Двутавровая балка или просто двутавр – это один из наиболее востребованных в строительстве вид металлопрокатной или деревообрабатывающей продукции. Прежде всего, она предназначается для возведения основы конструкции (каркаса), которая будет являться залогом прочности всего сооружения.
Двутавровая балка представляет собой стальной или деревянный профиль, в разрезе имеющий Н-образную форму. Благодаря такому сечению она способна выдерживать более высокие нагрузки при меньшем весе и стоимости. Это объясняет высокую популярность этого материала в строительстве.
Металлические балки
Любые металлические двутавры изготавливаются в строгом соответствии с требованиями ГОСТ и ТУ, поэтому они имеют регламентированную форму и состав. Благодаря этому, имея нужную документацию, можно легко рассчитать необходимые размеры и параметры двутавров, необходимых для конкретной конструкции.
Геометрическими характеристиками являются:
- Высота – это расстояние между двумя плоскими площадками, называемыми полками, в сечении двутаврового профиля.
- Ширина – это длина полок двутавра.
- Толщина стенки – это толщина средней плоскости находящейся между полками. Этот параметр является одним из наиболее важных, так как от толщины стенки напрямую зависит несущая способность и прочность двутавра.
- Средняя толщина полки. Полки двутавра не прямоугольные, а имеют неправильную форму. К концам полки они сужаются, а в середине полки, к месту примыкания ее к стенке, расширяются вовнутрь. Поэтому средняя толщина полки рассчитывается по следующей формуле: ширина полки минус толщина стенки деленная на четыре.
- Радиус внутреннего закругления – это параметр закругления полки в месте ее примыкание к стенке. Благодаря тому, что полка примыкает к стенке не под прямым углом, а по радиусу возрастают ее прочностные характеристики. Радиус закругления полки. Так как на концах полки не требуется такая толщина и основная нагрузка идет к центру балки на стенку, то полки двутавра сужаются по радиусу.
- Уклон внутренней части полки. Полка также может идти под определенным углом по внутренней части, расширяясь к центру.
От этих параметров напрямую зависят технические характеристики двутавра, поэтому все они прописаны в ГОСТе и должны быть выполнены в строгом соответствии с ними.
Особенности
Главная особенность двутавра – это ее форма. Благодаря ей он обладает уникальными физическими и техническими характеристиками. Такая форма весьма удобна в использование – ведь она имеет две параллельные плоские грани (полки).
К примеру, металлический двутавр в семь раз прочнее и в 30 раз жестче, чем аналогичный по весу прямоугольный или квадратный профиль. А ее жесткость напрямую зависит от длины и толщины стенки.
Назначение
Металлические двутавровые балки являются основой многих современных конструкций. Они широко применялись в прошлые века, заслужив надежную репутацию. Поэтому их применение можно встретить практически повсеместно.
Они используются при строительстве жилых, производственных и коммерческих помещений, ангаров, различных технических сооружений, машиностроении, автомобилестроении, вагоностроении и так далее.
Благодаря высоким показателям прочности, стойкости к динамическим нагрузкам и несущей способности они также применяются:
- при возведении опор сооружений с высокой нагрузкой (башни, высотные здания, площадки и так далее);
- в строительстве железнодорожных и автомобильных мостов;
- в горнодобывающей промышленности, при строительстве шахт.
Преимущества и недостатки
Прежде всего, следует сказать, что по методу производства различают сварные и горячекатаные двутавровые металлические балки. Горячекатаные изготавливаются путем проката стали и придания металлической болванке двутавровой формы.
Достоинствами горячекатаной являются:
- монолитность;
- отсутствие швов;
- простота и дешевизна производства.
Вследствие чего она обладает более высокими показателями прочности и надежности.
К недостаткам горячекатаной можно отнести:
- Большая толщина стенок. Из-за утолщенности стенок увеличивается масса самого двутавра, а вследствие и всей конструкции в целом. Что может привести к увеличению расходов при строительстве (к примеру, при заливке фундамента, армированного пояса).
- Ограниченность размеров. На российских заводах выпускаются балки с шириной полки не более 400 миллиметров. К тому же выпускаются они определенной длины – 12 метров. И если, к примеру, нужна балка меньшего размера, то придется отрезать лишнее и выбрасывать в отходы. В таком случае ее стоимость возрастает.
- Возможность производства только на крупных предприятиях. Если стройка находится в городе, где расположен такой завод, то это плюс. Но если нет – то в стоимость монолитной балки включаются и транспортные расходы.
Несомненными плюсами сварных является:
- Возможность подобрать нужные размеры. Благодаря этому можно заказать балку нужной длины, шириной полки и высотой стенки. Вследствие чего клиент платит только за то, что ему нужно и практически любых размеров.
- Дополнительные конструкционные особенности. В зависимости от требований заказчика сварная балка может быть изготовлена с разными полками, фланцевыми соединениями, дополнительно усилена ребрами жесткости, перфорирована и иметь биметаллический состав.
- Относительно легкий вес. Сварная балка является более легкой конструкцией, что позволяет сэкономить дополнительные денежные средства при фундаментных работах и возведении стен.
Недостатками сварной являются:
- Наличие швов. Это существенно снижает прочность конструкции. Тем более если сварка имеет дефект. Но при необходимости она может быть усилена ребрами жесткости.
- Использование дополнительных деталей для усиления. Использование арматуры или другого материала при создании ребер жесткости приводит к дополнительным затратам денег и времени, что приводит к увеличению стоимости.
Разновидности
Как уже говорилось, двутавровые металлические балки различаются по методу производства: горячекатаные и сварные.
Они также различаются и по основным геометрическим параметрам (высота стенки, ширина полок, толщина полок и стенки, внутренний и внешний радиусы или уклон внутренней стороны полки).
В соответствии с этими параметрами различают следующие виды балок:
- нормальные (обозначаются Б и ДБ);
- широкополочные (Ш или ДШ);
- узкие (У);
- колонные (К);
- монорельсовые или мостовые (М);
- специальные строительные (С);
- дополнительные (Д).
Размеры и вес
Так как все двутавры выпускаются в соответствии с государственными стандартами, то всем металлопрокатным балкам присваиваются номера 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 40, 45, 50, 55, 60. Каждому номеру соответствует определенная балка с конкретными размерами и весом.
К примеру, балка с номером 10 имеет следующие параметры:
- высота – 100 мм;
- ширина – 55 мм;
- толщина стенки – 4,5 мм;
- средняя толщина стенки – 7,2 мм;
- радиус внутреннего закругления – 7 мм;
- радиус закругления полки – 2,5 мм;
- вес одного погонного метра – 9,64 кг.
А вот с номером 60 будет иметь уже следующие параметры:
- высота – 600 мм;
- ширина – 190 мм;
- толщина стенки – 12 мм;
- средняя толщина стенки – 17,8 мм;
- радиус внутреннего закругления – 20 мм;
- радиус закругления полки – 8 мм;
- вес одного погонного метра – 108 кг.