Двутавровая балка — это изделие из металла с профилем, похожим на букву «Н». Бывает она разнообразных размеров: от 4 м до 12 м. Производятся двутавровые балки из низколегированной и углеродистой стали. При применении балок такого типа увеличивается общая прочность металлоконструкций. Балка двутавровая используется активно при возведении жилых домов, сооружений, и в монолитном строительстве, при выполнении несущих перекрытий.
Показатели прочности балки, зависят от нескольких характеристик:
- форма и площадь поперечного сечения;
- длина всей балки;
- материал, из которого балка изготовлена;
- способ ее фиксации.
Преимущества использования балок
- неизменные геометрические характеристики;
- значительная устойчивость к всевозможным видам нагрузок (сжатие, изгиб), и к влиянию атмосферных и механических воздействий;
- возможность применения при уменьшении на основании нагрузок.
Классификация балок
Балка, имеющая параллельные грани полок, расположенные перпендикулярно к основанию, может быть нескольких типов:
- балка нормальная (базовая) маркировка Б. Изделия такого вида используются в ветках отдельных опор и колонн. Необходимо заметить, что в месте соединения следует выполнять дополнительную фиксацию;
- балка широкополочная, маркировка Ш. В этом варианте, изделию требуется опора в одном месте либо в нескольких. В зависимости от того, какой длины балка, имеется возможность изделие подобрать для одного перекрытия, а при необходимости сразу для нескольких пролётов. Такой вид применяется в разнообразных областях строительства, и при этом не нужны специальные обработки и крепления;
- балка колонная, маркировка К. Используется активно при возведении колонн и аналогичных сооружений, например, мостов и высотных зданий. Изделия такого типа могут выдерживать существенные нагрузки. Имеют высокую степень прочности и очень большой вес.
Когда балка обладает определенным уклоном граней, то может быть:
- специальной;
- обычной — уклон грани 6 – 12 %.
Предназначается балка, имеющая уклон 12 % для того, чтобы обустраивать конструкции подвесных путей. Также имеются специальные изделия для путей подвесных, помогающие создавать абсолютно надёжные строения мостов и других перекидных конструкций, имеющих довольно большое давление на прогибе. У таких изделий по всей длине утолщённые стенки и полки. Изделия, имеющие уклон равный 16 %, предназначаются для армирования стволов в шахтах.
(двутавр) - это один из наиболее распространенных видов металлопроката. Данное изделие представляет собой горизонтальный брус из стали. В сечении оно имеет вид буквы «Н». Грани двутавровой балки располагаются под определенным углом или параллельно друг другу. Простота конструкции и надежность обуславливают повсеместное применение такой продукции. Ее цена в Москве зависит от ширины и длины профиля.
Где используется стальная двутавровая балка?
Стальная двутавровая балка, сделанная в соответствии с , и балочные конструкции используются при строительстве гражданских, промышленных и общественных зданий. Они могут быть элементом:
- кровли;
- крановых эстакад;
- колонн.
В жилом сегменте такие металлические изделия применяют в частном и общественном строительстве в качестве несущих конструктивных элементов. Целесообразно делать из них несущий каркас при больших пролетах (более 7 метров), в случаях, когда бетонные конструкции не выдержат предполагаемых нагрузок. Они подходят для создания междуэтажных перекрытий любых сооружений (в том числе тех, что имеют большие пролеты).
Незаменимы они при возведении мостов, наземных переходов, подвесных путей и других объектов, где присутствуют повышенные нагрузки от вертикального поперечного воздействия. Двутавр отлично выдерживает их во время эксплуатации и не чувствителен к влиянию атмосферных и механических воздействий. Даже через десятки лет он будет противостоять им.
Данный вид металлопродукции при воздействии силы испытывает не кручение, а деформацию на осевой изгиб. Он также успешно противостоит усадке возведенного здания. При установке двутавра значительно уменьшается масса несущих конструкций. Это значит, что, используя его, можно сократить затраты на строительство. Незначительный вес при чрезвычайно высокой жесткости также делает стальную двутавровую балку идеальным вариантом для армирования шахтных путей и создания основы под высоконагруженные строения. Это могут быть:
- железнодорожные тоннели;
- подвесные пути для кранов;
- эстакады;
- резервуары;
- мачты;
- подкрановые пути.
Двутавры часто используются для монорельсов, по которым катится висящий тельфер, и в тяжелом машиностроении, вагоностроении и других отраслях для создания различного оборудования. Такая балка может быть подвергнута гибке, или сварке, поэтому нередко применяется как элемент дизайна при оформлении строений.
Балка стальная
(двутавр) - широко распространенное и часто используемое изделие металлопроката. Основное предназначение балки
– усиление надежности строительной конструкции. Эластичные свойства балки позволяют конструкции получить своеобразный запас гибкости, а также низкий коэффициент сжимаемости. Именно поэтому стальная балка обеспечивает высокую сопротивляемость нагрузкам всей конструкции в целом при значительных механических воздействиях.
Двутавр , выполняя функцию остова или скелета, повышает жесткость возводимого сооружения, увеличивает надежность и долговечность, срок его эксплуатации.
Балки двтувровые применяются при строительстве перекрытий в крупнопанельном, промышленном и гражданском строительстве, в колонных металлоконструкциях, мостовых сооружениях, опорах и подвесных путях. Изготовление их корректируется ГОСТ 535-88.
Двутавровые балки делятся на:
- Б - нормальные (25Б1 и т.д.);
- Ш - широкополочные (30Ш1 и т.д.);
- К - колонные (30К2 и т.д.)
Двутавровая балка с параллельными гранями полок
Номенклатура двутавровых балок с параллельными гранями полок должна отвечать ГОСТ 26020-83. Так как двутавровые балки производятся большей частью металлургическим комбинатами Украины. Их сортамент часто отвечает СТО АСЧМ 20-93. Купить балки с уклоном граней полок имеют несколько разновидностей:
- "Обычные" с уклоном внутренних граней полок
- Перечень данных двутавровых балок должен отвечать ГОСТ 8239-89.
Двутавровая балка с уклоном граней полок
Специальные двутавровые балки:
- М - применяются для подвесных путей с уклоном внутренних граней полок. Их маркировка - 36М, 45М и т.д.;
- С - С уклоном внутренних граней полок. Балка 25 цена от 24500 руб./тн.. Применяется для укрепления шахтных направлений. Их маркировка: 24С, 30С и т.д. Перечень этих двутавровых балок отвечаетГОСТ 19425-74.
Цифра двутавра указывает ее вышину (условный размер). Ниже приводится пример маркировки двутавровых балок:
Балка 25Б1 - H = 250 мм, Двутавр 25Б2 - h = 250 мм. Другие величины должны отвечают ГОСТу. Балки начинаются от H - 100 мм, до H - 1000 мм. Если H двутавра больше или меньше этих значений, то производятся они только по спецзаказу. За величину балки принимают значение расстояния, разделяющее ее крайние полки.
Примение балки
Использование двутавровых балок разнообразно. Это опоры конструкций мостов, железнодорожных тоннелей, а также незаменимые основы в частном и коммерческом строительстве. Стальную балку двутавровую изготавливают из стальной заготовки с помощью метода горячей прокатки. Длина двутавровой балки составляет обычно от 4 до 12 метров. Высота - от 10 см до 100 см. Отсюда и пошло такое наименование - балка стальная горячекатаная.
Благодаря обладанию этими свойствами двутавровая балка помогает обеспечить высокую сопротивляемость нагрузкам и значительным механическим воздействиям. Функция остова двутавровой балки помогает увеличить надежность и продолжительность службы возводимого сооружения, а также срок его эксплуатации.
Внешне этот вид металлопроката представляет собой брусок из стального сплава, который в поперечном сечении схожий с буквой «н». Конструкция имеет верхний и нижний пояс, которые соединяются между собой посредством стенки. Полки на балке могут располагаться как параллельно, так и под некоторым углом по отношению к друг другу. В зависимости от этого угла наклона меняется и назначение самого изделия.
Так, широкополочная конструкция достаточно широко распространена. Для ее изготовления применяется метод холодного и горячего катания. Для их производства берут низколегированные и углеродистые стали.
Масса и габариты двутавровой балки соответствует ГОСТ 8239-89. Высота их бывает следующая: 10 см, 12 см, 14 см, 16 см, 18 см, 19 см, 20 см, 24 см, 27 см, 30 см, 36 см, 45 см (см. таблицу). Качественный прокат имеет очень малую погрешность, что необходимо учитывать при покупке данных изделий. В зависимости от точности размеров и веса на 1 м двутавры классифицируются как высокоточные изделия – А и обычной точности - В.
Соответствуя сортаменту, двутавры могут быть длиной от 4 до 13 м:
- мерной длины (размер двутавра по длине);
- кратной мерной длины (6 метров и 12 метров двутавра в одной пачке);
- мерной длины с остатком до 5% массы всей партии;
- немерной длины.
Многие задаются вопросом, каким должен быть вес двутавра. Значение веса двутавровой балки можно рассчитать по формуле:
где g = 9.81 m/c2 - ускорение свободного падения, m – удельный вес погонного метра балки.
ГОСТ 8239-89 является регламентом размеров и веса двутавровой балки, созданный, чтобы не возникало недопонимания. В этом основном документе можно ознакомиться с техническими требованиями, правилами приемки, способами испытания, маркировкой, хранением, упаковкой и точным весом готового изделия.
Таблица отражает размер двутавра, теоретическую массу балки, то есть вес за погонный метр. При этом не стоит забывать, что вес указывается на 1 погонный метр с уклоном внутренних граней 6-12%. У каждого производителя имеются свои специальные таблицы двутавров. В них содержится информация о необходимых параметрах продукции, методе производства, толщине стенок, технических характеристиках, массе, марке металлопроката, из которого он производится.
Согласно условным обозначениям можно определить следующие параметры:
- h – высота самого изделия;
- b – ширина полок;
- S – толщина стенок;
- t – средняя толщина полок.
Двутавровые балки делятся на нормальные (Б–25 Б1), широкополочные (30Ш1), колонные 30К2 и т.д. Балки начинаются от Н-100 мм, до Н-1000 мм. Если Н двутавра превышает эти значения, или меньше, то они производятся только по спецзаказу. Величиной балки является расстояние, разделяющее ее крайние полки.
Разные размеры двутавровых балок соответствует разнице погонного метра одной балки и количеству метров в одной тонне. В соответствии с номером профиля рассчитывается общий вес металлопроката, при условии, что известен вес 1 м проката. При массе балки 45 и весе погонного метра 66,5 кг, имеет длину в тонне 15,04 м.
Сортамент двутавровой балки следующий:
- горячекатаные двуполочные. Такие изделия изготавливаются по европейским стандартам с параллельными гранями. Благодаря наличию широких полок граней изделие приобретает дополнительную прочность. Метод горячей прокатки уменьшает трудоемкость процесса, поэтому и стоимость ее вполне демократична и доступна разной категории населения. Наиболее распространенная область их применения – это каркасное и крупнопанельное строительство, машиностроение, судостроение;
- горячекатанные нормальные. Такие балки применяются наиболее часто и подходят для всевозможного строительства при разной степени нагрузки. Приобретение двутавровой балки считается наиболее целесообразным для строительства металлоконструкций, чем использование громоздкого листового металла и уголков;
- горячекатаные с уклоном внутренних граней. Чаще всего такие изделия применяются при нагрузке, создающей поперечный изгиб. Это помогает создать максимальную степень жесткости по горизонтальной оси. Для их изготовления применяется обычная углеродистая сталь.
Балкой называются стержни, работающие под нагрузкой с изгибом. Строительная механика разделяет балки на:
- Простые;
- Консоли.
В строительстве применяют двутавровые балки из различных материалов. Наиболее распространены железобетонные, деревянные и металлические балки перекрытия. У каждого материала имеются свои положительные и отрицательные свойства.
Положительные свойства дерева — небольшой вес. Отрицательным является горючесть. Железобетонные балки имеют значительный вес. Их используют в основном в сборных железобетонных каркасах.
Металлические балки получили развитие в строительстве многофункциональных зданий. Применяя метод серийного проектирования, появилась возможность строительства заводов по изготовлению одинаковых элементов из металлоконструкций.
Балки могут быть составной частью в других сложных конструкций (рама, ферма и др.). Рамой называется система балок, жестко соединенных в узлах. Рамы могут быть многоэтажными и многопролетными.
Фермами называется балочная система, остающаяся неизменной, если все узлы соединены шарнирно. Комбинированными системами называются балочные конструкции, работающие на все виды нагрузок.
Биконструкциями называются балочные системы, спаренные в вертикальных и горизонтальных направлениях и остающееся как неизменяемое целое под действием нагрузок.
Материал для балки
Эти балки изготавливаются из различного материала и в описание двутавровых балок составной частью входит запись, из чего они изготовлены. Наука, изучающая металлоконструкции в основном базируется на результатах практического испытания образцов балок. В результате все конструкторы пришли к выводу, что форма двутавра (Н) самая экономичная по расходу металла.
Металл — сплав железа и углерода и другими примесями в определенных пропорциях, полученный плавлением в мартеновских печах. Стальные балки изготавливаются из металла групп А, Б и В. В описании маркируются балка двутавр Б 20.
Группа «А» (Ст0, Ст1, Ст2, Ст3) для использования в конструкциях только с механической обработкой металла балки. Группы «Б», «В» по химическому составу может подвергаться электросварочному воздействию без потери прочности.
Сталь поставляется горячекатаной — сортовой, фасонной, толстолистовой, тонколистовой, широкополосной и холоднокатаной — тонколистовой и проволоки. Для каждой партии необходимо составлять паспорт с указанием необходимых для расчетов данных, согласно государственным нормам и ГОСТ.
Составлены таблицы с параметрами всех размеров двутавровых балок и данными для расчета несущей способности. За основной параметр принят момент инерции площади поперечного сечения относительно центра.
Несущая способность балки
Чтобы понять, как рассчитать нагрузку двутавровой балки, необходимо по довольно запутанной формуле от внешней приложенной силы определить требуемый момент инерции сечения. Основная теория конструкторского расчета заключается в том, что твердое тело, его свойства во всех направлениях одинаковы.
При расчете двутавровой балки на прочность и жесткость принимают упрощенную схему нагрузок балки на опорах. По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические, на постоянные и кратковременные.
Нагрузки на двутавровую балку измеряются в кг на метр длины. Чтобы сопротивляться внешним силам размеры двутавровых балок, должны быть достаточными, чтобы конструкция была прочной и жесткой.
Определив размеры балочных конструкций здания, проектная контора выполняет проектную документацию на весь монтажный цикл. Все спецификации на металлоконструкции передаются на завод изготовитель. Двутавровые балки могут изготавливаться из отдельных элементов.
Составные балки требуются только для уникальных сооружений, если по нагрузкам нет возможности подобрать типовую двутавровую балку. Изготовление составных балок трудоемкий процесс. Расчет таких балок отличается от типового расчета стандартного профиля. Фото двутавровой балки из листового металла прилагается.
Расчет прокатной двутавровой балки для перекрытия первого этажа загородного дома выполняется в следующем порядке. Принимаем условные размеры. Пролет от стены до стены равен 5 м + опирание на стену 0.3 м. Балки предполагается укладывать через один метр.
Назначаем условно нагрузку на балку 500 кг (5 кН) на один погонный метр длины (2 взрослых человека + мебель + вес ламината и конструкции перекрытия + вес самой балки). Изгибающий момент будет равен нагрузка (5 кН/м) умноженная на пролет (5 м) в квадрате (25) и разделить на 8.
Требуемый момент сопротивления буде равен изгибающему моменту (15.625) умноженному на 100 и разделить на 1.12 и на 21. Итого получаем требуемый момент сопротивления 66.43 Нормативное обозначение момента сопротивления назначено Wy. По сортаменту выбираем c запасом двутавр № 14 Б2 с Wy = 77.3
Заключение
При наличии готовых таблиц и схем проблема устройства перекрытия своими руками решается, не привлекая дорогих специалистов.
Фото двутавровой балки
