Разновидности балок – 4. Балки и балочные клетки. Типы балок. Компоновка балочных конструкции, типы балочных клеток. Расчет прочности и жесткости прокатных балок.

Содержание

Что такое металлическая балка в строительстве простыми словами

Строительство зданий и сооружений любого назначения не обходится без основных элементов. Металлическая балка является главной составляющей при возведении зданий. Данная металлоконструкция имеет достаточно широкую область применения. Она обеспечивает надежную опору. Качественно подобранные элементы позволяют значительно увеличить срок эксплуатации будущего сооружения.

В этой статье мы поговорим о том, что такое балка в строительстве, какие они бывают, а также рассмотрим основные области применения.

Содержание статьи

Что такое металлическая балка

Балка представляет собой металлическую конструкцию, которая предназначена для увеличения показателей прочности и устойчивости различных строительных объектов. Для их производства в основном используется сталь с различными добавками, которые увеличивают сопротивление металла при изгибе.

Изготавливаются различные виды металлоконструкции. Балка равномерно распределяет нагрузку по всей своей поверхности. Основное конструктивное назначение данного элемента – это надежная опора. В большинстве случаев из стальных балок делают перекрытия этажей и кровли зданий.

Как изготавливается металлическая балка

Любая балка состоит из стенок и полок, которые соединяются специальными стыковыми швами. В зависимости от разновидности их конструкция может отличаться. Стыковые швы выполняются при помощи сварки. Производством занимаются на оборудованных предприятиях, где имеются все необходимые станки и приспособления. Процесс изготовления выполняется в несколько технологических этапов согласно ГОСТу.

Линия производства металлической балки

Для каждого вида имеется свой ГОСТ, которые регламентирует все основные показатели и характеристики. Есть ряд определенных параметров, которые строго контролируются и проверяются у готовой продукции:

  • Вес готового изделия;
  • Площадь специального поперечного сечения;
  • Конкретная высота и ширина готовой продукции;
  • Радиус закруглений после сварки, которые располагаются внутри;
  • Угол наклона граней, которые располагаются на внутренней поверхности.

В зависимости от основной площади поперечного сечения стальная балка имеет несколько групп. Группы маркируются цифрами от 10 до 60. Для каждого типа металлопроката будут свои показатели и характеристики, которые необходимо строго соблюдать. Если какой-то из этих параметров будет выше или ниже даже на минимальное значение, то готовая стальная балка потеряет свою первоначальную прочность. Использование такого металлопроката может привести к плачевным последствиям. Поэтому данные показатели строго проверяются на заводе изготовителе.


Например, максимальная площадь сечения двутавра составляет 138 квадратных сантиметров. В этом случае его высота будет достигать 600 миллиметров, а вес порядка 108 килограмм на каждый погонный метр.  Продукция выпускается строго определенной длинны (от 4 до 12 метров). Длина изделия напрямую зависит от площади поперечного сечения. С увеличением показателя площади будет увеличиваться и длина.


В соответствии с ГОСТ 8239-89 можно изготавливать металлические балки любого другого размера, которые не прописан в самом ГОСТе. Для этого необходимо выполнить дополнительные расчеты, чтобы получить точные характеристики основных параметров под индивидуальные размеры. Этим занимаются профессиональные инженеры на предприятии. При расчетах учитывается множество других параметров. Например, показатель допустимой погрешности, момент сопротивления и момент инерции. На основании полученных параметров делаются подробные чертежи, по которым в дальнейшем и изготавливается металлоконструкция нужного размера.

3 основные разновидности стальной балки

Существуют различные варианты классификации, но самый распространенный вариант – это разделение по форме. Можно выделить три основные разновидности стальных балок, которые применяются в современном строительстве:

  • Тавровые. Это металлопрокат с основным сечение в виде буквы «Т»;
  • Двутавровые. Данная металлоконструкция имеет сечение в виде буквы «H». В результате того, что у изделия имеется дополнительная полка с противоположной стороны, оно становится более жестким, а соответственно и более прочным;
  • Швеллер. В сечении имеет букву «П». Данная продукция более универсальна и имеет множество областей применения в промышленности.

При возведении жилых и нежилых помещений чаще всего используются двутавровые балки. Они имеют большую жесткость, прочность и очень стойки к всевозможным изгибающим нагрузкам.

Каркас из двутавровой металлической балки

В строительстве применяются и другие разновидности балок. Например, деревянные и алюминиевые. Они имеют более узкую область применения, поэтому не так распространены, как стальные двутавры.

Главные особенности двутавра

Металлическая балка двутаврового типа имеет своеобразное сечение в виде буквы «H». Основными составляющими частями являются верхняя и нижняя полка, а между ними располагается стенка. В дословном переводе латинское слово «taurus» переводится как «бык». Поэтому многие называют данное изделие «двурогим».


Рекомендуем к прочтению:

⇒ Виды балок, секреты выбора и применения

⇒ Для «своих» все секреты про двутавры сортамент СТО АСЧМ 20-93


Для производства используется две разновидности стали (углеродистая или некоторые марки низколегированной). Благодаря своей форме металлопрокат способен спокойно переносить достаточно большие нагрузки различного типа, включая изгибающие нагрузки.

Балка имеет несколько базовых разновидностей в зависимости от главного назначения и области применения. Полки могут быть как параллельными друг другу, так и с определенным наклоном. Параллельные полки получили большее распространение. Они в свою очередь тоже имеют несколько групп, которые обозначаются буквами русского алфавита:

  • «К» — основная область применения это строительство опор и колон;
  • «У» — данная продукция имеет достаточно зауженные полки;
  • «Д» — полки средней длины;
  • «Ш» — достаточно широкие полки, которые выдерживают дополнительные нагрузки.

   7 областей применения

Имеется семь основных областей применения двутавра:

  • Укрепление кровли жилых и промышленных зданий. Это самая распространенная сфера применения;
  • Перекрытия между этажами зданий;
  • Всевозможные колонны и опоры у промышленных помещений и архитектурных сооружений;
  • Металлические фермы и каркасы для ангаров; ⇓

  • Шахтовые стволы;
  • Изготовление железнодорожных вагонов различного размера и формы;
  • Мосты, крановые эстакады и ряд других строительных объектов индивидуального назначения.

Базовые преимущества и недостатки

Металлопрокат стальной двутавровый, как и любая металлическая продукция имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо знать, прежде чем использовать ее в строительной отрасли.

Контроль качества двутавровой балки

Главные преимущества – это надежность и высокие показатели прочностных характеристик. Все это достигается благодаря специфическому сечению и прочной стали. Данное изделие равномерно распределяет все воздействующие на нее силы. Нет концентрации сил в одном месте, соответственно металл не устает и срок его эксплуатации значительно увеличивается. Все это позволяет использовать металлопрокат при строительстве крупных (многоэтажных) объектов с большими нагрузками.

Кроме этих главных показателей можно выделить следующие преимущества:

  • Относительно небольшой вес. Специальная форма сечения не требует достаточно большого количества металла для производства, поэтому вес готовой продукции небольшой. Вес никак не влияет на прочностные характеристики;
  • Высокая экономичность. Двутавр обладает высокой жесткостью, что позволяет использовать его для укрепления колонн и опор без дополнительных армирующих элементов. Если для укрепления использовалась обычная арматура, то пришлось бы значительно потратиться на покупку необходимо объема;
  • Хорошая устойчивость к сжатию и изгибающим нагрузкам. Это позволяет использовать балки в местах с повышенной вибрацией и другими видами колебаний. Например, при возведении мостов различного назначения;
  • Легко сваривается. Благодаря этому значительно повышается скорость монтажа строительных конструкций;
  • Все характеристики и геометрические показатели не меняются со временем. Металлопрокат настолько прочный, что даже под воздействием больших сил не деформируется, а соответственно все характеристики сохраняются;
  • Удобная транспортировка. Форма в виде буквы «H» позволяет более компактно укладывать двутавр в автотранспорт. Это значительно сокращает расходы на доставку и транспортировку.

Необходимо знать

У двутавровой балки имеется и ряд недостатков, которые тоже необходимо знать и учитывать:

  • Низкие показатели огнеупорности. Если в помещении или архитектурном сооружении произойдет пожар, то прочностные характеристики изделия значительно понизятся, что не позволит эксплуатировать его далее;
  • Подвергается воздействию коррозии. Для производства применяется низколегированная или углеродистая сталь нескольких марок, а она очень подвержена разрушению от коррозии. Поэтому использование балок данного типа в условия высокой влажности не рекомендуется. Если использовать все же приходится, то необходимо дополнительно обработать поверхности специальным защитным средством;
  • Нельзя использовать при строительстве зданий с очень большими пролетами. Если не будет дополнительных опор, то основные несущие способности на порядок уменьшатся;
  • Плохая устойчивость к скручивающим силам.

Если нужна металлическая балка — обращайтесь! Мы предоставляем все сертификаты качества, а также можете почитать отзывы наших покупателей.

Всего Вам доброго!

4. Балки и балочные клетки. Типы балок. Компоновка балочных конструкции, типы балочных клеток. Расчет прочности и жесткости прокатных балок.

Балкой называют стержень, воспринимающий преимущественно поперечную нагрузку и работающий на изгиб. Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Их широко применяют в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданиях, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, эстакадах, в виде подкрановых балок производственных зданиях, в конструкциях гидротехнических шлю­зов и затворов и в др. сооружениях.

Типы балок:

1) по статической схеме:

  • однопролетные (разрезные)-проще неразрезных в изготовлении и монтаже, нечувствительны к различным осадкам опор, но по расходу материала менее выгодны;

2) по типу сечения: двутаврового и швеллерного сечения: прокатные или составные-сварные, болтовые или клепаные. Предпочтение отдается прокатным балкам как менее трудоемким, но ограниченность сортамента делает невозможным их применение при больших изгибаемых моментах;

3) по назначению: балки рабочих площадок, стропильные, подстропильные, подкрановые, мостовые;

4) по материалу: стальные, бистальные (из 2х марок стали), полистальные, из алюминиевых сплавов, комбинированные сталежелезобетонные.

5) по напряженному состоянию: обычные балки и балки с регулируемым напряжением: с предварительно-напряженными затяжками, со смещением опор в неразрезных балках.

Расчет прочности и жесткости прокатных балок.

В общем виде расчет балок можно представить так: сбор нагрузок; статистический расчет с определением внутренних усилий; подбор сечения; проверка принятого сечения на прочность, жесткость, устойчивость.

Расчет прочности:

По нормальным напряжениям

Ry-расчетное сопротивление стали; -коэф. условий работы;Wx-момент сопротивления

По касательным напряжениям

Ix-момент инерции; tw-толщина стенки балки; Sxи Ix— статический момент и момент инерции

; Rs=0,58Ry

Расчет жесткости:

Проверка 2-го предельного состояния ведется путем определения про­гиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала. Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от назначения балки:

; ;

Если проверка по формуле не удовлетворяется, то следует увеличить сечение балки, взяв менее прочный мат-л, или допустить недоиспользование прочности балки, что менее выгодно.

Расчет на устойчивость:

Wc-момент сопротивления для сжатого пояса; -коэффициент.

Компоновка балочных конструкций, типы балочных клеток.

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха, проезжей части моста или других аналогичных конструкций необходимо выбрать систему несущих балок, обычно называемую балоч­ной клеткой. Балочные клетки подразделяют на 3 основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный.

Выбор типа балочной клетки связан и с вопросом о сопряжении ба­лок между собой по высоте.

Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное. При этажном сопряжении бал­ки, непосредственно поддерживающие настил, укладывается на глав­ные или вспомогательные. При сопряжений в одном уровне верх­ние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уров­не, а на них опирается настил. Пониженное сопряжение применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки примыкают к главной ниже уровня верхнего пояса главной, на них поэтажно уклады­вают балки с настилом, которое располагается над главной балкой. Этот тип сопряжения, так же как и сопряжение в одном уровне, позво­ляет иметь наибольшую высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия.

что это, их назначение, описания категорий

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

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

Какими они бывают

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

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

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

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

Говоря о последних двух категориях, в зависимости от местонахождения полочных граней их делят на следующие группы:

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

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

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

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

Балки, где есть наклон граней делятся на:

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

Последние, в свою очередь, могут относиться к категории:

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

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

Где еще можно использовать такие приспособления

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

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

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

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

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

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

Где можно приобрести качественные стальные балки

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

Двутавровая балка применение. Стальной двутавр: виды, характеристики, области применения

Разновидности двутавровых балок

Двутавровая балка представляет собой прокат или сварной профиль, в разрезе напоминающий букву « Н », и используемый в качестве ответственных несущих конструкций. Балка стальная двутавровая — более выигрышный вариант в строительстве, по сравнению с квадратным профилем соответствующего сечения, конструкция получается более прочной и более облегчённой. Используются такие балки там, где требуется повышенная сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам. Балку двутавр овую широко применяют для изготовления разнообразных металлоконструкций и сооружений гражданского и промышленного строительства, подвесных путей, мостов, шахтных перекрытий, в автомобильной промышленности и для частного строительства, для армирования бетонных изделий, в железнодорожной промышленности. Для каждого вида работ существует своя разновидность балок, отличающихся между собой углом наклона граней полок, толщиной стали, соотношением длин между стыковочными элементами. Все виды балок классифицируются по стандартам качества.

Двутавры делятся на:

Балки с параллельными гранями полок по двутавр ГОСТ 26020 -83 и стандарту СТО АСЧМ 20-93. Балка ГОСТ 26020 предполагает стальные двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок высотой до 1000мм и шириной до 400мм.

Двутавр СТО АСЧМ 20-93 — стандарт СТО АСЧМ 20 распространяется на горячекатаные двутавры с параллельными гранями полок из нелегированной и низколегированной стали.

По соотношению размеров, форме профиля и условиям применения эти двутавры в свою очередь подразделяются на:

нормальные двутавры — имеют индекс Б (например, балка 20 Б1, двутавр 25Б1 , балка 30 Б2, 40Б1), широкополочный двутавр — имеет индекс Ш (балка 25 Ш1, двутавр 30 Ш1 , двутавр 35Ш1 , 45Ш2), двутавр колонный — имеет индекс К (20К1, двутавр 30К1 , 40К3). Приведём пример расшифровки обозначения балки 40Ш2:

цифра 40 обозначает высоту балки в см,

цифра после буквы —

2 — модификация, чем она больше, тем двутавр тяжелее и толще. Балки нормальные применяют для перекрытий, возведения стен, лестниц, опор, при строительстве ферм, мостов, различных гидросооружений. Балки широкополочные двутавровые используются в несущих конструкциях перекрытий, для лестничных пролётов. Колонные балки используют в промышленном строительстве.

Балка двутавровая низколегированная 09Г2С производится по стандарту СТО АСЧМ 20. Марка стали 09Г2С соответствует строительным конструкциям С345 и придаёт двутавру повышенную крепость, устойчивость к очень высоким (до +450 град С) и низким (до -70 град С) температурам, не образуя трещины. Последний факт позволяет использовать эту балку в условиях крайнего севера. Металлические балки 09Г2С изготавливают нормальные, балки 09Г2С широкополочные , балки 09Г2С колонные .

Балки с уклоном внутренней грани полок: обычные балка ГОСТ 8239 -89 и специальные двутавр ГОСТ 19425 -74. Такие двутавры обладают большой прочностью и способностью выдерживать большие нагрузки, поэтому используются при возведении мостов и используются в качестве перекрытий зданий.

Балка двутавровая ГОСТ 8239 распространяется на горячекатаный стальной двутавр с уклоном внутренней грани полок (уклон 6 — 12%) ( двутавр размеры : двутавр 10, двутавр 12, двутавр 14, балка 16 , балка 18, двутавр 20).ГОСТ 19425 относится к:

а) горячекатаным двутавровым балкам для подвесных магистральных путей —

балки монорельсовые двутавровые — имеют индекс М, уклон граней полок не может превышать 12%. Размеры балки : 18М, 20М, 24М, балка 30М , 36М, 45М. Монорельсовые балки применяют также для производства кран-балок, козловых и мостовых кранов, электротельферов.

б) балкам для армирования шахтных стволов —

специальные — имеют индекс С — с уклоном граней не более 16%. Такие балки применяют для укрепления сводов при прокладывании туннелей и шахт.

в) швеллерам специальным.

Сварные балки изготавливают с большей высотой изделия —

до 1500 мм, и длиной до 16м. Их используют тогда, когда заложены нагрузки в проект, превышающие возможности прокатной балки. Сварная балка даёт возможность уменьшить расход, количество отходов и себестоимость металла, уменьшить вес металлоконструкции, сохраняя несущую способность профиля. Такая балка стальная изготавливается строго под заказ и выполняется на автоматизированных линиях, в соответствии с нормативами. Сварную балку применяют для каркасных, несущих подкрановых конструкций, для больших пролётов перекрытий. Компания ЗАО « Металлоторг » производит изготовление сварной балки на складах в Лобне и Твери, используя марки стали 3 и сталь 09Г2с.

В изучении сортамент двутавров , размеры балки , двутавр цена , вес двутавра, вес погонного метра балки поможет наш сайт. Произвести расчёт балки можно обратившись к нашим менеджерам, также у них можно купить балку двутавровую , балки перекрытия , сделать заказ и купить сварную балку, купить балку 09Г2С , решить вопросы по резке и доставке оплаченного металлопроката.


Двутавровые балки , которые широко используются в строительстве при создании перекрытий, это вид металлопроката, материалом для которого служит простая углеродистая, либо низколегированная, то есть с добавлением легирующих элементов, сталь. По фигуре сечения такая балка напоминает букву «Н», что придает этой форме сортового фасонного проката дополнительную жесткость и устойчивость, а также прочность всей возводимой конструкции (двутавры в разы жестче и прочнее квадратного профиля и уголков). Стандартный двутавровый профиль изготавливается в форме наклонного или горизонтального бруса. Самый распространенный пример металлической двутавровой балки — это железнодорожная рельса.

Применение двутавровых балок.

Область применения двутавровой балки простирается от тяжелого машиностроения и вагоностроения до сооружения мостов, подвесных путей, колонн и строительства промышленных помещений, занимающих большие территории. Масштабы построек подразумевают колоссальные нагрузки на опоры, несущие конструкции и основания. Благодаря особенностям формы, двутавровые балки легко справляются с равномерным распределением вертикальной нагрузки, противостоят «неперпендикулярным» нагрузкам, таким как скручивание. Они способствуют снижению общего веса сооружения. Оптимальное расстояние между балками и верный диапазон в осях опор выдерживает постоянную и переменную нагрузку в составе любого перекрытия. Использование двутавра, ко всему прочему, существенно снижает расходы и период строительства, предотвращает усадку и любую деформацию основания сооружений. Для расчета балки перекрытия, воспользуйтесь онлайн калькулятором расчета балки перекрытия .

При возведении каркасов жилых помещений применяется деревянный двутавр , в том числе при оформлении экстерьера и облицовки здания.

Виды двутавровых балок.

Внутренние грани двутавровых полок могут быть расположены наклонно, либо параллельно. Совокупность профильных балок (сортамент) ориентируется на взаимоположение наклонных (У) и параллельных (П) внешних граней, на расстояние между ними.

Типоразмеры и ГОСТы:

Балка двутавровая ГОСТ 26020 83 — имеет параллельные грани полок, высота варьируется от 10 до 100 см, а ширина полок — от 5,5 до 40 см. По ширине различают узкополочные (У), нормальные (Б), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш) и колонные (К). Высота профиля колонного двутавра практически идентична ширине полки.

Двутавры с наклонными гранями полок, классифицируются на:

Обычные (ГОСТ 8239 89) — максимальная величина уклона внутренних граней порядка 6-12%;

Специальные (ГОСТ 19425 74) — М (для подвесных путей), с углом наклона не больше 12% и С:

(для армированных шахтных стволов), максимальный угол наклона 16 %.

Габариты любого готового изделия, соответствующего стандартам ГОСТ, совпадают с заявленными в чертеже по высоте, ширине и толщине и поперечному сечению.

Расшифровываем маркировку двутавровых балок.

Возьмем двутавровую балку с параллельными гранями со следующей маркировкой — 24ДБ1. Первые две цифры — это высота группы профилей (в сантиметрах), следующие за ними буквенные индексы обозначают вид профиля согласно ширине полок; далее, в случае, когда параметры полок и стенок отличаются, указывают размер профиля в серии.


Изготовление двутавровых балок.

Изготовление двутавровой бал

Двутавр — Википедия

Двутавровая балка в основании первого этажа строения. Ibeam.svg

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

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

Размеры двутавров[править | править код]

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

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

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

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

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

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

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

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

Масса двутавров[править | править код]

Масса двутавра зависит от номинальной площади его поперечного сечения и длины. При расчётах веса используют среднюю плотность стали, которая составляет 7850 (кг/м3).

Масса рассчитывается по формуле:

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

Объём двутавра рассчитывается по формуле:

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

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

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

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

Типы металлических двутавровых балок[править | править код]

Ibeam.svg Ржавая клёпаная стальная двутавровая балка

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

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

Максимальная нагрузка на двутавровые балки по стандарту ASTM:

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

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

Помимо прочего, двутавровые балки бывают:

  • Нормальный — обозначение символом «Б»
  • Широкополочный — обозначение «Ш»
  • Колонный — обозначение буквой «К»

В странах Европейского Союза двутавровые балки отличаются размерами от двутавровых балок, изготовленных согласно ГОСТ. В Европе наибольшее распространение имеют широкополочные балки типов HEA, HEB, HEM, а также нормальные стальные двутавры типа IPE (с параллельными гранями полок) и IPN (с уклонов внутренних граней полок). Данные двутавры производятся согласно норм DIN 1025, EN 10034. Самые распространенные марки стали, из которых производятся европейские двутавры — S235JR, S235J0, S235J2, S275JR, S275J0, S355JR, S355J0, S355J2, S355K2, S450J0

Ibeam.svg Схема деревянной двутавровой балки

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

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

По сравнению с использованием простых балок в строительстве, использование двутавровых балок позволяет избежать таких проблем, как усадка, усушка, сдвиги, трещины, скрип готового строения и прочее.

Металлические балки перекрытия: виды и свойства | Быстровозводимое строительство

Несмотря на снижение затрат в строительной сфере, потребили всё же делают довольно приличную выручку фирмам, выпускающим стройматериалы. Сейчас многие закупают нужные материалы для самостоятельного строительства, это же касается и металлических балок, металл — один из самых прочных и доступных оснований для фундамента и каркаса здания. 

 

Что такое балки и из чего изготавливаются

Балка — это важный элемент в конструкции, она ставится для повышения устойчивости и укрепления конструкции. Металлические балки изготавливаются чаще всего из стали, их действие направлено на изгиб. Если сооружение слишком массивное, то балка изготавливается двутавровая, она похожа на две соединенные буквы т. При таком сечении нагрузка на материал распределяется равномерно и повышается сопротивляемость. 
Балки бывают не только из металлических соединений, есть также деревянные, они используются в более простом строительстве, они не могут изготавливаться с разными видами сечения, поэтому представляют собой обычный брус с разной длиной и шириной. 

Виды и свойства

Балки различают по размерам, им присвоены номера, по которым можно подобрать нужные характеристики индивидуально для строительства:

  • Размер «10» — самый маленький по стандартам, используется как перекрытие, укрепляет подвижные элементы в постройках. Можно ставить как направляющую конструкцию для подъемников, при условии, что они небольшие. 
  • «12» — балка будет чуть больше, и соответственно, выдерживает большее давление. Чаще всего используется как основа рам, устанавливается в механизмы и машины. 
  • Номер «14» более массивный и помогает создавать более нагружённые перекрытия, подлежит для монтажа в железобетонные конструкции, такие часто ставят в промышленном строительстве.
  • «16» балка отличается своей прочностью и может уже быть полноценной опорой, устанавливается не только для обеспечения устойчивости гран-балок, но и для передвижения цехового транспорта по рельсовым линиям.
  • Балка «18» может быть использована именно в строительстве зданий, создавая надёжную опору. Если требуется сделать опору для больших механизмов или обеспечение устойчивости широких площадей.
  • «20» номер уже входит в число больших балок, она может быть основой для колонны или рам для машиностроения. 
  • «25» — уже не так часто используется в возведении домов, зато будет надежной порой для любых подъёмных механизмов, даже больших кранов.
  • «30» номер также используется в качестве основы для подъема, но в отличие от «25» изготавливается более широким и длинным, это обеспечивает более высокую сопротивляемость при сильных нагрузках.

Алюминиевые и стальные перекрытия, их плюсы и минусы.

В строительстве также часто используется алюминий, точнее его сплавы, он довольно устойчив к воздействию окружающей среды, но не умеет такой устойчивости при весовой нагрузке. В сравнении со стальными, они легче и тоньше, но чаще всего их приходится утолщать для дополнительной прочности. В возведении конструкций можно использовать оба материала, в зависимости от объемов строительства, так как промышленное производство представляет собой более объемные работы с сильными укреплениями, а вот небольшие постройки можно монтировать из алюминия, он экономичен и прост в использовании. 

Есть одна важная особенность — металл при воздействии высоких температур плавится, буквально тает, создавая однородную массу, которая не подлежит восстановлению, при этом алюминий, когда нагревается, не превращается в растаявшую лужу, а наоборот, при уменьшении температур восстанавливается до обычного вида. Конечно, не на каждом производстве окружающая среда имеет температуру в 80 градусов, поэтому ухудшения при обычном нагреве не будет. Со стороны химических обозначений, более благородные соединения у железа, а алюминий не получил признания у химиков. 

Есть такое понятие, как модуль упругости, оно отвечает за устойчивость материала к регенерации после сильного давления, то есть если действие балки направлено на изгиб, то она не должна прогибаться, поэтому чем больше давление, тем выше должен быть показатель модуля упругости. Алюминиевые сплавы имеют модуль упругости 70.000 МПа, что в три раза меньше такого же показателя у железа. Именно на основании этого строится план расположения балок, рассчитывается их несущая способность. 

Формы, толщина и высота

Различие формы и размеров определяется в соответствии с номерами изготавливаемых балок, они могут быть как маленькими и узкими с цельной формой, так и массивными двутаврами, которые легко сознали опору для больших рабочих кранов. Индивидуальное изготовление позволяет заказывать основу для подвижных конструкций со специфическими показателями и формами. Самое главное, что высоту нужно всегда увеличивать в 1,5 раза, это пойдёт на усадку и прочие строительные работы. 

Использование

Основное назначение металлических перекрытий — промышленное строительство, оно отличается от гражданских специальных требований. Чаще всего у застройщиков на эти здания уже есть готовый план, поэтому проблем с зарисовкой проекта не будет, но для такой отрасли должны быть все сертификации у материала, потому что сооружения будут использоваться для массовых скоплений людей или больших фабрик, которые проверяются на прочность со стороны государственных органов. 

При этом сложные металлические конструкции по карману действительно крупным заказчикам, цена их довольно высока, а в гражданском строительстве чаще всего используют алюминий, он хоть не столь прочный, но зато тратиться на дополнительную антикоррозионную обработку не нужно, а стандартную нагрузку жилого дома материал выдержать сможет.

Балка двутавровая — описание, технология производства и сфера применения » Металлобазы.ру

Двутавровая балка — общее описание

Внешний вид горячекатаного двутавраДвутавр 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.


Вес двутавровых балок: Основная серия | С уклоном внутренних граней полок | Серия Ш | Серия К | Серия Д


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

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.

Чертеж профиля двутавра с параллельными гранями полок

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

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.

Принцип горячей прокаткиКаждый 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 профильВпервые 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.


Характеристики и технология производства сварного двутавра

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.

Внешний вид сварного двутавра переменной высоты

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 в конструкции подвесной кран-балкиДвутавр, 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.

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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *