Двутавр

Двута́вр — стандартный профиль конструктивных элементов из чёрного проката или дерева, имеющий сечение, близкое по форме к букве «Н». Балка двутаврового профиля в 30 раз жёстче (на прямой изгиб) и в 7 раз прочнее балки квадратного профиля аналогичной площади сечения, что превосходит прочность швеллера. Однако устойчивость двутавра к скручиванию — очень мала (как и у других открытых сечений: швеллера, уголка), примерно в 400 раз меньше, чем у круглой трубы такого же сечения. Также низка прочность двутавра на косой изгиб, из-за чего для балок, работающих на косой изгиб, нужно использовать кольцевое сечение (труба).

Название происходит от лат. taurus («бык»), поскольку двутавровые балки — «двурогие» по обеим сторонам. В английском языке используемый термин I-beam (или H-shaped), в польском и немецком чаще используют термины, аналогичные double-T.

Общие характеристики

Размеры двутавров

Двутавры, согласно ГОСТ Р 57837-2017 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Технические условия», по соотношению размеров и условиям работы делят на следующие типы: балочные (нормальные и широкополочные), колонные, свайные, образцы дополнительной серии. По точности двутавры классифицируют на образцы типа А (высокая точность) и образцы типа В (обычная точность).

Стандартные размеры по ГОСТ Р 57837-2017 варьируются в следующих диапазонах:

высота двутавра (h) — 100—780 мм;
ширина полки (b) — 55—435 мм;
толщина полки (t) — 5,1—146 мм;
толщина стенки (s) — 3,8—96 мм.

По точности прокатки двутавры с уклоном внутренних граней полок классифицируют на образцы типа Б (повышенная точность) и образцы типа В (обычная точность). Уклон внутренних граней полок должен быть в пределах 6—12%.

Двутавры всех типов изготавливают длиной 4—12 м, по согласованию с потребителем допускается изготовление образцов длиной больше 12 м.

Масса двутавров

Масса двутавра зависит от номинальной площади его поперечного сечения и длины. При расчётах веса используют среднюю плотность стали, которая составляет 7850 кг/м³. Масса рассчитывается по формуле:

m = p × V, где p — это средняя плотность стали, V — объём двутавра.

Объём двутавра рассчитывается по формуле:

V = FH × h, где FH — это номинальная площадь поперечного сечения, h — длина двутавра.

Согласно ГОСТ Р 57837-2017, масса одного погонного метра стального нормального балочного двутавра в зависимости от номера профиля варьируется от 8,1 до 194,8 кг, широкополочного двутавра — от 24,4 до 518,3 кг, колонного двутавра — от 26,8 до 1332 кг.

Типы металлических двутавровых балок

Двутавровая эллиптическая балка инженера Кларка

Ржавая клёпаная стальная двутавровая балка

Двутавровая металлическая балка широко применяется в строительстве перекрытий и мостовых сооружений. Также стальные двутавровые балки часто используются для армирования шахтных стволов, в автомобильной промышленности и вагоностроении.

В США чаще всего используют балки с широкими полками (wide-flange (WF) shape).

Максимальная нагрузка на двутавровые балки по стандарту ASTM:

A36 — до 36 ksi;
A572 — от 42 до 60 ksi (обычно 50 ksi);
A992 — от 50 до 65 ksi.

Номер профиля обозначает высоту сечения, например, двутавр с номером профиля 20 имеет высоту сечения 20 см.

Помимо прочего, двутавровые балки бывают:

нормальными — обозначение символом «Б»;
широкополочными — обозначение «Ш»;
колонными — обозначение буквой «К»;
свайные — обозначение буквой «С».

В странах Европейского Союза двутавровые балки отличаются размерами от двутавровых балок, изготовленных согласно ГОСТ. В Европе наибольшее распространение имеют широкополочные балки типов HEA, HEB, HEM, а также нормальные стальные двутавры типа IPE (с параллельными гранями полок) и IPN (с уклоном внутренних граней полок). Данные двутавры производятся согласно нормам DIN 1025, EN 10034. Самые распространённые марки стали, из которых производятся европейские двутавры, — S235JR, S235J0, S235J2, S275JR, S275J0, S355JR, S355J0, S355J2, S355K2, S450J0

Деревянная двутавровая балка

Схема деревянной двутавровой балки

Двутавровая деревянная балка применяется в каркасном домостроении. Применение деревянных двутавровых балок в перекрытиях в каркасном домостроении позволяет:

сократить затраты на устройство фундаментов;
ускорить сроки строительства;
значительно снизить общий вес здания.

По сравнению с использованием простых балок в строительстве, использование двутавровых балок позволяет избежать таких проблем, как усадка, усушка, сдвиги, трещины, скрип готового строения и прочее.

Составная Дерево-металлическая балка ХТС

Один из примеров использования ХТС балки

Полки составной дерево-металлической балки ХТС изготавливаются из высококачественной химически защищенной древесины с минимумом клееных соединений или ЛВЛ-бруса. Поперечную нагрузку обеспечивает стенка из профилированной стали. Применяется в каркасном домостроении.

Составные дерево-металлические балки ХТС Применяются для межэтажных перекрытий стропильных конструкций в строительстве.

Силовой каркас из ХТС - Балок обеспечивает легкость и жесткость конструкций капитального строения
благодаря высокой прочности есть возможность создания больших помещений свободной планировки без излишних опор до 24 метров
за счет небольшого веса нет необходимости использования тяжелой подъемной техники.

См. также

Ссылки

A list of British Standard sections provided by the Corus Group
Wood I-joists