Балки стальные двутавровые хаpaктеристики

Двутавровая балка – «основательный» металлопрокат

В строительстве очень часто применяется двутавровая балка, ГОСТ, технические хаpaктеристики, а также особенности изготовления которой и будут рассмотрены в этой статье.

1 Двутавровая балка – описание и назначение

Свое название данный конструктивный элемент получил благодаря специфической конструкции. Просто Т-образный профиль называется тавром, а так как сечение этой балки напоминает две буквы «Т», соединенных хвостиками, то, соответственно, она называется двутавровой. В принципе, ее сечение также похоже и на букву «Н». Она отличается повышенной прочностью, так, если сравнивать ее со стандартным прямоугольным профилем, то она будет в 7 раз прочнее и почти в 30 раз жестче. Но о ее преимуществах поговорим более подробно немного ниже.

Благодаря таким отменным хаpaктеристикам этот конструкционный материал нашёл свое широкое применение в строительной области, особенно при возведении каркасных домов. Кроме всем известных металлических изделий, существуют еще и деревянные двутавры. По сравнению с иными пиломатериалами такие элементы не будут гнуться даже при воздействии больших нагрузок. Также они совершенно неподвластны деформациям, что позволяет использовать их пpaктически в любой конструкции. Если речь идет о доме, то их применяют для монтажа и пола, и потолка со стенами. Да и цена не сильно велика, можно сказать, даже радует.

В принципе, по конструкции существует три вида двутавра, это обыкновенный, широкополочный и колонный. Первый имеет ребра высотой в пределах от 10 до 60 сантиметров, при этом толщину полок увеличивают, дабы все внешние усилия, которые приходятся на ребра могли компенсироваться. Жесткость данных конструкций относительно невысокая, поэтому их длина не может превышать 19 метров.

Что же насчет широкополочных, то такими называются изделия, имеющие отношение ширины полки к высоте балочного профиля в пределах 0,4–0,6, при этом последний параметр может достигать одного метра. Прочностные хаpaктеристики двутавровых балок данного типа значительно выигрывают у первых.

Однако особенно прочными по праву можно назвать колонный вид, так как для его производства используют мощный стальной профиль, что позволяет такой балке выдержать нагрузку, измеряемую тоннами. Правда, данное свойство отразилось и на весе изделия, они значительно тяжелее вышеописанных видов, и поэтому их более целесообразно применять для возведения колонн.

2 Хаpaктеристики двутавровых балок и ГОСТ

Так как этот строительный материал применяется в весьма ответственных конструкциях, то и изготовление двутавровых балок осуществляется строго в соответствии с государственными стандартами. Таким образом, учитывается все до мелочей, начиная от допустимого уклона внутренних граней полок, величина которого не должна превышать 12% для горячекатаной продукции и заканчивая такими параметрами, как допустимый момент инерции, сопротивления и т. д. Более подробно с ними можно ознакомиться, открыв ГОСТ 8239-89.

Кроме того, рассчитываются и такие параметры, как допустимый прогиб стенки, он не должен превышать 0,15S, а максимальная кривизна дуги составляет 0,2% от длины изделия. Делаются двутавры обычной и повышенной точности, В и Б класса соответственно. Но это далеко не единственный стандарт, еще существует ГОСТ 19425-74 для горячекатаных специальных двутавровых балок, они делятся на следующие типы:

• для подвесных путей (угол внутренних граней полок не более 12%);
• изделия, используемые при армировании шахтных стволов с углом до 16%;
• и последние, металлические швеллера, нашедшие свое применение в автомобильной промышленности, в этом случае угол не превышает порог 10%.

Существуют и двутавры с параллельным расположением полок, на них также есть свой ГОСТ 26020-83, в котором оговорены все параметры и требования к данной продукции.

Покупая двутавровые балки, обязательно следует обращать внимание на их номер, по нему можно узнать высоту профиля, а также работоспособность изделия. Причем желательно чтобы он был в начале таблицы. Когда хаpaктеристики изделия расходятся с расчетными более, чем на 5%, то такой элемент не подходит, так как он попросту может не выдержать нагрузку, что приведет к весьма плачевным последствиям.

3 Изготовление двутавровых балок – особенности техпроцесса и материалы

Производство двутавровой балки осуществляется посредством сварки трех основных элементов. В результате получаются поясные швы. Чтобы изделие имело максимальные значения прочности и было достаточно надежным, сварку проводят с обеих сторон. При этом используются и выходные, а также заходные планки, во время создания сварочного шва. И в обязательном порядке следят за тем, чтобы элементы располагались строго перпендикулярно и достаточно плотно прилегали. Еще один способ изготовления – прокат на специальных станах.

В основном их производство целесообразно осуществлять на крупных предприятиях большими партиями. А все потому, что при изготовлении малых партий приходится покупать относительно дорогую оснастку, это делает себестоимость готового продукта дороже, а, следовательно, и повышает его рыночную цену. Таким образом, если вы решили, что при большом желании у вас получится двутавровая балка своими руками, то лучше распрощаться с этой идеей, так как дома пpaктически невозможно воссоздать все условия, да и проверить ее на прочность.

Итак, как было уже сказано, двутавровые балки могут быть не только металлическими, но и деревянными. Для них используют только лишь калиброванные сухие материалы. Это клееный брус и OSB, а также ориентированно-струженные плиты. Все это является ничем иным, как продуктами древесного происхождения, которые разработаны специально для использования в строительной области. Они обладают достаточной устойчивостью к внешним воздействиям различного хаpaктера и механической прочностью.

Металлические двутавры в основном изготавливаются из низколегированных и углеродистых сталей. Первые имеют несколько улучшенные механические свойства, коррозионную стойкость, однако стоимость последних ниже, что определяет их преимущество. Кроме того, углеродистые стали обладают невысоким модулем упругости. И те, и другие являются достаточно жесткими, что позволяет использовать их в силовых элементах различных конструкций.

4 Где и почему применяют двутавровую балку?

Независимо от материала изделия такие балки очень надежные, ведь с их уровнем прочности и жесткости конкурировать достаточно сложно. При этом данный строительный материал относительно легкий, за исключением некоторых видов, и его без труда можно перевозить. Стоимость балок не сильно высокая, что также является значительным плюсом, а работать с ними невероятно легко. Монтаж металлических изделий обычно осуществляется довольно быстро посредством сварки, также для этой цели используются болты и заклепки. Кроме того, при необходимости можно заказать балку, которая будет соответствовать индивидуальным размерам, однако в этом случае нужно, чтобы были соблюдены необходимые соотношения между ее показателями.

Недостатки же могут иметь следующий хаpaктер: вероятность возникновения коррозии, правда, существуют разные способы обработки металла, чтобы защитить его от такого дефекта. Если говорить о деревянных изделиях, то они легковозгораемые, но опять-таки, после специальной обработки этот недостаток можно также устранить.

Двутавровые балки имеют ряд преимуществ, что делает их незаменимым элементом в строительстве, особенно при возведении домов, а также промышленных зданий по каркасной технологии. Кроме того, за счет малого веса, такой строительный материал нашел свое широкое применение при монтаже помещений мансардного типа, для стропильных систем, а также при возведении кровли абсолютно любой сложности.

Они участвуют при монтаже несущих конструкций домов, сделанных из натурального дерева, лестничных пролетов. Специальные двутавровые балки колонного типа являются незаменимыми в возведении колонн и мостов. Еще иногда они участвуют при армировании, например, шахтных стволов. Таким образом, видно, что двутавровая балка – металлопрокат, без которого трудно представить современное строительство.

Стальной двутавр: виды, хаpaктеристики, области применения

Двутавровая балка – вид стального проката, наиболее часто применяемый при создании несущих конструкций. Форма сечения, напоминающая букву «Н», обеспечивает двутавру значительную жесткость. Для изготовления этой стальной продукции используют «черные» углеродистые стали или низколегированные типа 09Г2С. Существует два способа производства продукции Н-образного профиля: горячая прокатка и сварка.

Классификация горячекатаного двутавра

По форме сечения горячекатаный двутавр разделяют на две группы: с уклоном внутренних граней полок (изготавливается по ГОСТам 8239-89 и 19425-74 для специальных видов) и с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83).

Двутавровая балка с уклоном внутренних граней полок

Продукция, производимая по ГОСТу 8239-89, имеет допустимый уклон граней не более 12%. Точность прокатки: повышенная («Б») и обычная («В»).

Балки специального назначения (ГОСТ 19425-74) используются для:

• «М» – сооружения подвесных путей (уклон внутренних граней полок не более 12%);
• «С» – армирования шахтных стволов (уклон может достигать 16%).

Двутавры с параллельными гранями полок

Номенклатура этой продукции включает прокат с размерными параметрами:

• высота – 100-1000 мм;
• ширина полок – 55-400 мм.

Типы двутавровых балок с параллельными гранями полок

• «Б» – нормальные. Этот вид проката востребован при сооружении конструкций с колоннами решетчатого типа.
• «Ш» (20Ш-100Ш) – широкополочные. Ширина полок равна высоте. Эти изделия воспринимают сжимающие усилия в конструкциях с небольшими колоннами.
• «К» (20К-40К) – колонные;
• «Д» – двутавры дополнительной серии.

Такие же типы горячекатаных изделий с параллельными гранями полок изготавливаются, помимо стандарта 26020-83, по техническим условиям СТО АСЧМ 20-93. Их размерные параметры в некоторых случаях не совпадают, особенно часто различия встречаются у крупноразмерной продукции.

Общие хаpaктеристики горячекатаных двутавровых балок

Для этой продукции хаpaктерна прочность на изгиб и сжатие. Использование двутавра в строительстве позволяет избежать при эксплуатации зданий сдвигов, усадки, трещинообразования.

Горячая прокатка – основной способ производства двутавра. Процесс – высокопроизводительный и позволяющий получить хорошую точность размеров. Недостаток – наличие окалины на поверхности. Изготавливаются такие изделия на дорогостоящих и сложных в наладке рельсобалочных станах. В качестве заготовок (в зависимости от размеров конечной продукции) используются слябы или квадраты (для мелкого сортамента).

На прочностные хаpaктеристики изделий влияют:

• марка стали – для изготовления продукции ответственного назначения и/или предназначенной для работы в суровых климатических условиях применяют низколегированные стали типа 09Г2С;
• общая длина конструкции;
• тип поперечного сечения (с параллельными гранями полок или с уклоном внутренних граней);
• способ закрепления балки и вид нагрузки.

Основные недостатки проката с сечением Н-образной формы:

• склонность используемых марок стали к возникновению коррозии, что делает необходимыми защитные мероприятия – цинкование или окрашивание;
• несущая способность существенно снижается с увеличением длины пролета.

Различия и общие хаpaктеристики горячекатаных двутавра и швеллера

Основное различие этих двух видов фасонного проката – форма профиля, влияющая на прочность и области применения:

• При Н-образной конфигурации сечения полки выступают по обеим сторонам стенки на одинаковое расстояние. Благодаря этому, стенка работает пpaктически только на сжатие, усилия, стремящиеся скрутить двутавровую балку, невелики или отсутствуют. Жесткость стенки обеспечена с двух сторон.

Внимание! При строительстве крупногабаритных зданий для создания большепролетных перекрытий, испытывающих высокие нагрузки, предпочтение отдают двутавровым балкам.

• В швеллере полки выступают с одной стороны стенки, поэтому играют роль односторонних рычагов. В изделии могут возникать значительные скручивающие усилия. При необходимости увеличения жесткости стенки двух швеллеров сваривают с получением изделия, подобного двутавру. По прочностным хаpaктеристикам оно не намного уступает горячекатаному двутавру с аналогичными размерными параметрами. Помимо сварки, для соединения стенок используются заклепки или болты. При установке швеллера в качестве несущей балки его могут сваривать в коробку с усилением конструкции стальными накладками. Однако создание подобных изделий – весьма трудоемкий процесс. Преимущества швеллера: удобство монтажа в местах примыкания к другим элементам, меньшая стоимость, по сравнению с двутавром. В основном эта продукция используется в частном малоэтажном строительстве, при сооружении гаражей и хозпостроек.

Читать еще:  Швеллер виды и классификация

При сравнении двутавра и швеллера можно выделить их общую черту: эти изделия не рассчитаны на значительные усилия, прилагаемые перпендикулярно плоскости стенки.

Сварной двутавр: особенности производства и основные хаpaктеристики

В определенных случаях более выгодным вариантом, по сравнению с горячекатаным аналогом, является сварная балка. Эта продукция широко применяется в строительной сфере: при сооружении жилых домов, промышленных и общественных объектов, инфраструктурных объектов.

Этапы изготовления сварного двутавра

• Раскрой стальных листов на полосы требуемых размеров.
• Разделка кромок на специальном станке. Это операция нужна для улучшения провара.
• При помощи спецтехники заготовки укладывают на конвейер сборочного стана, позиционируют и фиксируют.
• Сварка под флюсом осуществляется на специальном станке, на котором размещены комплекты сварочных головок, перемещающихся по порталу.

Внимание! Особенность процесса, проходящего на современных автоматических линиях, заключается в том, что его качество постоянно отслеживается лазерной системой. При обнаружении дефекты устраняются, проверка проводится повторно.

• Правка, сверловка и торцовка на станках с числовым программным управлением.
• Очистка дробеструйной установкой от ржавчины, грязи, масла.
• Может наноситься лакокрасочное покрытие.

Преимущества сварного двутавра

• В зависимости от области применения, изделие может изготавливаться с переменной толщиной профиля, из двух видов стали для полок и стенок – менее и более дорогостоящей, – с перфорацией, уменьшающей вес. Такие варианты позволяют удешевить продукцию с сохранением прочности на нагружаемых участках.
• Двутавр в каркасных строениях снижает вес конструкции, что позволяет использовать менее массивный фундамент.
• Использование этих изделий дает возможность создавать сложные архитектурные формы.

Разновидности сварного двутавра, выпускаемые современными производителями

• Сортамент, аналогичный сортаменту прокатных двутавров «Б», «Ш», «К» с параллельными гранями полок, изготавливаемых по ГОСТу 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93. Сварные швы для рядовых малонагруженных двутавров выполняются по 2-й категории, согласно ГОСТу 23118-99 или СП-53-101-98. Швы ТЗ (двусторонние угловые без скоса кромок) должны соответствовать ГОСТу 8713-79.
• Специальные изделия, изготовленные по чертежам заказчика.
• Облегченные перфорированные балки, имеющие «окна» в стенках, позволяющие облегчить конструкцию с сохранением прочности.
• Изделия переменного сечения.
• Балки с полками различной ширины.
• Для работы в тяжелых условиях, при планируемых циклических и переменных нагрузках изготавливают продукцию, усиленную ребрами жесткости.

Маркировка двутавровой балки, согласно ГОСТам

Изделия Н-образного профиля маркируют следующим образом:

• две начальные цифры означают высоту профиля в сантиметрах;
• буквенный индекс указывает вид профиля в соответствии с шириной полки – «Б», «Ш», «К».

Маркировка сварного двутавра обычно содержит:

• шифр производителя;
• размеры поперечного сечения в мм: высота х толщина стенки, ширина х толщина полки;
• катет в мм и конструкция поясных швов обозначаются буквами – «О» (односторонний шов), «Д» (двусторонний), «П» (с полным проваром стенки);
• в скобках указывается тип прокатного двутавра, на замену которому изготовлен сварной аналог, этот параметр является необязательным в маркировке;
• шифр нормативного документа, которому отвечает сварной профиль.

Пример обозначения – ДЗТ 174х8 200х12 6О (20К2) ДСТУ БВ.2.6.-75:2008, где:

• шифр предприятия – ДЗТ;
• стенка сечением – 174х8 мм;
• полка сечением – 200х12 мм;
• поясной шов односторонний с катетом 6 мм;
• изделие по размерам аналогично прокатному двутавру 20К2;
• нормативный документ – ДСТУ БВ.2.6.-75:2008.

Балка двутавровая 12 Б1 – сортамент, секреты выбора

Балка двутавровая 12 Б1 – черный, фасонный металлопрокат с сечением профиля в форме буквы «Н». Две полки, между ними стенка (шейка). Это горячекатаный двутавровый профиль (используется сокращенное название двутавр). Он широко применяется в различных отраслях народного хозяйства.

Изделия с параллельными гранями равных по ширине полок. По их соотношению и условиям работы относится к нормальному типу Б. Высота профиля больше чем ширина полок. Толщина стенок самая минимальная. Двутавр 12 Б1 принадлежит к категории балочного, что предопределяет его сферу использования. Такой вид балок в металлоконструкциях преимущественно работает на изгиб.

Продукция в Российской Федерации выпускается на основании национального стандарта ГОСТ Р 57837-2017. Он заменил СТО АСЧМ 20-93, ГОСТ 26020-83 и ГОСТ 8239-89. Когда продается двутавр 12 Б1 используется отсылка и на эти документы. Они все еще действуют в ряде стран СНГ. Высота проката 12 мм, профилеразмер первый (1). О других хаpaктеристиках и важных параметрах читайте далее.

Балка двутавровая 12 Б1 – основные хаpaктеристики

Двутавр 12 Б1 в Российской Федерации выпускается на основании ГОСТ Р 57837-2017. В нем предопределены все размеры указанного вида проката в табличной форме. Основные хаpaктеристики обозначенного вида проката по ГОСТ Р 57837-2017:

• общая высота (h), мм – 117,6;
• ширина полки (прокат равнополочный, b), мм – 64,0;
• толщина стенки (шейки, s), мм – 3,8;
• толщина полки (у обоих полок одинакова, t), мм – 5,1;
• радиус сопряжения (внутреннего закругления, закругления перехода от полки к шейке, r), мм – 7,0;
• вес 1 п/м двутавра, кг – 8,7;
• момент инерции относительно оси х (I_x)/у (I_y), см 4 – 257/22,4;
• момент сопротивления относительно оси х (W_x)/у (W_y), см³ – 43,8/7,0;
• статический момент полусечения относительно оси х (S_x), см³ – 24,9;
• радиус инерции относительно оси х (i_x)/у (i_y), см – 48,3/22,4.

Два важных момента

Момент первый. Обозначенные параметры указаны в поправке к ГОСТ Р 57837-2017 от 15.05.2018. В самом документе значения по некоторым позициям отличаются. Момент второй. Учитывайте, что обозначенные хаpaктеристики при использовании ГОСТ 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93 будут отличаться. Но применение этих нормативных документов в России не актуально.

Продукция выпускается различной длины, в том числе:

• мерной (маркируется МД), в пределах от 6 до 24 м, с шагом 0,100 м;
• немерной (НД), в диапазоне от 4 до 24 м;
• мерной с немерной (МД1);
• ограниченной в пределах немерной (ОД).

Двутавр 12 Б1 должен подбираться для несущих конструкций на основании выполненных расчетов. За основу берутся основные хаpaктеристики проката и конструкционные особенности объекта, его функциональное предназначение. Важную роль играет материал изготовления. Об этом далее.

Рекомендуем к прочтению:

Технология производства и материалы изготовления

Балка двутавровая 12 Б1 изготавливается из стали с использованием технологии горячей прокатки металлической заготовки. Это либо блюм, либо чаще всего заготовка, полученная методом непрерывного литья. Она нагревается до определенной температуры. Металл становится пластичным и хорошо поддается формовке. Формовку выполняют на прокатных станах с использованием валков. Происходит горячая пластическая деформация. В результате уменьшается поперечное сечение заготовки, изменяется ее форма и увеличивается длина. После окончания прокатки выполняется финишная обработка и охлаждение, порой и ускоренное.

По ГОСТ Р 57837-2017 двутавр 12 Б1 изготавливается из нелегированных, реже легированных марок стали. В частности, широко применяется этот вид фасонного черного металлопроката, изготовленный из углеродистых марок, стали Ст3сп и Ст3Гсп. Предлагается и двутавровая балка 12 Б1 из низколегированной марки стали 09Г2С, ряда других. От выбранной марки стали зависят эксплуатационные и конструкционные хаpaктеристики изделий, их стоимость. Особенно критично при определении величины пролетов между плоскостями или опopными колоннами.

Направления использования

Стальной горячекатаный профиль 12 Б1 активно используется в различных строительных конструкциях, работающих преимущественно на изгиб. Это балки перекрытий, кровли, прочие конструкционные элементы. Особенно те конструкции, где допускается применение сварных и болтовых соединений. Среди других направлений использования – обустройство горизонтальных и вертикальных связей, элементов ферм, фундаментов.

Говоря проще двутавр 12 Б1 активно применяется в промышленном и гражданском строительстве. В том числе этот вид проката используется при возведении нагружаемых, несущих, поддерживающих и ненагружаемых металлоконструкций. Причем они могут возводиться как на месте строительства объекта, так и доставляться в форме готовых к сборке сегментов.

Используется этот вид фасонного проката и при возведении инфраструктурных объектов. Например, отметим трaнcпортное строительство (дороги, путепроводы, мосты, развязки, эстакады, площадки для подъездных путей). Среди других направлений тяжелое машиностроение.

На этом направления применения балки двутавровой 12 Б1 не ограничиваются. Главное техническое, инженерное и экономическое обоснование использования этого вида двутавра. Ведь он может быть задействован как самостоятельный конструктивный элемент, так и в составном инженерном сооружении.

Балка двутавровая 12 Б1 преимущества использования

Двутавр 12 Б1 имеет несколько неоспоримых преимуществ применения. Среди основных достоинств выделим:

• способность выдерживать различные разнонаправленные нагрузки;
• меньший вес по сравнению с балками сплошного прямоугольного, квадратного сечения при аналогичных прочностных хаpaктеристиках;
• удобство доставки, хранения и монтажа в металлоконструкциях;
• экономичность, металла используется меньше, а значит стоимость по сравнению со сплошными балками ниже;
• широкая вариативность технологий монтажа, с использованием сварки, в том числе электродуговой, газовой, болтовых соединений;
• высокая степень жесткости конструкции;
• низкая степень текучести, линейные размеры не меняются под действием постоянных, длительных статических нагрузок.

Есть и другие достоинства. Они во многом определяются маркой, используемой стали, впрочем, как и недостатки. То есть выбирая двутавровую балку 12 Б1 надо учитывать из какой марки стали она изготовлена. Другими словами, двутавры 12 Б1 из стали Ст3сп и 09Г2С существенно отличаются. Они имеют свои преимущества и недостатки, направления использования.

Покупка и дополнительные услуги

Покупая двутавровую балку 12 Б1 требуется проверять наличие сопроводительной документации (сертификатов и других документов). Должна быть маркировка в соответствии с ГОСТ 7566. В ней указана марка балки и стали, производитель и ряд других параметров. Форма продажи – поштучно или в пачках.

Среди основных дополнительных услуг, предоставляемых металлобазами:

• погрузочно-разгрузочные работы;
• доставка на объект заказчика;
• резка на фрагменты определенной длины;
• оцинковка или покраска (в зависимости от марки стали и направления использования).

Существуют и другие вспомогательные услуги. Среди них изготовление металлоконструкций по чертежам заказчика из двутавра 12 Б1 и прочие.

Необходима балка двутавровая 12 Б1? Остались вопросы и требуется помощь в выборе? Обращайтесь! Обязательно поможем.

Хаpaктеристики металлопроката двутавровой балки

Двутавровая балка – это металлопрокат с сечением в форме буквы «Н». Благодаря наличию дополнительной полки она имеет большую жесткость, поэтому используется для придания конструкции прочности.

Сферы применения двутавровых балок

Благодаря таким свойствам, как легкость и стойкость, а также разумной цене, двутавровое изделие относится к самым популярным строительным материалам. Методики установки двутавра уже отработаны и существенно экономят время на проведение работ. Единственным серьезным недостатком является его подверженность коррозии, однако, современные методы обработки сводят к минимуму риск разрушения. Основная область применения двутавра – это укрепление различных конструкций: шахт, мостов, колонн. Он используется в тех ситуациях, когда небольшая система должна выдерживать серьезные нагрузки.

Хаpaктеристики двутавра

Для этих стройматериалов и процесса их производства, как и для других изделий металлургической промышленности, разработан государственный стандарт. Для сортамента двутавра существует не один ГОСТ, а несколько отдельных, регламентирующих разные параметры и типы этих изделий.

Кроме государственных стандартов, существуют иные документы, в которых также содержатся требования к двутаврам.

Читать еще:  Torx 12 граней как называется

Как и в случае с остальным металлопрокатом, сортамент балок должен соответствовать всем требованиям и стандартам. Нужно это, чтобы гарантировать надежность конструкций, ведь благодаря своей прочности эти стройматериалы монтируются в местах, на которые приходятся большие нагрузки.

В документах указаны требования к множеству аспектов, от уклона внутренних граней до момента инерции и сопротивления. Все параметры и хаpaктеристики обязаны находиться в пределах установленных значений. Уклон внутренних граней обязан составлять от 6 до 12%.

Требования к изделиям отличаются в зависимости от места, где они будут установлены. Тот же допуск на уклон граней не должен превышать 12%, если она расположена в подвешенной магистрали. А для двутавров, используемых в машиностроении, этот параметр должен составлять не более 10%.

Помимо обычных изделий, существуют двутавры повышенной точности. Это должно быть отмечено в маркировке: «В» отмечают обычный тип, а «Б» означает изделие повышенной точности.

Основные ГОСТы двутавра

Как уже говорилось выше, для сортамента двутавровых балок разработано несколько государственных стандартов. К документам, регламентирующим параметры и хаpaктеристики этих стройматериалов, относятся:

• ГОСТ 8239-89 и ГОСТ 19425-74 разработаны для двутавровой продукции с уклоном внутренних граней полок.
• ГОСТ 26020-83 – для двутавров стальных горячекатаных с параллельными гранями полок.
• ГОСТ 5267.5-90 – для двутавровых профилей №19 для хребтовой балки.

Первый используется для стальных горячекатаных двутавров, второй – для двутавровых изделий и стальных специальных швеллеров.

ГОСТ 8239-89

В ГОСТ 8239-89 перечислены стандарты для стального горячекатаного сортамента балки с уклоном внутренних граней полок. По точности прокатки они могут иметь повышенную или обычную точность. У первого варианта притупление наружных кромок полок не может быть более 2,2 миллиметров, тогда как у двутавров обычной точности эта хаpaктеристика не регулируется.

Высота такого изделия находится в пределах от 100 до 600 миллиметров. Производятся профили от 4 до 12 метров, но по желанию заказчика может быть изготовлена балка большей длины. Требование к кривизне – не более 0,2% от длины. Отклонение по весу отрезка длиной в 1 метр должно входить в диапазон от -5 до +3%.

Допустимый уклон внутренних граней полок колeблется в промежутке от 6 до 12%, однако, как указывалось выше, это требование может меняться в зависимости от того, для чего используется балка.

ГОСТ 19425-74

В этом документе собраны требования для горячекатаных двутавров для подвесных путей (их также называют монорельсовыми балками и маркируют «М») и армирования шахтных стволов (маркируется «С»), а также для швеллеров, которые используются в автомобильной промышленности.

Как и в предыдущем случае, данная двутавровая продукция может быть разделена на обычной (В) и высокой точности (А). Допуски на уклон аналогичны параметрам стальных горячекатаных балок.

Высота такой двутавровой продукции находится в промежутке между 140 и 450 миллиметрами. Длина варьируется в диапазоне от 4 до 13 метров. По согласованию с заказчиком, могут быть изготовлены двутавры большей длины. Балки короче 3 метров считаются остатками, процент которых в поставленной партии не должен превышать 5%.

Уклон наружной грани профилей по ГОСТу не должен превышать 0,015, однако, по желанию клиента могут быть изготовлены балки, у которых этот параметр не более 0,0125.

Габариты полок у такой продукции усредненные. То есть, измерение толщины элементов осуществляется посередине между краем и перпендикулярной плоскостью.

Отрицательные допущения не должны быть больше 0,06 толщины, положительные влияют на массу двутавра (в промежутке от -5 до +3%). Этот аспект отслеживается не у каждой партии, а после 400–500 тонн готовых изделий. Контроль осуществляется либо взвешиванием партии массой от 20 до 60 тонн, либо проверкой отрезков длиной не менее 30 сантиметров каждые сто штук.

ГОСТ 26020-83

Сортамент, регулирующийся этим ГОСТом, довольно широк. В эту категорию включены три типа конструкций:

Изделия первой категории имеют высоту ребер в промежутке от 100 до 600 миллиметров. В процессе производства им увеличивают толщину полок. Это делается для компенсации любых внешних воздействий разной силы. Но из-за небольшой жесткости проката длина такого стройматериала лимитирована.

По ГОСТу этот параметр не должен быть больше 24 метров и меньше 6 метров. У широкополочной двутавровой балки ширина полок больше, чем у обычной. Ее отношение к высоте колeблется в промежутке от 0,4 до 0,6. Профиль у продукции этой категории гораздо прочнее, чем у предыдущей и может достигать 1000 миллиметров.

Однако наибольшую прочность имеют двутавровые стройматериалы последней категории. Они способны выдержать пpaктически все типы нагрузок. Но из-за особенностей конструкции для их изготовления требуются массивные профили большой толщины. В результате готовое изделие отличается большой массой. Благодаря своим свойствам, эта категория чаще всего используется при возведении колонн.

По государственному стандарту в партии допустимо присутствие некоторого числа остатков. Пропорционально линейной плотности поставки, их вес не должен превышать пять, восемь, двенадцать или двадцать процентов от всего веса партии. Если линейная плотность не превышает 20 кг/м, то под отрезками подразумеваются изделия длиной не менее 3 метров, если превышает, то не менее 4 метров.

ГОСТ 5267.5-90

Этот ГОСТ регламентирует сортамент, к которому относятся две специальных двутавровых балки №19. Угол отклонения полок у них составляет 10%. Они могут быть либо обычными, либо повышенной точности.

Сфера их использования – несущие элементы вагонов.

Согласно требованиям, двутавровый профиль №19 должен иметь следующие габариты:

• высота – 190 миллиметров;
• ширина полки – 75 миллиметров;
• толщина элементов составляет 9 миллиметров.

Как и в вышеуказанных государственных стандартах, в ГОСТ 5267.5-90 указывается усредненное значение толщины.

Допуски зависят от массы продукции. Отрезок длиной в один метр имеет номинал массы 23,84 килограмма. Отклонения положительных допусков находятся в промежутке от -5 до +3%.

Прогиб стенки по высоте, превышающий 1,05 миллиметра, не допускается. Кривизна балки в обеих плоскостях должна составлять менее 0,2% от длины.

Особенности производства двутавров

Самыми распространенными способами изготовления двутавровых изделий являются горячий прокат и методика сварки. Другие методы (например, прессование) применяют гораздо реже и только для некоторых типов изделий. При производстве горячекатаных моделей используются станы. Они могут иметь или не иметь универсальных клетей.

Применение механизмов с двух- или трехвалковыми клетями позволяет получить продукцию с параллельными полкам, размер которых составляет до 420 миллиметров в высоту и до 260 миллиметров в ширину. Для производства продукции небольших размеров используется метод проката через четырехвалковые калибры. Он делится на три варианта:

• прокатка в закрытых калибрах с нерегулируемыми валками;
• обработка в несимметричных калибрах;
• последовательная деформация двутавровой балки в трех клетях с четырехвалковыми калибрами.

Для этих методик приходится использовать очень крупные заготовки, поэтому изготовлять таким образом большие модели нерентабельно. При производстве продукции большого размера пользуются открытыми универсальными системами.

Двутавровая балка – это металлопрокат с сечением в форме буквы «Н». Благодаря наличию дополнительной полки она имеет большую жесткость, поэтому используется для придания конструкции прочности.

Видео по теме: Моделирование двутавровой балки

Балка двутавровая

Двутавровая балка — общее описание

Двутавр или двутавровая балка – это вид металлопроката, представляющий собой длинномерный профиль с поперечным сечением в виде буквы «Н». Он образован двумя параллельными полками и соединяющей их стенкой. Такое сечение хорошо работает при воздействии изгибающих нагрузок, поэтому используется в качестве балок и колонн в строительстве.

Хаpaктеристики горячекатаного двутавра

В строительстве и машиностроении находят применение несколько видов двутавровых балок. В зависимости от геометрических особенностей их можно разделить на две большие группы:

— двутавр, внутренние грани полок которого наклонены относительно наружных;

— двутавр, изготавливаемый с параллельными гранями полок.

Балка с уклоном полок

Этот вид продукции производится по требованиям ГОСТ 8239. Исторически он был освоен первым, поскольку прокатка полок под уклоном 6-12% технологически проще, чем без уклона. Продукция маркируется словом «Двутавр» и номером двутавра, который отображает высоту изделия (размер стенки) в сантиметрах.

Предприятия выпускают двутавровые балки от №10 (высота h=100 мм, ширина полки b = 55 мм, толщина стенки s = 4,5, номинальная толщина полки t = 7,2 мм) до №60 (h=600 мм, b = 190 мм, s = 12 мм, t = 17,8 мм). Длина изделий составляет 4-12 м.

Продукция может быть изготовлена из углеродистых сталей обыкновенного качества типа Ст3сп (технические требования по ГОСТ 535), качественных конструкционных и легированных марок (технические требования к прокату повышенной прочности по ГОСТ 27772 или ГОСТ 19281). Выпускается прокат повышенной (Б) и обычной (В) точности. Для изделия регламентируется отклонение по размерам, прогиб стенки, перекос полки, положение и размеры фланцев, кривизна по длине, притупление кромок и другие параметры.

Кроме того, к категории с уклоном внутренних граней полок продукции относятся двутавры специальной серии по ГОСТ 19425, которые предназначены для армирования ствола шахты (маркируются числом, обозначающим высоту в см, и буквой «С») и для обустройства подвесных путей (обозначаются значением высоты изделия в см и буквой «М»). По указанному стандарту выпускаются следующие типоразмеры балок:

— от 14С (h=140 мм, b = 80 мм, s = 5,5 мм, t = 9,1 мм) до 36 С (h = 360 мм, b = 140 мм, s = 14 мм, t = 15,8 мм);

— от 18М (h = 180 мм, b = 90 мм, s = 7 мм, t = 12 мм) до 45М (h = 450 мм, b = 150 мм, s = 10,5 мм, t = 18 мм).

Балка с параллельными полками

Двутавр, имеющий параллельный полки, считается более экономичным с точки зрения соотношения массы и несущей способности изделия. Он производится по требованиям ГОСТ 26020 длиной до 24 м.

Выпускаются три больших группы типоразмеров:

— нормальные двутавры маркируются числом (высотой в см), буквой «Б» и номером типоразмера (могут выпускаться несколько типоразмеров одной высоты, незначительно отличающиеся по размерам полок и стенки). По соотношению высоты к ширине полки (h/b около 2) эта разновидность аналогична балкам с уклоном внутренних граней полок. Выпускаются типоразмеры от 10Б1 (h = 100 мм, b = 55 мм, s = 4,1 мм, t = 5,7 мм) до 100Б4 (h = 1013 мм, b = 320 мм, s = 19,5 мм, t = 32,5 мм);

— широкополочные двутавры маркируются по тому же принципу, но обозначаются буквой «Ш». Эта разновидность имеет соотношение высоты к ширине полки h/b около 1,5, то есть, лучше противостоит скручиванию и является более экономичной при высоких нагрузках на балку. Выпускаются типоразмеры от 20Ш1 (h = 193 мм, b = 150 мм, s = 6 мм, t = 9 мм) до 70Ш5 (h = 718 мм, b = 320 мм, s = 23 мм, t = 36,5 мм);

— колонные двутавры имеют тот же принцип маркировки, но обозначаются буквой «К». Этот вид имеет соотношение высоты к ширине полки h/b около 1 и, как следует из названия, может эффективно применяться для сооружения колонн. Выпускаются типоразмеры от 20К1 (h = 195 мм, b = 200 мм, s = 6,5 мм, t = 10 мм) до 40К5 (h = 431 мм, b = 400 мм, s = 23 мм, t = 35,5 мм);

— двутавры дополнительной серии перед буквенным обозначением типа балки имеют маркировку в виде буквы «Д», например, 27ДБ1 или 40ДШ1.

Следует отметить, что в России также используется стандарт СТО АСЧМ 20-93, выпущенный Ассоциацией Черметинформ. В этом документе приведены пpaктически те же типоразмеры, что и в ГОСТ 26020 с незначительными отличиями по геометрическим параметрам.

Читать еще:  Физические свойства каучука кратко

Технология производства горячекатаного двутавра

Горячекатаную балку производят методом горячей прокатки, который широко используется для других видов фасонного и сортового проката. Сущность этого метода заключается в постепенной деформации заготовки (обычно это блюм прямоугольного сечения) из прямоугольника в Н-образный профиль путем обжатия парами приводных роликов, объединенных в прокатную клеть. Прокатные клети, в свою очередь, создают технологическую линию прокатного стана, в которой сталь и приобретает конечную форму.

Каждый ролик имеет специальные проточки кольцевого типа, называемые калибрами. В ходе вращения металл затягивается в калибры, сжимается и меняет свою форму. ЗА несколько этапов сталь перераспределяется между полками и стенкой, зерно измельчается, а прочность металла увеличивается. Предварительный нагрев заготовки до 1100-1200°С делает металл пластичным, что позволяет катать его с большим обжатием и, соответственно, обеспечивает высокую производительность процесса и качество прокатки. Из-за нагрева процесс и получил свое название – горячая прокатка.

Впервые горячую прокатку двутавра запатентовал Альфонс Хэлбоу (1849 год) из компании Forges de la Providence, которая и стала развивать этот метод. Двутавровый профиль стал особенно популярен во времена активного строительства небоскребов, так как позволял создавать относительно легкие и прочные конструкции. Основным производителем, который продвигал этот вид стройматериалов, стал завод Bethlehem Steel (правопреемником является известная компания ArcelorMittal)

Сейчас процесс ведется на станах рельсобалочного линейного и универсального типа. Такое оборудование имеется на КМК, НТМК, ОХМК, Чусовском заводе и ММК.

Хаpaктеристики и технология производства сварного двутавра

Сварная двутавровая балка по геометрическим хаpaктеристикам аналогична двутавру с параллельными гранями полок. Обычно производство такой продукции осуществляют небольшие заводы металлоконструкций и другие металлообpaбатывающие предприятия. В качестве заготовки используется листовая сталь, которая сваривается автоматической сваркой под флюсом. Естественно, производство сварного двутавра является мелкосерийным или штучным, что сказывается на его цене.

При этом метод отличается следующими преимуществами:

— кроме изделий с размерами по ГОСТ 26020, может выпускаться любой тип двутавров по чертежам заказчика;

— существуют технологии изготовления двутавра с усиленными элементами, когда на определенных участках стенка или полки утолщаются – это позволяет изготавливать балки под конкретные проекты с просчитанными нагрузками;

— также может производиться биметаллический двутавр, элементы которого изготавливаются из разных марок стали.

Применение двутавра

Двутавр, отличаясь хорошим сопротивлением изгибающим нагрузкам, находит основное применение в строительстве. Он используется для обустройства балок в частных домах, вспомогательных постройках, в конструкции гражданских, промышленных и инфраструктурных объектов, в мостостроении и других сферах. Двутавр играет важную роль при конструировании тяжело-нагруженных зданий и сооружений, например, при строительстве небоскребов и других высотных зданий.

Машиностроение является еще одним крупным потребителем двутавровой балки .Специальный вид двутавра находит применение для крепления горных выработок и при обустройстве подвесных путей для лебедок и другого подъемно-трaнcпортного оборудования в заводских помещениях, на автомойках, мастерских и пр.

Двутавровые балки: виды и область применения

Двутавр – один из видов металлопроката. Его особенностью является высокая несущая способность благодаря н-образному сечению, которое хаpaктеризует изделие. С помощью данного изделия можно в разы увеличить надежность конструкции здания. Свойство эластичности, которым обладает двутавровая балка, обеспечивает запас гибкости конструкции и низкий коэффициент сжимаемости.

Благодаря обладанию этими свойствами двутавровая балка помогает обеспечить высокую сопротивляемость нагрузкам и значительным механическим воздействиям. Функция остова двутавровой балки помогает увеличить надежность и продолжительность службы возводимого сооружения, а также срок его эксплуатации.

Внешне этот вид металлопроката представляет собой брусок из стального сплава, который в поперечном сечении схожий с буквой «н». Конструкция имеет верхний и нижний пояс, которые соединяются между собой посредством стенки. Полки на балке могут располагаться как параллельно, так и под некоторым углом по отношению к друг другу. В зависимости от этого угла наклона меняется и назначение самого изделия.

Так, широкополочная конструкция достаточно широко распространена. Для ее изготовления применяется метод холодного и горячего катания. Для их производства берут низколегированные и углеродистые стали.

Размеры и вес двутавровых балок

Масса и габариты двутавровой балки соответствует ГОСТ 8239-89. Высота их бывает следующая: 10 см, 12 см, 14 см, 16 см, 18 см, 19 см, 20 см, 24 см, 27 см, 30 см, 36 см, 45 см (см. таблицу). Качественный прокат имеет очень малую погрешность, что необходимо учитывать при покупке данных изделий. В зависимости от точности размеров и веса на 1 м двутавры классифицируются как высокоточные изделия – А и обычной точности — В.

Соответствуя сортаменту, двутавры могут быть длиной от 4 до 13 м:

• мерной длины (размер двутавра по длине);
• кратной мерной длины (6 метров и 12 метров двутавра в одной пачке);
• мерной длины с остатком до 5% массы всей партии;
• немерной длины.

Многие задаются вопросом, каким должен быть вес двутавра. Значение веса двутавровой балки можно рассчитать по формуле:

где g = 9.81 m/c2 — ускорение свободного падения, m – удельный вес погонного метра балки.

ГОСТ 8239-89 является регламентом размеров и веса двутавровой балки, созданный, чтобы не возникало недопонимания. В этом основном документе можно ознакомиться с техническими требованиями, правилами приемки, способами испытания, маркировкой, хранением, упаковкой и точным весом готового изделия.

Таблица отражает размер двутавра, теоретическую массу балки, то есть вес за погонный метр. При этом не стоит забывать, что вес двутавровой балки указывается на 1 погонный метр с уклоном внутренних граней 6-12%. У каждого производителя имеются свои специальные таблицы двутавров. В них содержится информация о необходимых параметрах продукции, методе производства, толщине стенок, технических хаpaктеристиках, массе, марке металлопроката, из которого он производится.

Согласно условным обозначениям можно определить следующие параметры:

• h – высота самого изделия;
• b – ширина полок;
• S – толщина стенок;
• t – средняя толщина полок.

Двутавровые балки делятся на нормальные (Б–25 Б1), широкополочные (30Ш1), колонные 30К2 и т.д. Балки начинаются от Н-100 мм, до Н-1000 мм. Если Н двутавра превышает эти значения, или меньше, то они производятся только по спецзаказу. Величиной балки является расстояние, разделяющее ее крайние полки.

Разные размеры двутавровых балок соответствует разнице погонного метра одной балки и количеству метров в одной тонне. В соответствии с номером профиля рассчитывается общий вес металлопроката, при условии, что известен вес 1 м проката. При массе балки 45 и весе погонного метра 66,5 кг, имеет длину в тонне 15,04 м.

Виды двутавров

Сортамент двутавровой балки следующий:

• горячекатаные двуполочные. Такие изделия изготавливаются по европейским стандартам с параллельными гранями. Благодаря наличию широких полок граней изделие приобретает дополнительную прочность. Метод горячей прокатки уменьшает трудоемкость процесса, поэтому и стоимость ее вполне демократична и доступна разной категории населения. Наиболее распространенная область их применения – это каркасное и крупнопанельное строительство, машиностроение, судостроение;
• горячекатанные нормальные. Такие балки применяются наиболее часто и подходят для всевозможного строительства при разной степени нагрузки. Приобретение двутавровой балки считается наиболее целесообразным для строительства металлоконструкций, чем использование громоздкого листового металла и уголков;
• горячекатаные с уклоном внутренних граней. Чаще всего такие изделия применяются при нагрузке, создающей поперечный изгиб. Это помогает создать максимальную степень жесткости по горизонтальной оси. Для их изготовления применяется обычная углеродистая сталь.

На сегодняшний день двутавровые балки можно приобрести у разных производителей, но при этом их качество весьма различается. При покупке изделия следует обращать внимание на качество сырья, из которого изготовлена балка.

Вторым немаловажным фактом является цена за метр квадратный. При сопоставлении этих двух критериев можно будет выбрать действительно качественную подходящую продукцию.

К наиболее распространенным классификациям двутавров относится:

Двутавр 20. Основной областью его использования является строительство больших несущих элементов, а также возведение перекрытий. Кроме этого данный вид балок применяется при армировании бетонных изделий. Распространение эти изделия получили при железнодорожном строительстве, а также создании автомобилей. При наличии горизонтальных нагрузок они проявляют себя как стойкие к прогибанию и различного рода скручиванию. При необходимости распределения вертикальных нагрузок применяются другие виды балок, так как этот двутавр не может в полной мере обеспечить жесткость.

Двутавр 14. Применяется в гражданском и промышленном строительстве. С его помощью можно эффективно распределить нагрузки.

Двутавр 16. Применяется в области строительства при необходимости укрепления строительные конструкций.

Двутавр 30. Часто применяется в строительстве и возведении опор и дополнительных технических перекрытий для всего здания. Его хаpaктеристики обеспечивают надежность и прочность всего здания. Кроме этого они используются и как направляющие для тяжелой подъемной техники.

Двутавр 24. Применяется для укрепления элементов конструкции зданий выполненных из бетона. Такой двутавр имеет вид буквы Н, а цифра 24 указывает на расстояние между его полками или между двумя внешними гранями двутавра. Он производится из низколегированной или углеродистой стали.

Двутавр 25К1. Применяется в гражданском и промышленном строительстве. Он подходит для возведения различных металлоконструкций.

Двутавр 40. Главная цель его использования – строительство помещений, складов и стадионов. Широкое распространение данный вид двутавровой балки получил при строительстве мостов. Его использование в горнодобывающей промышленности предусматривает укрепление и армирование стволов шахт или строительство вагонов.

Это описание лишь нескольких видов двутавров, но на самом деле их намного больше. В зависимости от вида и особенностей конструкции они часто применяются в строительстве. Благодаря их использованию при строительстве частных домов во многих городах с их помощью возводятся надежные и крепкие здания, способные прослужить долгие столетия.

Область применения

Сортамент двутавра строго регламентируется государством, выступая в роли единого норматива, обязательного для всех производителей. Данный строительный материал является легким за исключением нескольких видов, что позволяет его без труда перевозить. Стоимость металлопроката не слишком высока, что является большим плюсом. Работать с этим материалом достаточно легко. Его монтаж осуществляется путем сварки или крепления с помощью болтов и заклепок.

Двутавровые балки используются при строительстве домов, строений по каркасной технологии. Благодаря незначительной массе они используются при монтаже помещений мансардного типа, стропильных систем любого типа.

С их помощью осуществляется монтаж домов, сделанных из натурального дерева, лестничных пролетов. Тавровая балка – это металлопрокат, без которого невозможно представить современное строительство.

Выбор двутавровой балки зависит от типа проекта и осуществляется на стадии его разработки. При этом обязательным является расчет балок по несущей способности с учетом установленных размеров профиля предварительно. Выбор ее параметров зависит от типа опоры для каждого отдельного элемента конструкции, предусмотренного проектом. Основным параметром является ширина опopного элемента. В зависимости от нее, рассчитываются все остальные показатели.

Выполняя расчет общей нагрузки, обязательно нужно учитывать нагрузки на перекрытие постоянные и временные. Они воспринимают нагрузку от поперечного воздействия, которое отражается на стенах, колоннах и прочих опорах одновременно.

Деревянный двутавр, который является аналогом стального, применяется в каркасном домостроении. В последнее время его начали применять в оформлении интерьера, как элемента дизайна. В данном направлении он себя зарекомендовал очень и очень хорошо.