Применение разных видов двутавровых балок

Алан-э-Дейл       18.10.2022 г.

Содержание

Перекрытие по металлический трубе

В ходе строительства дома пришлось решать проблему устройства перекрытия между первым и вторым этажом. Основное было выполнено плитами, но остался небольшой участок 2,0 м * 2,20 м. Изначально планировалось выполнить монолитные работы, но в итоге остановился на более лёгком варианте. Перекрытие решил выполнить по металлической профильной трубе 100 * 100 * 6 мм. О чём и хочу вам рассказать.

Мы уже много писали про перекрытия в частных домах, про основные принципы работы с монолитом, про деревянные, и практические примеры. Вот ещё один оригинальный способ.

  1. Подготавливаем балки необходимой длины. К ширине пролёта добавил по 10 сантиметров на опору с каждой стороны. Лишнее обрезал при помощи болгарки.
  2. Грунтовкой по металлу окрашиваем заготовки.
  3. Для простоты дальнейшего монтажа обрешётки выполнил следующее. Сверху и снизу трубы сделал деревянную накладку из доски 25 * 100 мм по всей длине. Зафиксировал их саморезами по металлу. Для надёжности в нескольких местах добавил затяжки вязальной проволокой.
  4. Закидываем балки на место их установки. С одной стороны они опирались на стену 30 см из газосиликатного блока. Последних два ряда которой выполнены кирпичной кладкой. А второй точкой опоры была кирпичная перегородка с вентиляционным стояком.
  5. Расстояние между балками получилось около 70 сантиметров, это оптимально для перекрытия дома из пенобетона. Проверяем установку балок по уровню. При необходимости регулируем подкладками.
  6. Следующим этапом выполняем монтаж обрешётки будущего потолка. Для этого использовал доску 25 * 150 мм. Нарезаем её необходимой длины. Оставляем небольшой деформационный зазор по краям. Фиксировал саморезами по дереву 3,5 * 45 мм. Промежуток между досками оставлял 8 см.
  7. Теперь поднимаемся на второй этаж. Перед утеплением перекрытия необходимо уложить специальную плёнку. Соблюдайте правильность укладки согласно инструкции. Я использовал «Мегаизол». Расстилаем по всей площади. В местах стыка делаем нахлёсты согласно инструкции применяемой плёнки. Степлером фиксируем плёнку в нужных местах.
  8. Настал черёд укладки утеплителя. Высота балки получилась 15 см, их и решил заполнить ватой гомельского завода. Три слоя плиты «Лайт Экстра» с перекрытием швов.
  9. По верху расстилаем слой «Мегаизол» гладкой стороной к утеплителю. Делаем нахлёсты на стыках и фиксируем при помощи степлера.
  10. Теперь необходимо устроить дощатый настил поверх получившейся конструкции. Для этого использовал обрезки стропильной системы (доска 60 * 175 мм).
  11. Доски нарезал необходимой длины и обработал средством «Сенеж Огне Био», который остался после стропильной системы.
  12. Крепил всё это дело саморезами. На гвоздях всё скрипело. Доски укладывал с промежутками около пяти сантиметров.

Сверху укладываем листы ДВП и прикручиваем саморезами. Перекрытие готово!

Двутавры дополнительные балочные по ГОСТ 26020-83

  1. Двутавры дополнительные балочные по ГОСТ 26020-83, высотой (h) профиля от 239 до 450 мм, шириной полки (b) от 115 до 180 мм
  2. Стенка балочного профиля (s) толщиной от 5,5 до 7,6 мм
  3. Полка двутавра (t) толщиной от 8,5 до 13,3 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 35,45 до 82,8 (см²)
  4. Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 27,8 до 65 (кг за погонный метр).
  5. Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 56,72 до 132,48 тонн
  6. Момент сапротивления Wx (см³) находится в диапазоне от 295,8 до 1280 (см³)

Двутавр дополнительный балочный ГОСТ 26020-83 — stroyone

№ двутавра h b s t r  F M P
1 2 3 4 5 6 7 8 9
24ДБ1 239 115 5,5 9,3 15 35,45 27,8 56,72
27ДБ1 269 125 6 9,5 15 40,68 31,9 65,088
36ДБ1 360 145 7,2 12,3 18 62,6 49,1 100,16
35ДБ1 349 127 5,8 8,5 15 42,78 33,6 68,448
40ДБ1 399 139 6,2 9 15 50,58 39,7 80,928
45ДБ1 450 152 7,4 11 15 67,05 52,6 107,28
45ДБ2 450 180 7,6 13,3 18 82,8 65 132,48

что лучше, сравнение, преимущества и недостатки

Швеллер и двутавр – виды металлопродукции, обладающие высокими прочностными характеристиками. Они популярны в строительстве, при производстве средней и тяжелой техники, изготовлении технологических линий. При одинаковой высоте стенок двутавровой балки и швеллера и сопоставимых размерах полок большими показателями прочности и жесткости обладает двутавр. Однако многое зависит от условий применения металлопроката, направления прилагаемых нагрузок, способов закрепления. Металлоизделия с П- и Н-образным профилем применяются именно в тех областях, в которых наиболее полно задействуются их технические характеристики.

Основные характеристики швеллера

Этот вид металлопроката производится способами горячей прокатки и гибки полосовых заготовок. В соответствии с таблицами ГОСТа 8240, высота стенки стального швеллера – 50-400 мм. Горячекатаные изделия с наклонными внутренними гранями полок имеют увеличенную площадь сечения и по прочностным характеристикам приближаются к аналогам с двутавровым профилем. Для повышения прочности и устойчивости к низким температурам прокат изготавливают из качественных углеродистых и низколегированных марок стали.

Швеллер удобен для монтажа на плоских поверхностях. Прокат используется для армирования бетонных конструкций, создания каркасных строений, при производстве легких машин и механизмов. В частном строительстве лучшим выбором является швеллер, а не двутавр, что объясняется сочетанием достаточной прочности и доступной стоимости П-образного профиля. Двутавровая балка, благодаря массивности и высоким прочностным характеристикам, в основном применяется в крупномасштабном промышленном и гражданском строительстве.

Основные характеристики двутавровой балки

Двутавр выпускается с наклонными гранями полок в соответствии с ГОСТом 8239-89, сортамент продукции с параллельными гранями соответствует таблицам ГОСТа 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Изделия отличаются высокой жесткостью и прочностью, на величину которой, помимо размеров сечения, влияют:

  • марка стали, из которой производится металлопродукция, для эксплуатации при высоких нагрузках и в сложных температурных условиях используют низколегированные стали типа 09ГС;
  • длина пролета – чем больше эта величина, тем ниже несущая способность двутавровой балки;
  • способ закрепления балки, направление и характер нагрузки.

Сравнение двутавра и швеллера на прочность, в зависимости от прилагаемой нагрузки

Основное различие между свойствами двутавровой балки и швеллера заключается в различной реакции на нагрузки, в частности – на скручивание, что объясняется разницей в нахождении центра тяжести.

  • Двутавр. Максимальный объем металла, особенно в изделиях широкополочной и колонной серий, сосредоточен в полках. Симметричные относительно стенки полки двутавра воспринимают основные вертикальные нагрузки и обеспечивают высокий момент инерции. Стенка работает в основном на сжатие. Этот симметричный профиль может подвергнуться скручиванию только в тех случаях, когда на него уложено перекрытие с неравномерной нагрузкой. Двутавр, благодаря массивности, высокой стоимости и прочностным характеристикам, используется в основном в крупномасштабном строительстве для создания перекрытий, испытывающих высокие нагрузки.
  • Швеллер. Его главная особенность – несовпадение главной оси инерции со стенкой. Такая продукция хорошо работает при косом изгибе. Для создания легкой и прочной металлоконструкции швеллер сваривают в коробку с усилением шва металлическими пластинами. Создание такого металлоизделия требует больших трудозатрат. Швеллер чаще всего используется для создания каркасных конструкций, изготовления перекрытий небольших строений – дач, гаражей, хозпостроек, – а также лестниц.

И швеллер, и двутавр относятся к профильному прокату, не рассчитанному на восприятие серьезных усилий, направленных перпендикулярно стенке.

Балка и швеллер, разница есть, это не одно и тоже.

Разница между балкой и швеллером  в сечении,  швеллер имеет П-образное сечение,  а двутавровая балка H-образное сечение.  Балка, благодаря своему сложному сечению может нести более высокие нагрузки чем швеллер это различия позволяет использовать оба элемента в различных конструкциях, балка или двутавр, чаще всего используются в строительстве, а швеллер получил большее распространение в машиностроении и промышленном строительстве.

Разница в применении балки из швеллера

Швеллер благодаря своей конструкции имеет более меньший вес, чем балка но при этом выдерживает меньшие нагрузки направленные параллельные его стенкам , характерным отличием швеллера от балки, это то что швеллер бывает различного типа изготовления как холоднокатаный и горячекатаный.

Швеллер широко используется в конструкциях с многочисленными стыками, его сечение позволяет обеспечить примыкание поверхностей другим элементом конструкции. Двутавровая балка в силу особенности своего течения чаще всего используются для конструкции опорных колонн и длинных перекрытий кровли, она великолепно несет нагрузку на пролетах более 7 м.

Балку изготавливают тоже несколькими способами, первый —  это горячей прокаткой а второй методом сварки . Сваривают  чаще всего изготавливают балки больших размеров, которые невозможно произвести в условиях металлургического производства на прокатном стане. Но горячекатаные балки стоят дешевле несущая способность у них ниже и также они требуют обработки от коррозии в отличии от сварных аналогов , которые изготавливается из   2 швеллеров, они обладает многим больше несущей способности чем их горячекатаный собрат.

В итоге, разбираясь с вопросом какой же профиль прочнее балка или швеллер, ответ очевиден двутавровую балку можно изготовить из двух швеллеров , логично будет предположить что в этом случае  балка намного прочнее швеллера.

Для того чтобы понять внешние различия балки из швеллера можно посмотреть фото этих элементов, ниже представлена сечение балки и швеллера.

Сечение швеллера на фото

Швеллеры в зависимости от типа исполнения их стенок, делятся на 4 вида, при этом каждый из них имеет свое обозначение.

Размеры балки в сечении

  • h — высота
  • S- толщина несущей стенки
  • t- толщина подошвы
  • b — ширина подошвы

Сечение балки двутавровой и их классификация попадает под ГОСТ, в нем указаны размеры высоты и ширины сечения балки, а так же толщины ее стенок.

Примечательно то, что двутавровую балку часто используют каркасном домостроение , естественно там она изготавливается из доски.

Фото деревянной балки

В каркасном домостроении, швеллер не получил распространения, собранный из доски, он несет крайне малые нагрузки, в силу того, что скрепляется он точечно, при помощи ершеных гвоздей, которые не способны нести большую нагрузку на срез.

(Visited 271 times, 2 visits today)

Пример расчета уголка, швеллера и двутавра на прогиб и изгиб

На данной странице представлен пример расчета швеллера. Что касается расчетов уголка и двутавра, то они производится аналогичным образом. Другими словами, данный пример является полезным для следующих калькуляторов:

В примере будут описаны несколько действий, которые должны выполняться последовательно.

Дано.

Район строительства — Нижний Новгород.

Расчетная схема — Тип 1.

Необходимо подобрать швеллер, который будет воспринимать нагрузку от снега.

Действие 1. Внесение исходных данных.

Расчетная нагрузка = 240 кг/м2 — так как город Н.Новгород находится в IV снеговом районе (в соответствии с табл. 10.1 и картой 1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» ).

Fmax = 1/200 — так как пролет балки равен 5 м (пункт 2 табл. E1 ).

Расположение — по оси Х (швеллер воспринимает нагрузку вертикально).

Расчетное сопротивление Ry=210 МПа — берется как наихудший вариант для стали.

Действие 2. Выбор предполагающих номеров профилей.

Предположим, что мы рассматриваем два вида профилей: с параллельными гранями и с уклоном полок. Поэтому для первоначального расчета выбираются швеллеры размером 8П И 8У.

После произведенного расчета видно, что в графе «Запас» в том и другом случае стоят отрицательные значения. Это означает, что выбранные швеллеры не способны воспринимать приложенную на них нагрузку. Следовательно, необходимо выбирать профили большего размера.

Действие 3. Корректирующий расчет.

При увеличении профилей до 10П и 10У ситуация аналогичная. Но после того, как профили были увеличены до 12П и 12У в графах «Запас» появились положительные значения. Следовательно, в качестве балки перекрытия можно принять тот или иной профиль (имеется в виду 12П или 12У).

Примечания[ | ]

  1. 12 Чаир — сад и сенокос в горном лесу. Традиционное крымское поликультурное растительное сообщество | Зеленый Путь
  2. Трубачёв О. Н. Indoarica в Северном Причерноморье: Реконструкция реликтов языка. Этимологический словарь. М.: «Наука», 1999.
  3. Галкина Е. С. Тайны Русского каганата. М.: «Вече», 2002, с. 91
  4. Тавроскифы (неопр.) .ДОРОГОЙ ТЫСЯЧЕЛЕТИЙ ОЧЕРКИ О ДРЕВНЕМ КРЫМЕ . ИЗДАТЕЛЬСТВО «КРЫМ» СИМФЕРОПОЛЬ (1969).
  5. Архивированная копия (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 19 марта 2020. Архивировано 2 апреля 2020 года.
  6. Страбон VI, 4, 2
  7. Тацит XII, 17
  8. Аммиан Марцеллин XXII, 8, 33

Виды двутавровых балок

Использование разных материалов разрешает удешевлять смету и делать более легкие конструкции без потери надежности и долговечности. В ответственных местах применяется исключительно металл, например, если требуется балка монорельсовая двутавровая при изготовлении подвесных путей. При настиле полов и в каркасном строительстве во многих случаях отлично подходят детали из древесины или стеклопластика.

Из чего делают современные двутавровые балки:

  1. Металлические двутавры (сталь, алюминий, разные сплавы).
  2. Деревянная двутавровая балка.
  3. Двутавры стеклопластиковые – легкие, устойчивые к химическому воздействию, влаге, колебаниям температуры.
  4. Двутавровая балка железобетонная – выпускают из армированного бетона М 300-500, используются при возведении крупнопанельных сооружений.

Деревянные двутавровые балки

В сфере строительства, где не практично использовать тяжелые металлические элементы, распространение получили изделия из легких природных материалов. Деревянный двутавр изготавливают из трех частей – стойки из плиты ОСП и 2-х полок из сосновой доски или склеенного LVL-бруса. В единое целое они соединяются методом прессования с двойным шипом на клей. Для увеличения долговечности и устойчивости к вредным факторам поверхности покрывают антипиренами и антисептиками.

Преимущества деревянных двутавров:

  1. Приемлемая прочность на изгиб.
  2. Снижение веса конструкций.
  3. Отсутствие растрескивания, усушки, сдвигов, усадки, скрипа.

Металлическая двутавровая балка

Тяжело отыскать строительную площадку, где не используется в разной мере фасонный металлопрокат. Двутавровая балка характеристики имеет прекрасные, уникальное сечение разрешает ей отлично работать в разных областях при значительных нагрузках. Рассмотрим основные разновидности стальных элементов с Н-образным профилем:

  1. Горячекатаный двутавр. Изготавливается методом горячей прокатки из раскаленных болванок на специальных станах. Достоинства таких изделий – монолитность, отсутствие швов, высокая надежность и прочность, относительно простое и недорогое производство. Минусы горячекатаных двутавров – наличие окалины, большой вес, размеры заготовок ограничены (длина 12 м/п, ширина полок до 400 мм).
  2. Сварной двутавр. Для получения Н-образного профиля стальные полосы соединяют электросваркой на стендах в единое изделие требуемой длины. Достоинства метода – сварные изделия легче горячекатаных балок, проще получить деталь индивидуальных размеров. Минусы данных двутавров – наличие швов снижает прочность, требуется дополнительно усиливать конструкцию ребрами жесткости.

Прочность

Профиль двутавра равномерно распределяет нагрузку на полки, а жесткость стенки обеспечена с двух сторон. Одна балка способна заменить два швеллера, если нагрузка идет:

а) на поперечное сечение балки (ось X),

б) на торец (если балка используется как опорная колонна).

Если же нагрузка воздействует сбоку (ось Y на рисунке), швеллер выигрывает.

Для расчетных конструкций принимается во внимание не только ширина полок, но и производные характеристики: толщина стенок и полок, радиус закругления между стенками и полкой. Для выбора подходящего профиля следует смотреть в таблицах к ГОСТ смотреть моменты сопротивления относительно осей X и Y (Wx и Wy)

Именно этот параметр характеризует сопротивляемость кручению и изгибу в указанной плоскости. Чем он выше, тем прочнее изделие

Для выбора подходящего профиля следует смотреть в таблицах к ГОСТ смотреть моменты сопротивления относительно осей X и Y (Wx и Wy). Именно этот параметр характеризует сопротивляемость кручению и изгибу в указанной плоскости. Чем он выше, тем прочнее изделие.

Иногда применяется сваривание двух швеллеров стенка к стенке. Получившийся самодельный двутавр будет на 10% менее прочным, чем изготовленный в заводских условиях. Также применяется способ сваривания швеллеров в виде прямоугольника, концами полок. Однако в таком случае предпочтительнее будет профильная труба.

Существуют также швеллеры с косыми полками, характеристики которых приближены к характеристикам двутавров.

Примерное сравнение близких по размерам двутавров и швеллеров.

4 Правила калькуляции двутавров

Как видно, выбор двутавровых конструкций довольно большой, но чтобы использование этого элемента было рационально и конструкция получилась надежной, следует правильно подобрать профиль. В этом пункте мы рассмотрим, как найти подходящий двутавр. Если планируете использовать изделие для перекрытия, необходимо знать такие параметры, как расстояние между стенами и максимальную нагрузку, которая будет приходиться на будущую конструкцию. Далее провести расчет можно с помощью специальных онлайн-калькуляторов либо вычислить параметры самостоятельно.

Заглянув в ГОСТ, вы найдете таблицы, в которых указаны обозначения, размеры, площадь сечения профиля и линейная плотность материала. Также существуют таблицы, где оговаривается масса одного метра изделия. Чтобы узнать вес всего элемента, необходимо умножить массу его метра на длину. А вот для расчета несущей способности двутавровой конструкции нужно уточнить и ширину полок. Причем этот параметр должен соответствовать и сечению несущей колонны. Например, если это квадрат со стороной 510 мм, тогда необходимо подобрать профиль шириной не более 460 мм. Это обусловлено тем, что двутавр нужно будет приваривать и требуется оставить запас для сварочных швов.

Таблица размеров двутавра

Для расчета нагрузки следует сначала узнать нормативное воздействие (нагрузка, приходящаяся на 1 м профиля). Затем это значение умножаем на коэффициент прочности по нагрузке и полученный результат суммируем с массой изделия. Таким образом, мы вычисляем момент сопротивления, а там дело за малым, осталось только подобрать из сортамента нужный профиль.

Современные технологии значительно упрощают нашу жизнь и если нет никакого желания самостоятельно заниматься расчетами и подбирать нужный вариант по справочникам, то можно воспользоваться онлайн-калькулятором. С ним работать очень просто, необходимо всего-то заполнить пустые поля и программа выдаст оптимальные варианты. Нужно указать конструкцию, в которой будет использоваться двутавровая балка, например, она необходима для перекрытия. Затем уточняете максимальный пролет и шаг установки профиля. Шагом называется расстояние между двумя элементами, расположенными параллельно друг к другу. Рекомендуемая величина составляет 1 м, но в некоторых случаях можно увеличить его до 1,2 м. Также необходимо знать расчетную нагрузку, приходящуюся на квадрат и угол наклона стропил. Теперь вы знаете, какой именно элемент лучше всего подойдет для конкретного перекрытия.

Изготовление двутавровых балок.

Изготовление двутавровой балки осуществляется в несколько шагов. Предварительно стальной лист разрезают на полосы необходимой длины и ширины. Далее, на фрезерном станке обрабатывают кромки для лучшей проварки шва. Заготовку зажимают и позиционируют на специальном гидравлическом стане. Следующим этапом двутавр сваривают под флюсом двумя комплектами сварочных головок на сварочном станке. С помощью автоматов привариваются поясные швы, ребра жесткости привариваются вручную, иногда — полуавтоматом. В случае, когда поясные швы сваривают вручную, процесс сборки претерпевает изменения. В пояс нижней части балки устанавливают вертикальную стенку, а уже потом ребра жесткости. Их зажимают и монтируют пояс в верхней части. Вся конструкция фиксируется хомутами и приваривается.

В финале сборка конструкции происходит либо в специально кондукторе, либо с помощью хомутов и прихваток.

Для последующего лучшего нанесения лакокрасочного покрытия, готовое изделие обрабатывается дробеструйной установкой, которая удаляет грязь, ржавчину, масленый налет.

Стыковка двутавровых балок

происходит по следующему сценарию: сначала частично заваривают швы поясов в обеих сторонах от стыка, потом свариваются вертикальные стенки, два пояса (сначала заваривают тот, что идет на растяжение, потом тот, который идет на сжатие). Завершая процесс, сваривают те участки, которые были не затронуты вначале работы.

Сварная конструкция, имея относительно малый вес (на треть легче аналогичной ей по размерам прокатной), превосходит ее по прочностным и свойствам и устойчивости к разного вида нагрузкам. Сварная балка отличается сниженной металлоемкостью, а следовательно и сниженной себестоимостью, что является преимуществом перед прокатной конструкцией.

Балка двутавровая представляет собой наиболее распространенный и часто применяющейся в строительстве вид фасонного металлопроката. Стальная двутавровая балка (двутавр) находит широкое применение при возведение жилых домов, строительстве промышленных зданий, мостов, колонн, тоннелей и шахт — в тех случаях, где сооружение должно выдерживать значительные нагрузки.

Повсеместное использование металлических балок можно объяснить их уникальными прочностными характеристиками. Металлоконструкции, выполненные из двутаврового «Н»-образного профиля, успешно перераспределяют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Этот процесс успешно реализуется, благодаря жёсткости профиля балки. Применение стальных балок в строительстве позволяет снизить вес несущих конструкций и сократить затраты на возведение объекта.

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.

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.

3 Сравнение некоторых типоразмеров швеллеров и двутавров

На примере нескольких типоразмеров швеллера и двутавра сравним прочность этих изделий. Заодно выясним как она зависит от основных размеров поперечного сечения, о которых шла речь выше.

Сравнение швеллеров и двутавров с одинаковыми типоразмерами придется делать между изделиями с наиболее близкими по значению размерами поперечного сечения, так как часть этих параметров всегда отличается. Эти профили выпускают в таком ассортименте, чтобы они друг друга дополняли, а не замещали.

По приведенной ниже таблице можно сопоставить характеристики (включая моменты сопротивлений) профилей указанных типоразмеров соответствующих ГОСТов.

Характеристики

Вид изделия

Двутавр

Швеллер

20 (ГОСТ 8239)

20С (ГОСТ 19425)

20Са (ГОСТ 19425)

20С (ГОСТ 8240)

20Сб (ГОСТ 8240

22У (ГОСТ 8240)

24Э (ГОСТ 8240)

30Л (ГОСТ 8240)

200x100x6 (ГОСТ 8278)

200x180x6 (ГОСТ 8278)

Размеры стенки, мм

высота

200

200

200

200

200

220

240

300

200

200

толщина

5,2

7

9

7

8

5,4

5,3

4,8

6

6

Размеры полки,

мм

ширина

100

100

102

73

100

82

90

65

100

180

толщина

8,4

11,4

11,4

11

11

9,5

10

7,8

6

6

Радиус закругления между стенкой и полками с внутренней стороны, мм

9,5

9

9

11

11

10

13

11

9

9

Площадь сечения, см2

26,8

35,6

39,6

28,8

36,58

26,7

30,19

24,31

22,66

32,26

Масса 1 м, кг

21

27,9

31,1

22,6

28,71

21

23,69

19,07

17,79

25,33

Wx, см3

184

237

250

178

236

192

244

212

140

230

Wy, см3

23,1

31,8

33,3

24,2

46,3

25,1

40,1

17,8

31,14

94,58

Сравним сначала по моменту сопротивления Wx. Двутавровая балка 20 прочнее швеллера 20С. У нее больше Wx, несмотря на то что тоньше стенка и полки. Правда, у швеллера меньше ширина полок.

Рассмотрим швеллерное изделие 20Сб. Ширина его полки такая же, как у представленных двутавров. За счет этого и благодаря большей толщине стенки 20Сб превосходит балку 20 по прочности. Однако этот швеллер уступает двутаврам 20С незначительно и 20Са прилично. Толщина полок у всех этих изделий сопоставима, а стенки – разная. Значение этого размера у швеллера 20Сб промежуточное между величинами для балок 20С и 20Сб. Из этого можно сделать однозначный вывод, что в случае испытания вертикальными нагрузками двутавр прочнее.

Швеллерное изделие 20Сб

Если сравнивать по моменту сопротивления Wy, то здесь все более очевидно. У швеллеров к боковым нагрузкам сопротивляемость выше, чем у двутавров. При этом прослеживается рост Wy по мере увеличения ширины полки у обоих этих изделий. Примечательно, что из представленных профилей самый большой Wy у гнутого швеллера 200x180x6 (все остальные профили, кроме его соседа по столбцу, являются горячекатаными изделиями) с полкой 180 мм.

Сравнив швеллеры 24Э, 22У и 30Л с представленными балками, можно убедиться, что типоразмер (номер профиля) решает не все. Главное, какие размеры поперечного сечения соответствуют рассматриваемому (выбранному) изделию. Увеличение высоты стенки (больший типоразмер) повышает прочность. Так, швеллер 30Л предпочтительнее двутавра 20 (если судить по Wx). Однако двум другим представленным балкам он уступает по прочности из-за более меньших толщин стенки и полок, а также ширины последних.

Сравнение гнутого швеллера 200x100x6 с балкой 20 не в пользу вообще этого вида проката. Оно показывает, что гнутые профили слабее горячекатаных. Это следует из первого сравнения – балки 20 со швеллером 20С.

Где используется

Стальные балки – это незаменимый элемент многих современных конструкций, поскольку в общем случае при создании плоских перекрытий бетонные конструкции сами по себе не могут обеспечить должную прочность и надежность. Обычно балки применяются на пролетах более 7 м, однако могут использоваться и в других случаях. Конечно, существуют и бетонные балки, но последние используются при возведении каких-либо промышленных объектов. Деревянные двутавровые балки напротив, больше подходят для загородных домов. Конечно, балка является не единственным подходящим вариантом: швеллер, двутавр деревянный или другие изделия всегда можно использовать, однако соотношение прочности, цены и надежности у балок самое оптимальное.

Главная особенность балки заключается в том, что она распределяет большинство растягивающих напряжений под углом 45 градусов к своей оси. В данном случае вертикальная стенка работает как зигзагообразная решетка фермы: распределяет усилия. Получается, что надежность будущей конструкции окажется очень высока. С другой стороны возможно использование других металлических балок – сварных.

Виды и особенности двутавровой балки

Этот вид металлопроката имеет различные варианты исполнения и отличается широким сортаментом. Предлагаем вам ознакомиться с кратким описанием типов и основных характеристики двутавровых балок.

Стальные двутавры с параллельными гранями полок.

Балки этого типа изготавливаются в соответствии с ГОСТ 26020-83 из стали методом горячего проката. Существует три типа данных изделий: Нормальный двутавр — Б, Широкополочный — Ш, колонный — К.

  • Тип — Б. Нормальный двутавр , имеет высоту профиля от 100 до 1013 мм и ширину полок от 55 до 320 мм. Широкий диапазон размеров позволяет применять его при возведении мостов, металлических ферм, сооружений или использовать в машиностроительной отрасли при проектировании нагруженных рам, фундаментов и других конструкций.
  • Тип — Ш. Широкополочный двутавр , отличается увеличенной шириной полок, которая придает ему дополнительную жесткость. Стандартом предусмотрены следующие размеры балки: высота профиля от 193 до 718 мм, ширина полок: от 150 до 320 мм. Благодаря конструктивным особенностям, данный вид двутавра активно используют при сооружении перекрытий зданий, а также в мостостроении.
  • Тип — К. Колонный двутавр , используется как основной элемент при строительстве колонн и несущих элементов здания. Его размеры: высота профиля от 195 до 431 мм, ширина полки от 200 до 400 мм. В отличие от ранее описанных типов, он имеет большую толщину стенки и полок, а также несколько иной вид в сечении (высота профиля примерно равна его ширине). Этот вид двутавра оптимален для высоконагруженных частей конструкций.

Стальные двутавры с уклоном внутренних граней полок.

Этот вид стальной балки изготавливается в соответствии с ГОСТ 8239-89 и СТО АСЧМ 20-93 методом горячего проката и имеет высоту стенки от 100 до 600 мм. Стандарт предусматривает два класса точности: В — обычный и Б — повышенный. Основной областью применения таких элементов является строительство и машиностроение.

Двутавровые балки для подвесных путей (монорельса).

Балки монорельсовые изготавливаются согласно ГОСТ 19425-74 из стали, методом горячего проката. ГОСТом предусмотрено два класса точности: обычная — В и высокая — А. Балка двутавровая может иметь следующие размеры: высота профиля от 180 до 450 мм, ширина полки от 90 до 150 мм. Уклон внутренних граней составляет 12%. Этот элемент применяется при сооружении козловых кранов и кран балок. В редких случаях его использую при строительстве. С целью увеличения прочностных характеристик, профиль имеет увеличенную толщину полки и стенки.

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.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.