Двутавровые балки: виды, сфера применения, плюсы и минусы

Оглавление

Двутавровые балки

Двутавровая балка – один из наиболее распространенных видов фасонного металлопроката. Она представляет собой металлический профиль с сечением в виде буквы «Н». Он активно используется в различных направлениях промышленного и гражданского строительства, может применяться при установке перекрытий благодаря высокой устойчивости к нагрузкам. Рассмотрим подробнее распространенные виды двутавра и возможности его использования, а также наиболее распространенные способы изготовления.

Виды двутавровых балок

Конструктивно двутавр представляет собой металлический брус с Н-образным сечением: он имеет верхний и нижний пояса, которые между собой соединяются металлической стенкой. Грани такой балки могут располагаться параллельно друг другу или под углом, полки могут быть нормальными или широкими в зависимости от соотношения размеров. В большинстве случаев двутавр изготавливается из углеродистой или легированной стали различных марок, добавление легирующих компонентов в сплав повышает его прочность и устойчивость к нагрузкам.

Такой тип проката можно классифицировать по конструктивным особенностям, способу изготовления, возможностям применения и другим основаниям. Наиболее распространенными в строительстве и промышленном производстве стали следующие виды двутавра:

Широкополочные балки. Они имеют увеличенную ширину полок, благодаря чему повышается прочность сечения и его устойчивость к нагрузкам. Широкополочные балки изготавливаются в соответствии с ГОСТ 26020, стандартная длина таких изделий может составлять от 4 до 14 метров. Стандарт допускает кривизну не больше 0,2% от длины готового изделия. Для обозначения в маркировке используется буква «Ш».
Нормальные балки с параллельными гранями. Производство таких изделий ведется в соответствии с ГОСТ 26020-83 или СТО АСЧМ 20-93, они маркируются буквой «Б». Для производства часто используется углеродистая сталь марок Ст3пс5, Ст3сп5 или низколегированная сталь 09Г2С. Для обозначения толщины металла используются цифры, например Б1, Б2 и т.д. Чем больше числовое значение, тем толще будут полка и стенки и тем выше вес готового изделия.
Колонные балки, обозначаемые в маркировке буквой «К». Они обладают повышенной прочностью и могут использоваться в качестве несущих элементов при установке колонн и других важных конструктивных элементов здания. Высота профиля в соответствии со стандартом может составлять от 195 до 431 мм, ширина полок может достигать 400 мм. От других разновидностей балка отличается особым типом профиля: высота профиля равна его ширине, в результате повышается несущая способность.
Двутавровые балки с уклоном внутренних граней. Она обозначается литерой «Н», уклон внутренних граней полок может составлять от 6 до 12%. Производство таких изделий ведется в соответствии с ГОСТ 9238-89, также технические условия представлены в СТО АСЧМ 20-93. Толщина стенки таких изделий в соответствии со стандартом может достигать 12 мм.
Монорельсовые балки обычной или высокой прочности. Они отличаются от других разновидностей увеличенной толщиной полок и стенки, так как рассчитаны на повышенные нагрузки. Изделия такого типа используются при установке кран-балок и козловых кранов, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по прочности. В строительстве они применяются редко.

Перечисленные разновидности двутавра являются наиболее распространенными, в строительной сфере могут применяться и другие виды. В любом случае такие изделия обладают высокой прочностью, поэтому используются в качестве несущих элементов, выдерживающих значительные нагрузки.

Нормальные балки с параллельными гранями

Двутавровые балки с уклоном внутренних граней

Монорельсовые балки повышенной прочности

Методы изготовления двутавровых балок

Наиболее распространенный способ производства двутавровой балки – метод горячей прокатки. Прямоугольный профиль разогревается до температуры 1100-1200 градусов, после чего прокатывается на станах для придания требуемой формы. Нагрев делает сталь пластичной, благодаря этому удается максимально повысить скорость производства.

Чтобы обеспечить полкам строго параллельное расположение, используются приводные ролики. Для изменения формы металла ролики снабжаются кольцевыми проточками, с помощью которых обеспечивается деформация заготовки. Прокатка проходит в несколько этапов, в результате металлическая заготовка приобретает требуемые размерные характеристики. После остывания профиль приобретает высокую прочность.

У метода прокатки есть несколько недостатков. Она не обеспечивает достаточно высокого качества поверхности, так как на материале остается большое количество окалины, и он получается шероховатым. Кроме того, прокатные станы ограничивают сортамент продукции, так как их сложно перенастраивать. Поскольку размер оборудования ограничен, соответственно ограничиваются и размеры готовых изделий.

Сварная технология изготовления

Из-за этого для производства нестандартных двутавровых конструкций может применяться сварная технология. Ее высота может достигать 1,5 м, а длина – 15 м, что значительно превышает возможности изготовления горячекатаного проката. При сварной технологии могут использоваться элементы, изготовленные из стали различных марок: в результате готовое изделие приобретает повышенную прочность. С помощью сварной технологии также удается изготавливать разнополочные, тонкостенные, перфорированные и другие типы балок, что значительно расширяет возможности их применения в строительстве.

Изготовление двутавровых балок сварным способом проходит в несколько этапов:

Раскрой листового металла методом плазменной резки. В результате образуются полосы требуемого размера и ширины. С помощью программируемого оборудования обеспечивается высокая точность резки.
Кромки обрабатываются на фрезерном станке. От качества обработки напрямую зависит качество будущего сварного соединения.
Металл сваривается с помощью специального оборудования, в результате обеспечивается прочное соединение. Готовое изделие проходит финишную обработку.

Сварная технология дает возможность изготавливать балки с широким диапазоном геометрических параметров. В результате удается получить нестандартные изделия, обладающие разнообразными возможностями использования.

Преимущества и недостатки двутавровых балок

Двутавровые балки получили широкое применение в различных отраслях, в том числе в строительстве. Их востребованность объясняется несколькими важными преимуществами:

Устойчивость к высоким механическим нагрузкам во всех направлениях. Такие балки обладают большой несущей способностью, поэтому используются при сборке каркасов различных металлических сооружений. Готовый двутавр обладает повышенной жесткостью: по этому показателю он в 30 раз превосходит обычную профильную трубу.
Значительно сниженный вес, по сравнению со сплошными металлическими балками. Это дает возможность снизить нагрузку на стены и фундамент здания, при этом обеспечивается высокая прочность перекрытий.
Удобство для транспортировки. Такие балки несложно перевозить, складировать и устанавливать.
Возможность фиксации с помощью газовой и электродуговой сварки. Металл хорошо поддается сварочному высокотемпературному воздействию, в результате балка надежно фиксируется к другим элементам здания.
Устойчивость к скручивающему усилию. Стандартные горячекатаные балки обладают одинаковым выносом полок в две стороны от стенки, в результате конструкция обладает равномерной жесткостью. Это обеспечивает ей стойкость к изгибающим нагрузкам в любом направлении.

У таких балок есть несколько недостатков. Сталь чувствительна к коррозии, поэтому несущие элементы требуют дополнительной антикоррозийной защиты. На поверхность наносятся различные типы покрытий, помогающих предотвратить контакт металла с воздухом. Балки могут деформироваться также под воздействием высокой температуры. Еще одним минусом таких конструкций является возможность изгибаться при большой величине пролетов. В этом случае, чтобы защитить их от разрушения, требуется устанавливать дополнительные колонны.

Сфера применения двутавровых балок

Стальные двутавровые балки используются практически во всех крупных инженерных сооружениях, это один из самых распространённых элементов строительных конструкций. Основная сфера использования – строительство крупных зданий: торгово-развлекательных комплексов, складов, промышленных цехов. Однако такие изделия могут использоваться еще во множестве сфер:

Установка опорных элементов различных металлоконструкций. Балки применяются при возведении мостов, эстакад, путепроводов и других инженерных сооружений, рассчитанных на большие нагрузки.
Установка элементов каркаса быстровозводимых зданий. Двутавровая балка является важной частью каркасных конструкций складов, ангаров, производственных зданий и других сооружений большой площади.
Установка буровых платформ, укрепление шахтных выработок, где требуется повышенная устойчивость к механическим воздействиям.
Установка колонн, капитальных стен, перекрытий различных зданий. Двутавр – универсальный элемент, с помощью которого можно устанавливать важные компоненты гражданских и коммерческих зданий.
Установка подвесных путей для подъемного оборудования. Двутавровые балки применяются при прокладке путей для кранов, а также различных креплений в горном деле.
В вагоностроении балки используются в качестве элемента каркаса вагонов. Готовые изделия благодаря этому приобретают повышенную прочность.

Двутавр стал важной частью практически любой крупной постройки, от промышленного цеха до многоэтажного дома. Сфера применения продолжает расширяться, совершенствуются технологии изготовления балок. Сварные конструкции отличаются от горячекатаных изделий большим разнообразием размеров, это открывает расширенные возможности для установки. Они широко применяются в различных направлениях машиностроения и иного промышленного производства. Их используют как компонент промышленного оборудования, различных каркасных сооружений, станков, деталей транспортных средств не только.

Основные параметры выбора

Выбор подходящего типоразмера двутавровой балки зависит от требований к прочности и величине нагрузок на готовую конструкцию. При выборе учитываются следующие параметры:

Тип конструкции. Наибольшей несущей способностью обладают колонные изделия, они отличаются увеличенной толщиной и шириной стенок. Самыми распространенными в строительстве остаются нормальные балки, их можно приобрести по невысокой стоимости.
Типоразмеры. Балки подбираются по высоте, ширине, толщине вертикальной стенки, внутреннему уклону полок и другим параметрам.
Точность исполнения. Она может быть обычной (категория В) и повышенной (категория А). при обыкновенной точности отклонение от установленного стандартом размера может составлять не более 0,5%, при повышенной – не более 0,2%.
Вес изделия. Он зависит от габаритов, толщины полок и стенки. От веса зависит нагрузка на фундамент, это один из важных параметров при выборе.
Объем предполагаемой и фактической нагрузки. Она рассчитывается в зависимости от веса конструкции, а также внешних воздействий на объект.

По каталогу компании «Партнер Сталь» можно подобрать различные типоразмеры двутавровых балок – в продаже представлена продукция от лучших производителей России. Консультант компании поможет подобрать требуемый тип по назначению, типоразмеру, устойчивости к нагрузкам, толщине стенок и другим параметрам. Стоимость будет зависеть от объемов продаваемой партии. Для оптовиков предусмотрены специальные предложения.

Читайте также: