Крепкий каркас необходим для возведения самых разных построек, будь то многоквартирные жилые дома, крупные объекты общественного назначения, дорожные сооружения или промышленные предприятия. На современном рынке стройматериалов можно встретить множество разнообразных вспомогательных элементов для создания опоры сооружений. Одним из самых универсальных и наиболее популярных товаров выступает двутавровая балка. Это неприхотливое изделие из металла представляет собой две полки, соединенные стенкой, из-за чего в профиль напоминает букву «Н». Двутавровые балки – незаменимая деталь в строительстве больших, массивных конструкций и зданий. Благодаря Н-образному сечению они способны выдерживать большое давление, причём распределяется оно по всей детали, а не только по определённым её участкам. По параметрам прочности и жёсткости двутавр превосходит обычные квадратные изделия и швеллеры.
Особенности двутаврового профиля
Двутавровые балки обеспечивают идеальное перераспределение нагрузки в каркасе здания, как по вертикали, так и по горизонтали. В целом, эти детали отличаются большой толерантностью к весовому давлению, а также устойчивостью к факторам внешней среды. Крепкие двутавры в силу своих геометрических особенностей весьма устойчивы к сгибам и сжатию. Они практически не деформируются под действием нагрузок, благодаря чему их широко используют при проектировании мостов. У данного металлопроката есть ряд и других преимуществ:
- Экономное использование пространства – благодаря своей жёсткости и способности воспринимать нагрузку, при работе с двутавром нет нужды в задействовании дополнительной арматуры;
- Малый вес изделия – эта особенность обеспечивает легкую перевозку металла, а также снижает нагрузку на каркас в целом. При этом, благодаря Н-образной форме, прочностные характеристики двутавра превышают те же показатели квадратных профилей.
К тому же открывается возможность использования сварочного монтажа при строительных работах. Стоит также отметить, впрочем, и некоторые недостатки двутавровых изделий. Во-первых, использовать балку в слишком больших пролётах не получится, и при отсутствии дополнительных опорных элементов несущие характеристики двутавра существенно снижаются. Во-вторых, профиль крайне неустойчив к скручиванию: если каркас объекта скручивается при строительстве, стоит рассмотреть другие варианты.
Этот сорт металлопроката производится из различных материалов, имеет разные формы и поставляется на рынок в разных размерах и весовых категориях. Каждая разновидность имеет свои предпочтительные области применения. При подборе балок учитывают особенности будущего строения и то, как механическая нагрузка распределяется на различные его части.
Виды двутавров
Двутавровые балки бывают металлические, железобетонные и деревянные. Рассмотрим особенности двутаврового металлопроката из различных материалов:
- Углеродистая сталь – самый популярный материал для изготовления двутавров, 80% Н-образных деталей производится из него. Чаще всего можно встретить двутавры из стали марки Ст3 обыкновенного качества. Отличается повышенной прочностью;
- Низколегированная прокатная сталь – данный вид материала обладает высокой устойчивостью к коррозии, действию кислот и щелочей. Примеси различных веществ, таких как алюминий или марганец обеспечивают толерантность изделия к динамическим нагрузкам;
- Алюминиевый сплав – наделяет конструкцию лёгкостью, а также повышает жаропрочность;
- Мотостроительная сталь – это один из самых высокопрочных конструкционных материалов на сегодняшний день. Изделия из него обладают большой сопротивляемостью к циклическим нагрузкам;
- Железобетон – экономичный вариант, который обеспечивает устойчивость к химическим воздействиям и высокую жаропрочность, если сравнивать со сталью. Часто применяется при строительстве мостов, различных перекрытий и для возведения опоры подвесных дорог.
Металлические Н-образные изделия могут производиться методом горячей прокатки или сварки. При горячекатаном производстве раскалённая заготовка проходит через специальные станки, в результате чего на выходе получается монолитная деталь. Отсутствие швов повышает прочностные характеристики, однако такие балки имеют повышенный вес, и в процессе прокатки на поверхности металла могут появиться окалины. Метод горячего катания применяется лишь на крупных металлургических предприятиях, в результате чего стоимость перевозки готовых изделий повышается. При сварке соединяются две металлические детали с обеих сторон балки. Данный метод быстрее горячекатаного и позволяет производить изделия из разных марок стали. Сваренные конструкции обладают меньшим весом, а швы, хоть и повышают риск развития коррозии, позволяют изделию переносить большие нагрузки и противостоять скручиванию.
По виду профиля двутавры бывают двух видов: с уклоном и без уклона. В уклонном типе полки образуют с соединяющей их стенкой тупые углы. В балках без уклона полки расходятся от перемычки перпендикулярно.
Сортамент и маркировка двутавров
Характеристики двутавровых балок определяются такими документами, как ГОСТ и СТО АЧМ. В них указаны допустимые характеристики деталей в зависимости от их назначения, включая геометрические размеры, вес, толщину и соотношение оных. В данных документах можно найти подробные таблицы сортаментов, мы же в данной статье рассмотрим основные принципы классификации и маркировки.
Двутавры маркируются по следующим параметрам:
- Высота – расстояние между плоскими нижней и верхней полками. Обозначается буквой «H», варьируется по ГОСТ Р 57837-2017 от 100 до 780 мм;
- Ширина — длина поперечного сечения балочной перемычки. Маркируется буквой «B», диапазон по ГОСТу от 55 до 435 мм;
- Толщина стенки – длина плоскости, располагающейся между полками при взгляде в профиль. Помечается буквой S, от 3,8 до 96 мм;
- Средняя толщина полки – определяется по формуле B-S/4, данный параметр необходимо учитывать потому, что полки имеют тенденцию сужаться к краям и расширяться к середине. Обозначается буквой «t», от 5,1 до 146 мм;
- Радиус внутреннего закругления – размер закругления полок в месте сочленения с перемычкой.
Среди горячекатаных изделий с уклоном распространён ГОСТ 8239-89. Каждый вид продукции обознается цифрами от 10 до 60, в зависимости от размеров, и должен соответствовать заданным нормативным стандартам.
Например, параметры для двутавра 10 следующие: высота 100 мм; ширина 55 мм; толщина стенки 4,5 мм; толщина полки 7,2 мм; радиус внутреннего закругления 7 мм; вес 9,4 кг.
Двутавровые изделия также маркируются в соответствии с точностью производства. Для сварных балок данный параметр обозначается буквой «Б» при высокой точности и буквой «А» при обычной. Для горячекатаных деталей маркер точности смещается на одну букву: «В» для высокой и «Б» для обычной.
По профилю и строительному назначению двутавры без уклона классифицируются на три разновидности – стандартный, широкополочный и колонный. Они маркируются буквами и цифрами: буква обозначает область применения, число перед ней показывает высоту балки, а число после – стандарт размеров изделия в соответствии с таблицей из нормативных документов.
Нормальный или стандартный двутавр (Б) – используется при средних нагрузках на каркас, широко применяется в различных сферах строительства, но наиболее предпочтителен в дорожном, а также при конструировании шахт и тоннелей. При использовании данного вида изделия в качестве опоры, для надёжности между двумя соседними профилями делают крепёж.
Широкополочный двутавр (Ш) – полки данного вида изделия очень длинные, поэтому он отличается широким профилем, характеризуется долговечностью, обладает высокой прочностью и жёсткостью. В последние годы на рынке строительства широкий двутавр постепенно вытесняет стандартный.
Колонный двутавр (К) – выделяется большой толщиной как полок, так и соединительной стенки. Благодаря своим габаритам устойчив к механическим нагрузкам, применяется в строительстве опорных сооружений, например, колонн, а также обладает высоким весом. Чем выше число после буквы «К» в маркировке, тем более прочной будет деталь.
Применение двутавровых балок
На рынке металлопроката двутавры – одни из самых популярных, практических и универсальных изделий. Благодаря относительной дешевизне производства, простоте в использовании и отличным несущим качествам, двутавровые профили широко применяются в самых различных сферах строительства.
Применять двутавровые балки для создания каркаса зданий начали ещё в конце XIX-го века, а ныне без стальных Н-образных деталей не обходится постройка ни одного небоскрёба в мире. Эти изделия незаменимы в гражданском и промышленном строительстве, при конструировании мостов и опорных сооружений, в области автомобилестроения и для укрепления шахт. С помощью стального двутавра строят панельные и блочные здания, делают перекрытия и возводят опорные колонны. Крепкие широкополочные балки применяют при сооружении опорных конструкций и для каркасов многоэтажных домов, а профили с наклонными гранями популярны в промышленности и при производстве автотранспорта.
Заключение
Двутавровая балка – это строительный элемент, без которого современное строительство было бы невозможно. Данное изделие является оптимальным вариантом для конструкции перекрытий зданий, создания каркасов домов и опорных сооружений. Высокая устойчивость к механическим нагрузкам и влиянию среды, прочность в сочетании с лёгким весом, относительная простота и дешевизна в производстве – все эти факторы обеспечили двутаврам широкое применение в самых разных сферах строительства и лидирующее положение на рынке строительного металлопроката.
