Двутавр: виды, производство и применение

Характеристики горячекатаного двутавра

В строительстве и машиностроении находят применение несколько видов двутавровых балок. В зависимости от геометрических особенностей их можно разделить на две большие группы:

• двутавр, внутренние грани полок которого наклонены относительно наружных;
• двутавр, изготавливаемый с параллельными гранями полок.

Балка с уклоном полок

Чертеж профиля двутавра с уклоном внутренних граней полок

Этот вид продукции производится по требованиям ГОСТ 8239. Исторически он был освоен первым, поскольку прокатка полок под уклоном 6-12% технологически проще, чем без уклона. Продукция маркируется словом «Двутавр» и номером двутавра, который отображает высоту изделия (размер стенки) в сантиметрах.

Предприятия выпускают двутавровые балки от №10 (высота h=100 мм, ширина полки b = 55 мм, толщина стенки s = 4,5, номинальная толщина полки t = 7,2 мм) до №60 (h=600 мм, b = 190 мм, s = 12 мм, t = 17,8 мм). Длина изделий составляет 4-12 м.

Продукция может быть изготовлена из углеродистых сталей обыкновенного качества типа Ст3сп (технические требования по ГОСТ 535), качественных конструкционных и легированных марок (технические требования к прокату повышенной прочности по ГОСТ 27772 или ГОСТ 19281). Выпускается прокат повышенной (Б) и обычной (В) точности. Для изделия регламентируется отклонение по размерам, прогиб стенки, перекос полки, положение и размеры фланцев, кривизна по длине, притупление кромок и другие параметры.

Кроме того, к категории с уклоном внутренних граней полок продукции относятся двутавры специальной серии по ГОСТ 19425, которые предназначены для армирования ствола шахты (маркируются числом, обозначающим высоту в см, и буквой «С») и для обустройства подвесных путей (обозначаются значением высоты изделия в см и буквой «М»). По указанному стандарту выпускаются следующие типоразмеры балок:

• от 14С (h=140 мм, b = 80 мм, s = 5,5 мм, t = 9,1 мм) до 36 С (h = 360 мм, b = 140 мм, s = 14 мм, t = 15,8 мм);
• от 18М (h = 180 мм, b = 90 мм, s = 7 мм, t = 12 мм) до 45М (h = 450 мм, b = 150 мм, s = 10,5 мм, t = 18 мм).

Балка с параллельными полками

Чертеж профиля двутавра с параллельными гранями полок

Двутавр, имеющий параллельный полки, считается более экономичным с точки зрения соотношения массы и несущей способности изделия. Он производится по требованиям ГОСТ 26020 длиной до 24 м.

Выпускаются три больших группы типоразмеров:

• нормальные двутавры маркируются числом (высотой в см), буквой «Б» и номером типоразмера (могут выпускаться несколько типоразмеров одной высоты, незначительно отличающиеся по размерам полок и стенки). По соотношению высоты к ширине полки (h/b около 2) эта разновидность аналогична балкам с уклоном внутренних граней полок. Выпускаются типоразмеры от 10Б1 (h = 100 мм, b = 55 мм, s = 4,1 мм, t = 5,7 мм) до 100Б4 (h = 1013 мм, b = 320 мм, s = 19,5 мм, t = 32,5 мм);
• широкополочные двутавры маркируются по тому же принципу, но обозначаются буквой «Ш». Эта разновидность имеет соотношение высоты к ширине полки h/b около 1,5, то есть, лучше противостоит скручиванию и является более экономичной при высоких нагрузках на балку. Выпускаются типоразмеры от 20Ш1 (h = 193 мм, b = 150 мм, s = 6 мм, t = 9 мм) до 70Ш5 (h = 718 мм, b = 320 мм, s = 23 мм, t = 36,5 мм);
• колонные двутавры имеют тот же принцип маркировки, но обозначаются буквой «К». Этот вид имеет соотношение высоты к ширине полки h/b около 1 и, как следует из названия, может эффективно применяться для сооружения колонн. Выпускаются типоразмеры от 20К1 (h = 195 мм, b = 200 мм, s = 6,5 мм, t = 10 мм) до 40К5 (h = 431 мм, b = 400 мм, s = 23 мм, t = 35,5 мм);
• двутавры дополнительной серии перед буквенным обозначением типа балки имеют маркировку в виде буквы «Д», например, 27ДБ1 или 40ДШ1.

Следует отметить, что в России также используется стандарт СТО АСЧМ 20-93, выпущенный Ассоциацией Черметинформ. В этом документе приведены практически те же типоразмеры, что и в ГОСТ 26020 с незначительными отличиями по геометрическим параметрам.

Двутавр СТО АСЧМ 20 93: основные параметры и требования

СТО АСЧМ 20-93 «Прокат стальной сортовой фасонного профиля. Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок» уже не является ГОСТом, а вводит определенные технические условия производства для изделий, выполненных из нелегированной и низколегированной стали. Начало действия – 1 января 1994 года.

Основные нормативные акты, на которые опирается этот регламент, следующие:

• ГОСТ 535-88 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества». Общие технические условия.
• ГОСТ 19281-89 «Прокат из стали повышенной прочности». Общие технические условия.
• ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций». Общие технические условия.
• ГОСТ 7566-81 «Прокат и изделия дальнейшего передела». Правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения.

ГОСТ СТО АСЧМ 20-93

В соответствии с СТО АСЧМ 20-93 выделяется следующий сортамент. По соотношению размеров и формам профиля двутавры делят на 3 вида: нормальные (Б) с параллельными гранями полок; широкополочные (Ш) с параллельными гранями полок (имеют большую длину граней нежели нормальные);колонные (К) с параллельными гранями полок (обладают большей толщиной граней; самый тяжелый вид балок, но и самый износоустойчивый).

Чертеж типовой двутавровой балки, описанной в регламенте, вы можете увидеть на схеме. Обозначения используются те же, что и в ГОСТе 8239-89. Примечания тоже совпадают (кроме последнего пункта). Таблицы со значениями приведены.

Возможное притупление углов полок должно быть не больше 3 мм, что обеспечивается особой технологией прокатки.  Уже на профиле этот показатель не проверяют, так как он не является принципиальным в строительстве.

Для предельных отклонений в  размерах и форме поперечного сечения также составлена таблица с рассчитанными значениями.

Длина двутавра – это длина условно вырезанной балки с перпендикулярными торцами. Двутавры мерной длины бывают следующими: 9, 10, 12, 15, 18, 24 метров, но, по желанию заказчика, возможно изготовить балки с иной мерной длиной в пределах от 8 до 24 м, интервал промежуточных размеров должен быть равен 0,1 м. Балки немерной длины или же длины, ограниченной в пределах немерной, изготавливаются в диапазоне от 4 до 24 м. Большие размеры балок ненадежны и поэтому не производятся.

Кривизна двутавра не может превысить 0,2% от общей его длины. По требованию клиента двутавры с высотой больше 300 мм производят с кривизной, не превышающей 0,1% от длины балки. Такие заказы обсуждаются в индивидуальном порядке.

Если потребитель потребует, можно изготовить балки с массой, имеющей отклонения от нормативной не более чем на 4%.

Очень важно, чтобы изделия не имели дефектов на поверхности, которые могут помешать их дальнейшему применению, а также испортить внешний вид изделия. Не допускаются повреждения площадью больше 1,5 см2; загрязнения; глубокие  трещины и сколы; закаты глубиной больше 1 мм, если  толщина элемента профиля меньше 10 мм, и глубиной больше 2 мм — при толщине элемента профиля свыше 10 мм

Поверхность можно очистить от дефектов или вырубить их с обязательным обеспечением плавного перехода (то есть, резкие изменения контура не допускаются). Глубина зачистки или вырубки не может превышать:

• 1 мм — для профиля с толщиной до 10 мм;
• 2 мм — для профиля с толщиной свыше 10 мм.

На торцах балок могут быть забоины, но они не должны превышать половины величины фактического отклонения по длине, а также заусенцы.

По требованию клиента маркировка на товаре выполняется несмываемой краской различных цветов (допустимые расцветки приведены в самом положении).

Проверку размера балок производят на расстоянии не менее 5 см от торцов профилей. Толщина стенки измеряется у торца изделия.

Для того, чтобы провести контроль механических свойств, а также испытание на изгиб в холодном состоянии можно использовать различные статистические неразрушающие методы, согласованные и одобренные сертифицирующими органами.

Блиц-советы

При выборе любых двутавров, будь то металлические или деревянные следует отнестись серьезно к выбору производителя.

При покупке деревянных двутавров следует обратить внимание, являются ли используемые материалы влагостойкими и обработаны ли они от паразитов и гнили.

Нужно требовать сертификат качества и обязательно выяснить по поводу гарантии.

Несколько советов при создании полового покрытия с использованием двутавровых балок

      Чтобы получить качественное половое покрытие следует соблюдать большую высоту деревянных балок при меньшем прогибе и более высокой жесткости полового покрытия. Используя сплошные блокировки в перекрытиях и подшивки потолков, минуя опосредующие элементы, Вы снизите до минимума уровень вибрации пола и улучшите общие характеристики.

На качество пола при использовании балок оказывают влияние следующие факторы:

1. большая высота балки позволяет получить высокую жесткость пола и меньший прогиб;
2. наличие чернового пола, который приклеивается к балкам или прибивается гвоздями, обеспечит Вам более высокую жесткость пола и уменьшит вероятность появления неприятного скрипа;
3. чем больше высота двутавровой балки, тем более оптимальным и в то же время экономичным будет вариант обустройства пола.

      Соблюдая все процедуры: верный расчет нагрузки, правильную установку, выбор опоры и рациональное использование крепежных деталей, в том числе и приклеивание, Вы гарантированно получите пол высокого качества.

      Необходимо отметить, что для изготовления двутавровых балок своими руками, Вам придется воспользоваться обыкновенным плотницким инструментом. Относительно небольшой вес двутавровых балок и специфика конструкции позволяют удобно и экономично прокладывать коммуникации, причем это вовсе не повлияет на несущую способность готового сооружения. Поскольку изготовление балок осуществляется в заводских условиях на современном оборудовании, то качество готовой продукции контролируется специалистами и соответствует всем техническим нормам и требованиям.

Видеоролик youtube

      Видеоролик наглядно показывает, что двутавровая балка — это идеальный вариант для создания надежного и долговечного полового покрытия.

Особенности конструкции двутаврового профиля

Двутавр – стандартная балка с сечением, по форме напоминающим букву «Н». Современное строительство мостовых конструкций, перекрытий, многоэтажных зданий или гидротехнических сооружений невозможно без использования профиля этого типа. Также его широко применяют в машиностроении.

Так как двутавровые балки это строительный материал, который применяется в ответственных конструкциях, то и их изготовление осуществляется строго в соответствии с государственными стандартами

Двутавровый профиль представляет собой разновидность сортового металлопроката, изготовленного из профильной стали высокого качества. Как правило, в производстве изделий используется сталь конструкционная без легирующих добавок или с их низким содержанием.

Двутавровые балки имеют различный вес и размерные характеристики. Для классификации профилей используется соответствующая нумерация и маркировка. Это облегчает процесс выбора материалов, учитывая особенности строящегося объекта и предполагаемые нагрузки на конструкцию.

Cложно недоооценить преимущества использования двутавровых профилей. Эти изделия, применяемые в разных сферах, отличаются устойчивостью к высоким нагрузкам, невосприимчивостью к внешним воздействиям. Они прочны, надежны, доступны. Радует и ценовая политика изделий. Стоимость конструкций, по сравнению с аналогами, отличается скромностью, что, несомненно, является плюсом.

Покупая двутавровые балки, обязательно следует обращать внимание на их номер, по нему можно узнать высоту профиля

В каркасном домостроении нашли широкое применение деревянные двутавровые балки, размеры которых также разнообразны. Использование профилей из этого материала позволяет уменьшить расходы при закладке фундамента, ускорить срок возведения конструкции, а также существенно уменьшить общий вес постройки. Применение двутавров из древесных пород исключает в дальнейшем проблемы, связанные с усадкой, сдвигами, усушкой строения. Изготовленная своими руками деревянная двутавровая балка позволяет избежать скрипа готового строения, шаткости и вибраций, присущих обыкновенным каркасным постройкам.

Материалы

Для возведения зданий и сооружений используют двутавровые балки, выполненные из металла, железобетона, дерева. Каждый из материалов имеет свое назначение, преимущества и недостатки в использовании.

• железобетонные профили применяют при возведении гражданских и крупнопромышленных зданий, металлоконструкций, перекрытий, подвесных путей и опор мостовых сооружений;
• углеродистая сталь занимает 80% рынка производства двутавров, отличается технологическими и прочностными параметрами;
• низколегированная прокатная сталь характеризуется устойчивостью к динамическим нагрузкам благодаря содержанию кремния, алюминия и марганца;
• сталь, для мостостроения, является самым прочным сплавом, который наделен возможностью сопротивления циклическим нагрузкам;
• алюминиевый сплав применяется, когда необходимо уменьшить вес конструкции, к тому же двутавры из алюминия обладают повышенными коррозийными характеристиками.

Существует не менее популярный вид двутавра, выполненный из дерева. Его применяют для формирования каркаса построек, устройства перекрытий между этажами или стропильной системы, а также возведения балконов и мансард. Профиль состоит из двух брусьев хвойных пород и плит ОСБ между ними. Конструкция не деформируется при большой нагрузке, имеет гладкую поверхность и не требует специальной техники для монтажа.

Горячекатаные и сварные балки

По способу производства металлические двутавры бывают горячекатаные и сварные.

Горячекатаные двутавры изготавливают путем прокатки при высоких температурах на специальном прокатном стане. Профиль формируется из раскаленной болванки из стали, в результате чего получается монолитная балка без швов. Процесс производства отличается простотой. При этом горячекатаный двутавр отличается надежностью и прочностью.

Плюсы горячекатаных балок:

• монолитность изделия благодаря отсутствию швов;
• наличие типоразмеров, что упрощает расчет конструкции;
• стандартные двутавры всегда доступны на оптовых складах.

Недостатки двутавровых профилей:

• утолщенные стенки приводят к увеличению веса балки и конструкции в целом;
• наличие окалины на поверхности после процесса прокатки;
• ограниченность в размерах, так как на российском рынке представлены двутавры шириной не более 40 см и длиной — 12 м;
• производство осуществляется только на крупных предприятиях, что значительно увеличивает стоимость транспортировки в небольшие населенные пункты.

Помимо горячекатаных изделий производят сварные двутавровые балки. Они довольно широко используются при возведении жилых и общественных зданий, а также промышленных объектов. Процесс изготовления представляет собой соединение металлических полос при помощи сварки. Сварной двутавр переносит большие нагрузки, при этом практически не подвержен скручиванию.

Для обеспечения максимальной прочности сварку производят с обеих сторон балки. Для сварочного шва используются заходные и выходные планки. При этом строго следят за перпендикулярным расположением деталей и плотностью прилегания. Достоинствами сварного двутавра являются:

• производство изделий с учетом ширины полки, дополнительных ребер жесткости и перфорации;
• изготовление профилей с составом из разных марок стали;
• ускоренный срок производства и доставки;
• небольшой вес, что значительно уменьшает количество средств, затраченных на возведение фундамента и стен.

Из недостатков сварных изделий можно назвать наличие швов после сварки, что в некоторой степени понижает прочность конструкции. Для укрепления балки приваривают дополнительные ребра жесткости в виде пластин. Использование металлических пластин приводит к лишним затратам и удорожанию проекта.

Особенности изготовления двутавровых профилей

Двутавровые профили производят согласно утвержденным нормативным документам. ГОСТом 26020-83 определяются моменты, связанные с изготовлением профилей с параллельными гранями. Аспекты изготовления профилей специализированного назначения регламентированы ГОСТом 19425-74. Особенности выполнения профилей с наклоненными гранями обозначены в ГОСТе 8239-89.

Производство двутавровой балки осуществляется посредством сварки трех основных элементов, в результате получаются поясные швы

Изготовление своими руками двутавровой балки из металла практически невозможно. Процесс производства осуществляется на специализированном оборудовании методом горячего прокатывания. Заготовкой для изделия служат блюмы, которые обрабатываются при температуре около 1200 ℃. Специфическая форма профиля повышает прочность и жесткость изделия, а также позволяет выдерживать повышенную нагрузку и равномерно распределять ее по всей поверхности конструкции.

Существует и другой способ производства двутавровых профилей – сварочный, когда три элемента профиля соединяют с помощью сварки. Данный процесс полностью автоматизирован. Сварные двутавры имеют меньшее поперечное сечение в сравнении с монолитными балками. Также здесь можно сочетать различные марки стали, укрепляя только «нужные» участки, что, в свою очередь, позволяет уменьшить общую стоимость профиля.

Двутавр 10: размеры, характеристики, сфера применения

Двутавровый профиль №10 – самый миниатюрный представитель данных конструкций. Несмотря на небольшую массу, изделие довольно жесткое. Такой профиль отличается повышенной устойчивостью к нагрузкам, высокой надежностью и стабильностью геометрических характеристик на период эксплуатации.

Двутавровый профиль №10 имея небольшой вес, достаточно устойчив к ударным и весовым нагрузкам

Двутавр 10 используется как прочное перекрытие каркасов при строительстве малоэтажных конструкций, укреплении сооружений или для возведения опоры, а также изделие применяется в оформлении вертикальных колонн. Параметры данного профиля невелики. Полная высота двутавра составляет 100 мм. По ширине профиль достигает 55 мм. Стенка имеет толщину 4, 5 мм, а полка – 7,2 мм. Весит метр двутаврового профиля в этой модификации 10 9, 46 кг. Десятый двутавр может быть изготовлен длиной от  4 м до 12 м.

По положению граней выделяют наклонные и параллельные двутавры. Они имеют соответствующую маркировку, где «У» – профиль с уклоном граней и «П» – балка, в которой грани расположены параллельно.

Маркировка двутавровой балки, согласно ГОСТам

Изделия Н-образного профиля маркируют следующим образом:

• две начальные цифры означают высоту профиля в сантиметрах;
• буквенный индекс указывает вид профиля в соответствии с шириной полки – «Б», «Ш», «К».

Маркировка сварного двутавра обычно содержит:

• шифр производителя;
• размеры поперечного сечения в мм: высота х толщина стенки, ширина х толщина полки;
• катет в мм и конструкция поясных швов обозначаются буквами – «О» (односторонний шов), «Д» (двусторонний), «П» (с полным проваром стенки);
• в скобках указывается тип прокатного двутавра, на замену которому изготовлен сварной аналог, этот параметр является необязательным в маркировке;
• шифр нормативного документа, которому отвечает сварной профиль.

Пример обозначения – ДЗТ 174х8 200х12 6О (20К2) ДСТУ БВ.2.6.-75:2008, где:

• шифр предприятия – ДЗТ;
• стенка сечением – 174х8 мм;
• полка сечением – 200х12 мм;
• поясной шов односторонний с катетом 6 мм;
• изделие по размерам аналогично прокатному двутавру 20К2;
• нормативный документ – ДСТУ БВ.2.6.-75:2008.

GD Star Ratinga WordPress rating system Стальной двутавр: виды, характеристики, области применения , 4.8 out of 5 based on 4 ratings

Двутавровые балки

, которые широко используются в строительстве при создании перекрытий, это вид металлопроката, материалом для которого служит простая углеродистая, либо низколегированная, то есть с добавлением легирующих элементов, сталь. По фигуре сечения такая балка напоминает букву «Н», что придает этой форме сортового фасонного проката дополнительную жесткость и устойчивость, а также прочность всей возводимой конструкции (двутавры в разы жестче и прочнее квадратного профиля и уголков). Стандартный двутавровый профиль изготавливается в форме наклонного или горизонтального бруса. Самый распространенный пример металлической двутавровой балки — это железнодорожная рельса.

Применение двутаврового металлопроката ↑

Интенсивное развитие строительной промышленности вызвало необходимость совершенствования и рационализации способов изготовления металлических двутавровых балок, благодаря чему сфера их применения заметно расширилась. Сегодня двутавр используется как в малоэтажном частном строительстве, так и в крупных проектах коммерческой и промышленной направленности, а также в тяжелом машиностроении.

Двутавр в виде кровельной фермы ангара

Где применяется Н-образный стальной прокат ↑

В ходе теоретических и экспериментальных исследований было доказано, что двутавровые балки оптимально воспринимают нагрузки на изгиб, следовательно, их целесообразно использовать в виде несущих элементов:

• металлических балок перекрытия зданий;
• колонных металлоконструкций;
• мостовых сооружений;
• подвесных путей;
• рамных конструкций вагонов, автомобилей, экскаваторов и пр.;
• арматурного каркаса стен шахт.

Широкополочный двутавр допустимо использовать для балок, колонн и стержней средненагруженных ферм, тогда как колонный ставится только при больших пролетах и существенных нагрузках (на фото – двутавровая балка колонного типа).

Колонный двутавр

Расчет стального двутавра – что важно учесть ↑

Чтобы минимизировать отходы, облегчить конструкцию, тем самым снизив трудовые и материальные расходы без ущерба для прочности здания, необходим профессиональный расчет двутавровых балок. Такую услугу предоставляют архитектурные и конструкторские бюро или строительные фирмы.

В несложных случаях калькуляцию можно провести самостоятельно, однако рекомендуется проверить ее результаты у специалиста.

Исходными данными для решения задачи по выбору профиля согласно несущей способности служат несколько показателей:

• расстояние между внутренними гранями более коротких стен (длина пролета);
• нормативная и расчетная нагрузка (нормативные данные берутся из таблиц соответствующего ГОСТа, а расчетные определяются путем их умножения на шаг балки (от 0,8 до 1,2 м));
• количество двутавров, соединенных в одной балке (в том случае, если она составная), и их ориентация относительно нагрузки;
• расчетное сопротивление (параметр, зависящий от марки стали, обычно берется усредненное значение Ry=210 Мпа).

Вычислив требуемый момент осевого сопротивления, можно точно определить номер двутавра (это также делается по таблицам).

Монтаж перекрытия по металлическим двутавровым балкам ↑

Вне зависимости от того, ведется ли строительство нового здания либо реконструируется старое, монтаж перекрытия должен вестись по чертежу поверхности, дающему подробное представление о будущей конструкции. Запрещено увеличивать шаг между двутаврами на расстояние более расчетного, так как экономия на этом этапе чревата негативными последствиями.

Преимущества перекрытий из двутавра

Опорами для двутавра служат металлические, железобетонные либо кирпичные колонны и несущие стены. При установке обязательно надо использовать строительный уровень – это поможет избежать проблем при монтаже опалубки

Также важно обеспечить достаточную площадь опор – для этого балки должны заходить на стену более чем на 20 см

На опорных поверхностях требуется закрепить фанерный лист расчетной толщины для опалубки под заливку монолитной бетонной плиты. Необходимо, чтобы ее толщина составляла не менее 1/35 шагового расстояния. После установки поддерживающей системы (ее обычно изготавливают из металлических распорок или деревянных балок по 1–2 шт. на кв

м.) важно проверить прочность балочного перекрытия собственным весом, стараясь выявить малейшие колебания поверхности

Согласно ему стыковку допускается производить одним из трех способов:

• сваркой встык фрезерованных торцов;
• на накладках со сварными или сварными соединениями;
• с помощью фланцев, воспринимающих растягивающее усилие болтами, тогда как сжимающее – через прижатие фланцевых поверхностей.

Варианты выполнения монтажных стыков

Узел крепления двутавра с колонной с помощью накладок и болтового соединения

Следует помнить, что металлические балки подвержены коррозии, поэтому их требуется защищать лакокрасочными покрытиями.

Особенности стыковки

В процессе монтажных работах нередко возникает необходимость стыковки двутавров. Соединение двутавровых балок может быть выполнено с помощью сварки, болтового соединения или комбинированным методом.

Стыковка с помощью сварки

Этот метод является наиболее распространенным, поскольку обеспечивает сохранение несущей способности конструкции и требует минимальных трудозатрат.

Способ 1

Торцы двутавров свариваются с металлической прокладкой. При таком способе стыковки разделка сварочных швов, как правило, не производится.

Способ 2

Второй способ предусматривает использование четырех накладок, которые привариваются к наружной плоскости полок и с обеих сторон стенки двутавра. Работы производятся в следующей последовательности:

1. На торцевой кромке обоих профилей снимается фаска, обеспечивающая качественный провар. Балки тщательно позиционируют и сваривают по всему периметру.
2. Далее следует заготовить усиливающие накладки, материалом для которых служит конструкционная листовая сталь. Ширина накладок привариваемых к полкам балок должна соответствовать ширине полки. Боковые накладки выкраивают таким образом, чтобы их высота не превышала высоту стенки.
3. Готовые накладки укладываются непосредственно на сварной шов, фиксируются с помощью струбцин и привариваются со всех сторон. Накладки на стенки двутавра часто изготавливаются в форме ромба, это существенно упрощает проведение сварочных работ.

Поскольку сварные швы являются концентраторами напряжений, соединение двутавровых балок с помощью сварки применяется для балок, работающих в режиме умеренных нагрузок. Кроме, того, катет шва быстро стареет, что приводит к преждевременному разрушению конструкции. Чтобы этого избежать, места стыковки двутавров обрабатываются специальным грунтовочным составом.

Стыковка стальных двутавровых балок с помощью болтов

Этот метод стыковки особенно эффективен при монтаже мобильных конструкций, элементы которых приходится демонтировать и собирать вновь. К преимуществам разъемной стыковки можно отнести следующие факторы:

• сборка разъемных конструкций не требует высокой квалификации обслуживающего персонала;
• болтовое соединение не вызывает остаточной деформации профиля, нередко возникающей при проведении сварочных работ;
• контролировать качество стыковки существенно проще, чем проверять качество сварных швов;
• болтовые соединения удовлетворительно переносят ударные и вибрационные нагрузки.

К недостаткам такого соединения относятся:

• необходимость использования дополнительных укрепляющих элементов, что значительно увеличивает трудоемкость и металлоемкость работ;
• для обеспечения безопасности в процессе эксплуатации необходим постоянный контроль затяжки болтов, в противном случае, крепление может ослабнуть;

крепежные изделия, изготовленные из углеродистых сталей, довольно быстро поддаются коррозионному разрушению.

Комбинированный метод стыковки

Для создания длинномерных двутавровых балок практикуется сочетание болтовых и сварочных соединений. Стыковка проводится в следующем порядке:

1. Стыкуемые двутавры соединяются, через накладки, крепежными изделиями, из высокопрочных и легированных марок стали.
2. После установки крепежных изделий свариваются пояса.
3. Технологические окна закрываются накладками и прокладками из листовой стали.

Для соединения деревянных двутавров могут использоваться металлические, деревянные и композитные накладки на стенки, размещаемые с обеих сторон балки. В роли крепежа применяются болты и винты, реже – саморезы или гвозди.

https://youtube.com/watch?v=9c7_JHXtJjo

Принимая во внимание изложенные выше факты, можно сказать, что двутавровая балка является одним из самых востребованных профилей при возведении металлоконструкций. Способность выдерживать значительные механические нагрузки и малый удельный вес двутавра позволяют существенно повысить прочность и снизить металлоемкость конструкции

Технология производства горячекатаного двутавра

Принцип горячей прокатки

Горячекатаную балку производят методом горячей прокатки, который широко используется для других видов фасонного и сортового проката. Сущность этого метода заключается в постепенной деформации заготовки (обычно это блюм прямоугольного сечения) из прямоугольника в Н-образный профиль путем обжатия парами приводных роликов, объединенных в прокатную клеть. Прокатные клети, в свою очередь, создают технологическую линию прокатного стана, в которой сталь и приобретает конечную форму.

Каждый ролик имеет специальные проточки кольцевого типа, называемые калибрами. В ходе вращения металл затягивается в калибры, сжимается и меняет свою форму. ЗА несколько этапов сталь перераспределяется между полками и стенкой, зерно измельчается, а прочность металла увеличивается. Предварительный нагрев заготовки до 1100-1200°С делает металл пластичным, что позволяет катать его с большим обжатием и, соответственно, обеспечивает высокую производительность процесса и качество прокатки. Из-за нагрева процесс и получил свое название – горячая прокатка.

Схема деформации заготовки в двутавровый профиль

Впервые горячую прокатку двутавра запатентовал Альфонс Хэлбоу (1849 год) из компании Forges de la Providence, которая и стала развивать этот метод. Двутавровый профиль стал особенно популярен во времена активного строительства небоскребов, так как позволял создавать относительно легкие и прочные конструкции. Основным производителем, который продвигал этот вид стройматериалов, стал завод Bethlehem Steel (правопреемником является известная компания ArcelorMittal)

Сейчас процесс ведется на станах рельсобалочного линейного и универсального типа. Среди основных производителей в России можно перечислить следующие предприятия:

• ЕВРАЗ Западно-Сибирский меткомбинат
• Кулебякский металлургический завод Русполимет
• Тульский металлопрокатный завод
• Челябинский металлургический комбинат

Но это не весь список производителей двутавров. Полный список производителей представлен на этой странице.

Технические показатели, размер и вес двутавра 20

Двутавр № 20 – это профиль, выполненный таким же горячекатаным способом, как и другие балки этого типа. Он имеет форму в виде перевернутой буквы «Н». Двутавровый профиль № 20 производится согласно положению ГОСТа 26020-83, регламентирующего размер и вес двутавра 20, а также в соответствии с госстандартом 19425-74 и 8239-89.

Полная высота профиля составляет 200 мм, показатель его ширины – 100 мм. Стенка профиля имеет толщину 5, 2 мм, а перемычка – 8, 4 мм. Вес 1 метра двутавра 20 равен 21, 04 кг.

Как вариант такой двутавр может быть изготовлен из сварных балок

Важно отметить, что он имеет более широкую сферу применения

Двутавровая балка № 20 предназначена для строительно-монтажных работ, для укреплений секций корпуса здания

Классификация профилей и возможные размеры двутавровой балки 20

Двутавры № 20 могут различаться расположением граней полки. Есть профили с уклоном и параллельные. Грани с уклоном бывают обычные (с углом 6-12%), т.е. без дополнительной маркировки, и с особым расположением. Второй вариант различается по типу маркировки: М и С. Маркировка «М» предполагает использование изделия при устройстве навесных систем сложного типа. Профиль, обозначенный буквой «С», используется при возведении сооружений сложной геометрии или при формировании специфических конструкций.

Двутавровый профиль, у которого грани параллельны, маркируется как «Б», «К» или «Ш». Выше упоминалось, что маркировка с буквой Б – это обычный профиль. К данному виду относится двутавр 20б1, размеры которого следующие: общая ширина балки – 100 мм и полная высота профиля – 200 мм. Стенки такой конструкции по толщине составляют 5, 6 мм, а его полка — 8, 5 мм. Весит погонный метр профиля 20Б1 22,4 кг.

Отметка «К» обозначает колонный профиль, подразумевает использование в ситуациях, когда невозможно применение железобетонных колонн. Профиль с маркировкой «Ш» вполне может выступить самостоятельным компонентом в строительстве. Так, размеры двутавра 20ш1 по ГОСТу следующие: высота – 193 мм, а его ширина равна 150 мм. Показатель толщины стенки балки составляет 6 мм, перемычки – 9 мм. Метровая двутавровая балка этого типа имеет массу 30,6 кг.

Балки можно крепить болтами, заклёпками или сваривать сварочным аппаратом

Возможные размеры и вес двутавровой балки – таблица

Размеры двутавра 20 в длину могут варьироваться от 4 м до 12 м. Размер бывает мерный, немерный, кратный мерному и мерный с остатком, где остаток – это профиль длиной, превышающей 3 м. Таблица позволяет наглядно сравнить размерные характеристики каждого варианта двутавра:

Вид профиля	Ширина, мм	Высота, мм	Толщина полки, мм	Толщина стенки, мм	Вес 1 м длины, кг
20Б1	100	200	8,5	5,6	22,4
20Ш1	150	193	9	6,0	30,6
20К1	200	195	10	6,5	41,5