Балка двутавровая в Шымкенте

Стальная двутавровая балка – это фасонный металлопрофиль с двумя параллельными горизонтальными полками, которые соединены вертикальной стенкой. В поперечном сечении двутавр похож на букву «Н». Геометрия профиля обеспечивает улучшенную жесткость и прочность при небольшом весе, поэтому двутавровые балки составляют основу каркасов зданий, перекрытий и мостовых конструкций. Чаще всего изготавливают из углеродистых или низколегированных марок стали.

Особенности геометрии

Двутавровая балка конструктивно состоит из трех элементов:

• горизонтальные полки в верхней и нижней части сечения могут быть расположены параллельно друг другу, с уклоном внутренних граней, также могут быть разной ширины. Полки принимают на себя максимальные напряжения;
• вертикальная стенка, соединяющая полки, определяет устойчивость профиля к срезающим усилиям;
• переходные радиусы – закругления в местах соединения стенки с полками, необходимые для снижения напряжений и повышения усталостной прочности.

Такая конструкция позволяет выдерживать максимальные нагрузки при минимальном весе самого профиля, так как у двутавровой балки основная масса металла находится в полках, которые удалены от нейтральной оси. Именно они воспринимают максимальные напряжения.  В центральной части напряжения минимальны.

Также двутавр обеспечивает максимальные момент инерции при небольшой площади сечения:

Момент инерции = (ширина полки × высота профиля ³)/12 - (ширина полки –толщина стенки) × (высота профиля - 2× толщина полки)³/12

Если сравнивать двутавр с полым квадратным и прямоугольным профилем, то у двутавра момент инерции будет больше в 5-7 раз, а жесткость на изгиб выше в 3-4 раза в зависимости от типоразмера. Благодаря этому металлоемкость ниже на 30-40%.

Таким образом, основные преимущества двутавровой конструкции – это работа на изгиб, работа на срез и эффективное распределение металла, которое повышает момент инерции и сопротивления.

Стандарты производства

В странах СНГ производство стальных двутавровых балок определено системой ГОСТов и ТУ.

1. ГОСТ 8239-89 – стандарт для горячекатаный двутавров с уклоном полок, утратил актуальность в 2017 году. Но на складах еще можно найти профили, произведенные по этому стандарту;
2. ГОСТ 19425-74 – ГОСТ для монорельсовых и специальных профилей;
3. ГОСТ 26020-83 – нормативный документ для двутавров с параллельными гранями полок. Тоже утратил силу, но для неответственных конструкций все еще можно использовать;
4. СТО АСЧМ 20-93 – балки из нелегированной и низколегированной стали, заменен;
5. ГОСТ Р 57837-2017 – стандарт, сменивший ГОСТ 8239-89, ГОСТ 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93;
6. ГОСТ 35087–2024 – самый последний стандарт на горячекатаные балки;
7. ГОСТ 380-2005 – регламент качества стали, из которой производят сортовой и фасонный прокат.

По ГОСТ 380-2005 производят углеродистые марки стали обыкновенного качества:

• Ст3 – для неответственных конструкций;
• Ст10 – для легко нагруженных каркасов;
• Ст20 – для ответственных сварных конструкций.

В стандарте ГОСТ 27772-2015 зафиксированы технические требования к строительным сталям:

• С245 – стандартная сталь для статических нагрузок;
• С255 – для динамических и вибрационных нагрузок;
• С345 – для высоконагруженных конструкций или сурового климата.

Низколегированную марку 09Г2С ГОСТ 19281-2014

Размеры металлических двутавровых балок

Двутавры различаются по ширине, высоте и толщине полок, а также толщине стенки. В зависимости от размеров выделают: нормальные (Б), широкополочные (Ш), колонные (К) и монорельсовые (М).

К легким профилям относят балки высотой до 200 мм: 10Б1, 12Б1, 14Б1, 18Б1 и 20Б1. Используют в малоэтажном строительстве и для перекрытия небольших пролетов.
Средние профили высотой от 200 мм до 400 мм применяют в многоэтажном и промышленном строительстве: 20Ш1, 25Б1, 30Б1, 30Ш1, 35Б1, 36М, 40Б1 и 40Ш1.

У тяжелых профилей высота составляет более 400 мм. Профили 45Б1, 50Б1, 60Б1 и 70Б1 используют для большепролетных конструкций, мостов и подкрановых балок.

Таблица с размерами для ходовых номеров профилей:

Справочные значения для расчетов прочности и жесткости:

Как размеры стального двутавра влияют на прочность, несущую способность и работу на изгиб?

Высота профиля определяет момент инерции и момент сопротивления, то есть, чем больше высота, тем выше жесткость на изгиб. Например, при увеличении высоты в 2 раза момент инерции становится больше в 8 раз.

Ширина полок определяет устойчивость, площадь опирания перекрытий, стойкость балки к скручиванию. Полки воспринимают нормальные напряжения и создают жесткий контур для стенки.

Толщина стенки влияет на способность профиля выдерживать поперечные силы, предотвращает смятие и выпучивание стенки.

Оптимальным соотношением высоты стенки к ее толщине принято считать значения в диапазоне 25-50. Если число больше, тогда устанавливают дополнительные ребра жесткости.

Конструкция влияет на общую устойчивость профиля. Например, у широкополочных двутавров коэффициент, учитывающий снижение несущей способности при потере общей устойчивости формы, выше, чем у узкополочных аналогов при одинаковом способе крепления.

Что выбрать: двутавровую балку или швеллер?

Основные различия между швеллеров и двутавром в форме сечения. У балки оно симметричное, а у швеллера нет, поэтому у последнего центр тяжести смещен от стенки. Сравним 2 профиля: двутавр 20Б1 и швеллер 24 с примерно одинаковой массой на 1 пог.м.

Двутавр 20Б1 (24,7 кг/м):

• Wx = 184 см³
• Ix = 1840 см⁴.

Швеллер 24 (масса 24 кг/м):

• Wx = 151 см³
• Ix = 1810 см⁴.

Соответственно у балки больше момент сопротивления, а значит выше несущая способность.

Двутавровые балки предназначены для высоких изгибающих нагрузок, больших пролетов более 6 м, наличие динамических нагрузок, центральное приложение нагрузок, одинаковая устойчивость в двух областях. Для несущих конструкций, где пролеты больше 6 м, двутавровая балка решает ту же задачу, что и швеллер, но при это по весу она легче на 10-20%, трудозатраты на монтаж ниже на 5-15%

Швеллеры подходят для средних нагрузок, малых пролетов, элементов с односторонним нагружением, обвязки, усиления, коробчатых сечениях, элементов ферм, и бокового крепления.

Как рассчитать нагрузку стального двутавра?

Чтобы подобрать оптимальный профиль балки необходимо выполнить ряд расчетов и проверок:

1. Определить исходные данные –длину пролета, шаг балок. Например, пролет 6 м, шаг 2 м и помещение жилое с нагрузкой 450 кг/м ²;
2. Собрать нагрузки на балку и рассчитать сколько будет приходиться на 1 м. Формула расчета: q = Нагрузка × Шаг балок. Нагрузка = 450 кг/м² × 2 м = 900 кг/м;
3. Рассчитать изгибающий момент по формуле M = q × L² ÷ 8, где M – изгибающий момент, q - нагрузка на балку, L – длина пролета. В нашем примере M = 900 × 6² ÷ 8 = 900 × 36 ÷ 8 = 4050 кг·м;
4. Найти требуемый момент сопротивления по формуле W требуемый = M ÷ 230 × 100. W требуемый = 4050 ÷ 230 × 100 = 176 см³;
5. Найти в справочной таблице номер профиля, у которого W требуемый больше или равен требуемому. В нашем расчете требуется W = 176 см³, поэтому подходит двутавр 20Б1 (W = 184 см³);
6. Проверить допустимый прогиб у выбранного профиля по формуле f_допустимый = Пролет ÷ 200 (для жилых зданий) или f_допустимый = Пролет ÷ 250 (для офисов). У нас жилое здание поэтому, f_допустимый = 6000 мм ÷ 200 = 30 мм. Если профиль дает прогиб больше допустимого, то нужно выбрать профиль на 1-2 номера больше.
7. Добавить запас прочности. Для жилых зданий рекомендуют запас +10-15%, для офисов и тц +15-20%, для производственных помещений и складов +20-30%.

Как подобрать номер профиля для пролетов разной длины?

Есть упрощенные таблицы с рекомендуемым профилей в зависимости от шага и пролета. НО: здесь могут быть не учтены дополнительные нагрузки, которые могут быть в вашем проекте., так как это упрощенный вариант.

Для жилых и общественных зданий (нагрузка 400-600 кг/м²):

Для промышленных зданий (нагрузка 800-1200 кг/м²):

В типовых проектах со стандартными нагрузками предварительный расчет двутавра проводят согласно правилу: высота балки должна составлять от 1/20 до 1/30 длины пролета в зависимости от нагрузки.

Для пролета 3 м достаточно небольших профилей 10Б1, 12Б1 или 14Б1;

Для пролета 6 м чаще всего подходят двутавры 16Б1, 20Б1 и 20Ш1;

Для пролета 8 м нужно учесть вероятность прогиба и выбрать более жесткие профили, например, 25Б1, 30Б1 или 25Ш1;

Для пролета 10 м требуются высокие балки, например, 30Ш1, 35Б1 или 40Б1;

Для пролета 12 м нужны тщательные расчеты на прогиб и устойчивость. Чаще всего по параметрам подходят широкополочные балки 40Ш1, 40ш2 и 45Б1;

Для пролета 15 м целесообразнее использовать фермы или профили 60Ш1 и выше, если они проходят проверку по расчетам.

Где купить двутавровую балку в Шымкенте

Стальной двутавр – базовый элемент в строительстве. Заказывая поставку балок у ТОО «РостМеталл Групп» вы получаете комплексное решение для вашего проекта. Каждая партия сопровождается сертификатами качества, которые подтверждают геометрические параметры и хим. состав сталей. Риски купить прослабленный или бракованный металл минимальны.

Компания предоставляет широкий сортамент металла: 10Б1 для частного строительства, 36М для колонн или крановых балок, 40Ш2 для возведения промышленных объектов. Для постоянников предусмотрены индивидуальные условия оплаты и система скидок.