В промышленном производстве и строительстве широко используются двутавровые балки – это фасонный металлопрокат с сечением в виде буквы Н. Металлический брус состоит из верхнего и нижнего пояса, которые соединены стенкой. Наружные грани (тавры) располагаются параллельно или под углом друг к другу в зависимости от конфигурации внутренней грани (стенки). Рассмотрим классификацию двутавров, назначение, преимущества и недостатки двутавровых балок.
Какие бывают двутавры?
Двутавровые балки изготавливают двумя способами – методом горячего проката и автоматической сварки. Горячекатаные балки отличаются повышенной прочностью за счет монолитности, но поверхность изделий не совсем ровная, со следами роликов прокатного стана и окалины. Сварные двутавровые балки после очистки на дробометной установке имеют более товарный вид по сравнению с горячекатаными. Метод автоматической сварки дает возможность изготавливать двутавры с индивидуальными размерами под задачи заказчика, использовать сталь различных марок.
Для производства двутавровых балок используют углеродистые и низколегированные марки стали, а также специальные строительные и мостостроительные стали (марки С235, С245, С255 и т.д.), которые отличаются устойчивостью к деформациям и излому. Толщина полок и стенок достигает 12 мм, ширина данных элементов может составлять от 150 до 400 мм и более.
От вида двутавра зависит специфика применения, особенности организации поставок металлопроката.
Конструкция и назначение
По конструктивным особенностям различают следующие виды двутавров:
- Нормальные (тип Б). У таких балок грани параллельные, полки стандартной ширины. Высота фасонного изделия больше его ширины. Применяются в составе конструкций с нагрузкой на изгиб.
- Широкополочные (тип Ш). Ширина полок в полтора раза больше стандартной, что повышает жесткость и устойчивость фасонного металлопроката к нагрузкам. Такие балки применяют в качестве опорных элементов металлокаркаса.
- Колонные (тип К). У колонных двутавров максимальная ширина полок (до 400 мм). Для увеличения устойчивости к нагрузкам на сжатие с изгибом ширина профиля практически равна высоте. Балки данного типа применяют для создания несущих конструкций – опор, колонн, перекрытий.
- Свайные (тип С). Двутавровые профили с высокой несущей способностью для строительных конструкций, работающих на растяжение, сжатие и изгиб. Высота профилей обычно равна или близка ширине полок, а толщина стенки и полок также схожа.
- Узкополочные балки (тип У). Двутавры с шириной полок меньше стандартной используют при монтаже подвесных путей, в качестве поддерживающих элементов малонагруженных конструкций.
- Монорельсовые (тип М). Выпускаются обычной и повышенной прочности, отличаются увеличенной толщиной стенки и полок. Угол наклона внутренней грани до 12 градусов. Обеспечивают работу козловых кранов и кран-балок.
Также существуют дополнительные типы двутавров – они не относятся к вышеуказанным вариантам и изготавливаются под конкретные задачи.
Длина
Двутавровые балки разделяют на несколько групп в зависимости от длины изделий в поставляемой партии. Это двутавры немерной длины (НД), мерной длины (МД), мерной длины с немерной длиной (МД1), длины, ограниченной в пределах немерной (ОД).
Класс прочности
Класс прочности двутавровой балки определяется с учетом марки стали. Для конструкций общего назначения это классы прочности 265, 345, 355, 390, 440 (регламентируется ГОСТ 19281). Для конструкций строительного назначения – классы прочности С255Б, С255Б-1, С345Б, С355Б, С355Б-1, С390Б, С440Б (регламентируется ГОСТ Р 57837-2017).
Состояние поставки
По состоянию поставки двутавры, изготовленные методом проката, подразделяются на два типа: ГК – горячекатаные и КП – после контролируемой прокатки (технология может включать ускоренное охлаждение).
Сферы применения двутавровых балок
Стальной двутавр широко применяют:
- при возведении инженерных сооружений из металлоконструкций, рассчитанных на повышенные нагрузки – эстакад, мостов, путепроводов и т.д.;
- для обвязки фундаментов свайного типа;
- для изготовления каркасов железнодорожных вагонов, чтобы обеспечить им необходимую прочность;
- для монтажа подвесных путей, по которым перемещается крановое оборудование, подъемные механизмы в производственных цехах, на складах и открытых площадках;
- в качестве крепежных элементов на объектах горнодобывающей промышленности, для установки буровых платформ;
- для монтажа, рам, мачт и других конструкций различного назначения.
Но в первую очередь стальные сварные и горячекатаные двутавровые балки используются в строительстве крупных зданий, сооружений большой площади – многоэтажных домов, производственных цехов, ТРК, спортивных комплексов, складов и ангаров, построек сельскохозяйственного назначения. Из двутавров выполняют несущие элементы каркасов сооружений, их выбирают для устройства опор и перекрытий, в том числе при монтаже быстровозводимых конструкций из фасонного сварного металлопроката.
Преимущества и недостатки
Список достоинств стального двутавра включает:
- Высокую несущую способность, устойчивость к повышенным нагрузкам на сжатие, изгиб. По жесткости двутавровая балка в 30 раз превосходит прокат прямоугольного сечения, многократно прочнее швеллера.
- Существенно меньший вес по сравнению со стальным брусом сплошного сечения при высоких показателях прочности. Использование двутавра в строительстве дает возможность значительно снизить нагрузку на фундамент и стеновые конструкции без ущерба для надежности постройки.
- Удобство в складировании, транспортировке.
- Простой монтаж. Двутавровые балки можно крепить болтовыми соединениями, анкерами, с помощью электродуговой либо газовой сварки между собой, со стальными или железобетонными конструкциями.
К недостаткам стального двутавра относят чувствительность к коррозии. Для защиты на готовые изделия наносят специальные покрытия, которые предотвращают контакт металла с воздухом, влагой, агрессивными веществами. Длительное воздействие высоких температур приводит к деформации двутавровых балок, поэтому при эксплуатации в сложных условиях конструкции нуждаются в дополнительной защите. При большой величине пролета двутавр под нагрузками изгибается – чтобы предотвратить разрушение постройки, необходимо предусмотреть дополнительные опоры. Из-за открытой конструкции двутавры с небольшой шириной полок склонны к скручиванию, что требуется учитывать при проектировании объектов.
Заключение
Разнообразие видов и типоразмеров двутавровых балок позволяет подобрать подходящий металлопрокат под любую задачу. Использование двутавров позволяет уменьшить себестоимость строительства, так как снижаются затраты на устройство фундамента, отсутствует потребность во вспомогательном армировании конструкций. При этом правильно спроектированный каркас постройки или инженерного сооружения с опорными элементами и пролетами из двутавровых балок способен выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки.
При выборе двутавровых балок учитывают их вид, типоразмеры, точность исполнения, класс прочности, вес, устойчивость к нагрузкам.