками возможно лишь по спецзаказу. Размером же рассматриваемого изделия из стали считается величина между внешними гранями ее полок.

Обычно балка в горизонтальном положении, воспринимает поперечную вертикальную нагрузку, исходящую от веса. Но довольно часто следует учесть влияние целого ряда гипотетических горизонтальных сил поперечного типа. В качестве примера можно назвать, ветровую нагрузку при учете возможного землетрясения.

Такое изделие под нагрузкой, также оказывает воздействие на опоры, которыми могут быть колонны, стены, подвесы либо же те же самые балки. После этого нагрузка переходит дальше и в ряде случаев, она воспринимается различными конструкционными элементами, работающими на сжатие - опорами. Можно также сказать отдельно о случае ферменной конструкции, где стержни опираются на балку, находящуюся в горизонтальном положении.

Также, следует сказать, что прочностные характеристики изделия зависят от следующих физических параметров:

• материала, из которого она изготовлена;
• длины;
• площади, а также формы поперечного сечения;
• способа, которым она закреплена с другими элементами.

Где можно приобрести качественные стальные балки

Если говорить о том, где можно купить качественные стальные балки в Ростове, то это можно сделать в "Сталепромышленной компании". Здесь продаются только качественные балки, выполненные из прочных металлов с высокими характеристиками, которые прошли проверку на прочность и на наличие брака. Здесь также можно изготовить ряд балок под заказ, если вам нужны какие-то нестандартные решения в этом вопросе. Кроме того, цена балок в "Сталепромышленной компании" является довольно доступной, что объясняется отсутствием посредников при продаже балок клиенту.

Все балки имеют свои классификации, основанные на четких параметрах. Учитываются такие факторы: назначение, технология изготовления, технические данные, грани полок, их расположение и ширина. По типу они делятся на разрезные и неразрезные. Также есть балки, у которых полки размещены параллельно. Они бывают широкополочными, нормальными и колонными.

Еще одним критерием различия балок служит их длина. Существует 5 видов: мерные; кратные мерные; мерные с учетом 5% остатка от общей массы партии; кратные мерные с учетом 5% остатка от общей массы партии; балки немерные.

В отдельную группу отнесены балки, которые производятся из металла с покрытием из цинка. Такое покрытие делает профили хорошо защищенными от воздействия коррозии, что продлевает срок службы всей системы в целом. Эти профили часто применяются как каркас для многоэтажных зданий, для изготовления ворот, оконных рам, навесных фасадов и т.д.

Маркировки балок

Каждый тип балок имеет свой ГОСТ и маркировку, что позволяет безошибочно находить нужную продукцию. Однако следует четко в них разбираться.

Важно! Все типы балок делятся на разновидности.

Сварные балки существуют двух типов: для шахт (С) и для подвесных путей (М). Прокатка бывает высокоточной (А) и стандартной точности (В). По желанию заказчика балки делаются длиной от 4 до 13 метров.

Основные буквенные обозначения:

• «У» – с узкой полосой;
• «Б» – стандартная полоса;
• «Ш» – широкая полоса;
• «Д» – средняя полоса – это специальная группа со средней шириной;
• «К» – колонные – полки по ширине равны длине профиля;
• «М» – для подвесных путей.

Большинство заводов занимаются выпуском по ГОСТам, однако возможен выпуск и по отдельным техническим условиям, которые отличаются от государственных норм. Это позволяет покупателям приобретать двутавры, которые не нуждаются в дальнейшем в дополнительной обработке и подгонке.

Стальные балки перекрытия и их производство

Балки стальные перекрытия изготавливаются двумя различными методами: прокатка и сварка. От типа изготовления и происходит название двутавров – горячекатаная стальная и сварная балки. От того, каким способом была произведена продукция, зависит ее стоимость. Однако, благодаря наличию ГОСТов, которые регламентируют процесс изготовления, основные характеристики прочности не меняются, что делает оба вида балок весьма надежными и качественными.

В сварочном типе производства происходит раскрой стали на полосы на специальном аппарате для термической резки. Далее на сборочном станке балки собираются и свариваются под флюсом. Прокатная система производства заключается в прокате цельного горячего металла до нужной формы. Следующий этап – общий для двух типов, производится сверление отверстий, очистка и покраска.

Стальные балки – это незаменимый и важный материал для постройки самых различных сооружений и зданий, мостов, линий коммуникаций, подвесных конструкций. Разнообразие, прочность и надежность сделали их самым распространенным и нужным элементом для каждой строительной площадки.

Балка – представляет собой длинномерный элемент, длина которого значительно больше характерного размера для поперечного сечения. В составе строительных конструкций балка работает, главным образом, на изгиб, поэтому ее рекомендуется изготавливать с тонкостенным поперечным сечением. Наиболее востребованными являются балки двутаврового сечения , представляющие собой Н-образный профиль, который образован двумя параллельными полками и соединяющей их стенкой.

Рис.1 - Двутавровые балки на холодильнике прокатного стана

В строительстве используются балки перекрытия из различных материалов. Наиболее востребованным вариантом является сварной или катанный двутавр. Расчет металлических балок перекрытия ведется, исходя из количества опор, схемы опирания на стены и крепления к основанию, условий эксплуатации и других факторов. На основании расчета выбирается наиболее экономически приемлемый вариант балки.

При необходимости выполняется усиление металлических балок перекрытия. Такие мероприятия требуется проводить, если в процессе эксплуатации этот элемент подвергается горизонтальным нагрузкам, которые могут привести к снижению его характеристик и разрушению. Во избежание этого явления металлические балки усиливают одним из следующих способов:

• применение накладок для увеличения сечения (рис. 2а, 2б);
• обетонирование (рис 2в);
• использование шпренгеля (рис. 2г);
• применение распорных или натяжных устройств для регулировки напряжений (рис. 2 д, 2е);
• использование дополнительных опор (рис 2 ж, 2з).

Рис. 2 - Методы усиления балок

В зависимости от метода изготовления выделяют следующие виды металлических балок перекрытия:

• горячекатаные двутавры – наиболее дешевый и простой вариант, который предполагает использование серийно выпускаемого проката;
• сварные, болтовые, клепаные балки – изготавливаются специализированными предприятиями и позволяют решать нестандартные строительные задачи.

Горячекатаные двутавровые металлические балки перекрытия

Основной объем используемого в строительстве двутавра изготавливается горячей прокаткой из непрерывнолитой заготовки. В зависимости от технологии производства и геометрических характеристик продукции выделяют несколько групп балок.

Двутавры с уклоном граней полок по ГОСТ 8239

Этот вид продукции отличается наличием уклона внутренних граней полок относительно внешних в пределах 6-12°. Такая продукция имеет следующие характеристики:

• выпускаемые профили – от балки 10 до балки 60 (число обозначает высоту в сантиметрах);
• ширина профиля – от 55 до 190 мм;
• толщина стенки – от 4,5 до 12 мм;
• толщина полок – от 7,2 до 17,8 мм.

В качестве балок перекрытий могут использоваться усиленные двутавры с уклоном полок по ГОСТ 19425, который изначально разрабатывались для изготовления подвесных путей и армирования шахтных стволов.

Рис.3 - Балка, имеющая уклон полок

Двутавры с параллельными гранями по ГОСТ 26020

В последнее время в строительстве отдается предпочтение более экономичным двутаврам, имеющим параллельные грани полок. Кроме указанного стандарта, такая продукция также производится по СТО АСЧМ 20-93 (имеет незначительное отличия по геометрии).

Характеристики нормальных двутавров:

• выпускаемые профили – от балки 10Б1 до балки 100Б4 (число обозначает высоту в сантиметрах, буква «Б» - нормальный профиль, последняя цифра – номер типоразмера в группе с одинаковой высотой);
• ширина профиля – от 55 до 320 мм;
• толщина стенки – от 4,1 до 19,5 мм;
• толщина полок – от 5,7 до 32,5 мм.

• выпускаемые профили – от балки 20Ш1 до балки 70Ш5 (Ш – широкополочный тип);
• ширина профиля – от 150 до 320 мм;
• толщина стенки – от 6,0 до 23,0 мм;
• толщина полок – от 9,0 до 36,5 мм.

• выпускаемые профили – от балки 20К1 до балки 40К5 (К – колонный тип);
• ширина профиля – от 200 до 400 мм;
• толщина стенки – от 6,5 до 23,0 мм;
• толщина полок – от 10,0 до 35,5 мм.

Рис.4 - Балка, имеющая параллельные полки

Сварные, болтовые и клепаные балки перекрытия

Такой вариант используется, когда размеры металлических балок перекрытия отличаются от стандартных или катаные двутавры не удовлетворяют расчетным условиям по общей устойчивости, жесткости либо прочности. Кроме того, предпочтение «сборным» балкам отдается в случае их большей экономичности или лучшего уровня эксплуатационных характеристик.

Чаще всего используется сварная балка, которую изготавливают путем сварки автоматом под флюсом. На предварительном этапе осуществляется раскрой, зачистка и правка металла, разделка кромок под сварку, а затем, непосредственно, процесс соединения элементов в единое целое. После сварки готовое изделие правится для устранения термических деформаций (грибовидности).

Таким образом можно получать не только стандартные типоразмеры, но и изделия переменного сечения, усиленные или бистальные двутавры.

Двутавр – это металлический профиль, изготовленный из углеродистой и низкогированных сталей, деревянная или стеклопластиковая балка с сечением в виде буквы Н. Двутавры применяют в строительной индустрии, мосто- и судостроении. При строительстве жилых и промышленных зданий он нужен для монтажа балок потолочного перекрытия. Как выбрать профиль и что учесть при его установке, чтобы получить прочную конструкцию?

Конструкционная форма двутавра

Разновидности двутавровых балок и их основные характеристики

Ввиду большого спроса на двутавровые изделия с самыми различными характеристиками налажено их производство не только из стали, но и прочих материалов – дерева, алюминия, железобетона, стеклопластика. В частном домостроении, в том числе многоэтажном, наиболее часто применяется фасонный металлопрокат, сварные и деревянные двутавры.

Разобравшись, что такое двутавр, несложно понять, что за счет своей формы он обладает высокой несущей способностью и жесткостью при малом удельном весе (в 30 раз больше, чем у квадратной балки с аналогичной площадью). Его горизонтальные поверхности – полки – являются несущими и служат опорными площадками, распределяющими нагрузку и не дающими балке перекоситься или опрокинуться.

Перекрытия, изготовленные из двутавровых элементов, отличаются прочностью, особенно важной для дальнейшего монтажа кровельного или полового основания.

Примечательно, что прочность расположенных рядом двутавровых элементов суммируется, а уложенных друг на друга – учетверяется.

Важными параметрами, по которым определяется необходимый вид двутавра, являются:

• габариты и площадь сечения;
• вес погонного метра;
• осевой момент сопротивления и инерции;
• статический момент и радиус инерции.

Двутавр как балка потолочного перекрытия

Тонкости выбора двутавровых балок из металла

Как правило, металлический двутавр производится из углеродистой и низколегированной стали, марка которой указывается в обозначении. Металлургические производства обязаны изготавливать его согласно нормативным документам, в которых прописаны основные требования к химическому составу материала, геометрическим параметрам и допускаемым отклонениям от нормы. Разделение металлопроката на различные по характеристикам подвиды позволяет его использовать максимально широко и рационально.

Сортамент металлических балок – размеры и маркировка

По ГОСТ 8239-89 типоразмер двутавра определяется высотой его стенки: например, профиль под номером 10 имеет расстояние между полками 100 мм, а 60-й типоразмер – 600 мм.

Кроме номера, обозначаемого в маркировке материала, существует еще несколько типов двутавровых профилей. Так, их различают:

• по расположению полок – с уклоном внутренних граней и с параллельными полками;
• по способу производства – изготовленные методом горячего проката (горячекатаные) и сваренные из стальных листов (сварные);
• точности изготовления – повышенной точности (маркируются литерой Б) и обычной точности (литера В).

Сортамент двутавра

Металлический двутавр, уклон внутренних граней которого составляет от 6 до 12%, считается классическим и, в свою очередь, классифицируется по назначению на обычный и специальный металлопрокат. Сортамент специальных двутавровых балок регламентируется ГОСТом 19425–74 и распространяется на балки для подвесных путей (серия М) и для армирования шахтных стволов (серия С).

Двутавры с параллельным расположением внутренних граней полок изготавливаются согласно действующему ГОСТу 26020-83 либо техническим условиям крупного завода-изготовителя СТО АСЧМ 20-93. В зависимости от особенностей конструкции существуют следующие виды балок:

• нормальные балочные «Б» (характеризуются высотой до 1000 мм, шириной полок до 320 мм);
• широкополочные «Ш» (высота – до 1000 мм, ширина – до 400 мм);
• колонные «К» (отличаются шириной полки, приблизительно равной высоте профиля).

Длина стандартного металлопрофиля составляет от 4 до 12 м (двутавры с параллельными полками могут быть и 13-метровыми), однако по согласованию с заказчиком допускается их изготовление большей длины.

Особенности сварного двутаврового профиля

Поскольку производители выпускают горячекатаный прокат размером не более 60Б, для конструкций, требующих исключительно высоких показателей жесткости и несущей способности, используют сварной двутавр. Согласно ТУ У 01412851.001-95 их также маркируют по высоте стенки двутавра, поэтому существуют типоразмеры от 45БС (высота 445 мм) до 200БС (высота 2010 мм). Литерная маркировка для горячекатаных изделий распространяется и на сварные.

Производство сварной балки

Технология их производства из листового металла более экономична, чем прокатывание стального сляба, однако представляет собой достаточно сложный процесс. Качество и надежность сварной двутавровой балки во многом зависит от используемого оборудования и неукоснительного соблюдения всех операций:

• заготовки требуемой толщины должны быть раскроены на станках с ЧПУ либо на оборудовании термической резки;
• элементы будущего двутавра на современных заводах свариваются на автоматизированных линиях с применением гидравлических прижимных элементов;
• готовое изделие подлежит обязательной правке, устраняющей термическую деформацию, после которой оно приобретает четко соблюденную геометрию.

Производство заготовок из малоуглеродистой стали, использование устаревшего оборудования, нарушение технологических приемов, низкая квалификация сварщика приводят к тому, что двутавры, изготовленные кустарным методом, имеют заниженные эксплуатационные возможности.

Выбирая материал, следует обращаться к надежным поставщикам, продукция которых по механическим свойствам не уступает горячекатаным аналогам.

В то же время, сваркой можно производить разнополочные двутавры и балки переменного сечения. Это позволяет подобрать оптимальную площадь сечения и уменьшить чрезмерный запас прочности конструкций. Также сварные изделия могут быть выполнены определенной длины, с заданными вырезами и отверстиями, с применением различных марок стали (бистальные балки), благодаря чему заказчик получает более технологичную и экономичную форму опор.

Сварные двутавровые балки переменного сечения и с перфорацией

Преимущества и недостатки использования Н-профиля

Только в России и странах СНГ существует более 20 металлургических заводов, многие из которых являются гигантами, производящими миллионы тонн проката в год. Двутавровые балки занимают львиную долю этого объема, поскольку отличаются универсальными характеристиками:

• наиболее рациональной с точки зрения расхода металла формой для балочных элементов;
• отличными показателями по износостойкости и прочности изготовленных из них конструкций;
• наличием госстандартов и технических условий, диктующих качественные параметры изделий;
• монолитностью и отсутствием сварных швов у горячекатаных двутавров – для особо ответственных металлоконструкций;
• разнообразием характеристик и свойств у сварных двутавров – для облегчения балочных конструкций, уменьшения нагрузки на фундамент и снижения стоимости строительного проекта.

Плюсов у сварной и горячекатаной металлопродукции много, однако есть и условные недостатки, которые необходимо учитывать их на этапе проектирования:

• малая устойчивость Н-образной балки к скручиванию (в 400 раз меньше, чем у балки круглого сечения);
• дефицит горячекатаных двутавров больших типоразмеров и вынужденная их замена сварным профилем;
• необходимость дополнительного армирования сварных двутавров, используемых в качестве нагруженных элементов;
• неоправданно высокая металлоемкость и большое количество отходов при использовании балки длины и толщины, определенных ГОСТом, а не заказчиком.

Приобрести прокатные балки можно сразу у торгующих металлопрокатом посредников либо производителей, а сварные изделия чаще всего необходимо заказывать заблаговременно.

Применение двутаврового металлопроката

Интенсивное развитие строительной промышленности вызвало необходимость совершенствования и рационализации способов изготовления металлических двутавровых балок, благодаря чему сфера их применения заметно расширилась. Сегодня двутавр используется как в малоэтажном частном строительстве, так и в крупных проектах коммерческой и промышленной направленности, а также в тяжелом машиностроении.

Двутавр в виде кровельной фермы ангара

Где применяется Н-образный стальной прокат

В ходе теоретических и экспериментальных исследований было доказано, что двутавровые балки оптимально воспринимают нагрузки на изгиб, следовательно, их целесообразно использовать в виде несущих элементов:

• металлических балок перекрытия зданий;
• колонных металлоконструкций;
• мостовых сооружений;
• подвесных путей;
• рамных конструкций вагонов, автомобилей, экскаваторов и пр.;
• арматурного каркаса стен шахт.

Широкополочный двутавр допустимо использовать для балок, колонн и стержней средненагруженных ферм, тогда как колонный ставится только при больших пролетах и существенных нагрузках (на фото – двутавровая балка колонного типа).

Колонный двутавр

Расчет стального двутавра – что важно учесть

Чтобы минимизировать отходы, облегчить конструкцию, тем самым снизив трудовые и материальные расходы без ущерба для прочности здания, необходим профессиональный расчет двутавровых балок. Такую услугу предоставляют архитектурные и конструкторские бюро или строительные фирмы.

В несложных случаях калькуляцию можно провести самостоятельно, однако рекомендуется проверить ее результаты у специалиста.

Исходными данными для решения задачи по выбору профиля согласно несущей способности служат несколько показателей:

• расстояние между внутренними гранями более коротких стен (длина пролета);
• нормативная и расчетная нагрузка (нормативные данные берутся из таблиц соответствующего ГОСТа, а расчетные определяются путем их умножения на шаг балки (от 0,8 до 1,2 м));
• количество двутавров, соединенных в одной балке (в том случае, если она составная), и их ориентация относительно нагрузки;
• расчетное сопротивление (параметр, зависящий от марки стали, обычно берется усредненное значение Ry=210 Мпа).

Вычислив требуемый момент осевого сопротивления, можно точно определить номер двутавра (это также делается по таблицам).

Монтаж перекрытия по металлическим двутавровым балкам

Вне зависимости от того, ведется ли строительство нового здания либо реконструируется старое, монтаж перекрытия должен вестись по чертежу поверхности, дающему подробное представление о будущей конструкции. Запрещено увеличивать шаг между двутаврами на расстояние более расчетного, так как экономия на этом этапе чревата негативными последствиями.

Преимущества перекрытий из двутавра

Опорами для двутавра служат металлические, железобетонные либо кирпичные колонны и несущие стены. При установке обязательно надо использовать строительный уровень – это поможет избежать проблем при монтаже опалубки. Также важно обеспечить достаточную площадь опор – для этого балки должны заходить на стену более чем на 20 см.

На опорных поверхностях требуется закрепить фанерный лист расчетной толщины для опалубки под заливку монолитной бетонной плиты. Необходимо, чтобы ее толщина составляла не менее 1/35 шагового расстояния. После установки поддерживающей системы (ее обычно изготавливают из металлических распорок или деревянных балок по 1–2 шт. на кв. м.) важно проверить прочность балочного перекрытия собственным весом, стараясь выявить малейшие колебания поверхности.

При обустройстве больших пролетов иногда возникает необходимость в стыковке двутавров – ГОСТа как такового для этой операции не существует, однако есть соответственное требование в СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции».

Согласно ему стыковку допускается производить одним из трех способов:

• сваркой встык фрезерованных торцов;
• на накладках со сварными или сварными соединениями;
• с помощью фланцев, воспринимающих растягивающее усилие болтами, тогда как сжимающее – через прижатие фланцевых поверхностей.

Варианты выполнения монтажных стыков

Узел крепления двутавра с колонной с помощью накладок и болтового соединения

Следует помнить, что металлические балки подвержены коррозии, поэтому их требуется защищать лакокрасочными покрытиями.

Деревянные балки-двутавры – сортамент и практическое применение

Целесообразность применения двутавровых балок из дерева вызывает немало сомнений. В частности, многие недоумевают, чем они отличаются от простых деревянных брусьев. Ответ на эти сомнения кроется опять-таки в особой конструкции двутавра, который в данном случае состоит из двух деревянных полок и фанерной стенки – за счет этого он способен выдержать изгибающую нагрузку, в несколько раз большую, чем монолитная балка с простым сечением.

Деревянные двутавры – новинка на рынке стройматериалов

Виды и типоразмеры деревянных профилей

Ассортимент этого стройматериала достаточно хорошо проработан и позволяет его применять как несущий элемент не только перекрытий и стропильных систем, но и каркасов стен и крыш. Так, различают следующие серии деревянных двутавров:

• клееная (БДК) – балка склеивается из конструктивных элементов синтетическими смолами под высоким давлением и предназначена для использования в коротких пролетах;
• клееная усиленная (БДКУ, БДКУ-Л) – благодаря увеличенной ширине полки (64 мм) балки этой серии имеют достаточную площадь для гвоздевого крепления и могут быть применены на длинных пролетах;
• клееная широкая (БДКШ, БДКШ-Л) – отличаются еще более широкой полкой (89 мм), поэтому серия предназначена для использования в конструкциях, испытывающих крайне высокую нагрузку, стропильных системах или на сверхдлинных пролетах;
• стеновая усиленная (СДКУ, СДКУ-Л) – этот вид балок используется в каркасе стен в качестве его основы;
• стеновая широкая (СДКШ, СДКШ-Л) – стойки с такой маркировкой применяются для изготовления стеновых панелей.

Литера Л в конце маркировки означает, что балка изготовлена из высокопрочного бруса LVL, что придает ей прочность, превышающую обычную в 1,25–1,5 раза. Стандартная длина балок – 6 м, тогда как серии БДКУ-Л и БДКШ-Л выпускаются в длинах от 6,5 до 8 м. Их высотный ряд выглядит таким образом: 241 мм, 302 мм, 356 мм, 406 мм, 457 мм.

Каркасное здание из двутавровых балок

Монтаж перекрытия их двутавров

Достоинства двутавровой балки из дерева

Конечно, система двутавровых деревянных конструкций не может в полном объеме заменить металл и железобетон, однако они остаются лидером среди современных и надежных стройматериалов благодаря целому ряду технических и эксплуатационных характеристик:

• универсальность применения – такие двутавры пригодны для строительства каркасных, кирпичных, блочных и деревянных домов;
• малая масса опорного стержня (6-метровая балка весит в среднем около 40 кг), позволяющая вести монтаж без привлечения спецтехники;
• высокая скорость монтажа и его простота – опытный монтажник за день может перекрыть весь дом с помощью простого плотницкого инструмента;
• широкий выбор производственных серий и солидная номенклатура размеров;
• низкая теплопроводность и водоустойчивость (при условии достаточной просушки древесины).

К условным минусам деревянного двутавра следует отнести зависимость его надежности от условий производства: качества и сорта древесины, из которой изготовлены опорные части и стойки балки, термостойкости и пластичности клеящей массы, точности геометрических размеров и сборки элементов.

Кроме того, дерево считается относительно нестабильным материалом, прочность которого может изменяться в течение всего эксплуатационного периода.

Варианты расчета и монтаж материала

Так же, как и в случае с металлическими двутаврами, подбор размеров деревянного двутавра ведется исходя из расчетной и нормативной нагрузки, условий эксплуатации, шага балок и длины пролета. В отдельных случаях допустимо воспользоваться табличными данными, предлагающими готовые технические решения. Однако ввиду особой ответственности перекрывающих и стропильных конструкций, эти параметры рекомендуется сверить у профессионального архитектора.

Таблица 1: Подбор типоразмера деревянного двутавра при устройстве перекрытия

Таблица 2: Подбор типоразмера деревянной двутавровой балки при устройстве наклонных стропил

Установку двутавров производят с помощью временных крепежных элементов, которые в дальнейшем заменяются стационарными.

Эксплуатировать поверхность до того времени, как смонтирована обвязка и не установлены постоянные закрепления, запрещено. Тщательно рассчитанные и грамотно собранные конструкции из двутавров отличаются надежностью, долговечностью и высокой несущей способностью.