Из какой стали делают двутавровые 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.

Характеристики 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

Чертеж профиля двутавра с уклоном внутренних граней 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

Чертеж профиля двутавра с параллельными гранями полок

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 практически те же типоразмеры, что и в ГОСТ 26020 с незначительными отличиями по геометрическим параметрам.

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.

Характеристики и технология производства сварного двутавра

Внешний вид сварного двутавра переменной высоты

Сварная двутавровая балка по геометрическим характеристикам аналогична двутавру с параллельными гранями полок. Обычно производство такой продукции осуществляют небольшие заводы металлоконструкций и другие металлообрабатывающие 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

Памятник строителям небоскребов в Нью-Йорке, обедающая на двутавровой балке.

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.

Двутавр в конструкции подвесной кран-балки

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-транспортного оборудования в заводских помещениях, на автомойках, мастерских и на прочих промышленных участках.

Производство и характеристики двутавровой балки

Двутавровая балка — один из наиболее востребованных видов сортового металлического проката. 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, а сечение в виде буквы Н позволяет двутавровым балкам быть средством перенесения высоких вертикальных и горизонтальных нагрузок на основную несущую опору.

Благодаря этим своим свойствам двутавровые балки широко используются в строительстве и машиностроении как элемент подвесных путей, опорных и колонных конструкций, несущих ребер прочности в составе тяжелых механизмов и т.д. Как правило, в производстве двутавровых балок используют углеродистые и низколегированные стали. Изготавливают их методом горячего или прокатывания на металлургических станах.

Маркировка по ГОСТам

Двутавровые балки маркируются в зависимости от того, каким является сечение и соотношение геометрических форм и размеров.

Изделия с параллельными полками по ГОСТ 26020 83 маркируются литерами:

• У — узкополочные;
• Б — нормальные;
• Д — среднеполочные;
• Ш — широкополочные;
• К — опорно-колонные, они отличаются почти одинаковой высотой профиля и шириной полки.

Балки с наклонными гранями, делятся на:

• О — обычные, с уклоном внутренних граней на 6–12% (ГОСТ 8239 89);
• М — монорельсовые, предназначенные для монтажа подвесных путей, имеющие угол наклона не больше 12% (ГОСТ 19425 74);
• С — сварные, имеющие угол наклона до 16 %, предназначенные для крепления шахтных проходов стволов.

Кроме того, в зависимости от уровня точности изготовления и сферы применения двутавровые балки делятся на классы:

• А — высокоточные балки специального назначения;
• Б — горячекатаные балки обычной точности;
• В — горячекатаные балки повышенной точности.

Кроме того, в зависимости от состояния поставок, балка двутавровая характеристики которой зависят от множества факторов, подразделяется на:

• балки мерной длины;
• балки немерной длины;
• балки кратной мерной длины.

При этом ширина полки не должна быть больше 1,5 высоты стенки двутавра, а предельно допустимое отношение толщины полок к толщине стенки не превышает 1:4.

Характеристики по ГОСТУ и СТО АСЧМ 20-93

Большим спросом у заказчиков пользуются двутавровые балки, изготовленные по ГОСТ 8239. Их производят горячекатаным способом с определенным уклоном граней полок из сталей марок 09Г2С, Ст3 или 3пс5сп. В номерах позиций зашифровывают информацию о расстоянии между гранями балки, в зависимости от градуса уклона. Номер балки определяет расстояние между внешними гранями полок. При производстве изделий по индивидуальному заказу, размеры изделий могут дополнительно изменяться.

Зная смысл этих обозначений, можно разобраться в ГОСТовской маркировке конкретных изделий. Например, перед нами двутавровая балка с маркировкой — 26Б2. Если грани у этой балки параллельны, то первые две цифры в маркировке будут обозначать в сантиметрах высоту группы профилей.

Профиль Б1 отличается от профиля Б2 высотой, толщиной полки и стенки при одинаковой ширине полок двутавра (для некоторых профилей незначительно отличается и этот показатель). Например: 26 Б1 — высота 258 мм при толщине поперечины 5,8 мм. и ширине полки 120 мм; 26 Б2 — высота 261 мм при толщине поперечины 6 мм. и ширине полки 120 мм.

Буквенные индексы будут обозначают вид профиля согласно ширине полок — то есть изделие 26Б2 будет иметь в сечении высоту 25,8 см., по ширине полок будет относиться к среднеполочным, а по способу изготовления — к горячекатаным балкам обычной точности, произведенным из стали 09г2с.

Кроме советских еще стандартов, в сфере производства двутавровых балок используется еще стандарт СТО АСЧМ 20-93, принятый в 1994 году ассоциацией предприятий и организаций черной металлургии. В нем кроме стандартных ГОСТовыских требований содержится еще ряд дополнительных критериев к продукции, связанных с возможными отступлениями от идеальной нормы балки в сечении:

В случае использования такого стандарта маркировка изделия будет выглядеть так:

И показывать, что перед нами двутавровый профиль номер 20, который относится категории нормального Б1, имеет класс прочности 345, изготовлен из стали марки 09Г2С, и относится к категории 12 по ГОСТ 19281-89

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.

Справочник металлопроката

Балка Двутавровая стальная

ВНИМАНИЕ. Вы находитесь в Разделе Справочной информации!

Здесь Вы можете: скачать ГОСТ и узнать основные характеристики интересующего Вас вида металлического проката.

Если вы хотите узнать цены основных Поставщиков Балки стальной в Вашем Регионе или друго вида металлопроката, выбрать Поставщика с минимальной ценой, сравнить прайсы метало-торгующих организаций, Пожалуйста, пройдите по ссылке «Балка стальная Двутавровая«

Производство данного проката регламентируется положениями:

ГОСТ 19425-74 «Балки двутавровые и швеллеры стальные специальные»

ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатанные с параллельными гранями полок»

ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатанные»

СТО АСЧМ 20-93 «Прокат стальной сортовой фасонного профиля. Двутавры горячекатанные с параллельными гранями полок»

Стальная двутавровая балка – важная часть несущей конструкции. Основная сфера применения – строительство. Балка давно используется в работе строителей. До Октябрьской революции ее широко применяли для постройки домов. Внешне этот строительный элемент представляет собой определенный профиль из металла. Форма напоминает букву Н. Простота конструкции, ее устойчивость к большим нагрузкам и прочность в эксплуатации стали основными причинами того, что эта разновидность проката стала необыкновенно распространенной в строительной сфере. Основное направление работы балки – изгиб в несущей конструкции.

Этот металлопрокат имеет специфическое симметричное сечение. Оно максимально выгодно для работы, т.к. изгиб позволяет достигнуть необходимого для соответствия материала распределения нагрузки. Опытные специалисты советуют использовать сплошные балки для таких типов конструкций. Их длина достигает 15-20 м. Значения зависимости степени нагрузки и показателя длины пролета прямо пропорциональны. Чем больше значение одного показателя, тем больше величина и другого.

Балки являются частью перекрытий, расположенными между этажами, колонн, материалом для постройки мостов и эстакад. Варианты классификаций балок подразумевают их деление по нескольким признакам: предлагаемая внешняя форма, полученные грани полок изделий и их расположение, характерные особенности производственного процесса и способы реализации функций металлопроката в работе.

Различные типы балок отвечают определенным стандартам и общепринятым требованиям. Нормы, применяемые к горячекатаной балке, регламентированы ГОСТ 8239-89, другой вид, стальная специальная, – ГОСТ 19425-74, тип балки, имеющий параллельные грани полок, отвечает требованиям ГОСТ 26020-83.

1. Двутавровая горячекатаная.

Процесс изготовления не такой трудоемкий, по сравнению с другими видами балки. Формирование такой балки предусматривает реализацию двух типов проката: изделие, внутренние полочные грани которого находятся под уклоном, и изделие с параллельными гранями. Именно для первого вида прокатных балок и разработан ГОСТ 8239-89. Степень уклона равна 6-12%. В качестве материала используют определенные сорта стали, углеродистые виды и низколегированные. Наиболее подходящий вариант для работы с поперечным изгибом.

Точность прокатки определяет балки повышенной точности (Б) и стандартной (В).

Раскрой двутавров тоже имеет свои особенности. Используются профили 4-12м. Бывают мерной, кратной мерной и, конечно же, немерного типа длины.

2. Двутавровая специальная.

Предлагаемый сортамент определен нормативной документацией, такой, как ГОСТ 19425-74. Процесс строительства подвесных путей (определен маркировкой М), упрочнение шахтных стволов методом армирования (С), автомобильная промышленность (роль швеллера) – наиболее распространенные способы применения. Важная особенность этого металлопроката заключается в специфических характеристиках каждой категории. Для работы подвесных путей отлично подходят двутавры с степенью уклона до 12%, для категории С — не более 16%.

Уровень точности металлического профиля делит двутавры на изделия высокой точности, маркировка А, и обычной – обозначение В.

Реализуются балки 4-13м. Показатель длины подразделяет специальные двутавры на несколько категорий: мерной, кратной мерной, а также мерной с остатком не больше 5% массы партии и двутавры немерной длины.

3. Двутавр с параллельно расположенными гранями полок.

Распространенный элемент строительной работы. Демонстрирует отличные свойства и характеристики в сочетании с другими элементами и силовых нагрузках. Предлагаемый сортамент определяется соответствующим государственным органом в ГОСТ 26020-83, который подходит для горячекатаных двутавров, отличающихся параллельными полочными гранями с параметрами: высота 100-1000 мм, соответственно ширина полок 55-400 мм.

Размеры, принципы применения – факторы, влияющие на тип изделия. Используют нормальные (Б), балки широкополочные (Ш), а также колонные (К) изделия. В широкополочных поперечный размер полки соответствует высоте используемого профиля.

Каждый из представленных видов имеет свою техническую специфику. Первый тип двутавров применяется для конструкций с решетчатым типом колонн. Их функция – работать на изгиб. Такая деталь, как широкие полки позволяет реализовывать функции проката на сжатие в различных конструкциях с небольшими колоннами.

Предусмотрена длина изделий 6-24 м. Различают длину мерную, с отрезком и кратную мерной. Также выделяют кратную мерной с отрезком и немерную длину. Общепринятым стандартом допущено изготовление балок определенной длины, соблюдая пределы.

Для определения уровня качества необходимо учитывать большое количество особенностей данного вида проката: максимально правильное распределение используемого материала в профильном сечении, нормативные документы и ограничения, применяемые технологические требования, а также особенности конструкций.

4. Еще один вид балок – горячекатаная с полочными гранями, расположенными параллельно, ее особенности процесса производства отвечают собственному стандарту, техническому условию (СТО АСЧМ 20-93).

Примечание. Уклон внутренних граней полок должен быть 6—12 %.

Двутавр. Виды и применение. Материалы и производство. Особенности

Двутавр, или двутавровая балка – вид металлопроката с Н-образной формой поперечного сечения. Форма изделия делает его устойчивым к высоким нагрузкам. Благодаря этому материал используется в строительной сфере в качестве несущего элемента, к примеру, при укладке перекрытий.

Размеры и свойства

Длина двутавровой балки бывает в пределах 3, 6 и 12 м. На металлобазах и в строительных магазинах возможна порезка на другие ходовые размеры. Двутавры благодаря форме имеют самую высокую удельную прочность среди всего строительного фасонного металлопроката. Это обусловлено наличием двух широких ребер жесткости. Они эффективно работают в обе стороны. Благодаря этому балка из двутавра при одинаковом весе на погонный метр, к примеру, со швеллером, согнется при гораздо большей нагрузке.

Высота балки может составить 100-1000 мм, ширина полок 55-400 мм. Столь широкий диапазон размеров вызван обширностью использования двутавра в строительстве. По уровню жесткости и прочности двутавровая балка может приравниваться к монолитному бруску металла аналогичного размера. При этом ее масса как минимум в 10 раз ниже. Благодаря меньшему весу ее легче транспортировать, укладывать в конструкции, она стоит дешевле.

Сфера применения

Двутавровые балки рассчитаны на нагрузку на изгиб и сжатие. Их применяют как при строительстве металлокаркасных сооружений, так и армирования кладки, бетона. Наличие двутавра предотвращает не равномерную усадку, образование трещин кладки, сдвига здания.

Двутавры нашли применение в каркасной технологии строительства деревянных домов. Балки используются в качестве ростверка под столбчатый фундамент. Они объединяют столбы в единое основание, поверх которого собирается каркасное строение уже из дерева. Двутавр полностью исключает прогиб основания в местах большей нагрузки. Давление строения распределяется равномерно по всем столбам.

Разбор сечения

Промышленностью производятся различные двутавровые балки Н-образного сечения, отличающиеся между собой по ряду параметров. Для оценки из качеств берутся во внимания размерные показатели отдельных поверхностей профиля, а также расчетные данные.

Они обозначаются латинскими буквами:

• h — высота.
• b — ширина.
• s — центральное сечение.
• t — сечение полки.
• r — радиус.
• A — площадь сечения поперечного среза.
• Jx, Jy — моменты инерции.
• Wx, Why — моменты сопротивления.
• is, it — радиусы инерции.

Касаемо размерных показателей и толщины сечения, то эти параметры вполне понятны. Они измеряются в миллиметрах. Естественно чем шире и толще поверхности, тем крепче балка. Однако на жесткость и прочностные параметры влияют не только размеры, но и металл, из которого сделан двутавр. Два одинаковых по размеру изделия из разных сталей поведут себя при нагрузке по-разному. Чтобы их различать, также введены расчетные показатели: момент сопротивления и момент инерции. Эти величины показывают уровень сопротивляемости балки к деформации. То есть, при какой нагрузке та согнется. Оба показателя крайне важны при строительстве. Ориентируясь на них в проекте можно определить количество балок под ту или иную нагрузку.

Виды двутавра по форме сечения

Для разных строительных задач осуществляется производства двутавра с особенными формами торцевой части. По этому критерию балки разделяют на 4 вида:

• С уклоном полок.
• Обычный.
• Широкополочные.
• Колонные.

Балки с уклоном полок имеют внутренний скос на 8-10 градусов. Такое сечение обеспечивает прокат максимальными показателями прочности и жесткости. Он используется при строительстве, где подразумевается многотонная нагрузка.

Обычный двутавр имеет строго параллельные между собой полки. Угол между ними и центральной частью профиля составляется 90 градусов. Это незначительно, но снижает стойкость изделия к нагрузкам, и соответственно стоимость металлопроката. Такой материал принято обозначать в технической документации буквой «Б». Его используют для сооружения менее нагруженных конструкций. Применение нормального двутавра для проектов, где по расчетам должна использоваться балка «А», запрещено с уклоном полок.

Широкополочная двутавровая балка отличается более широкими полками. Их размер больше в 1,5 раза, в сравнении с нормальным прокатом. Это способствует увеличению жесткости и стойкости к нагрузкам на 40%. Широкополочная балка маркируется буквой «Ш».

Колонные двутавры являются самыми прочными, поскольку имеют еще более расширенные полки. Это способствует увеличению их прочности и жесткости на 100%. Материал может использоваться в качестве несущей конструкции перекрытия, так применяться как стоечный профиль при сооружении масштабных металлоконструкций.

Как делается двутавр

Двутавровая балка производится по двум технологиям:

• Горячего проката.
• Сварки.

Сложная форма сечения не позволяет изготавливать двутавровый профиль методом холодного проката. Ни один тип стали при столь сильной деформации не способен сохранить целостность. Большинство балок являются горячекатаными. Стальная заготовка разогревается докрасна и прокатывается через систему вальцов. Как следствие она деформируется, укатываясь до Н-образного сечения.

Производство методом горячего проката делает металл внутри двутавра не напряженным. Его структура изначально не стремится согнуться в сторону. Это во-первых снижает риск его прогиба под нагрузкой, а во вторых, минимизирует перелом при критической перегрузке.

Сварной двутавр составляется из 3-х полос. Они в свою очередь изготавливаются горячим прокатом и подгоняются под строгие размеры. Две узкие полосы используются в качестве полок, а одна широкая применяется как основа. Полосы свариваются между собой электросваркой под флюсом. Это дает очень прочное соединение, но уступающее по крепости горячему прокату, являющемуся полностью монолитным.

Материалы изготовления

Двутавровая балка может изготавливаться из разных типов сталей:

• Углеродистые.
• Строительные.
• Низколегированные.
• Для мостостроения.

Углеродистые стали применяются для изготовления 80% двутавра представленного на рынке. Их популярность обусловлена простотой обработки, и оптимальным соотношением затрат на производство, и получаемой прочностью. Они имеют нормальные показатели стойкости к температурным колебаниям, отличаются умеренной скоростью коррозии.

Строительные стали представлены марками С235, С245 и С255. В них присутствует гораздо меньше примесей, что способствует большей устойчивости к нагрузкам, в частности деформации или слому. Их применяют для строительства тяжелых несущих конструкций.

Низколегированные прокатные стали отличаются большей устойчивостью к динамическим нагрузкам. Это делает возможным их использовать при кораблестроении, для изготовления вертолетных площадок и прочих конструкций, на которые может оказываться резкое давление.

Стали для мостостроения применяются для изготовления двутавра особенно ответственных конструкций. Они выдерживают максимальное количество циклов динамической нагрузки. Кроме мостов, их применяют для армирования небоскребов. Такой двутавр служит долго и надежно. Также для него характерна замедленная коррозия.

Применение разных видов двутавровых балок

Двутавровая балка — это строительный элемент в виде горизонтального бруса. При возведении зданий и сооружений, балка выступает незаменимой деталью конструкции, так как на нее оказывается значительное давление. Важно при расчетах выбрать правильные параметры изделия для безопасной эксплуатации постройки.

Особенности двутаврового профиля

Двутавровая балка — разновидность сортового металлопроката. Профиль двутавра характерен Н-образной формой сечения. Такая конструкция используется для перераспределения нагрузки по вертикали и горизонтали. Двутавровые балки различные размеры и весовые категории.

Для обозначения профилей введена специальная нумерация и маркировка, что облегчает выбор конструктивного элемента. Так как при выборе габаритов балки учитываются особенности возводимого объекта и расчетные нагрузки на конструкцию здания.

Балки характеризуются устойчивостью к повышенным нагрузкам и отсутствию реакции на изменения во внешней среде.

Благодаря своим характеристикам двутавр широко используется при возведении каркасных зданий и сооружений.

Помимо металлических двутавровых изделий существуют балки, выполненные из древесины, которые также имеют разнообразный размерный ряд. Использование деревянных профилей снижает нагрузку на основание, ускоряет процесс строительства и уменьшает расходы при устройстве фундамента.

Применение

Двутавровая балка широко используется при возведении гражданских, промышленных и общественных зданий. Для строительства крупнопанельных зданий, а также частных домов высокой и малой этажности. Профиль выступает в качестве несущего элемента во многих сооружениях:

• эстакады и мосты;
• шахты и метро;
• тоннели для железнодорожного и обычного транспорта;
• конструкции котлованов и устройств укрепления береговой линии;
• производственные цеха, склады;
• грузовые платформы, железнодорожные вагоны и транспортные суда.

Помимо этого строительный элемент довольно популярен при устройстве мансардных помещений. Успешно применяется в стропильных системах и при монтаже кровли.

Балки используются не только в строительстве железобетонных сооружений или металлоконструкций, но и при возведении деревянных домов и лестниц.

Двутавры применяют при пролетах, ширина которых достаточно большая для того, чтобы задействовать бетонные конструкции. Перекрытие в таком случае, в отличие от балки, не сможет выдержать предполагаемую нагрузку.

Независимо от материала двутавры представляют собой надежные строительные. К тому же профили, за исключением некоторых видов, имеют незначительный вес, что позволяет их легко транспортировать на место строительства. Работа с двутаврами не представляет особой сложности: монтаж осуществляется с помощью сварки, а также заклепок и болтов.

Преимущества и недостатки двутавровых балок

Двутавровый профиль имеет множество достоинств:

• Способность выдерживать нагрузки во всех направлениях;
• удобство при перевозке, возможность рационального хранения и простота монтажа;
• благодаря особой форме при производстве профиля используется меньше материала, при этом двутавр легче сплошных балок;
• возможность использования ручной газосварки или электродуговой сварки при монтаже;
• жесткость конструкции, обеспеченная Н-образным сечением, сводит крутящий момент к нулю;
• устойчивость к влиянию атмосферных осадков и механических разрушений;
• изготовление балки на заказ, учитывая индивидуальные размеры.

Двутавры имеют ряд недостатков:

• Невысокие показатели огнестойкости, что может привести к разрушению всей конструкции;
• неустойчивость против возникновения коррозии, нужно обрабатывать специальными покрытиями;
• неспособность обеспечить жесткость при больших пролетах.

Несмотря на перечисленные недостатки, двутавровые балки остаются востребованными в разных областях строительства.

Материалы

Для возведения зданий и сооружений используют двутавровые балки, выполненные из металла, железобетона, дерева. Каждый из материалов имеет свое назначение, преимущества и недостатки в использовании.

• железобетонные профили применяют при возведении гражданских и крупнопромышленных зданий, металлоконструкций, перекрытий, подвесных путей и опор мостовых сооружений;
• углеродистая сталь занимает 80% рынка производства двутавров, отличается технологическими и прочностными параметрами;
• низколегированная прокатная сталь характеризуется устойчивостью к динамическим нагрузкам благодаря содержанию кремния, алюминия и марганца;
• сталь, для мостостроения, является самым прочным сплавом, который наделен возможностью сопротивления циклическим нагрузкам;
• алюминиевый сплав применяется, когда необходимо уменьшить вес конструкции, к тому же двутавры из алюминия обладают повышенными коррозийными характеристиками.

Производство двутавровых профилей осуществляется на крупных предприятиях, при этом выпускаются большие партии строительных элементов.

Существует не менее популярный вид двутавра, выполненный из дерева. Его применяют для формирования каркаса построек, устройства перекрытий между этажами или стропильной системы, а также возведения балконов и мансард. Профиль состоит из двух брусьев хвойных пород и плит ОСБ между ними. Конструкция не деформируется при большой нагрузке, имеет гладкую поверхность и не требует специальной техники для монтажа.

Горячекатаные и сварные балки

По способу производства металлические двутавры бывают горячекатаные и сварные.

Горячекатаные двутавры изготавливают путем прокатки при высоких температурах на специальном прокатном стане. Профиль формируется из раскаленной болванки из стали, в результате чего получается монолитная балка без швов. Процесс производства отличается простотой. При этом горячекатаный двутавр отличается надежностью и прочностью.

Плюсы горячекатаных балок:

• монолитность изделия благодаря отсутствию швов;
• наличие типоразмеров, что упрощает расчет конструкции;
• стандартные двутавры всегда доступны на оптовых складах.

Недостатки двутавровых профилей:

• утолщенные стенки приводят к увеличению веса балки и конструкции в целом;
• наличие окалины на поверхности после процесса прокатки;
• ограниченность в размерах, так как на российском рынке представлены двутавры шириной не более 40 см и длиной — 12 м;
• производство осуществляется только на крупных предприятиях, что значительно увеличивает стоимость транспортировки в небольшие населенные пункты.

Помимо горячекатаных изделий производят сварные двутавровые балки. Они довольно широко используются при возведении жилых и общественных зданий, а также промышленных объектов. Процесс изготовления представляет собой соединение металлических полос при помощи сварки. Сварной двутавр переносит большие нагрузки, при этом практически не подвержен скручиванию.

Для обеспечения максимальной прочности сварку производят с обеих сторон балки. Для сварочного шва используются заходные и выходные планки. При этом строго следят за перпендикулярным расположением деталей и плотностью прилегания. Достоинствами сварного двутавра являются:

• производство изделий с учетом ширины полки, дополнительных ребер жесткости и перфорации;
• изготовление профилей с составом из разных марок стали;
• ускоренный срок производства и доставки;
• небольшой вес, что значительно уменьшает количество средств, затраченных на возведение фундамента и стен.

Из недостатков сварных изделий можно назвать наличие швов после сварки, что в некоторой степени понижает прочность конструкции. Для укрепления балки приваривают дополнительные ребра жесткости в виде пластин. Использование металлических пластин приводит к лишним затратам и удорожанию проекта.

Параметры конструкции согласно сортаменту

Все металлические двутавровые балки выполняются в соответствии с требованиями нормативных документов. При этом профили имеют определенную регламентом форму и состав.

Исходя из этого, можно легко подобрать параметры балок, необходимых для отдельно взятой конструкции.

Геометрические характеристики:

• высота (Н) — расстояние от верхней до нижней плоской полки;
• ширина (В) — поперечная длина полок двутавра;
• толщина стенки (S) — толщина плоскости, расположенной между полками;
• средняя толщина стенки (t) — полки к краям сужаются, а к середине — расширяются, поэтому толщина высчитывается по формуле: B-S/4;
• радиус внутреннего закругления — размер закругления полок в месте присоединения к стенке.

При этом длина двутавровой балки — 4-15 метров.

Соотношение массы и размеров двутавра нужны при расчете количества балок и выбора способа перевозки строительных изделий. Сколько весит двутавровая балка можно узнать в таблице.

Классификация двутавровых балок

Двутавровые балки отличаются по нескольким показателям, в связи с этим имеют различную маркировку. Параметры профилей разных марок можно найти в таблице сортаментов изделий. Исходя из конструкции, двутавры делятся на три основных вида: стандартный профиль, широкополочный и колонный. Также существует несколько дополнительных категорий.

Нормальный или стандартный двутавр (Б) используется при средних нагрузках. Применяют в основном при строительстве зданий и сооружений, эстакад, мостов и тоннелей, а также для железнодорожного транспорта.

Широкополочный двутавр (Ш) применяется при повышенных нагрузках. Он обладает долговечностью благодаря форме и расположению полок. Профиль характерен высокими показателями прочности, жесткости и коэффициентом сопротивления при сжатии и изгибе.

Колонный тип двутавра (К) отличается толщиной перемычек и полок, что делает изделие устойчивым к механическим нагрузкам. Местом применения являются колонны и опорные конструкции. Одним из минусов данного типа является мощное сечение балок, что приводит к увеличению веса.

Монорельс (М) имеет специальное назначение. Так как полки двутавра располагаются под наклоном, его используют для создания системы транспортировки на производственных складах.

Специальный двутавр (С) с различными расположениями полок: параллельным или под наклоном. В основном применяется при выполнении армирования шахт.

Узкополочный двутавр (У) характеризуется уменьшенной шириной полок. Используется в качестве опор для слабонагруженных конструкций.

Дополнительный двутавр (Д) не попадает ни в одну из обозначенных категорий. Изготавливают такие балки на заказ по индивидуальным параметрам.

Двутавровая балка имеет различные параметры, что определяет их сферу применения. При этом выпуск двутавров строго регламентируется государственными нормативными документами. Благодаря контролю производства, стандартам и нормам с помощью двутавровых профилей можно обеспечить прочность и долговечность возводимого сооружения.