Применение разных видов двутавровых балок
Применение разных видов двутавровых балок
Двутавровая балка — это строительный элемент в виде горизонтального бруса. При возведении зданий и сооружений, балка выступает незаменимой деталью конструкции, так как на нее оказывается значительное давление. Важно при расчетах выбрать правильные параметры изделия для безопасной эксплуатации постройки.
Содержание
- 1 Особенности двутаврового профиля
- 2 Применение
- 3 Преимущества и недостатки двутавровых балок
- 4 Материалы
- 4.1 Горячекатаные и сварные балки
- 5 Параметры конструкции согласно сортаменту
- 6 Классификация двутавровых балок
Особенности двутаврового профиля
Двутавровая балка — разновидность сортового металлопроката. Профиль двутавра характерен Н-образной формой сечения. Такая конструкция используется для перераспределения нагрузки по вертикали и горизонтали. Двутавровые балки различные размеры и весовые категории.
Для обозначения профилей введена специальная нумерация и маркировка, что облегчает выбор конструктивного элемента. Так как при выборе габаритов балки учитываются особенности возводимого объекта и расчетные нагрузки на конструкцию здания.
Балки характеризуются устойчивостью к повышенным нагрузкам и отсутствию реакции на изменения во внешней среде.
Благодаря своим характеристикам двутавр широко используется при возведении каркасных зданий и сооружений.
Помимо металлических двутавровых изделий существуют балки, выполненные из древесины, которые также имеют разнообразный размерный ряд. Использование деревянных профилей снижает нагрузку на основание, ускоряет процесс строительства и уменьшает расходы при устройстве фундамента.
Применение
Двутавровая балка широко используется при возведении гражданских, промышленных и общественных зданий. Для строительства крупнопанельных зданий, а также частных домов высокой и малой этажности. Профиль выступает в качестве несущего элемента во многих сооружениях:
- эстакады и мосты;
- шахты и метро;
- тоннели для железнодорожного и обычного транспорта;
- конструкции котлованов и устройств укрепления береговой линии;
- производственные цеха, склады;
- грузовые платформы, железнодорожные вагоны и транспортные суда.
Помимо этого строительный элемент довольно популярен при устройстве мансардных помещений. Успешно применяется в стропильных системах и при монтаже кровли.
Балки используются не только в строительстве железобетонных сооружений или металлоконструкций, но и при возведении деревянных домов и лестниц.
Двутавры применяют при пролетах, ширина которых достаточно большая для того, чтобы задействовать бетонные конструкции. Перекрытие в таком случае, в отличие от балки, не сможет выдержать предполагаемую нагрузку.
Независимо от материала двутавры представляют собой надежные строительные. К тому же профили, за исключением некоторых видов, имеют незначительный вес, что позволяет их легко транспортировать на место строительства. Работа с двутаврами не представляет особой сложности: монтаж осуществляется с помощью сварки, а также заклепок и болтов.
Преимущества и недостатки двутавровых балок
Двутавровый профиль имеет множество достоинств:
- Способность выдерживать нагрузки во всех направлениях;
- удобство при перевозке, возможность рационального хранения и простота монтажа;
- благодаря особой форме при производстве профиля используется меньше материала, при этом двутавр легче сплошных балок;
- возможность использования ручной газосварки или электродуговой сварки при монтаже;
- жесткость конструкции, обеспеченная Н-образным сечением, сводит крутящий момент к нулю;
- устойчивость к влиянию атмосферных осадков и механических разрушений;
- изготовление балки на заказ, учитывая индивидуальные размеры.
Двутавры имеют ряд недостатков:
- Невысокие показатели огнестойкости, что может привести к разрушению всей конструкции;
- неустойчивость против возникновения коррозии, нужно обрабатывать специальными покрытиями;
- неспособность обеспечить жесткость при больших пролетах.
Несмотря на перечисленные недостатки, двутавровые балки остаются востребованными в разных областях строительства.
Материалы
Для возведения зданий и сооружений используют двутавровые балки, выполненные из металла, железобетона, дерева. Каждый из материалов имеет свое назначение, преимущества и недостатки в использовании.
- железобетонные профили применяют при возведении гражданских и крупнопромышленных зданий, металлоконструкций, перекрытий, подвесных путей и опор мостовых сооружений;
- углеродистая сталь занимает 80% рынка производства двутавров, отличается технологическими и прочностными параметрами;
- низколегированная прокатная сталь характеризуется устойчивостью к динамическим нагрузкам благодаря содержанию кремния, алюминия и марганца;
- сталь, для мостостроения, является самым прочным сплавом, который наделен возможностью сопротивления циклическим нагрузкам;
- алюминиевый сплав применяется, когда необходимо уменьшить вес конструкции, к тому же двутавры из алюминия обладают повышенными коррозийными характеристиками.
Производство двутавровых профилей осуществляется на крупных предприятиях, при этом выпускаются большие партии строительных элементов.
Существует не менее популярный вид двутавра, выполненный из дерева. Его применяют для формирования каркаса построек, устройства перекрытий между этажами или стропильной системы, а также возведения балконов и мансард. Профиль состоит из двух брусьев хвойных пород и плит ОСБ между ними. Конструкция не деформируется при большой нагрузке, имеет гладкую поверхность и не требует специальной техники для монтажа.
Горячекатаные и сварные балки
По способу производства металлические двутавры бывают горячекатаные и сварные.
Горячекатаные двутавры изготавливают путем прокатки при высоких температурах на специальном прокатном стане. Профиль формируется из раскаленной болванки из стали, в результате чего получается монолитная балка без швов. Процесс производства отличается простотой. При этом горячекатаный двутавр отличается надежностью и прочностью.
Плюсы горячекатаных балок:
- монолитность изделия благодаря отсутствию швов;
- наличие типоразмеров, что упрощает расчет конструкции;
- стандартные двутавры всегда доступны на оптовых складах.
Недостатки двутавровых профилей:
- утолщенные стенки приводят к увеличению веса балки и конструкции в целом;
- наличие окалины на поверхности после процесса прокатки;
- ограниченность в размерах, так как на российском рынке представлены двутавры шириной не более 40 см и длиной — 12 м;
- производство осуществляется только на крупных предприятиях, что значительно увеличивает стоимость транспортировки в небольшие населенные пункты.
Помимо горячекатаных изделий производят сварные двутавровые балки. Они довольно широко используются при возведении жилых и общественных зданий, а также промышленных объектов. Процесс изготовления представляет собой соединение металлических полос при помощи сварки. Сварной двутавр переносит большие нагрузки, при этом практически не подвержен скручиванию.
Для обеспечения максимальной прочности сварку производят с обеих сторон балки. Для сварочного шва используются заходные и выходные планки. При этом строго следят за перпендикулярным расположением деталей и плотностью прилегания. Достоинствами сварного двутавра являются:
- производство изделий с учетом ширины полки, дополнительных ребер жесткости и перфорации;
- изготовление профилей с составом из разных марок стали;
- ускоренный срок производства и доставки;
- небольшой вес, что значительно уменьшает количество средств, затраченных на возведение фундамента и стен.
Из недостатков сварных изделий можно назвать наличие швов после сварки, что в некоторой степени понижает прочность конструкции. Для укрепления балки приваривают дополнительные ребра жесткости в виде пластин. Использование металлических пластин приводит к лишним затратам и удорожанию проекта.
Параметры конструкции согласно сортаменту
Все металлические двутавровые балки выполняются в соответствии с требованиями нормативных документов. При этом профили имеют определенную регламентом форму и состав.
Исходя из этого, можно легко подобрать параметры балок, необходимых для отдельно взятой конструкции.
Геометрические характеристики:
- высота (Н) — расстояние от верхней до нижней плоской полки;
- ширина (В) — поперечная длина полок двутавра;
- толщина стенки (S) — толщина плоскости, расположенной между полками;
- средняя толщина стенки (t) — полки к краям сужаются, а к середине — расширяются, поэтому толщина высчитывается по формуле: B-S/4;
- радиус внутреннего закругления — размер закругления полок в месте присоединения к стенке.
При этом длина двутавровой балки — 4-15 метров.
Соотношение массы и размеров двутавра нужны при расчете количества балок и выбора способа перевозки строительных изделий. Сколько весит двутавровая балка можно узнать в таблице.
Классификация двутавровых балок
Двутавровые балки отличаются по нескольким показателям, в связи с этим имеют различную маркировку. Параметры профилей разных марок можно найти в таблице сортаментов изделий. Исходя из конструкции, двутавры делятся на три основных вида: стандартный профиль, широкополочный и колонный. Также существует несколько дополнительных категорий.
Нормальный или стандартный двутавр (Б) используется при средних нагрузках. Применяют в основном при строительстве зданий и сооружений, эстакад, мостов и тоннелей, а также для железнодорожного транспорта.
Широкополочный двутавр (Ш) применяется при повышенных нагрузках. Он обладает долговечностью благодаря форме и расположению полок. Профиль характерен высокими показателями прочности, жесткости и коэффициентом сопротивления при сжатии и изгибе.
Колонный тип двутавра (К) отличается толщиной перемычек и полок, что делает изделие устойчивым к механическим нагрузкам. Местом применения являются колонны и опорные конструкции. Одним из минусов данного типа является мощное сечение балок, что приводит к увеличению веса.
Монорельс (М) имеет специальное назначение. Так как полки двутавра располагаются под наклоном, его используют для создания системы транспортировки на производственных складах.
Специальный двутавр (С) с различными расположениями полок: параллельным или под наклоном. В основном применяется при выполнении армирования шахт.
Узкополочный двутавр (У) характеризуется уменьшенной шириной полок. Используется в качестве опор для слабонагруженных конструкций.
Дополнительный двутавр (Д) не попадает ни в одну из обозначенных категорий. Изготавливают такие балки на заказ по индивидуальным параметрам.
Двутавровая балка имеет различные параметры, что определяет их сферу применения. При этом выпуск двутавров строго регламентируется государственными нормативными документами. Благодаря контролю производства, стандартам и нормам с помощью двутавровых профилей можно обеспечить прочность и долговечность возводимого сооружения.