Виды двутавр: Характеристики двутавров, виды, размеры

Содержание

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.

Длина двутавровой балки бывает в пределах 3, 6 и 12 м. На металлобазах и в строительных магазинах возможна порезка на другие ходовые размеры. Двутавр благодаря форме имеет 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.

Двутавровые балки: виды, сфера применения, плюсы и минусы

Оглавление

Виды двутавровых балок
Методы изготовления двутавровых балок
Преимущества и недостатки двутавровых балок
Сфера применения двутавровых балок
Основные параметры выбора

Двутавровая балка – один из наиболее распространенных видов фасонного металлопроката. Она представляет собой металлический профиль с сечением в виде буквы «Н». Он активно используется в различных направлениях промышленного и гражданского строительства, может применяться при установке перекрытий благодаря высокой устойчивости к нагрузкам. Рассмотрим подробнее распространенные виды двутавра и возможности его использования, а также наиболее распространенные способы изготовления.

Виды двутавровых балок

Конструктивно двутавр представляет собой металлический брус с Н-образным сечением: он имеет верхний и нижний пояса, которые между собой соединяются металлической стенкой. Грани такой балки могут располагаться параллельно друг другу или под углом, полки могут быть нормальными или широкими в зависимости от соотношения размеров. В большинстве случаев двутавр изготавливается из углеродистой или легированной стали различных марок, добавление легирующих компонентов в сплав повышает его прочность и устойчивость к нагрузкам.

Такой тип проката можно классифицировать по конструктивным особенностям, способу изготовления, возможностям применения и другим основаниям. Наиболее распространенными в строительстве и промышленном производстве стали следующие виды двутавра:

Широкополочные балки. Они имеют увеличенную ширину полок, благодаря чему повышается прочность сечения и его устойчивость к нагрузкам. Широкополочные балки изготавливаются в соответствии с ГОСТ 26020, стандартная длина таких изделий может составлять от 4 до 14 метров. Стандарт допускает кривизну не больше 0,2% от длины готового изделия. Для обозначения в маркировке используется буква «Ш».

Нормальные балки с параллельными гранями. Производство таких изделий ведется в соответствии с ГОСТ 26020-83 или СТО АСЧМ 20-93, они маркируются буквой «Б». Для производства часто используется углеродистая сталь марок Ст3пс5, Ст3сп5 или низколегированная сталь 09Г2С. Для обозначения толщины металла используются цифры, например Б1, Б2 и т.д. Чем больше числовое значение, тем толще будут полка и стенки и тем выше вес готового изделия.
Колонные балки, обозначаемые в маркировке буквой «К». Они обладают повышенной прочностью и могут использоваться в качестве несущих элементов при установке колонн и других важных конструктивных элементов здания. Высота профиля в соответствии со стандартом может составлять от 195 до 431 мм, ширина полок может достигать 400 мм. От других разновидностей балка отличается особым типом профиля: высота профиля равна его ширине, в результате повышается несущая способность.

Двутавровые балки с уклоном внутренних граней. Она обозначается литерой «Н», уклон внутренних граней полок может составлять от 6 до 12%. Производство таких изделий ведется в соответствии с ГОСТ 9238-89, также технические условия представлены в СТО АСЧМ 20-93. Толщина стенки таких изделий в соответствии со стандартом может достигать 12 мм.
Монорельсовые балки обычной или высокой прочности. Они отличаются от других разновидностей увеличенной толщиной полок и стенки, так как рассчитаны на повышенные нагрузки. Изделия такого типа используются при установке кран-балок и козловых кранов, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по прочности.
В строительстве они применяются редко.

Перечисленные разновидности двутавра являются наиболее распространенными, в строительной сфере могут применяться и другие виды. В любом случае такие изделия обладают высокой прочностью, поэтому используются в качестве несущих элементов, выдерживающих значительные нагрузки.

Методы изготовления двутавровых балок

Наиболее распространенный способ производства двутавровой балки – метод горячей прокатки. Прямоугольный профиль разогревается до температуры 1100-1200 градусов, после чего прокатывается на станах для придания требуемой формы. Нагрев делает сталь пластичной, благодаря этому удается максимально повысить скорость производства.

Чтобы обеспечить полкам строго параллельное расположение, используются приводные ролики. Для изменения формы металла ролики снабжаются кольцевыми проточками, с помощью которых обеспечивается деформация заготовки. Прокатка проходит в несколько этапов, в результате металлическая заготовка приобретает требуемые размерные характеристики. После остывания профиль приобретает высокую прочность.

У метода прокатки есть несколько недостатков. Она не обеспечивает достаточно высокого качества поверхности, так как на материале остается большое количество окалины, и он получается шероховатым. Кроме того, прокатные станы ограничивают сортамент продукции, так как их сложно перенастраивать. Поскольку размер оборудования ограничен, соответственно ограничиваются и размеры готовых изделий.

Сварная технология изготовления

Из-за этого для производства нестандартных двутавровых конструкций может применяться сварная технология. Ее высота может достигать 1,5 м, а длина – 15 м, что значительно превышает возможности изготовления горячекатаного проката. При сварной технологии могут использоваться элементы, изготовленные из стали различных марок: в результате готовое изделие приобретает повышенную прочность. С помощью сварной технологии также удается изготавливать разнополочные, тонкостенные, перфорированные и другие типы балок, что значительно расширяет возможности их применения в строительстве.

Изготовление двутавровых балок сварным способом проходит в несколько этапов:

Раскрой листового металла методом плазменной резки. В результате образуются полосы требуемого размера и ширины. С помощью программируемого оборудования обеспечивается высокая точность резки.
Кромки обрабатываются на фрезерном станке. От качества обработки напрямую зависит качество будущего сварного соединения.
Металл сваривается с помощью специального оборудования, в результате обеспечивается прочное соединение. Готовое изделие проходит финишную обработку.

Сварная технология дает возможность изготавливать балки с широким диапазоном геометрических параметров. В результате удается получить нестандартные изделия, обладающие разнообразными возможностями использования.

Преимущества и недостатки двутавровых балок

Двутавровые балки получили широкое применение в различных отраслях, в том числе в строительстве. Их востребованность объясняется несколькими важными преимуществами:

Устойчивость к высоким механическим нагрузкам во всех направлениях. Такие балки обладают большой несущей способностью, поэтому используются при сборке каркасов различных металлических сооружений. Готовый двутавр обладает повышенной жесткостью: по этому показателю он в 30 раз превосходит обычную профильную трубу.
Значительно сниженный вес, по сравнению со сплошными металлическими балками. Это дает возможность снизить нагрузку на стены и фундамент здания, при этом обеспечивается высокая прочность перекрытий.
Удобство для транспортировки. Такие балки несложно перевозить, складировать и устанавливать.
Возможность фиксации с помощью газовой и электродуговой сварки. Металл хорошо поддается сварочному высокотемпературному воздействию, в результате балка надежно фиксируется к другим элементам здания.

Устойчивость к скручивающему усилию. Стандартные горячекатаные балки обладают одинаковым выносом полок в две стороны от стенки, в результате конструкция обладает равномерной жесткостью. Это обеспечивает ей стойкость к изгибающим нагрузкам в любом направлении.

У таких балок есть несколько недостатков. Сталь чувствительна к коррозии, поэтому несущие элементы требуют дополнительной антикоррозийной защиты. На поверхность наносятся различные типы покрытий, помогающих предотвратить контакт металла с воздухом. Балки могут деформироваться также под воздействием высокой температуры. Еще одним минусом таких конструкций является возможность изгибаться при большой величине пролетов. В этом случае, чтобы защитить их от разрушения, требуется устанавливать дополнительные колонны.

Сфера применения двутавровых балок

Стальные двутавровые балки используются практически во всех крупных инженерных сооружениях, это один из самых распространённых элементов строительных конструкций. Основная сфера использования – строительство крупных зданий: торгово-развлекательных комплексов, складов, промышленных цехов. Однако такие изделия могут использоваться еще во множестве сфер:

Установка опорных элементов различных металлоконструкций. Балки применяются при возведении мостов, эстакад, путепроводов и других инженерных сооружений, рассчитанных на большие нагрузки.
Установка элементов каркаса быстровозводимых зданий. Двутавровая балка является важной частью каркасных конструкций складов, ангаров, производственных зданий и других сооружений большой площади.
Установка буровых платформ, укрепление шахтных выработок, где требуется повышенная устойчивость к механическим воздействиям.

Установка колонн, капитальных стен, перекрытий различных зданий. Двутавр – универсальный элемент, с помощью которого можно устанавливать важные компоненты гражданских и коммерческих зданий.
Установка подвесных путей для подъемного оборудования. Двутавровые балки применяются при прокладке путей для кранов, а также различных креплений в горном деле.
В вагоностроении балки используются в качестве элемента каркаса вагонов. Готовые изделия благодаря этому приобретают повышенную прочность.

Двутавр стал важной частью практически любой крупной постройки, от промышленного цеха до многоэтажного дома. Сфера применения продолжает расширяться, совершенствуются технологии изготовления балок. Сварные конструкции отличаются от горячекатаных изделий большим разнообразием размеров, это открывает расширенные возможности для установки. Они широко применяются в различных направлениях машиностроения и иного промышленного производства. Их используют как компонент промышленного оборудования, различных каркасных сооружений, станков, деталей транспортных средств не только.

Основные параметры выбора

Выбор подходящего типоразмера двутавровой балки зависит от требований к прочности и величине нагрузок на готовую конструкцию. При выборе учитываются следующие параметры:

Тип конструкции. Наибольшей несущей способностью обладают колонные изделия, они отличаются увеличенной толщиной и шириной стенок. Самыми распространенными в строительстве остаются нормальные балки, их можно приобрести по невысокой стоимости.
Типоразмеры. Балки подбираются по высоте, ширине, толщине вертикальной стенки, внутреннему уклону полок и другим параметрам.

Точность исполнения. Она может быть обычной (категория В) и повышенной (категория А). при обыкновенной точности отклонение от установленного стандартом размера может составлять не более 0,5%, при повышенной – не более 0,2%.
Вес изделия. Он зависит от габаритов, толщины полок и стенки. От веса зависит нагрузка на фундамент, это один из важных параметров при выборе.
Объем предполагаемой и фактической нагрузки. Она рассчитывается в зависимости от веса конструкции, а также внешних воздействий на объект.

По каталогу компании «Партнер Сталь» можно подобрать различные типоразмеры двутавровых балок – в продаже представлена продукция от лучших производителей России. Консультант компании поможет подобрать требуемый тип по назначению, типоразмеру, устойчивости к нагрузкам, толщине стенок и другим параметрам. Стоимость будет зависеть от объемов продаваемой партии. Для оптовиков предусмотрены специальные предложения.

Читайте также:

Виды труб ВГП, сортамент и применение

Что такое двутавровая балка? — Kloeckner Metals Corporation

Двутавровая балка представляет собой стандартный профиль из конструкционной стали, который служит важным каркасом в металлургии для различных конструкций. Например, двутавровые балки используются при строительстве мостов, гаражей, небоскребов, больниц и многого другого. Но что такого в их конструкции, что делает их таким качественным строительным материалом?

Загрузить нашу спецификацию конструкционной стали сейчас

Kloeckner Metals является поставщиком полного ассортимента стали и сервисным центром. Загрузите нашу спецификацию конструкционных листов и узнайте, что имеется в наличии у Kloeckner Metals.

Спецификация несущей плиты

Конструкция несущей балки

Все несущие балки имеют базовую конструкцию, включающую полки (иногда называемые стойками) и стенку (длинный вертикальный участок). Угол, соединяющий стенку с полками, называется скруглением.

Плоские полки вверху и внизу балки предотвращают изгиб, а стенка противостоит тупому усилию. Эти компоненты рассчитаны на то, чтобы выдерживать максимальную изгибающую нагрузку с использованием наименьшего возможного материала, и составляют основу для поддержки высоких нагрузок на подшипники.

Все балки имеют глубину, длину и толщину. Глубина балки – это расстояние от верха до низа. Ширина – это длина горизонтальных фланцев. Толщина относится как к стенке, так и к фланцам.

Типы двутавровых балок

Существуют небольшие различия между двутавровыми балками и балками, имеющими все одинаковые характеристики, включая двутавровые сваи, универсальные балки (UB), швеллерные балки и широкополочные балки. Хотя все они имеют I-образное поперечное сечение, а термин «универсальный» намекает на его широкое применение, следует отметить некоторые небольшие различия.

Двутавровые балки: Двутавровые балки имеют параллельные полки. Иногда эти фланцы сужаются. У двутавровых балок полки более узкие, чем у двутавровых свай и швеллерных балок/балок с широкими полками. В результате они могут выдерживать меньший вес и доступны в более коротких длинах — до 100 футов по сравнению с двутавровыми сваями и W-образными балками, длина которых может достигать 330 футов. I-образные балки являются разновидностью S-образных балок.
Двутавровые сваи: Двутавровые сваи также известны как несущие сваи, и они выглядят почти так же, как двутавровые балки, но они тяжелее. Обе они имеют параллельные поверхности полки, но у двутавровых свай более широкие опоры. Важно отметить, что двутавровые сваи имеют одинаковую толщину во всех сечениях балки и в результате способны выдерживать большие вертикальные нагрузки. Двутавровые балки представляют собой широкополочную балку.
W-образные балки / широкополочные балки: Подобно двутавровым сваям, W-образные балки имеют более широкие опоры, чем стандартные двутавровые балки. Однако они не обязательно имеют одинаковую толщину стенки и полки.

Различные металлы для двутавровых балок

Хотя двутавровые балки представляют собой стандартную форму конструкционной стали, они также доступны в виде алюминиевой балки. Наиболее распространенной универсальной маркой алюминиевого металла для балок является алюминиевая балка 6061. Балки также изготавливаются из нержавеющей стали.

Что такое балочные опоры?

Опоры для балок — это дополнительные компоненты, которые делают строительный материал более безопасным и универсальным. Например, они могут позволить соединять балки с другими балками, соединять балки с другими изделиями из конструкционной стали, центрировать нагрузки путем равномерного распределения веса, добавлять подъемники и другое подвесное оборудование или прикреплять провода для подвешивания осветительных приборов и других легких материалов.

Они могут крепиться к балке с помощью различных механизмов, таких как зажимы, винты, резьба и запрессовка. Опоры балки также могут крепиться в различных местах вдоль балки в виде нижнего крепления, верхнего крепления или нижнего центрального крепления.

Зажимы для двутавровых балок являются одними из самых популярных опор для балок.

Как рассчитываются балки из конструкционной стали?

Расчеты двутавровых балок прогнозируют устойчивость к изгибам и напряжениям. Глубина луча, которая также является высотой луча, и ширина являются основными определяющими факторами.

Другим распространенным расчетом двутавровых балок является рабочий калибр. Рабочий калибр обозначает расстояние, на котором болты и шайбы могут работать или устанавливаться с зазором от краев. Это пространство, необходимое между болтами. Например, при соединении балки с помощью болта с общим фланцем необходим рабочий калибр.

Какие марки стали наиболее популярны для изготовления двутавровых балок?

Как и другие профили из конструкционной стали, включая швеллеры, конструкционные трубы, конструкционные уголки и плиты из конструкционной стали, балки из конструкционной стали доступны в различных классах. В зависимости от типа инженерного или строительного проекта некоторые из стандартных марок, используемых для двутавровых балок, включают: ASTM A992, ASTM A709-50 и ASTM A572-50.

Вы также можете ознакомиться с нашим сообщением в блоге с полным списком профилей из конструкционной стали, чтобы узнать больше о других типах изделий из конструкционной стали, общих областях применения и различиях между S-образными балками, двутавровыми балками, тавровыми балками, и несущие сваи. Kloeckner Metals имеет складские запасы и может изготовить эти конструктивные формы в соответствии со спецификацией заказчика.

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сегодня

Kloeckner Metals является поставщиком полного ассортимента стали и сервисным центром. Kloeckner Metals сочетает в себе национальное присутствие с технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Свяжитесь с нами сейчас

Конструкционные стальные балки

Стальная двутавровая балка (также называемая двутавровой или W-образной балкой) является важным элементом конструкции, основной целью которого является поддержка и передача нагрузок по горизонтали к ней. заканчивается, часто к колоннам, балкам или другим конструктивным элементам. Горизонтальный элемент балки часто называют «полкой», а вертикальный — «стенкой». Два основных типа двутавровых балок прокатываются (горячие, холодные или экструдированные в зависимости от материала)

Плоская балка (сварные прямые элементы).

Формы с широкой полкой в основном превзошли классические формы двутавровой балки (S) благодаря превосходной структурной эффективности. Основное различие между формой S и формой W заключается в ширине фланца. Одно эмпирическое правило, обычно используемое инженерами для указания размеров балки: Балка = Пролет/20 – Балка = Пролет/15 – Ширина = от 1/3 до 1/2 глубины. Хотя сталь наиболее распространена, двутавровые балки также могут быть изготовлены из алюминия. В случае использования балки стенка сопротивляется силам сдвига, в то время как полки сопротивляются силам изгибающего момента, воздействующим на балку. Однако двутавровые балки относительно неэффективны при нагрузке на кручение.

Пример скручивающей нагрузки

Двутавровые балки маркируются по высоте и весу балки. Например, балка W10 x 22 имеет глубину 10 дюймов и весит 22 фунта на линейный фут. В зависимости от типа здания и его использования часто используются три системы: «система с односторонними балками», «система с двусторонними балками» и «система с трехсторонними балками». Общая цель при проектировании конструкционной системы двутавровых балок состоит в том, чтобы использовать самую легкую стальную секцию, сохраняя при этом устойчивость к изгибающим и поперечным усилиям, оставаясь при этом в пределах допустимых напряжений. Все это при одновременном ограничении отклонения балок с учетом предполагаемого использования.

Система односторонних балок

Каждая пара внешних колонн поддерживает длинную пролетную балку, дополняющую систему стальных конструкций. Эта система чаще всего используется в длинных узких зданиях. Колонны в пределах площади здания могут быть ограничены или исключены с помощью этой опции, но ширина здания ограничена пролетом (размером балки, конструкцией фундамента колонны, размером колонн)

Двухсторонняя балочная система

A типичный диапазон пролетов двутавровых балок составляет от 20 до 32 футов. Все, что длиннее этого диапазона, часто становится системой стальных балок с открытой стенкой для повышения экономичности из-за меньшего веса и аналогичных характеристик.