Двутавровая балка – что это такое, для чего нужны, плюсы и минусы, основные виды
Благодаря превосходным физическим свойствам двутавровая балка является популярнейшим элементом при строительстве самых разнообразных жилых и промышленных конструкций. Универсальный Н-образный профиль разрешает возводить сравнительно легкие каркасы зданий любой высоты с высокими показателями прочности, жесткости и надежности.
Что такое двутавровая балка?
Под этим названием подразумевают строительные элементы из металла, композита или древесины с Н-образным профилем. «Двурогая» конструкция вызывает ассоциации с головой животного, поэтому во многих регионах прижился термин, являющийся производным от латинского слова taurus (в переводе «бык»). В странах Запада балка двутавр в технической литературе чаще называется I-beam, double-T, H-beam, wide-flange shapeс (США).
Для чего нужны двутавровые балки?
Сфера использования строительных элементов Н-образного сечения крайне широка. Двутавр – это крайне популярная разновидность балок, которые сейчас выпускаются из разных материалов преимущественно для изготовления несущих конструкций:
- При возведении колонн.
- В качестве опор на эстакадах и мостах.
- При постройке путепроводов и тоннелей.
- Для укрепления стволов в шахтах и метрополитене.
- В качестве инженерных опор для укрепления стенок котлованов.
- При изготовлении подкрановых балок в производственных помещениях.
- В производстве вагонов, грузовых платформ.
- В каркасном домостроении.
- При возведении межэтажных перекрытий.
Плюсы и минусы двутавровых балок
Использование сплошного круглого или прямоугольного сечения дает высокую прочность, но приводит к перерасходу материала. В поиске оптимального профиля строители постепенно перешли к широкому использованию двутавра, оценив все достоинства Н-образной формы. Рассмотрим основные плюсы такого выбора:
- Двутавры стальные обладают высокими показателями прочности и износостойкости.
- Балки с таким сечением выдерживают высокие нагрузки практически на всех направлениях.
- Более рациональное использование материала.
- Уменьшение нагрузки на фундамент.
- Снижение стоимости постройки.
- Удобство в складировании и при монтаже.
- Одинаковое расстояние в обе стороны от центральной стенки.
Минусы двутавра:
- Невысокая устойчивость Н-образных балок к скручиванию.
- При больших типоразмерах приходится горячекатаные двутавры заменять сварными элементами.
- На больших пролетах требуется использование дополнительных опорных конструкций (колонн).
Виды двутавровых балок
Использование разных материалов разрешает удешевлять смету и делать более легкие конструкции без потери надежности и долговечности. В ответственных местах применяется исключительно металл, например, если требуется балка монорельсовая двутавровая при изготовлении подвесных путей. При настиле полов и в каркасном строительстве во многих случаях отлично подходят детали из древесины или стеклопластика.
Из чего делают современные двутавровые балки:
- Металлические двутавры (сталь, алюминий, разные сплавы).
- Деревянная двутавровая балка.
- Двутавры стеклопластиковые – легкие, устойчивые к химическому воздействию, влаге, колебаниям температуры.
- Двутавровая балка железобетонная – выпускают из армированного бетона М 300-500, используются при возведении крупнопанельных сооружений.
Деревянные двутавровые балки
В сфере строительства, где не практично использовать тяжелые металлические элементы, распространение получили изделия из легких природных материалов. Деревянный двутавр изготавливают из трех частей – стойки из плиты ОСП и 2-х полок из сосновой доски или склеенного LVL-бруса. В единое целое они соединяются методом прессования с двойным шипом на клей. Для увеличения долговечности и устойчивости к вредным факторам поверхности покрывают антипиренами и антисептиками.
Преимущества деревянных двутавров:
- Приемлемая прочность на изгиб.
- Снижение веса конструкций.
- Отсутствие растрескивания, усушки, сдвигов, усадки, скрипа.
Металлическая двутавровая балка
Тяжело отыскать строительную площадку, где не используется в разной мере фасонный металлопрокат. Двутавровая балка характеристики имеет прекрасные, уникальное сечение разрешает ей отлично работать в разных областях при значительных нагрузках. Рассмотрим основные разновидности стальных элементов с Н-образным профилем:
- Горячекатаный двутавр. Изготавливается методом горячей прокатки из раскаленных болванок на специальных станах. Достоинства таких изделий – монолитность, отсутствие швов, высокая надежность и прочность, относительно простое и недорогое производство. Минусы горячекатаных двутавров – наличие окалины, большой вес, размеры заготовок ограничены (длина 12 м/п, ширина полок до 400 мм).
- Сварной двутавр. Для получения Н-образного профиля стальные полосы соединяют электросваркой на стендах в единое изделие требуемой длины. Достоинства метода – сварные изделия легче горячекатаных балок, проще получить деталь индивидуальных размеров. Минусы данных двутавров – наличие швов снижает прочность, требуется дополнительно усиливать конструкцию ребрами жесткости.
Двутавр – размеры
Существует широкий ассортимент строительных элементов с Н-образным профилем. Можно легко подобрать изделия с подходящими параметрами для выполнения своих задач. Деревянная балка двутавровая размеры сечения имеет разные в зависимости от серии:
- БДК.
- БДКУ.
- БДКШ.
- СДКУ.
- СДКШ.
При выборе стального двутавра следует учитывать маркировку, изделия бывают нормальные (ДБ), без уклона полок (Б), широкополочные (Ш), колонные (К) и другие. Рассмотрим предельные размеры стальных балок Н-образного профиля:
- L (длина балки) – 4-13 мм.
- H (высота профиля) – 100-600 мм.
- B (ширина профиля) – 55-190 мм.
- S (толщина стенки) – 4,5-12 мм.
- T (толщина полки) – 7,2-17,8 мм.
- Вес (для погонного метра) – 9,459-108 кг.
Усиление двутавровой балки
Если предварительные расчеты свидетельствуют о наличии существенных нагрузок на растяжение, изгиб или сжатие, то нужно подумать об увеличении прочности. Двутавровая балка – это ответственная деталь любой постройки, разработано несколько способов усиления ее характеристик:
- Увеличить сечение.
- Изменить конструктивную схему.
- Установить дополнительные связи, опоры, ребра, диафрагмы.
- Усилить балку путем подведения дополнительных элементов.
- Произвести усиление балок в точках соединения.
- Использование преднапряженных конструкций – напряжения создают искусственно в момент изготовления.
Соединение двутавровых балок между собой
При постройке габаритного здания стандартной длины металлопроката зачастую не хватает. При расчетах, какую нагрузку выдерживает двутавровая балка, громадную важность имеет способ соединения отдельных элементов конструкции. Существуют следующие варианты стыковки Н-образного профиля:
- Сварка двутавровой балки с использованием прокладки по периметру профиля.
- Сварка двутавровой балки с использованием укрепляющих накладок на каждую полку и стенку металлопроката.
- Болтовое соединение двутавров.
© Orphus