Двутавровые балки перекрытия – все про «Н»-образный прокат

1 Первое знакомство с двутавром

Что собой представляет двутавр? Это профиль, сечение которого по форме напоминает букву "Н". Такое решение самым благоприятным образом отразилось на характеристиках изделия. Например, если сравнивать двутавр со стандартными конструкциями квадратного сечения, то его жесткость и прочность выше в 30 и 7 раз соответственно. Наиболее распространенными считаются металлические изделия, однако такие конструкции также изготавливают и из дерева.

Профиль с сечением по форме буквы «Н»

Этот профиль очень часто используется при монтаже перекрытия и возведении мостовых сооружений. Кроме того, встретить двутавровые балки можно в автомобильной промышленности, вагоностроении, еще они незаменимы, если речь идет об армировании шахтных стволов. Основными характеристиками этого вида металлопроката считают высоту самого двутавра, ширину, среднюю толщину, а также радиус закругления полок. Еще учитывается и радиус внутреннего закругления. Все эти показатели и определяют дальнейшее применение элемента. Например, для поверхностных путей используют балки серии М с уклоном внутренних граней полок равным 12°. Если речь идет о прокате серии С, применяемом для армирования шахтных стволов, то этот параметр увеличивается и составляет 16°.

2 Особенности классификации и маркировки

Внутренние грани полок двутавра могут располагаться параллельно либо с уклоном. В зависимости от условий применения и соотношения размеров прокат делится на следующие типы. Нормальные, широкополочные и колонные элементы обозначаются символами "Б", "Ш" и "К" соответственно. Если в маркировке обнаружите букву "Д", то речь идет о профиле дополнительной серии. Еще широкополочные и нормальные двутавры могут обозначаться сочетанием символов "ДШ" и "ДБ".

Двутавровые балки перекрытия

Кроме того, такие конструкции делятся на сварные и горячекатаные. Первые получают путем сваривания стенки и поясов. А вот вторые изготавливают на специальных прокатных станах. Если горячекатаные изделия имеют одинаковые размеры по всей длине, а также полностью состоят из одного и того же металла, то со сварными элементами можно экспериментировать. Их пояса могут состоять из листового или профильного проката, гнутого профиля либо швеллера. При этом характеристики и свойства поясов одного и того же двутавра иногда отличаются, так как состоят из различного металла. Существуют изделия переменного сечения. Это дает возможность более рационально использовать металл и упрочнить конструкцию в местах повышенной эксплуатации.

3 Достоинства и недостатки такого металлопроката

В этом пункте суммируем все плюсы, которыми обладают двутавровые балки. Прежде всего стоит отметить их отменные прочностные характеристики, благодаря которым этот материал можно использовать даже в качестве перекрытия очень длинных пролетов. При этом монтаж элементов не составит огромного труда, да и при необходимости вы всегда сможете обработать поверхность. Такой прокат не подвержен ни деформации, ни усадке. Его по праву можно назвать универсальным, ведь такая балка встречается как в конструкции потолка, так и стен.

Внутренние грани полок двутавра с уклоном

Еще достоинства и недостатки элементов во многом зависят от их вида. Например, горячекатаные конструкции монолитные, и нет необходимости применять дополнительную арматуру, даже если речь идет об очень сильных нагрузках. К тому же они более просты в изготовлении и экономичны. Сварной профиль имеет дополнительные ребра жесткости, благодаря которым можно снизить толщину стенок и соответственно себестоимость изделия. Плюс такие элементы изготавливают по индивидуальным заказам, и их размеры устанавливает клиент. Это позволяет минимизировать отходы во время строительства. Также по требованию заказчика конструкция может быть усеченной, равно- либо неравнополочной, иметь перфорацию, фланцевые соединения.

А вот к минусам монолитного проката стоит отнести высокую емкость металла, вызванную утолщением стенок, а также вес и размеры конструкции. Дело в том, что такие двутавровые балки изготавливаются только в соответствии с ГОСТом, а значит, их параметры, в том числе и длина, должны полностью соответствовать размерам, указанным в документации. Поэтому очень часто мы вынуждены самостоятельно резать элемент, а излишки приходится списывать в отходы, что нерационально. Недостатками сварных изделий можно назвать необходимость использования дополнительной арматуры для создания ребер жесткости, что увеличивает трудозатраты.

4 Правила калькуляции двутавров

Как видно, выбор двутавровых конструкций довольно большой, но чтобы использование этого элемента было рационально и конструкция получилась надежной, следует правильно подобрать профиль. В этом пункте мы рассмотрим, как найти подходящий двутавр. Если планируете использовать изделие для перекрытия, необходимо знать такие параметры, как расстояние между стенами и максимальную нагрузку, которая будет приходиться на будущую конструкцию. Далее провести расчет можно с помощью специальных онлайн-калькуляторов либо вычислить параметры самостоятельно.

Заглянув в ГОСТ, вы найдете таблицы, в которых указаны обозначения, размеры, площадь сечения профиля и линейная плотность материала. Также существуют таблицы, где оговаривается масса одного метра изделия. Чтобы узнать вес всего элемента, необходимо умножить массу его метра на длину. А вот для расчета несущей способности двутавровой конструкции нужно уточнить и ширину полок. Причем этот параметр должен соответствовать и сечению несущей колонны. Например, если это квадрат со стороной 510 мм, тогда необходимо подобрать профиль шириной не более 460 мм. Это обусловлено тем, что двутавр нужно будет приваривать и требуется оставить запас для сварочных швов.

Таблица размеров двутавра

Для расчета нагрузки следует сначала узнать нормативное воздействие (нагрузка, приходящаяся на 1 м профиля). Затем это значение умножаем на коэффициент прочности по нагрузке и полученный результат суммируем с массой изделия. Таким образом, мы вычисляем момент сопротивления, а там дело за малым, осталось только подобрать из сортамента нужный профиль.

При этом следует учитывать, что металлическая конструкция может использовать максимум 80% от допустимого прогиба.

Современные технологии значительно упрощают нашу жизнь и если нет никакого желания самостоятельно заниматься расчетами и подбирать нужный вариант по справочникам, то можно воспользоваться онлайн-калькулятором. С ним работать очень просто, необходимо всего-то заполнить пустые поля и программа выдаст оптимальные варианты. Нужно указать конструкцию, в которой будет использоваться двутавровая балка, например, она необходима для перекрытия. Затем уточняете максимальный пролет и шаг установки профиля. Шагом называется расстояние между двумя элементами, расположенными параллельно друг к другу. Рекомендуемая величина составляет 1 м, но в некоторых случаях можно увеличить его до 1,2 м. Также необходимо знать расчетную нагрузку, приходящуюся на квадрат и угол наклона стропил. Теперь вы знаете, какой именно элемент лучше всего подойдет для конкретного перекрытия.

5 Усиление своими руками – делаем безопасно

Безусловно, лучше всего подобрать двутавр с нужной несущей способностью и использовать его, но иногда такой возможности нет и необходимо усилить конструкцию самостоятельно. Этому вопросу мы и уделим внимание. Стоит отметить, что усиление различных узлов происходит неодинаково.

Выбор двутавра с нужной несущей способностью

Если на элемент перекрытия приходятся нагрузки на сжатие, растяжение либо изгиб, то необходимо увеличить сечение изделия. Сделать это можно, приварив дополнительные детали к профилю. Однако действовать нужно обдуманно и руководствоваться размерами двутавра, а также направлением сварочных работ. Дело в том, что во время этой операции металл нагревается, и несущая способность элементов может, напротив, снизиться. Для продольных швов максимально возможное понижение этой характеристики не превышает 15%. А вот если речь о поперечном направлении, то несущая способность может снизиться на целых 40%. Так что накладывать швы в поперечном направлении нельзя.