Двутавровые балки: виды и область применения. Что такое балка Балка типа

Балка металлическая относится к особому виду сортового металлопроката и применяется в основном для создания большепролетных конструкций промышленных зданий, что позволяет значительно снизить общую нагрузку на основание строения. Сегодня это одна из важнейших составляющих любых рабочих площадок, мостов, перекрытий и других видов металлоконструкций.

Каждый вид этого изделия имеет свои индивидуальные характеристики, что позволяет сделать правильный выбор. Он должен соответствовать требованиям, предъявляемым к техническим характеристикам для возможности создания необходимой конструкции. В современном строительстве балка металлическая широко применяется. Ее выбор осуществляется по таким критериям, как размер стенок, полок и вид.

Изготавливается балка металлическая в двух основных видах. Главное отличие заключается в различной форме ее сечения - это тавровая балка и двутавра. Тавровая балка, если посмотреть с торца, напоминает букву «Т», в то время как двутавровая - букву «Н» или сдвоенные перевернутые буквы «Т», за что впрочем, она и получила свое название. Основная область применения обеих - в качестве несущих перекрытий зданий и сооружений различного предназначения.

В строительстве балка металлическая помогает перераспределить нагрузку на несущие конструкции. Они затем равномерно передают ее на металлическая представляет собой своеобразный скелет здания, который постепенно наполняется другими конструктивными строительными материалами. Именно поэтому к качеству изготовления этого элемента предъявляются особые требования. Классификация данного вида металлопроката производится на основании технических характеристик:

по форме, которую она имеет;

по толщине полок и стенок;

в зависимости от расположения граней полок;

по материалу, который был использован для ее производства.

Кроме этого, металлическая балка различается по назначению и способу изготовления.

Балку можно назвать своеобразным брусом, который имеет самые различные размеры и сечение. Создавалась она специально для возможности распределения нагрузки на несущие конструкции равномерно по всему периметру строящегося здания. В последнее время большое распространение получила металлическая которая широко применяется при строительстве путепроводов, мостов, ангаров, складов, не говоря уже об объектах промышленного и гражданского назначения.

Немаловажным моментом при осуществлении выбора для проведения строительства является правильный расчет металлической балки. Независимо от материала, типа сечения и вида конструкции ее расчет производится по одному алгоритму. Вначале составляется расчетная схема, затем определяются внутренние усилия. Следующий шаг - по внутренним усилиям подбирается сечение балки и на конечном этапе производится проверка всех полученных результатов. Поверка позволяет увеличить или уменьшить сечение, чтобы достичь оптимальной степени прочности.

Технологии современного строительства промышленных зданий и жилых домов сегодня, как и ранее в числе конструктивных элементов сооружений используют различного рода конструкции, объединяемых одним названием - балка. По своему назначению этот элемент здания предназначен для выполнения роли несущего механизма. Располагаемый на двух или нескольких опорах здания такой элемент принимает на себя нагрузку и позволяет создавать межэтажные перекрытия, соединять пролеты, является одним из основных элементов кровельной конструкции здания.

Традиционно при возведении строений используются балки, соответствующие типу и назначению зданий, и поэтому существуют различные виды классификаций этих элементов. Чаще всего классификация проводится по виду, назначению, форме и материалу этого конструктивного элемента.

Общие сведения об устройстве и назначении

В строительстве балки классифицируются, прежде всего, в зависимости от того на какое количество опор она ложится:

Конструктивно простейшая балка, применяемая в малоэтажном каркасно-щитовом домостроении для устройства чердачного перекрытия, представляет собой цельный брус прямоугольной формы, но для более требовательных сооружений, чем простой дачный домик требуются несколько иные по форме элементы способные выдерживать большие нагрузки:

Кроме того, особые требования предъявляются и к материалам конструкций:

Наиболее востребованными в строительстве, при возведении крыш промышленных объектов, применяются профили тавровой или двутавровой формы, они здесь являются основными элементами конструкций кровли. Это связано с тем, что такая форма наиболее эффективно работает при нагрузках на изгиб.

Двутавровые - по своей форме поперечного сечения напоминают букву «Н». Каждый элемент, имеет свое название - вертикальные части такой буквы «Н» называются полки, а соединяющая их черточка именуется стенкой. Благодаря такой форме, профиль способен выдерживать большие нагрузки, чем прямоугольный, по сечению материал. Кроме того, двутавровые конструкции позволяют применять дополнительные методы повышения прочности конструкции:

для наиболее ответственных участков кровли применяются двутавровые профили с утолщенной стенкой;
для второстепенных участков применяются ригели, внутренние грани полок, которых параллельны друг другу;
для повышения жесткости конструкции используются профили с уклоном на внутренних гранях.

Материалы и технологии изготовления элементов перекрытия

В зависимости от назначения здания, технологии его строительства и условий его последующей эксплуатации кровли, балки классифицируются как по типу используемого материала, так и способа изготовления готового элемента:

Железобетонные конструкции:

изготавливаются методом монолитной отливки формы с обязательным использованием арматурного каркаса в заводских условиях, как правило, это тавровые профили, сложной рамной конструкции;
монолитные конструкции - производятся методом отливки формы непосредственно на строительной площадке при возведении зданий по монолитно-каркасной технологии.

Металлические:

металлические элементы, выполненные способом горячей прокатки металла готовой формы;
специальные виды изделий из отдельных элементов, соединенных при помощи сварки;
изделия из легких сплавов для особых видов кровли - стадионов, концертных залов, выставочных комплексов.

Деревянные:

из цельного бруса различного размера;
составные ригели, выполненные из отдельных частей, соединенных между собой клеевым способом с использованием, как натурального дерева, так и материалов на основе древесины - фанеры, древесноволокнистых плит.

Классификация и маркировка стальных элементов

Классификация конструкций из стали проводится и имеет свой буквенно-цифровой шифр. Такое кодирование позволяет проводить необходимую классификацию и учитывать нужные по параметрам элементы в строительстве еще на этапе разработки проектно-сметной документации.

Основой для такого вида классификации являются официально утвержденные государственные стандарты и технические условия, по которым классифицируются все виды балок, независимо от материала изготовления или производителя.

Так, в маркировке стальных двутавровых профилей, кроме указания их размеров, а высота может быть от 100 мм до 1000, указывается и буквенный шифр, в котором указывается, например, размеры граней полок:

«Б» — означает, что изделие имеет нормальную ширину параллельных граней;
«Ш» — указывает, что полки имеют увеличенную ширину и относятся по классификации к «широкополочным» выдам продукции;
«К» — говорит, что такой профиль может быть использован в качестве колонной опоры.

Использование деревянных элементов в различных кровельных конструкциях

В малоэтажном домостроении при возведении кровли балки используются в качестве различных по назначению и размерам элементов:

Наиболее подходящими для выполнения таких функций являются двутавровые клееные деревянные элементы, обладающие большой прочностью, способные выдерживать большие нагрузки и имеющие небольшой вес по сравнению с пиломатериалами из цельного дерева. Особенностью всех видов деревянных конструкций, применяемых при возведении кровли здания, является использование пиломатериалов хвойных пород для устройства стропил, распорок, каркаса перегородок и твердых пород дерева для устройства перекрытия чердачного этажа.

Сергей Новожилов - эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

Ни один строительный объект, каким бы ни было его назначение, не обходится без применения балок перекрытия. Ее функция как инженерной конструкции – в успешном перераспределении вертикальных и горизонтальных нагрузок в процессе собственной работы на изгиб.

Двутавровые балки перекрытия представляют собой тип фасонного проката, изготовленного из высококачественной стали. Сталь может быть либо низколегированной, либо углеродистой. Этот тип сортового проката имеет форму бруса, ориентированного горизонтально или наклонно. Или, говоря простым языком, стальная двутавровая конструкция – это прокат определенной формы, изготовленный из профильной стали специального исполнения. Форма определяется его конструктивными особенностями. Чаще всего она внешне похожа букву «Н». Такая форма усиливает прочность элементов конструкции и придает дополнительную жесткость. Где же используются двутавровые балки перекрытия?

Балка двутавровая: применение

Балка металлическая двутавровая из стали больше известна как элемент перекрытий каркасов промышленных зданий, имеющих большие пролеты. Их используют также при возведении мостов и других подвесных путей, колонн и другого во всех тех местах, где присутствуют повышенные нагрузки и им необходимо противостоять. Они воспринимают нагрузку от вертикального поперечного воздействия, которая одновременно отражается на стенах, колоннах и других опорах.

Деревянный аналог стального двутавра используется в каркасном домостроении. Следует отметить, что в последнее время его нередко стали использоваться в оформлении строений как элемент дизайна.

Их правильный расчет обеспечивает большую эффективность металлоемкости, нежели этот показатель у обычной горячекатаной конструкции. При установке двутавра уменьшается масса несущих конструкций, что позволяет сократить затраты на строительство. Двутавры используются также в тяжелом машиностроении при создании тяжелого оборудования.

Незначительный вес при чрезвычайно высокой жесткости делает их идеальным вариантом для использования в качестве основы под высоконагруженные строения.

Интересно

Отметим,что двутавры значительно жестче, нежели квадратные профили и уголки.

Виды двутавровых балок

В конструкциях двутавров внутренние грани полок могут располагаться наклонно либо параллельно. , который имеет балка двутавр, характеристики, габариты в основном определяются расстоянием между параллельными (П) или наклонными (У) внешними гранями.

Типоразмеры и ГОСТы:

Балка двутавровая ГОСТ 26020 83 характеризуется параллельными гранями полок. Под этот стандарт входят двутавры, имеющие высоту 10–100 см и ширину полок – 5,5–40 см. По последнему параметру классифицируют на: узкополочные (У), нормальные (Б), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш) и колонные (К). Колонные двутавры отличаются почти одинаковой высотой профиля и шириной полки.

Двутавры, характеризующиеся наклонными гранями, классифицируются на:

обычные (ГОСТ 8239 89) – ограничения на величину уклона внутренних граней составляют порядка 6–12%;

специальные (ГОСТ 19425 74) – М: подвесные пути, имеющие угол наклона не больше 12% и С: для армированных шахтных стволов, имеющих угол наклона до 16 %.

Изделие выполненное по ГОСТ полностью соответствует параметрам чертежа, то есть имеет заданное поперечное сечение, размеры полок (высота, ширина и толщина) и другое.

Маркировка: как расшифровать

Начнем с двух цифр в начале маркировки. Они отмечают высоту в сантиметрах конкретной группы профилей. Следующие индексы – буквенные, они указывают на вид профиля в соответствии с шириной полок, к примеру, У, К и т. д. Если профили в группе отличаются размерами стенок и полок, то далее в маркировке указан размер профиля в серии. Например, маркировка двутавра с параллельными гранями может иметь вид: 25Б, 100Ш, 35К, 24ДБ1.

Монтаж

Двутавр металлический изготавливают поэтапно . Прежде всего металл раскраивается на полосы требуемых размеров. Для улучшения провара кромки разделывают на специальном станке. Подготовленные полосы монтируют на сборочном стане. Их укладывают на входной конвейер, зажимают, позиционируют и фиксируют. Завершают сборку сварочными работами на специальном станке. Сваривают его двумя комплектами сварочных головок под флюсом. Двутавр в основном состоит из трех элементов. Поясные швы приваривают сварочными автоматами, а ребра жесткости приваривают поперек чаще вручную, в крайнем случае – полуавтоматом. Сварные конструкции собирают различными способами: используя хомуты и прихватки или в особом кондукторе.

балка металлическая двутавровая: процесс производства

Готовый двутавр очищают от налета ржавчины, жира, грязи и другого, используя дробеструйную установку. После этого качество его покрытия из краски и лака заметно улучшается.

При устройстве конструкции швы поясов иногда сваривают по ручной технологии. Тогда последовательность сборки полностью меняется. Сначала на пояс в нижней части конструкции монтируют вертикальную стенку, а следом ребра жесткости. Их захватывают и монтируют пояс в верхней части. Собранная конструкция зажимается хомутами и переходят к сварочным работам.

на фото металлическая балка двутавр

Наиболее ответственным этапом монтажа считается стыковка двутавровых балок. Швы поясов в обеих направлениях от стыка незаваривают на длину в полтора раза большую, нежели поясная ширина. Стык двутавровых балок свариваются в такой очередности: свариваются стыки вертикальной стенки, двух поясов, сначала ту, которая работает на растяжение, затем вторую, работающую на сжатие. Завершают устройство стыка довариванием швов на поясах на тех участках, которые остались незаваренными.

Для сварки монтажных стыков необходимо использовать электроды высочайшего качества.

Сварная конструкция имеет массу преимуществ перед прокатной и, в первую очередь, это ее более высокие прочностные характеристики при массе, меньшей прокатной примерно на треть.

Двутавр металлический: сборка на видео

Материалы к статье.

Балка представляет собой составной линейный элемент несущей конструкции, имеющий минимум две точки опоры (опирается на оба конца) и работающий на изгиб. Использование балки направлено в первую очередь на распределение весовой нагрузки всей конструкции. Наиболее часто применяется горизонтальное использование балки, которая компенсирует вертикальную поперечную нагрузку. А само весовое давление балки компенсируется вертикальными элементами, горизонтальная поверхность которых является точкой опоры для балки. Последующая компенсация приходится на опоры конструкции, если отсутствуют дополнительные промежуточные элементы. Таким образом, взаимокомпенсация весовых нагрузок позволяет обеспечить устойчивость и надежность всей конструкции.

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.

На фото: железобетонная балка для возведения моста

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

На фото: деревянная балка в устройстве перекрытия

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.

Расчет прочности балки при работе на изгиб

Для расчета прочности балки на прогиб (то есть определение веса, который данный элемент несущей конструкции способен выдерживать без появления деформаций и иных ведущих к разрушению конструкции факторов) требуется учитывать целый ряд факторов, основными из которых являются:

Длина балки. Чем короче балка, тем большую нагрузку она способна выдержать.
Материал, из которого изготовлена балка. Сталь является наиболее прочным материалом.
Поперечное сечение балки (площадь и форма). Чем больше площадь, тем больше допустима нагрузка на изгиб.
Способ закрепления балки в несущей конструкции. Во многом зависит от формы сечения. Балка двутавровая крепится наиболее прочно.

Для расчета максимальной нагрузки на изгиб используют формулы сопромата. Для упрощения процесса можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить достаточно точное значение на основании введенных данных.

Рекомендации при выборе строительных балок и возведении конструкций

Основным фактором при выборе балки для возведения несущей конструкции является расчет веса максимальной нагрузки при воздействии поперечных вертикальных сил. Однако, в районах с нестабильными климатическими условиями и высокой степенью сейсмологической опасности необходимо произвести расчет действия поперечных горизонтальных сил.
Профили двутавра могут иметь в маркировке следующие буквы: Б, Ш, К. Расшифровка: Б – стандартная, Ш – широкополочная и К – колонная двутавровая балка соответственно.

Выбрать оптимальные профили балки при строительстве – обеспечить долговечность и надежность конструкции!

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.