Двутавровая балка: маркировка, технические параметры деревянных и металлических балок для перекрытий, достоинства и недостатки

1. Что такое двутавровая балка?
2. Производство стальных балок Горячекатаное
3. Автоматическая сварка

При строительстве дорожных, промышленных, общественных и других крупных объектов необходима надежная арматура. Для обеспечения повышенной прочности в опорных конструкциях применяют стальные двутавровые балки. Они легко справляются с большими нагрузками.

Что такое двутавровая балка

Одним из самых популярных видов фасонного металлопроката признана двутавровая балка, для изготовления которой используется простая углеродистая или низколегированная сталь. Внешне изделие выглядит, как длинномерный профиль из металла со специфическим симметричным сечением – из шейки и двух параллельных полок, напоминающим букву «Н», положенную на бок.

Такая форма придает конструкции дополнительную жесткость и устойчивость, позволяет достичь необходимого распределения нагрузки. Двутавр в несколько раз превосходит по этим параметрам уголки и квадратный профиль. Все параметры производимых балок описаны в государственном стандарте ГОСТ Р 57837-2017.

Средние цены по РФ

Стоимость всех двутавровых балочных изделий на март 2022 г. составляет, в среднем, по РФ:

1. Стальные:
   за 1 т – 51 700 рублей;
2. за 1 м – от 845 до 16 350 рублей.
3. Деревянные:
   1 м – от 220, 300, 430 до 900 рублей.
4. ЖБ:
   1 шт. – от 850 до 4 500 рублей, до 22 340 – подкрановые, самые большие.

На общую стоимость влияют размеры и количество двутавровых балок. Имеет значение также страна (производитель) и регион РФ. Самые дорогие расценки на двутавры в МО, СПБ и северных областях.

Прайсы с расценками присутствуют на сайтах официальных производителей двутавровых балок.

О производстве балки

Металлургические комбинаты выпускают двутавровые балки в большом сортаменте. По способу изготовления металлоконструкции делятся на две большие группы: горячекатаные и сварные. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки.

Горячекатаное производство

Производственный процесс проводится по ГОСТу на рельсобалочных станах проката. Заключается в деформации стального прямоугольного профиля (блюма), нагретого до температуры 1100-12000С. С помощью обжатия приводными роликами заготовке придают необходимую форму.

Преимущества горячекатаных балок:

• монолитность;
• простой процесс изготовления;
• показатели прочности и жесткости выше, чем у сварных балок.

Недостатками таких изделий считаются не совсем ровная поверхность, остатки следов роликов и окалины на поверхности. Оборудование рассчитано на определенные размеры проката и не имеет возможности быстро перестроиться на специальный заказ.

Автоматическая сварка

Этот метод используют небольшие металлообрабатывающие заводы с мелкосерийным производством. Листовую сталь режут на заготовки. Далее на фрезерном станке обрабатывают кромки. Элементы собирают на прихватки, сваривают на сварочном станке с применением флюса. Проверяют с помощью ультразвука. Сварочное производство двутавра имеет свои преимущества:

• Кроме стандартных изделий по ГОСТ можно делать индивидуальные балки по чертежам заказчика.
• Есть возможность изготавливать изделие с усиленными утолщенными участками по специальным проектам.
• Возможно производство биметаллических двутавров с элементами из разных марок стали.

Сварные балки имеют более товарный вид. У них нет окалины и ржавчины после очищения дробеметной установкой. Металлоемкость сварной конструкции ниже горячекатаных, исходя из чего, их цена тоже ниже.

Классификация стальных двутавров

Кроме различия двутавровых балок по способу производства они классифицируются по другим признакам:

• По форме – с наклоненными гранями внутренних полок (от 6 до 12%) и с параллельными гранями. Области применения обоих типов различны.
• По соотношению размеров – нормальные (Б), узкополочные (У), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш), опорно-колонные (К).
• По длине – мерной длины, немерной длины, кратной мерной длины.

Металлоконструкции с наклонными внутренними гранями могут быть изготовлены только горячекатаным способом. Их делят на:

• О – обычные, угол наклона по ГОСТ 8239-89 от 6 до 12%;
• М – монорельсы для подвесных путей с углом не более 12%;
• С – специальные с углом наклона до 16%.

Двутавры с наклонными гранями могут производиться обычной точности (В) и повышенной (Б).

Разновидности балочных перекрытий

Для разных зданий и его частей используются разные виды балок. Чаще всего применяются элементы из дерева, металла, бетона и железобетона.

По материалу

Рассмотрим детальнее, какими могут быть балки перекрытий по материалам.

Деревянные

Такие балки применяются, в основном, в частном строительстве при возведении дома из бруса, бревен или каркасных домов. Древесина – материал экологически чистый, стоит недорого, имеет малый вес, поэтому, такие детали проще самостоятельно устанавливать.

Но для использования деревянных элементов имеются определенные ограничения – это длина пролета. Для межэтажных максимальная длина пролета равняется 5 м, а для чердачных не больше 6 м.

Больше информации о деревянных балках здесь.

Металлические

Эти балочные перекрытия тоньше, надежнее, срок их службы больше деревянных, но, несмотря на это используют их реже. Все потому что они тяжелее, имеют более низкие показатели тепло и звукоизоляции. При помощи металлических элементов можно делать пролеты длиннее 6 м, металл не горит, не гниет и не плесневеет, более прочный.

Но железные детали имеют высокую цену и большой вес, который требует применения техники. Металл редко применяют в частном строительстве, но он популярен при возведении многоквартирных зданий.

Более подробная информация о металлических балках в этой статье.

Бетонные и железобетонные

ЖБ элементы перекрытия экономически выгодны при возведении многоэтажных зданий и других крупногабаритных сооружений. Такие балки позволяют делать пролеты выше 7 м и являются высокопрочными. Единственный минус подобных конструкций – это использование тяжелой техники в виде подъемного крана.

В этой статье нашего сайта рассказывается детально о жб и бетонных балках.

По типу конструкций

Выделяют 4 конструкционных типа.

Фермы

Все чаще в строительстве применяют деревянные фермы, которые делают по технологии MiTek, разработанной канадскими специалистами. Это легкие, быстро собираемые и надежные конструкции. Выглядят они как две параллельные балки, скрепленные между собой раскосами при помощи железных зубчатых пластин.

Фермы – это балочные элементы, изготавливаемые в промышленных условиях. Для их производства используется древесина хвойных пород деревьев класса С-22 и С24. В этих элементах не нужно делать отверстия, у них решетчатая структура, что позволяет пропускать сквозь фермы трубы.

При помощи деревянных ферм можно перекрыть пролеты до 8 м длиной и выше. Они не скручиваются и не усыхают.

Подробно о фермах перекрытия можно узнать из этой статьи.

Ригели

Это несущая конструкция, устанавливаемая горизонтально и являющаяся основой под каркас, который собирают из балок. Ригели бывают:

• железобетонные;
• железные;
• деревянные.

Область применения у ригеля шире, чем у обычной балки, его иногда устанавливают на фундамент. При помощи данного элемента можно скрепить части конструкции, не опираясь на основание, соединяя их между собой. Буквальный перевод ригеля – выпрямитель, т.е. деталь, которая способствует выпрямлению и укреплению конструкции.

Двутавровые

Это профиль (металлический или деревянный), сечение которого напоминает букву Н, что делает его более прочным и жестким, чем балки квадратного сечения.

Двутавровые элементы часто используют при:

1. строительстве мостов;
2. при монтаже перекрытий;
3. для армирования шахтных стволов.

Область их применения зависит от его длины, высоты, ширины, радиуса закругления поток и радиуса внутреннего закругления.

О двутавровых балках полная информация здесь.

Сдвоенные

Для усиления несущей способности конструкции применяют сдвоенные балки. Например, два деревянных бруса шириной 50 мм, скрепленные вместе, выдерживают большую нагрузку, чем один брус толщиной в 100 мм. Сдвоенные элементы «не играют» и становятся более прочными и жесткими, поэтому их часто используют для больших пролетов.

По роли в конструкции

Балки делятся по типу конструкции:

1. Опорные конструкции представляют собой горизонтальные перекладины, закрепленные параллельно одна к другой. Они призваны поддерживать полы верхних этажей. Опорные элементы часто перекрывают помещение от одной стены до другой. Как правило, их оставляют открытыми, монтируют под потолками и обивают деревянными панелями. Опорные балки поддерживают при помощи деревянных блоков, установленных между ними.
2. Несущие балки – это четырехгранный бревенчатый элемент, выполняющий роль опоры для потолков, полов и плоских крыш. Такие конструкции именуют лагами. Несущие элементы выполняют из дерева, они имеют прямоугольное сечение, где ширина равна 50-160 мм, высота 140-240 мм. Укладывают несущие детали на расстоянии от 0,6 м до 1 м. размер сечения зависит от планируемой нагрузки.
3. Второстепенные балки – это цельные элементы, которые опираются на главные балки и наружные стены.

Особенности маркировки

Обозначение металлоконструкции основывается на форме поперечного сечения и соотношения геометрических размеров. Основным размером двутавра считается расстояние между наружными гранями полок, т.е. его высота.

Рассмотрим несколько примеров.

С параллельными полками

В соответствии с гомологическим рядом ГОСТа размеры изменяются:

• высота – от 10 до 100 см;
• ширина от 55 до 400 см.

Пример 1

16Б2 – нормальная балка с высотой 16 см, цифра после буквы – профилеразмер данной серии.

Пример 2

26Ш1 – широкополочная двутавровая балка с высотой 255 мм и профилеразмером серии 1.

С уклоном внутренних граней

Выпускаются такие балки согласно размерному ряду:

• высота – 100-600 мм;
• ширина – 55-190 мм;
• угол наклона – 6-12%.

В маркировке ставится число, обозначающее высоту в см. Далее идет буква, указывающая на точность изготовления.

Пример 1

14В – двутавр с наклонными гранями повышенной точности с высотой 140 мм.

Маркируется изделие на торцах с помощью стойкой краски с указанием номера заказа, чертежа и обозначения балки.

Классификация двутавров с параллельными внутренними гранями полок по геометрическим характеристикам

Сортамент нового ГОСТа Р 57837-2017 полностью соответствует сортаменту СТО АСЧМ 20-93 – еще одного стандарта, ранее действующего параллельно с ГОСТом 26020-83. В маркировке металлоизделий с двутавровым профилем, согласно ГОСТу, указываются:

• номер– характеристика, которую определяет высота стенки (h) двутавра;
• буква – характеризует тип конструктивному исполнения;
• индекс – чем он выше, тем массивнее поперечное сечение.

Помимо высоты стенки сечение двутаврового профиля характеризуют: толщина стенки (s), ширина полки (b), толщина полки (t). По конструктивному исполнению различают изделия – балочные, широкополочные, колонные, свайные.

Балочные

Высота стенки балочного нормального двутавра, обозначаемого в маркировке буквой Б, значительно больше ширины полок. Основная область применения балочного двутавра – обустройство конструктивных систем, работающих на изгиб, создание решетчатых балочных систем. Продукцию также применяют при обустройстве крыш, лестниц, для армирования фундамента.

Таблица размерных характеристик балочного нормального двутавра

Балочные широкополочные

Ширина полок широкополочной двутавровой балки близка высоте стенки. Широкополочный профиль выдерживает усилия на 40 % выше по сравнению с нормальной балкой. Такие изделия, как правило, применяют в случаях, когда нужно обеспечить значительную площадь опирания конструкций на профиль или, наоборот, балки на базовую поверхность. Они востребованы при перекрытии крупногабаритных помещений плитами перекрытия, длина которых немного меньше расстояния между несущими стенами.

Таблица сортамента балочного широкополочного двутавра

Колонные

Ширина полок колонных двутавровых балок относится к высоте стенки, примерно как 1:1. Такой прокат очень устойчив по вертикальной оси. Его применяют в конструкциях, испытывающих усилия сжатия, растяжения, сжатия с изгибом. Сферы использования колонного двутавра – изготовление стержней массивных крупногабаритных ферм, вертикальных колонн и опор, устанавливаемых на строящихся объектах гражданского, промышленного, сельскохозяйственного или складского назначения. Этот прокат не требует сложной обработки и применения дополнительных крепежных элементов. Такие балки могут разрезаться вдоль вертикальной оси для устройства решетчатых конструкций.

Таблица сортамента колонного двутавра

Свайные

Это самая маленькая категория, включающая всего 14 типоразмеров. Продукция отличается массивным поперечным сечением. Высота стенки примерно равна ширине полок, а толщина стенки – толщине полок. Свайный двутавровый металлопрокат способен воспринимать высокие нагрузки.

Таблица сортамента свайного двутавра

Дополнительные балочные и колонные

Изделия из дополнительных серий имеют в начале маркировки букву Д. Их наличие позволяет подобрать балку, оптимально соответствующую запланированным условиям эксплуатации.

Таблица сортамента дополнительного балочного двутавра

Таблица сортамента дополнительного колонного двутавра

Сфера применения

Так как двутавровая балка является несущим элементом и придает любой конструкции прочность и жесткость, то применяют ее повсеместно при строительстве объектов самого разного назначения.

Незаменима данная арматура везде, где необходимо выносить высокие нагрузки при вертикальном поперечном воздействии. Изделие используют при возведении:

• мостов;
• подвесных путей;
• подземных переходов, паркингов;
• железнодорожных тоннелей;
• подкрановых путей;
• стадионов, спортивных бассейнов;
• эстакад.

Двутавровая балка является частью перекрытий между этажами зданий, кровли, играет важную роль при конструировании тяжело-нагруженных зданий, например, небоскребов. Используется двутавр также при сооружении конструкций стен котлованов, монорельсовых дорог.

Преимущества и недостатки

По сравнению с другими видами металлопроката двутавровая балка обладает самыми высокими прочностными характеристиками, благодаря форме сечения, которая распределяет силовые нагрузки по всей металлоконструкции.

К преимуществам двутавра также можно отнести:

• нечувствительность к механическому и атмосферному воздействию;
• противостояние усадке здания;
• небольшой вес по отношению к тем нагрузкам, которые выдерживает металлоконструкция;
• устойчивость к изгибу и сжатию;
• возможность использования сварки при монтаже, что ускоряет процесс строительства;
• постоянство геометрических параметров;
• экономичность – позволяет обойтись без дополнительных элементов укрепления.

Недостатками двутавровой балки считаются:

• Низкая устойчивость к коррозии.
• Плохое противостояние скручиванию.
• Малая огнестойкость. При пожаре может произойти разрушение здания.
• Невозможность использования на больших пролетах.

Основные критерии выбора двутавра

Для правильного выбора двутавровой балки нужно определиться:

• с материалом изделия – это может быть углеродистая сталь обыкновенного качества, строительная, мостостроительная, низколегированная прокатная сталь или алюминиевые сплавы.
• со способом его изготовления – горячекатаный или сварной;
• с назначением балки – нагружаемые или не нагружаемые конструкции.

Далее нужно определить размеры балки. Для этого используют действующие нормы СНиП и формулы для расчета из сопромата. Также нужно знать и использовать предполагаемые статические и динамические нагрузки, которые должен выдержать объект при его эксплуатации.

Прочность балки зависит от площади поперечного сечения, длины балки, материала, способа фиксации металлоконструкции. Их нужно правильно рассчитать и выбрать.