Двутавровая балка, или в просторечии двутавр, наряду со швеллером и стальным уголком является одним из основных видов металлопроката, используемых в строительстве, изготовлении стальных конструкций как несущих, так и вспомогательного назначения. Благодаря оптимальному соотношению «вес двутавра - продольная жесткость» прокат широко используется в качестве основных конструкционных элементов для мостовых пролетов, ферм, опорных сборок и железобетонных плит перекрытия.

Нормативные документы на двутавр

Двутавр представляет собой композицию из центральной вертикальной плоской балки и двух опорных полок, верхней и нижней. Технология изготовления проката такова, что в ней нет сварных швов, поэтому изначально в конструкции нет остаточных напряжений и пластических деформаций. Поэтому упрощается расчет строительных конструкций на несущую способность, достаточно правильно определить условия приложения нагрузки. Остальные данные, момент сопротивления, длину и массу — из таблицы сортамента.

На сегодня двутавр выпускается в нескольких исполнениях по следующим стандартам:

• Двутавровый пролет общетехнического и специального назначения в соответствии с ГОСТом №19425-74;
• Балки стальные горячекатаные ГОСТу № 8239-89;
• Двутавровые балки стальные специального назначения в определении ГОСТов №535-88 и №19425-74.

К сведению! Кроме государственных стандартов, многие металлургические предприятия выпускают двутавр по собственным техническим СТО, которые могут отличаться от норм, установленных ГОСТом.

Прочность и несущая способность конструкционного элемента зависит от веса проката, размеров полок и взаимных пропорций профиля. Проще всего определить вес 1 метра двутавра из таблицы, приведенной в сортаменте или любых машиностроительных справочниках. Как правило, нормативной считается длина балки, равная 13 м, но на практике длину проката определяют заказчики, поэтому металлобазы и заводы-производители могут для нужд логистики и перевозки реализовать более широкий диапазон размеров. Чаще всего тяжелые двутавровые прогоны покупаются отрезками 10 м и 4 м. Более легкие балки нарезаются отрезками, кратными 4 м.

Масса двутавровой балки

Если планируется закупка проката для малобюджетного строительства, например, эллинга или складского помещения, будет полезным знать массу балки в стандартном отрезке. Сразу стоит оговориться, что специалисты транспортных компаний оперируют тоннами, а проектировщики - длинами двутаврового проката. Поэтому на вопрос, сколько весит двутавр 30 метрический, в первом случае ответ будет — 27 метров в тонне, во втором — 36,5 кг, подразумевая массу одного метра.

Насколько отличаются погонные массы балок соседних размерных рядов? Вес 1 метра двутавра 27 составит всего 31,5 кг. Для следующего размера №33- масса 42 кг, а вес двутавра 40 - уже 57 кг.

Получается, что с увеличением размера прогона масса и момент сопротивления растет значительно быстрее, чем геометрическая высота. Для сравнения приведем соотношение масс и размеров балок, широко используемых в домашнем строительстве:

• Двутавр 12 вес 1 метра составляет 11,5 кг, момент сопротивления - 39,7 см 3 ;
• Двутавр 14 вес 1 метра -13,7 кг, момент - 81,7 см 3 ;
• Двутавр 16 вес 1 метра - 15,9 кг, момент сопротивления составляет 109 см 3 ;
• Двутавр 18 вес 1 метра - 18,4 кг, момент относительно подошвы профиля - 143 см 3 .

Масса двутавровых балок строительной группы, используемых в промышленности, при возведении силовых каркасов, перекрытий многоэтажных зданий и мостов:

• Двутавр 20 вес 1 метра 21кг, момент сопротивления — 184 см 3 ;
• Двутавр 24 вес 1 метра 27 кг, момент сопротивления — 289 см 3 ;
• Двутавр 30 вес 1 метра 36,5 кг, момент сопротивления — 482 см 3 ;
• Двутавр 40 вес 1 метра 57 кг, момент сопротивления — 953 см 3 .

Человек наблюдательный сразу заметит, что номерное обозначение проката фактически соответствует его высоте. Размерный ряд составлен так, что каждый последующий профиль увеличивает момент инерции или момент сопротивления на 10%. Размерный ряд высот двутавровых балок от 10 до 40 идет с шагом в 3 мм, для профиля выше 40 см шаг увеличивается до 5 мм.

Конструкция двутавровой балки и особенности ее устройства

Устройство двутавра приведено на схеме. Для определения свойств и характеристик в ГОСТе и сортаменте используются как минимум четыре дополнительные характеристики:

• Расположение полок - параллельное или с уклоном;
• Размеры горизонтальных полок двутавра относительно вертикальной стойки;
• Вес 1 метра двутавра и нормативная длина проката;
• Класс точности изготовления профиля, повышенная точность маркируется литерой «А», рядовая или обычная - литерой «В».

Кроме того, сортаментом выделена в отдельные категории высота и ширина вертикальной перемычки. На первый взгляд, эти параметры тоже имеют достаточно весомый вклад в прочность и жесткость профиля, на самом деле их приводят только для того, чтобы знать геометрические размеры балки при проектировании конструкции. Существенного дополнения вертикальная перемычка не вносит, мало того, в некоторых заказных марках проката стальные балки изготавливаются с большим количеством отверстий в вертикальной перемычке.

Особенности устройства двутавровой балки

Основным документом, определяющим конструкцию проката, является ГОСТ 19425-74. Государственный стандарт описывает все используемые в строительстве марки двутавровых балок. Понятно, что одну и ту же балку не используют для строительства опор или в качестве подвесных направляющих для шахтного оборудования. В соответствии с требованиями нормативного документа все профили разделяют на несколько категорий:

• Балки нормального исполнения с параллельным расположением полок, в обозначении проката используется литера «Б»;
• Узкополочный профиль, применяется для изготовления составных пролетов большой длины, в обозначении присутствует литера «У»;
• Широкополочные плоскопараллельные балки с увеличенными размерами верхних и нижних полочных элементов, литера «Ш»;
• Специальные виды профиля: «Д» — дополнительные, с шириной, занимающей промежуточное значение между нормальной и широкой серией.

Кроме перечисленных видов, существуют также колонный профиль - «К», с максимальной шириной полки, равной высоте вертикальной перемычки, и «М»- специальные двутавровые балки, используемые в качестве подвесной системы опор вагонеток.

Понятно, что особенности конструкции влияют на такие характеристики, как масса одного метра и момент сопротивления. Для упрощения ситуации сравним изменение в массе двутавровых балок нестандартного исполнения. Например, вес 1 метра двутавра 20б1 равен 21,3 кг, а вес 1 метра двутавра 20ш1 с широкими полками почти на 30% больше- 30,6 кг. Аналогично двутавр 25ш1, вес 1 метра равен 44 кг, а в нормальном исполнении вес 1 метра двутавра 25б1 -всего 25,7 кг. Разница более чем существенная.

Для иллюстрации можно посмотреть нестандартного двутавра категории «М» — двутавр 24м, вес 1 метра составляет 38кг, двутавровая балка аналогичной высоты, но в нормальном исполнении весит всего 27кг.

Что такое прочность двутавра

Двутавровая балка была задумана, как конструкционный или строительный элемент с оптимальным распределением напряжений в профиле. Почему так важно знать все приведенные элементы двутавра? От геометрии, размеров и взаимного расположения горизонтальных и вертикальных элементов зависит основная характеристика двутавра — момент сопротивления. Условно ее можно представить, как площадь сечения двутавра, умноженную на расстояние от основания до геометрического центра Н-образной фигуры.

Понятно, что наибольшим моментом сопротивления будет обладать профиль не с самой большой массой, а тот, у которого площадь сечения отнесена на максимальное расстояние от нижней полки. Вот поэтому двутавровые балки такие разные.

Основной вклад в прочность балки на изгиб принадлежит горизонтальным полкам. Классический способ применения заключается в том, чтобы заставить ее работать на изгиб с максимальным нагружением горизонтальных элементов. Для иллюстрации можно воспользоваться приведенной выше таблицей и сравнить момент сопротивления двутавра в вертикальном и горизонтальном направлении. Можно увидеть, что при изгибе относительно оси X двутавровый прокат оказывает сопротивление почти в два раза сильнее, чем при нагрузке вокруг оси Y.

Исключение составляют профили категории «Ш» и «К». Для широкополочных двутавровых балок момент сопротивления по обеим осям имеет приблизительно сопоставимое значение. Такой профиль устанавливается в конструкциях, где условия нагружения более сложные, чем простой изгиб. Широкополочный двутавр способен воспринимать сложную пространственную нагрузку без потери устойчивости.

Прокат категории «К», или колонные профили вообще выпадают из общего ряда двутавровых балок. Их используют в первую очередь в качестве опорных элементов - свай или колонн, поэтому для оценки несущей способности применяется в первую очередь момент инерции, характеризующий устойчивость профиля при осевой нагрузке. Размеры полок и вертикальной перемычки подобраны так, чтобы при нагрузке по продольной оси профиля двутавровая балка была нагружена равномерно и не выгибалась дугой.

Балки серии «К» могут использоваться в качестве несущих колонн при возведении больших складских помещений, в малоэтажном строительстве, особенно если здание приходится устанавливать на участке со сложным рельефом и большим уклоном. В этом случае колонны связываются напрямую с элементами свайного фундамента.

Отдельно стоит вспомнить двутавр категории «М», один из самых востребованных в частном строительстве. По сути, двутавровая балка применяется в качестве опорного монорельса для подвесного транспорта. Нижняя полка изготавливается увеличенной толщины и с минимальным размером галтелей. Такие балки удобно использовать для сборки любых домашних конструкций, они легче и прочнее двутавра обычного исполнения.

Такой профиль идеально подходит для изготовления потолочного перекрытия в гаражах, сараях, хозяйственных и подсобных помещениях, где требуется высокая прочность потолочной плиты. Двутавровые балки укладываются на стены с шагом 80-100 см, а промежутки между прокатом заполняются бетонными плитами или отрезками асбестоцементных труб.

Заключение

В качестве материалов для изготовления двутавровых балок применяется рядовая конструкционная сталь Ст3-Ст5. Благодаря этому профиль отлично режутся, сверлятся, свариваются электросваркой, не меняя своих основных характеристик. Горячекатаные балки за счет вторичной термообработки обладают более высокой прочностью, чем рядовые, но такой прокат стоит дороже и требует отжига и нормализации перед использованием в ответственных конструкциях.

Ни один строительный объект, каким бы ни было его назначение, не обходится без применения балок перекрытия. Ее функция как инженерной конструкции – в успешном перераспределении вертикальных и горизонтальных нагрузок в процессе собственной работы на изгиб.

Двутавровые балки перекрытия представляют собой тип фасонного проката, изготовленного из высококачественной стали. Сталь может быть либо низколегированной, либо углеродистой. Этот тип сортового проката имеет форму бруса, ориентированного горизонтально или наклонно. Или, говоря простым языком, стальная двутавровая конструкция – это прокат определенной формы, изготовленный из профильной стали специального исполнения. Форма определяется его конструктивными особенностями. Чаще всего она внешне похожа букву «Н». Такая форма усиливает прочность элементов конструкции и придает дополнительную жесткость. Где же используются двутавровые балки перекрытия?

Балка двутавровая: применение

Балка металлическая двутавровая из стали больше известна как элемент перекрытий каркасов промышленных зданий, имеющих большие пролеты. Их используют также при возведении мостов и других подвесных путей, колонн и другого во всех тех местах, где присутствуют повышенные нагрузки и им необходимо противостоять. Они воспринимают нагрузку от вертикального поперечного воздействия, которая одновременно отражается на стенах, колоннах и других опорах.

Деревянный аналог стального двутавра используется в каркасном домостроении. Следует отметить, что в последнее время его нередко стали использоваться в оформлении строений как элемент дизайна.

Их правильный расчет обеспечивает большую эффективность металлоемкости, нежели этот показатель у обычной горячекатаной конструкции. При установке двутавра уменьшается масса несущих конструкций, что позволяет сократить затраты на строительство. Двутавры используются также в тяжелом машиностроении при создании тяжелого оборудования.

Незначительный вес при чрезвычайно высокой жесткости делает их идеальным вариантом для использования в качестве основы под высоконагруженные строения.

Интересно

Отметим,что двутавры значительно жестче, нежели квадратные профили и уголки.

Виды двутавровых балок

В конструкциях двутавров внутренние грани полок могут располагаться наклонно либо параллельно. , который имеет балка двутавр, характеристики, габариты в основном определяются расстоянием между параллельными (П) или наклонными (У) внешними гранями.

Типоразмеры и ГОСТы:

• Балка двутавровая ГОСТ 26020 83 характеризуется параллельными гранями полок. Под этот стандарт входят двутавры, имеющие высоту 10–100 см и ширину полок – 5,5–40 см. По последнему параметру классифицируют на: узкополочные (У), нормальные (Б), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш) и колонные (К). Колонные двутавры отличаются почти одинаковой высотой профиля и шириной полки.

Двутавры, характеризующиеся наклонными гранями, классифицируются на:

• обычные (ГОСТ 8239 89) – ограничения на величину уклона внутренних граней составляют порядка 6–12%;

• специальные (ГОСТ 19425 74) – М: подвесные пути, имеющие угол наклона не больше 12% и С: для армированных шахтных стволов, имеющих угол наклона до 16 %.

Изделие выполненное по ГОСТ полностью соответствует параметрам чертежа, то есть имеет заданное поперечное сечение, размеры полок (высота, ширина и толщина) и другое.

Маркировка: как расшифровать

Начнем с двух цифр в начале маркировки. Они отмечают высоту в сантиметрах конкретной группы профилей. Следующие индексы – буквенные, они указывают на вид профиля в соответствии с шириной полок, к примеру, У, К и т. д. Если профили в группе отличаются размерами стенок и полок, то далее в маркировке указан размер профиля в серии. Например, маркировка двутавра с параллельными гранями может иметь вид: 25Б, 100Ш, 35К, 24ДБ1.

Монтаж

Двутавр металлический изготавливают поэтапно . Прежде всего металл раскраивается на полосы требуемых размеров. Для улучшения провара кромки разделывают на специальном станке. Подготовленные полосы монтируют на сборочном стане. Их укладывают на входной конвейер, зажимают, позиционируют и фиксируют. Завершают сборку сварочными работами на специальном станке. Сваривают его двумя комплектами сварочных головок под флюсом. Двутавр в основном состоит из трех элементов. Поясные швы приваривают сварочными автоматами, а ребра жесткости приваривают поперек чаще вручную, в крайнем случае – полуавтоматом. Сварные конструкции собирают различными способами: используя хомуты и прихватки или в особом кондукторе.

балка металлическая двутавровая: процесс производства

Готовый двутавр очищают от налета ржавчины, жира, грязи и другого, используя дробеструйную установку. После этого качество его покрытия из краски и лака заметно улучшается.

При устройстве конструкции швы поясов иногда сваривают по ручной технологии. Тогда последовательность сборки полностью меняется. Сначала на пояс в нижней части конструкции монтируют вертикальную стенку, а следом ребра жесткости. Их захватывают и монтируют пояс в верхней части. Собранная конструкция зажимается хомутами и переходят к сварочным работам.

на фото металлическая балка двутавр

Наиболее ответственным этапом монтажа считается стыковка двутавровых балок. Швы поясов в обеих направлениях от стыка незаваривают на длину в полтора раза большую, нежели поясная ширина. Стык двутавровых балок свариваются в такой очередности: свариваются стыки вертикальной стенки, двух поясов, сначала ту, которая работает на растяжение, затем вторую, работающую на сжатие. Завершают устройство стыка довариванием швов на поясах на тех участках, которые остались незаваренными.

Пола и т. д. Существуют самые разные их типы. Наиболее прочным видом является балка двутавровая - особая конструкция, в сечении повторяющая букву «Н». Изготавливаться этот строительный материал может из металла или дерева.

Металлическая двутавровая балка

При выпуске этой разновидности проката может использоваться как углеродистая, так и низколегированная сталь. Применяются во многих сферах строительства гражданского и промышленного. Обычно этот материал используют в том случае, если необходимо придать каркасу сооружения или каким-либо его частям повышенную прочность и жесткость. Существуют балки двутавровые сварные и изготовленные методом горячего проката. Последние пользуются наибольшей популярностью.

Поимо прочности у этого материала есть и еще одно преимущество. Двутавровые очень устойчивы к температурным колебаниям. Поэтому их очень часто используют также при возведении неотапливаемых помещений.

Сфера применения

В основном размеры которой могут быть разными, используется в строительстве при возведении перекрытий промышленных и гражданских зданий. Также это вид проката часто применяют при сборке мостов и для армирования шахт. Очень широкое применение этот материл нашел в вагоностроении и автомобильной промышленности.

Виды двутавровых балок

Классифицируется этот вид проката не только по способу изготовления, но и по особенностям конструкции. Балка двутавровая может иметь как параллельные полки, так и расположенные под углом. В последнем случае прокат подразделяется на:

• специальный,
• обычный (с уклоном полок от 6 до 12%).

Специальные балки двутавровые (ГОСТ 19425-74), в свою очередь, классифицируются на:

• предназначенные для армирования стволов шахт (маркируются буквой «С»);
• используемые при изготовлении подвесных путей (буквой «М»).

Балки с параллельными полками (ГОСТ 26020-83) подразделяются на:

• нормальные (маркируются «Б»),
• широкополочные (Ш),
• колонные (К).

Также металлические двутавровые балки могут различаться по толщине полок и стенки.

Балка двутавровая: размеры

Высоту в сечении этот вид проката также может иметь разную. Этот показатель регулируется ГОСТами, и определить его можно по номеру балки. Так, материал высотой 140 мм будет промаркирован как 14С, в 360 мм - 36М и т. д.

Конкретные размеры элементов конструкции этого вида проката определяют по специальным таблицам. Из них же можно узнать вес двутавровой балки.

Условные обозначения:

• b - ширина полки,
• t - ее средняя толщина,
• S - толщина стенки,
• h - высота двутавра,
• R - радиус внутреннего закругления,
• R- радиус закругления полки.

Балки двутавровые деревянные

Эта разновидность строительного материала, как и металлическая, характеризуется повышенной прочностью и отличными эксплуатационными характеристиками. Перемычка двутавровой деревянной балки чаще всего изготавливается из фанеры или OSB, полки - из строганного пиломатериала. Существует также клееная разновидность. В этом случае в качестве ребер выступает многослойный шпон. Клееные двутавровые балки меньше подвержены гниению. Кроме того, они отличаются большей огнестойкостью.

Соединяют друг с другом двутавровые балки из дерева специальными кронштейнами. Последние состоят из параллельных металлических пластин и фиксирующего приспособления. Крепежи могут иметь разные размеры. При необходимости будет несложно подобать вариант, идеально подходящий к высоте данной конкретной балки.

Сфера использования

Используются двутавровая деревянная балка в основном при возведении каркасно-щитовых зданий. Также этот материал часто служат опорой перекрытий кирпичных, блочных и монолитных бетонных домов. Полы, уложенные на лагах этого вида, отличаются повышенной жесткостью, не скрипят и никогда не прогибаются.

При возведении крыш зданий большого размера из двутавровых балок могут изготавливаться стропила и конек. Этот относительно новый материал с успехом может заменить традиционно применяемые с этой целью металлические формы, железобетонные плиты. Обычно производитель дает гарантию на двутавровые балки на весь строк службы самого строения.

Достоинства материала

Преимуществ двутавровая деревянная балка имеет множество. Отличают этот материал такие качества, как:

• Прочность. Двутавровые балки можно устанавливать в очень длинных проемах.
• Стабильность формы. Такие балки не гнутся и не подвержены усадкам и деформации.
• Удобство в монтаже. Обрабатывать этот строительный материал можно обычным столярным инструментом.
• Универсальность. Использовать балки с двумя полками можно при возведении пола, перекрытий, стен, крыш и т. д.
• Легкость. Вес двутавровой балки из дерева составляет всего 3-4 кг. Для подъема такого элемента, к примеру, на крышу не требуется специального оборудования. Сделать это смогут всего два человека.
• Невысокая стоимость.

Размеры материала

При возведении зданий может использоваться разная балка двутавровая. Размеры ее, чаще всего применяемые в строительстве, такие:

• длина - 241, 302, 356, 406 мм,
• ширина полки - 64 мм,
• толщина полки - 38 мм.

Поскольку этот материал часто используется при сборке перекрытий в очень широких проемах, его иногда приходится наращивать. По СНиП это допускается. В местах соединения двух балок при этом запиливаются замки. Дополнительное крепление производится на болты.

В общем, стройматериал это очень прочный и качественный - деревянные балки двутавровые. ГОСТ, как и в случае металлической разновидности, регулирует соотношение высоты и размеров элементов этого вида опор. Посмотреть их можно в специальных таблицах.

Как сделать двутавровую балку в домашних условиях

При желании такую конструкцию можно изготовить и в домашних условиях. Для этого понадобятся два бруска сечением не менее 35х25 мм. Перемычку изготавливают из фанеры или ОСП. Также понадобится электрическая или бензопила. Работа выполняется в следующем порядке:

• Сначала в брусьях по всей их длине выпиливается борозда глубиной 10% от высоты перемычки.
• Далее они нарезаются на отрезки необходимой длины и шлифуются.
• Затем на дно каждой борозды наносится клей.
• Выполняется попарно с помощью фанеры или ОСП.

На заключительном этапе готовую балку нужно положить под пресс. Изготовить его также можно самостоятельно. Для этого используются швеллера. Их устанавливают над полками и стягивают при помощи карабинов или ремней.

Изготовленный таким образом стройматериал обойдется гораздо дешевле, чем покупная балка двутавровая. Цена на последнюю может колебаться в районе 200-250 рублей. Собранная самостоятельно будет стоит в 1.5-3 раза дешевле.

Алюминиевые двутавровые балки

Строительный материал этого типа также имеет повышенную прочность. Изготавливается балка двутавровая алюминиевая обычно из сплава разновидность чаще всего применяют при строительстве домов. Также изготавливаются балки алюминиевые из сплава 1915. Этот тип отличается повышенной прочностью. Алюминиевые балки прочнее деревянных и легче стальных.

Разновидности материала

Существуют алюминиевые двутавровые балки:

• закаленные,
• отожженные,
• состаренные.

Покрытие материала может быть лакокрасочным, анодированным, порошковым, электрофорезным, двухслойным комплексным. По условиям применения алюминиевые двутавровые балки, как и стальные, могут делиться на широкополочные, колонные и нормальные. Маркировка в этом случае применяется такая же.

Габариты

Алюминиевая балка двутавровая размеры также может иметь разные. Габариты и в этом случае определяются ГОСТ. Соответствующим образом производится и маркировка. Высота алюминиевой балки может колебаться от 10 до 100 см. В первом случае полка по ГОСТ будет иметь ширину 55 мм, толщину - 4.5 мм. Определить соотношение параметров в каждом конкретном случае можно по таблицам.

(двутавр) - это один из наиболее распространенных видов металлопроката. Данное изделие представляет собой горизонтальный брус из стали. В сечении оно имеет вид буквы «Н». Грани двутавровой балки располагаются под определенным углом или параллельно друг другу. Простота конструкции и надежность обуславливают повсеместное применение такой продукции. Ее цена в Москве зависит от ширины и длины профиля.

Где используется стальная двутавровая балка?

Стальная двутавровая балка, сделанная в соответствии с , и балочные конструкции используются при строительстве гражданских, промышленных и общественных зданий. Они могут быть элементом:

• кровли;
• крановых эстакад;
• колонн.

В жилом сегменте такие металлические изделия применяют в частном и общественном строительстве в качестве несущих конструктивных элементов. Целесообразно делать из них несущий каркас при больших пролетах (более 7 метров), в случаях, когда бетонные конструкции не выдержат предполагаемых нагрузок. Они подходят для создания междуэтажных перекрытий любых сооружений (в том числе тех, что имеют большие пролеты).

Незаменимы они при возведении мостов, наземных переходов, подвесных путей и других объектов, где присутствуют повышенные нагрузки от вертикального поперечного воздействия. Двутавр отлично выдерживает их во время эксплуатации и не чувствителен к влиянию атмосферных и механических воздействий. Даже через десятки лет он будет противостоять им.

Данный вид металлопродукции при воздействии силы испытывает не кручение, а деформацию на осевой изгиб. Он также успешно противостоит усадке возведенного здания. При установке двутавра значительно уменьшается масса несущих конструкций. Это значит, что, используя его, можно сократить затраты на строительство. Незначительный вес при чрезвычайно высокой жесткости также делает стальную двутавровую балку идеальным вариантом для армирования шахтных путей и создания основы под высоконагруженные строения. Это могут быть:

• железнодорожные тоннели;
• подвесные пути для кранов;
• эстакады;
• резервуары;
• мачты;
• подкрановые пути.

Двутавры часто используются для монорельсов, по которым катится висящий тельфер, и в тяжелом машиностроении, вагоностроении и других отраслях для создания различного оборудования. Такая балка может быть подвергнута гибке, или сварке, поэтому нередко применяется как элемент дизайна при оформлении строений.

Балка представляет собой составной линейный элемент несущей конструкции, имеющий минимум две точки опоры (опирается на оба конца) и работающий на изгиб. Использование балки направлено в первую очередь на распределение весовой нагрузки всей конструкции. Наиболее часто применяется горизонтальное использование балки, которая компенсирует вертикальную поперечную нагрузку. А само весовое давление балки компенсируется вертикальными элементами, горизонтальная поверхность которых является точкой опоры для балки. Последующая компенсация приходится на опоры конструкции, если отсутствуют дополнительные промежуточные элементы. Таким образом, взаимокомпенсация весовых нагрузок позволяет обеспечить устойчивость и надежность всей конструкции.

Виды балок в строительстве

На фото: балки двутавровые в устройстве кровли

Существует большое количество официальных классификаторов элементов строительных конструкций. Ниже будет представлены две наиболее объективные классификационные схемы.

Классификация строительных балок по виду материала

• Стальная балка представляет собой поперечный или продольный элемент несущей конструкции, выполненный из специальной, углеродистой или низколегированной стали методом горячего или холодного металлопроката. Главное достоинство стальных балок: оптимальная степень прочности при работе на изгиб. Применяются при возведении конструкции, предполагающей повышенную весовую нагрузку или высокую степень опасности: подвесные пути, шахтные стволы и так далее.

• Железобетонная балка представляет собой строительный элемент линейного типа, применяемый в несущей конструкции с целью перераспределения веса и повышения устойчивости всей конструкции и состоящий из композиционного материала: бетонная матрица, усиленная стальной арматурой. Железобетонные балки являются более дешевым аналогом стальных балок и применяются на объектах со стандартной весовой нагрузкой: жилищное строительство, возведение зданий промышленного типа.

На фото: железобетонная балка для возведения моста

• Деревянная балка представляет собой элемент несущей деревянной или иной облегченный конструкции, выполненный из древесины. Широко применяется для возведения жилых и хозяйственных сооружения из дерева.

На фото: деревянная балка в устройстве перекрытия

Классификация строительных балок по типу торцевого сечения

• Сечение прямоугольного типа. Целесообразно в использовании в пролетах с малой длиной.
• Сечение «L»-типа. Применение целесообразно при конструировании фасадов сооружений.
• Стандартные и двускатные тавровые балки (сечение «T»-типа). Оптимально подходят для пролетов средней длины. В
• Балка двутавровая. Имеют повышенную устойчивость и используются для длинных пролетов.
• Сечение «V»-типа. Используются в качестве дополнительного элемента для усиления несущей конструкции.
• Сечение «VT»-типа. Использование в качестве прогонов.

Двутавровые балки в свою очередь делятся на подкатегории:

• Балка двутавровая с параллельными гранями полок. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 26020-83.
• Стандартная двутавровая балка с углом наклона граней полок от 6 до 12%. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 8239-89.
• Специальная двутавровая балка, стандарты и размеры представлены ГОСТом 19425-74. Делятся на два подтипа с маркировкой: «M» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 12%; «C» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 16%.

Отдельно необходимо рассмотреть такой элемент несущей конструкции, как ригель (иногда имеет наименование: ригельная балка). Ригель в подавляющем большинстве случаев бывает железобетонным и в отличие от стандартной балки является неотъемлемым элементом рамы (балка – это самостоятельный элемент конструкции). Ригель широко используется при устройстве опалубки.

Расчет прочности балки при работе на изгиб

Для расчета прочности балки на прогиб (то есть определение веса, который данный элемент несущей конструкции способен выдерживать без появления деформаций и иных ведущих к разрушению конструкции факторов) требуется учитывать целый ряд факторов, основными из которых являются:

• Длина балки. Чем короче балка, тем большую нагрузку она способна выдержать.
• Материал, из которого изготовлена балка. Сталь является наиболее прочным материалом.
• Поперечное сечение балки (площадь и форма). Чем больше площадь, тем больше допустима нагрузка на изгиб.
• Способ закрепления балки в несущей конструкции. Во многом зависит от формы сечения. Балка двутавровая крепится наиболее прочно.

Для расчета максимальной нагрузки на изгиб используют формулы сопромата. Для упрощения процесса можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить достаточно точное значение на основании введенных данных.

Рекомендации при выборе строительных балок и возведении конструкций

• Основным фактором при выборе балки для возведения несущей конструкции является расчет веса максимальной нагрузки при воздействии поперечных вертикальных сил. Однако, в районах с нестабильными климатическими условиями и высокой степенью сейсмологической опасности необходимо произвести расчет действия поперечных горизонтальных сил.
• Профили двутавра могут иметь в маркировке следующие буквы: Б, Ш, К. Расшифровка: Б – стандартная, Ш – широкополочная и К – колонная двутавровая балка соответственно.

Выбрать оптимальные профили балки при строительстве – обеспечить долговечность и надежность конструкции!