Что такое двутавр фото

Двутавровая балка: основные размеры, особенности использования и расчет веса (115 фото)

Балкой называются стержни, работающие под нагрузкой с изгибом. Строительная механика разделяет балки на:

• Простые;
• Консоли.

В строительстве применяют двутавровые балки из различных материалов. Наиболее распространены железобетонные, деревянные и металлические балки перекрытия. У каждого материала имеются свои положительные и отрицательные свойства.

Положительные свойства дерева – небольшой вес. Отрицательным является горючесть. Железобетонные балки имеют значительный вес. Их используют в основном в сборных железобетонных каркасах.

Металлические балки получили развитие в строительстве многофункциональных зданий. Применяя метод серийного проектирования, появилась возможность строительства заводов по изготовлению одинаковых элементов из металлоконструкций.

Балки могут быть составной частью в других сложных конструкций (рама, ферма и др.). Рамой называется система балок, жестко соединенных в узлах. Рамы могут быть многоэтажными и многопролетными.

Фермами называется балочная система, остающаяся неизменной, если все узлы соединены шарнирно. Комбинированными системами называются балочные конструкции, работающие на все виды нагрузок.

Биконструкциями называются балочные системы, спаренные в вертикальных и горизонтальных направлениях и остающееся как неизменяемое целое под действием нагрузок.

Технология производства горячекатаного двутавра

Принцип горячей прокатки

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.

Схема деформации заготовки в двутавровый профиль

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. Среди основных производителей в России можно перечислить следующие предприятия:

Но это не весь список производителей двутавров. Полный список производителей представлен на этой странице.

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.

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).

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 характер: 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.

Балка металлическая двутавровая обладает данным названием благодаря своей конструкции. Т–образный профиль считается тавром, поскольку имеет сечение схожее по внешнему виду с символом «Т», но двутавровый продукт имеет две металлическими полки, в результате чего несет соответствующее название.

В разрезе материал обладает формой напоминающей букву «Н», данный тип конструкции отличается большей прочностью по сравнению с обычным профилем прямоугольного сложения. Коэффициент практичности превышает стандартный конструктивный элемент почти в 6 раз, а по жесткости – в 25 раз.

Схематичный рисунок двутавровой балки

Благодаря своим техническим показателям, балка двутавровая 10, 20 имеет широкий спектр применения в промышленных сферах деятельности, в бытовых условиях. Зачастую продукт используют для укрепления конструкции коттеджей, частных небольших домов или каркасных сооружений.

Разновидности двутавровых балок

Производство сварных двутавровых балок не заканчивается на изделиях металлического типа, в качестве основного материала могут применяться пилорамные материалы в виде дерева. Если сравнивать конструкцию с подобными пиломатериалами, то она выделяется повышенной устойчивостью перед изгибами даже при массивных нагрузках.

Деревянные балки не уступают металлу по устойчивости на излом и прочности

Вне зависимости от основного материала, из которого произведена двутавровая балка, она не подвергается деформации, что увеличивает возможность использовать продукт в любых типах построек. Если требуется возвести стены, создать пололок или пол, этот стройматериал считается надежным помощником.

На данный момент существует три основных вида двутавр:

• стандартный;
• с широкими полками;
• колонного типа.

Стандартные изделия обладают полками с размером в 10-60 см, большой толщиной для боковых сторон, обеспечивающей правильное распределение общего веса, возлагающегося на элемент. Что касается жесткости, то материал не выделяется высокими показателями, именно поэтому его длина не может превышать 19 метров.

Широкополочные изделия имеют широкие боковые стенки, значение которых варьируется в пределах 40-60 см, при этом, в некоторых случаях размер может достигать 100 см. Показатели жесткости и прочности значительно превосходят стандартный тип изделия.

Наилучшими техническими показателями обладают колонные разновидности, их размеры и вес значительно отличается от конкурирующих модификаций. В качестве основы применяется мощный стальной профиль, позволяющий балке справляться с нагрузками, измеряемые в тоннах.

ГОСТ и технические характеристики на двутавровые балки

Поскольку производство двутавровой балки основывается на изготовлении стройматериала для возведения серьезных конструкций, то каждый этап создания элементов должен соответствовать нормативам государственных стандартов. Отслеживаются все моменты, вплоть от максимально допустимого уклона внутренней части сторон, до таких значений, как инерция, уровень сопротивления, другие параметры.

Помимо всего, если взять в пример балки на прогиб, рассчитывается сама область прогиба, которая должна быть не более 0,15 S и это при высшем значении синусоиды дуги – 0,2%, в зависимости от общей длины стройматериала.

Разновидности двутавровой балки на прогиб или стандартного типа подразделяются на несколько категорий по предназначению, особенностям.

Классификация стальных двутавровых балок

• «С» — специальные изделия, при изготовлении которых применяется углеродистая низколегированная сталь, обладающая плотной структурой. Элементы решают вопросы укрепления шахтных колонн, служат в качестве армирующего основания.
• «М» — используются для создания подвесных путей с учетом последующего обустройства тельфера, позволяющего производить перевозку разнообразных грузов.
• «Ш» — горячего ката профиль, состоящий из стального материала, имеет широкие полки, длину до 24 м, высоту не более 1 м. Обеспечивает прочность конструкциям, выносливость перед большими нагрузками.
• «Б» — продукт с параметрами: длина – до 19 м, высота сторон не более 0,6м. Применяется для выполнения общестроительных задач по монтажу отдельно стоящих опорных конструкций или колонн.
• «К» — опорная балка двутавровая 20, 30, 40 и других модификаций, производится для создания стен тяжелонагруженных строительных сооружений, таких как котлованы, метрополитен. Обладает практически равными значениями параметров ширины и высоты боковых сторон, за счет чего достигается повышенная устойчивость перед нагрузками.

Прежде чем купить двутавровую балку, следует внимательно изучить серию, указанную на изделии, которая сообщает основные параметры установки. Важно, чтобы технические характеристики изделия не имели расхождения с расчетными таблицами более 5%, иначе продукт не сможет обеспечить конструкцию необходимой прочностью, после возведения, находиться в ней будет просто небезопасно для человека.

ВИДЕО: Расчет и подбор двутавровой балки для перекрытия

Производство металлических и деревянных изделий

Расчет двутаврового профиля следует производить исходя из требований, которые впоследствии изготовления он должен выполнять. Также важно учитывать размеры ГОСТ, прочность, нагрузку, производимую непосредственно на элемент.

Процесс производства осуществляется путем сваривания трех стальных деталей в виде обычных удлиненных пластин. После проделывания работы получаются поясные швы, однако чтобы материал имел повышенную прочность, сварку требуется производить со всех сторон.

Процесс изготовления сварной двутавровой балки

Сварная двутавровая балка должна иметь две стенки, плотно прилегающие к основанию и расположенные в строгой параллельности по отношению друг к другу. Цена на продукт, произведенное собственноручным образом намного ниже товара, предоставленного на строительном рынке. Однако, взявшись за работу самостоятельного создания стального опорного элемента, следует учитывать все государственные стандарты, иначе изделие не будет выполнять функции по предназначению и сэкономленные денежные средства уйдут в двукратном размере на восстановление сооружения.

Спецификации балок деревянных двутавровых

Как уже было сказано раннее, стройматериал может быть изготовлен не только из стального продукта, но и из древесины. Для создания деревянного конструктивного изделия требуется применение калиброванного сухого товара, например, брус, ОСБ. Они считаются материалами древесного происхождения, предназначенные для применения в строительных сферах деятельности. Брусья, плиты обладают меньшими значениями устойчивости, однако при правильном изготовлении, обработке, установке, могут выполнять служить длительное время.

Главный минус двутавровой балки

Если во внимание брать изделия, изготовленные из стальных сплавов, то они имеют подверженность к образованию коррозии. Чтобы избежать неприятной ситуации, предварительно перед применением продукт следует обработать антикоррозийным средством.

Древесные стройматериалы не рекомендуется устанавливать в конструкциях с большими весовыми нагрузками или в помещениях, где возникает высокая вероятность возгорания.

ВИДЕО: Как посчитать балку на изгиб – сталь+дерево

Двутавры с параллельными полками

Двутавровые балки, имеющие параллельные полки, изготавливаются горячекатаным методом согласно ГОСТ 26020-83. Согласно стандарту допускается высота от 100 до 1000 мм и ширина полок от 55 до 400 мм. В некоторых случаях характеристики могут немного отличаться от эталонных. Особенно если дело касается крупногабаритного металлопроката.

Среди двутавровых балок с параллельными полками выделяют следующие основные классы:

• «Б». Это «нормальные» балки. Они используются для монтажа опор гражданских и промышленных сооружений. Также применяются для возведения решетчатых колонн.
• «К». «Колонные» балки. Их сечение по форме приближается к квадрату, потому что высота практически равняется длине полки. Это делает колонные двутавры очень устойчивыми к сжатию. Поэтому их применяют для устройства перекрытий в металлоконструкциях разного назначения. Также колонные балки, в соответствии с названием, широко используются как элементы опор.
• «Ш». Двутавры с широкими полками. За счет этой особенности они могут выдерживать высокие нагрузки на изгиб. Поэтому в большинстве случаев применяются в качестве несущих. При этом дополнительные крепежи не используются благодаря надежности балок.
• «У». Балки с узкими полками. Служат для создания каркаса сооружения. Балки соединяются друг с другом при помощи сварки. Прочность такого соединения не уступает надежности горячекатаного проката.

Двутавровые балки имеют собственный сортамент с условными обозначениями. Первая цифра в точности или приблизительно обозначает высоту изделия. Например, 16Б2 значит, что это «нормальная» балка высотой 160 мм.

Даже при производстве мостовых кранов используются двутавровые балки

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.

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

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.

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:

Строительство промышленного и гражданского направления (основная часть используется при сооружении перекрытий и армировании проемов).

Металлоконструкции колонного типа.

Возведение мостовых конструкций.

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.

Из чего и как делают двутавр

Двутавровый профиль делают не только из стали, но и из других металлов, а также из дерева. Деревянные двутавровые балки применяют в кровельных работах при строительстве малоэтажных и частных домов. Но наиболее прочными всё же будут профили из стали.

Для производства двутавров берут углеродистую и низколегированную сталь. Стальной двутавр производят горячекатаным и сварным методом. Горячекатаные изделия всегда считались более прочными, однако, с развитием технологий металлоконструкции изготовленные сварным методом уже не уступают по надежности тем, которые вышли из прокатных станов.

Где используют двутавр?

Двутавр широко применяется в различного вида строительстве: крупнопанельном, частном, высоко- и малоэтажном, гражданском, промышленном и т. д.

Двутавр может применяться в качестве несущих элементов:

• в различных колоннах;
• в опорах эстакад и мостов;
• в конструкционных элементах путепроводов;
• в усиливающих и крепежных элементах различных шахт (для укрепления стволов шахт, в том числе метрополитена);
• для укрепления автомобильных и железнодорожных тоннелей;
• инженерных опор в стенах котлованов, и для укрепления береговой полосы;
• в производственных цехах, предприятиях и складах как подкрановые балки;
• в производстве грузовых платформ, а также железнодорожных вагонов, транспортных судов.

Двутавр используют для изготовления тавровых профилей путём продольного разрезания полок. Данные заготовки применяют в решётчатых конструкциях.

Каким бывает двутавр

При покупке двутавра мы сталкиваемся с различными маркировками и классифицирующими терминами. Двутавровый профиль классифицируют:

• по назначению,
• технологии производства,
• размерам,
• составу материала,
• толщине стенок изделия,
• размерам и расположению планок,
• другим показателям.

Стандартно, как все виды металлопроката, двутавр бывает мерной, немерной, кратной длины, обычной и повышенной прочности, а также с высокой точностью и обычной точностью прокатки.

Один из основных типов классификации — по способу ее применения:

• нормальный двутавр (маркируется буквой «Б», например — 35Б1, где цифра перед буквой показывает высоту профиля, а цифра, после буквы обозначает стандарт размеров изделия);
• широкополочный двутавр (маркируется «Ш», например — 25Ш1);
• колонный двутавр (маркируется «К», например — 30К2);
• монорельсовая балка («М»);
• специальный двутавр («С»);
• узкополочный двутавр («У»);
• изделия, относящиеся к дополнительной серии («Д»).

В данной классификации учтены разные формы двутаврового проката, что и обуславливает различные сферы его применения.

Стандартный или нормальный (Б) — этот двутавр общего (универсального) назначения применяется при средних нагрузках на него. Когда его используют в качестве опор или ветвей решетчатых колонн, то для надежности конструкции делают промежуточный крепеж между соседними двутавровыми профилями. В основном, этот вид двутавра используют в строительстве, а также автомобилестроении, железнодорожном транспорте, при возведении мостов и эстакад, в шахтных и тоннельных конструкциях.

Широкополочный двутавр (Ш) выдерживает повышенные нагрузки, обладает отличной износоустойчивостью, долговечностью. Эти характеристики обусловлены тем, что полки изделия располагаются параллельно друг другу и обладают значительной длиной. Широкополочный двутавр показывает высокие показатели по жесткости, прочности и коэффициенту сопротивления на сжатие и изгиб.

Именно этот тип двутавра используют при изготовлении таврового профиля — изделия с Т-образным сечением профиля. Широкополочный двутавр год от года становится все более востребован потребителем, постепенно вытесняя с рынка металлопроката стандартный двутавровый профиль.

Двутавр колонного типа (К) обладает значительной толщиной полок и перемычки, благодаря чему хорошо выдерживает механические нагрузки. Цифра, которая стоит после буквы «К» показывает размеры, массу и геометрию сечения. Чем больше эта цифра, тем больше по этим показателям и по прочности будет двутавр.

Из названия понятно, что основное место применения — это колонны, а также опорные конструкции, их армирование в ЖБИ.

Монорельс или двутавр М — это двутавр специального назначения. Его полки располагаются не параллельно, а под наклоном. Монорельс применяется для организации систем транспортировки на складах, промышленных производствах, в сельском хозяйстве. С ее помощью оборудуют подвесные пути.

Специальная двутавровая балка (С). Полки изделий данного типа могут быть параллельными или располагаться под наклоном. Чаще всего применяется для армирования шахт.

Узкополочный двутавр (У) — обладает меньшей шириной полок, чем у нормальных балок. Применяется в качестве поддерживающих устройств в не сильно нагруженных конструкциях.

Дополнительные двутавровые балки (Д) — это двутавры, которые не подпадают ни под одну из вышеперечисленных характеристик. Их, преимущественно, изготавливают по индивидуальным заказам под определенные задачи.

Где применяется двутавр?

Применение балки очень широкое. Ее могут применять как при возведении опор, стен так и горизонтальных конструкций, перекрытий. К примеру двутавровая балка в несколько раз прочнее и практически в 30 раз жестче чем равный по весу квадратный или прямоугольный профиль. Жесткость балки зависит от толщины стенки и длины. Применение балки можно встретить повсеместно. Торговые и бизнес-центры, магазины, складские помещения, жилые и технические помещения, башни, высотные здания. Она заслужила надежную репутацию.

Производство горячекатанных и сварных двутавровых балок

Производство двутавровых балок может производиться двумя способами: горячей прокаткой и сваркой.

При прокатке раскаленные слитки перемещаются по прокатному стану, подвергаясь обработке множеством валков – так что в результате их поперечное сечение уменьшается и меняет форму, а длина резко увеличивается.

Горячая прокатка – надежный способ производства двутавровых балок с одинаковыми стандартными параметрами, что обеспечивает высокую производительность процесса.

Однако, у прокатных станов есть и свои недостатки:

• во-первых – они не могут обеспечить высокое качество поверхностей у получаемых изделий, они получаются неровными из-за того, что на них остается довольно много окалины.
• во-вторых – прокатные станы могут выпускать только весьма ограниченный сортамент продукции, поскольку их переналадка очень сложна и трудоемка.
• в-третьих — размеры прокатных станов имеют свои пределы, которые ограничивают и размеры двутавровых горячекатаных балок.

Поэтому, если для создания каких-то конструкций требуются двутавровые балки с возможностями большими, чем у двутавра марки 60Б, то применяется сварной профиль.

Высота сварной двутавровой балки может достигать 1500 мм, допустимая длина – до 15 000 мм, ширина полки – до 8000 мм.

Технология производства сварных двутавровых балок позволяет менять физические свойства этого профиля путем использования в одном изделии различных марок стали (т.н. комбинированные или дву-стальные балки).

При этом для испытывающих наибольшие нагрузки элементов балки используются марки стали с повышенной прочностью, а менее напряженнее производятся из обычной малоуглеродистой стали. Данный способ дает возможность снизить количество отходов и цену двутавровой балки без потери ее несущей способности.

Сварная технология используется при изготовлении тонкостенных, разнополочных, перфорированных, а также балок переменного сечения. При этом сечение сварного профиля сравнительно легко поддается оптимизации, что позволяет уменьшить вес металлоконструкции.

Однако, поскольку технологический процесс производства сварных двутавровых балок включает такие термические процессы, как резку заготовок и сварку под флюсом, то он неизбежно будет связан с возможностью возникновения тепловых деформаций металла и образованию т.н. «грибовидного профиля».

Поэтому после сварки двутавровые балки должны проходить дополнительную прокатку для выправления геометрии полок. После прокатки через систему роликов поверхность профиля очищают и наносят на нее защитное покрытие.