Металлические балки перекрытия: виды и свойства. Балка и ее виды Двутавровая арендованная балка вас выручит

Современные металлокомбинаты производят большое количество металлопроката для укрепления объектов строительства. Эта продукция имеет разное назначение, в зависимости от размеров и прочности. Наиболее прочным типом металлопроката является балка двутавровая. Ее используют при строительстве очень массивных сооружений, так как балка легко справляется с большими нагрузками.

Особенности и назначение

Двутавровая балка — это металлическое изделие с сечением в форме буквы «Н». Оно состоит из двух полок и соединяющей их стенки. Название данного металлопроката произошло от латинского слова «taurus». В переводе на русский taurus означает «бык». То есть, в дословном переводе эта разновидность металлопроката называется двурогой балкой.

Для изготовления данной продукции используют сталь. Как правило, это низколегированная или углеродистая сталь, в зависимости от назначения будущего изделия. Этот металлопрокат производится горячекатаным методом.
Балка двутавровая используется в промышленном и гражданском строительстве. С ее помощью армируют:

Кровли разной степени сложности.
Межэтажные перекрытия в многоквартирных домах.
Колонны сложных архитектурных объектов.
Стальные фермы для гражданских и промышленных зданий.
Стволы шахт.
Железнодорожные вагоны.
Мосты и другие объекты, возводимые на прочном стальном каркасе.

Также с помощью этой балки создают надежные крановые эстакады, мачты и монорельсовые дороги.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом данного металлопроката является его прочность и надежность. Эти характеристики связаны с формой сечения изделия. Ведь сечение в виде буквы «Н» значительно повышает жесткость продукции. Если сравнивать двутавровую балку с обычной, имеющей квадратную форму в разрезе, то первая будет намного прочнее и жестче. Показатель прочности у такой продукции даже превышает аналогичную характеристику у швеллера.

Высокие прочностные характеристики связаны с распределением механической нагрузки на металлическую конструкцию. При сечении в виде буквы «Н» нагрузка равномерно распределяется на всю балку, а не концентрируется в определенных точках. Поэтому при использовании данного металлопроката исключается риск быстрого износа и разрушения стального каркаса. Следовательно, балку двутавровую можно задействовать в строительстве очень массивных объектов, подверженных огромным нагрузкам. Главное — правильно подобрать размеры продукции.

Кроме прочностных характеристик, стоит рассмотреть и другие преимущества использования этого металлопроката. Самые важные из них:

Экономичность. Ввиду своей жесткости, двутавровая балка надежно армирует крупные объекты, не требуя использования вспомогательной арматуры. Если бы вы выбрали армирующий профиль другого типа, вам бы пришлось купить его в большем количестве, чтобы обеспечить устойчивость конструкции к разрушениям. В случае с двутавром в этом нет необходимости. Следовательно, вы сможете сэкономить на металлопрокате.
Малый вес. Сечение в форме буквы «Н» значительно снижает массу данного металлопроката. При этом его прочностные характеристики заметно возрастают, в сравнении с теми же характеристиками у более жесткой квадратной продукции.
Устойчивость к изгибу и сжатию. Благодаря этим преимуществам, двутавр хорошо переносит колебания и может использоваться при строительстве тяжелых мостов.
Возможность монтажа с помощью сварки. Сваривание элементов стальной конструкции ощутимо повышает скорость работ и сокращает сроки сдачи объекта.
Постоянство геометрических характеристик. Так как жесткость двутавра обусловлена его формой, любые изменения в ней привели бы к снижению прочности каркаса и разрушению постройки. Это исключено при использовании данного металлопроката. Ведь он не деформируется даже при слишком высоких нагрузках.
Легкость и экономичность перевозки. Для транспортировки более массивного металлопроката вам бы пришлось арендовать несколько транспортных средств. В случае с данной продукцией можно сократить количество транспорта. Ведь специфическая форма двутавра способствует компактной укладке, а его малый вес позволяет не беспокоиться о перегрузке.

Как и любой другой металлопрокат, балка двутавровая имеет не только достоинства, но и недостатки. Рассмотрим основные из них:

Плохая устойчивость к огню. Если на вашем объекте возникнет пожар, любое промедление в его тушении пагубно отразится на прочности конструкции. При выходе ситуации из-под контроля постройка даже может разрушиться.
Слабая устойчивость к коррозии. Углеродистая и низколегированная сталь боится ржавчины, поэтому данные материалы должны проходить обработку защитными веществами. И даже после правильной обработки балку не рекомендуется использовать в условиях сильной влажности (например, для сооружения подводных опор мостов).
Невозможность применения на слишком больших пролетах. При отсутствии дополнительных опор несущие способности двутавра заметно снижаются. Вам нужно уделить максимум внимания этой особенности металлопроката при разработке проекта.
Очень низкая устойчивость к скручиванию. Данный недостаток наблюдается у всех изделий с открытым сечением. Например, он есть у швеллера и уголка. Устойчивость балки к скручиванию примерно в 400 раз ниже, чем этот же показатель у круглой трубы с такой же площадью сечения. Если каркас вашего будущего объекта будет подвергаться скручиванию, лучше выбрать для армирования другой тип металлопроката.

Разновидности

Балка двутавровая бывает разного назначения. В зависимости от области применения, она имеет определенные характеристики. Например, этот металлопрокат выпускается с параллельными или наклонными полками. В первом случае речь идет об обычном металлопрокате, а во втором — о специальном. Изделия с параллельными полками имеют маркировку «У», «Ш», «Д» или «К». Она обозначает:

«У» — изделие с узкими полками.
«Ш» — металлопрокат с широкими полками, выдерживающими большие нагрузки.
«Д» — двутавр со средними полками.
«К» — продукция, предназначенная для сооружения колонн. Эти балки имеют большой вес и характеризуются самой высокой степенью прочности.

Двутавр с наклонными полками тоже бывает разного назначения, в зависимости от угла наклона и площади сечения. Он маркируется буквами «М» или «С». Продукция с маркировкой «М» предназначена для сооружения подвесных путей. Угол наклона ее внутренних граней не должен превышать 12 %. Балки с маркировкой «С» используют для укрепления стволов шахт. У этих двутавров угол наклона внутренних граней может достигать 16%. Коэффициенты 12% и 16% — это максимальные показатели для угла данной продукции. Их нельзя превышать в процессе изготовления металлопроката.

Кроме ширины полок и угла их наклона, балка двутавровая классифицируется по степени точности. Этот показатель говорит о допустимых отклонениях от размеров во время прокатки (таблица размеров и отклонений размещена в ГОСТ 8239-89). Степень точности отмечается на продукции буквой «В» или «Б». Если на балке указана маркировка «В», значит это изделие с обычной точностью изготовления. Буква «Б» говорит о повышенной точности. Такая продукция подходит для сложных задач, требующих отсутствия даже мельчайших погрешностей. При ее изготовлении очень важно соблюдать допустимые показатели прогиба стенки, притупления наружных кромок и кривизны самого изделия.

В государственном стандарте указаны следующие критерии точности:

Допустимый прогиб стенки — не больше 0,15.
Притупление наружных кромок — не более 2,2 мм (для категории «Б», для обычных балок этот показатель не имеет значения).
Кривизна изделия — не больше 0,2% от его длины.

Точность соблюдения других характеристик (высоты двутавра, а также ширины, толщины и перекоса полки) зависит от категории изделия («В» или «Б») и его размеров. Все эти коэффициенты приведены в таблице в ГОСТ для металлопроката с обычной и повышенной точностью изготовления.

Размеры и вес

При изготовлении балки двутавровой в обязательном порядке учитываются требования ГОСТ 8239-89. В этих требованиях регулируются размеры изделий и просматривается их зависимость друг от друга. Например, в готовой балке взаимосвязаны следующие параметры:

площадь поперечного сечения;
радиусы внутреннего закругления;
толщина полок;
угол наклона внутренних граней;
высота изделия;
толщина стенки;
ширина полки;
радиус закругления полки;
вес изделия.

Величина этих характеристик не подлежит изменениям. Например, балка двутавровая с маркировкой «10» имеет площадь поперечного сечения 12 кв. см. При этом ее остальные характеристики должны равняться:

радиус внутреннего закругления = 7 мм;
толщина полок = 7,2 мм;
высота изделия = 100 мм;
толщина стенки = 4,5 мм;
ширина полки = 55 мм;
радиус закругления полки = 2,5 мм;
вес изделия = 9,46 кг (имеется в виду вес балки длиной 1 метр).

При изготовлении металлопроката данного типа надо соблюдать все перечисленные размеры, так как они взаимосвязаны друг с другом. Если изменится хотя бы одна размерная характеристика (например, увеличится длина стенки или уменьшится ширина полки), прочность балки заметно снизится. Это значит, что металлопрокат нельзя будет использовать в строительных работах, ведь он станет слишком ненадежным. Такая балка сломается при любых физических или сейсмических нагрузках, что приведет к разрушению дома, моста или другого объекта.

По ГОСТ 8239-89 двутавровая балка может иметь площадь сечения от 12 до 138 кв. см (в зависимости от размеров, двутавр маркируется цифрами «10», «12», «14» ... «60»). У самого крупного изделия из государственного стандарта следующие характеристики:

радиус внутреннего закругления = 20 мм;
средняя толщина полок = 17,8 мм;
высота двутавра = 600 мм;
толщина перемычки между полками = 12 мм;
ширина каждой полки = 190 мм;
допустимый радиус закругления полки = 8 мм.

При таких размерных характеристиках вес изделия должен составлять 108 кг на каждый метр. Как правило, балки выпускаются длиной 4-12 метров, при этом их длина зависит от площади сечения металлопроката. Чем больше площадь, тем больше и длина. Но есть и исключения. Например, если покупателю необходимы балки меньшей длины, он может заказать их прямо у производителя.

Также при изготовлении на заказ возможно изменение других характеристик. Если в ГОСТ 8239-89 максимальная площадь сечения двутавра указана 138 кв. см, это еще не значит, что вы не сможете получить более массивную продукцию, при необходимости. В государственном стандарте приведены расчеты в ограниченном диапазоне. Любые другие вычисления выполняются инженерами индивидуально. То есть, заказчик обращается к производителю и оставляет заявку на изготовление нужной ему продукции. Далее начинается процесс производства по такой схеме:

Выполняются расчеты размерных характеристик. При вычислении этих характеристик соблюдаются их соотношения друг с другом, как и в рассмотренных в ГОСТ изделиях. Также специалисты определяют допустимый показатель погрешности, в зависимости от степени точности продукции. В процессе работы инженеры учитывают не только размеры балки, но и такие ее коэффициенты, как момент инерции, статический момент полусечения, момент сопротивления и радиус инерции. Только при соблюдении всех этих характеристик можно получить качественное, прочное изделие.
Делаются чертежи. Если у вас есть свои чертежи, вам не придется оплачивать эту услугу. Но учтите, что создание такой документации требует наличия очень глубоких знаний и опыта проведения подобных работ. Поэтому не заказывайте услугу у сомнительных специалистов, ориентируясь на низкую цену. Помните, что от правильности проведения расчетов будет зависеть прочность вашего двутавра и всей постройки, которую вы собираетесь армировать сделанными по чертежам балками.
Изготавливается двутавровая балка в нужном количестве.

Где купить?

Если вас заинтересовала балка двутавровая, ее купить можно здесь . Это сайт нашей компании «МС» — металлобазы, занимающейся реализацией проката любого типа. У нас вы найдете продукцию высотой от 100 до 691 мм. В каталоге есть изделия с узкими, средними, нормальными и широкими полками. Также мы можем предложить вам колонные и специальные балки. Перечень доступных товаров и их характеристики доступны для просмотра на сайте.

Если вы еще не определились с выбором поставщика металлопроката, ознакомьтесь с преимуществами нашей компании. Они ежедневно привлекают к нам новых клиентов. Основные из наших преимуществ:

Сотрудничество с ведущими металлокомбинатами РФ. Мы не закупаем товар у сомнительных лиц, поэтому можем уверенно сказать, что продаем качественный металлопрокат.
Большой выбор продукции. Вы найдете в каталоге двутавр любого размера, следовательно, вам не придется дожидаться его изготовления. Кроме того, у нас есть много металлопроката другого типа, а не только балки. Если вы профессиональный строитель, вам известно, что при возведении крупного объекта одних двутавровых балок будет недостаточно. Вам придется покупать арматуру и другой прокат. Сотрудничая с нами, вы сделаете это одновременно, не задерживая строительных работ и не переплачивая за доставку.
Доступные цены. Так как мы берем товар прямо с металлокомбинатов, а не через посредников, нам не приходится закупать его по повышенной цене. Соответственно, наши клиенты получают металлопрокат по цене производителя.
Оперативная поддержка. Если вы не знаете, какая двутавровая балка подойдет для ваших задач, попросите помощи у нашего специалиста. Он найдет вам товар с оптимальными характеристиками.
Акции и распродажи, позволяющие сэкономить на покупке.
Полезные дополнительные услуги. Мы не только продаем прокат, но и занимаемся его сваркой и резкой.

Чтобы заказать двутавр, уточните стоимость изделия и ожидайте доставки. Если вы указали адрес в СПб, мы доставим товар своей машиной. В остальных случаях продукция будет отправлена подходящей вам транспортной компанией.

Фото, использованные в статье, приведены для иллюстрации и не являются изображением продукции компании.

Балка – это, в строительстве, не только опора настилов для полов и межэтажных перекрытий, но и элемент, выполняющий функции скрепления всей конструкции строения, придания ей необходимой жёсткости. В перечне применяемых в строительстве материалов и изделий можно найти много возможных вариантов для изготовления балок перекрытий. Но к основным и наиболее часто применяемым видам несущих балок относят металлические, железобетонные и деревянные.

Балки перекрытия из дерева должны соответствовать таким требованиям, как прочность, жесткость, пожарная безопасность. Расчет балки производится в зависимости от выбранного материала.

Балка - это ключевой фрагмент перекрытия, назначение которого – разделять этажи в доме, а также нести и распределять нагрузку от расположенных вверху составляющих – стен, крыши, коммуникаций, мебели, деталей интерьера.

Преимущества балок из древесины:

низкая трудоёмкость при монтаже в сравнении с металлическими или железобетонными аналогами;

доступность цен на материалы из древесины;

быстрый монтаж без применения дорогостоящих механизмов и инструментов;

эстетичный внешний вид;

малый вес;

ремонтопригодность.

Недостатки балок из древесины:

без специальной защитной пропитки горючи;

низкая прочность по сравнению с железобетонными или металлическими балками;

подвержены воздействию влаги, грибка и живых организмов;

могут деформироваться от перепадов температур.

Виды деревянных балок перекрытий

Деревянные балки перекрытия классифицируют по типу сечения, материалу и размерам.

Длина балок перекрытия зависит от расстояния между стенами. К этой величине нужно прибавить запас для опирания на стену - обычно добавляют 200-250 мм с каждой стороны..

По сечению деревянные балки делят на следующие типы:

квадратные;

прямоугольные;

двутавровые;

круглые или овальные.

Квадратное сечение балки считается самым невыгодным, поскольку оно меньше всех подогнано под эпюру усилий в элементе.

Для справки! Эпюры усилий - графическое отображение изменение внутренних усилий по всей длине бруса. Применяются при расчетах допустимых нагрузок.

Наиболее оптимальным вариантом при выборе деревянных перекрытий являются балки с прямоугольным сечением, при этом их короткую сторону располагают горизонтально, а длинную – вертикально, поскольку на прочность лучше влияет увеличение высоты, чем ширины.

Двутавровое сечение балки перекрытия представляет собой уширенные элементы в нижней и верхней частях, а в середине уменьшенное до максимально возможных размеров. Этот вариант сечения существенно сокращает расход древесины и позволяет рационально ее использовать.

Двутавровые деревянные балки купить будет не так просто, поскольку они отличаются сложной технологией изготовления. По этой же причине их в строительстве можно встретить редко.

Деревянные балки круглого или овального сечения используются, как правило, для устройства чердачных перекрытий. В зависимости от диаметра, круглые балки имеют высокую устойчивость на изгиб. Кроме того, обязательно надо учитывать, что балки перекрытия деревянные, размеры имеют достаточно ограниченные. Их максимальная длина составляет 7,5 п. м.

По материалу деревянные балки перекрытия классифицируют на следующие виды:

из цельного бруса или доски;

из клееного бруса.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу проектирования домов . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Использование досок и цельного бруса в балочной конструкции

Обычная доска или цельный брус могут быть длиной не более чем на 4–6 м, а это почти в два раза меньше расстояния, с которым справляется клееный брус.

Строители часто изготавливают балки из скреплённых между собой досок сразу на объекте. По качеству и прочности они могут намного превосходить цельную балочную конструкцию. Кроме того, можно варьировать толщину балок количеством стягиваемых между собой досок.

Соединения выполняются при помощи болтов с гайками и резиновыми или пластиковыми шайбами. Они предотвратят попадание на металлический крепёж влаги и последующей коррозии и не дадут гайке врезаться в древесину при затягивании.

Если нужно повысить длину или прочность цельных балок, то их скрепляют между собой и обычно это делается вручную при монтаже перекрытий. Клееный брус изначально состоит из нескольких еще на предприятии склеенных между собой брусков. Толщина клееного бруса задаётся количеством слоёв склеиваемого под прессом материала. Таким способом древесине придаются дополнительные прочностные качества, балка из клеенного бруса может быть длиной до 12 метров.

Все качества древесины после склеивания брус сохраняет, то есть прекрасно гвоздится, пилится, режется. Вот только стоят клееные деревянные балки перекрытия гораздо дороже, поэтому перед тем, как остановить на них свой выбор, надо задуматься - оправдывает ли цель средства. Часто такая разновидность балок используется для создания арочного перекрытия.

Древесина для изготовления балок перекрытия

Для несущих балок перекрытий небольших домов и строений используется в подавляющем большинстве случаев древесина хвойных деревьев.

Но категорически отвергать использование местных пород древесины не стоит. Издавна в степных районах, где хвойных деревьев нет, применяются дуб, акация, клён. Главным требованием к ним является влажность с оптимальными показателями 12–14 %.

В чердачных перекрытиях, где всегда по определению должно быть сухо и обеспечена циркуляция воздуха, балки из древесины местных пород с годами становятся лишь прочнее, по рабочим характеристикам не уступая металлическим балкам.

О качестве и прочности деревянных балок перекрытия

Проектировщики в расчётах балок перекрытия закладывают стройматериалы с заданными характеристиками и нормами эксплуатации, опираясь на законы прикладной механики и сопромата. Зная это, возникает вопрос: как обходились без этих знаний строители индивидуальных домов лет сто назад? При этом построенные ими дома здравствуют и поныне.

Объяснение простое: они оставляли намного больший запас прочности используемым материалам. Чуть позже, советские ГОСТы сознательно рассчитывались и утверждались с большими, иногда до 100% запасами прочности. Это неэкономно, иногда громоздко и вычурно, но надёжность была в приоритете, и всегда останется важнейшим показателем в строительстве. Сегодня подобная практика заменяется точным расчетом деревянной балки - это позволяет не переплачивать за излишнюю, невостребованную прочность.

Сравнение со старыми способами выглядело бы неуместно в описании балок перекрытий, если бы не одно обстоятельство.

Покупая на рынке брус или балку определённого размера, с предварительно рассчитанными характеристиками, частный застройщик без большого опыта зачастую приобретает не тот материал, который гарантирует надёжность.

Множество на первый взгляд незначительных нюансов могут свести на нет все расчёты:

большая влажность;

безответственное хранение;

скрытые дефекты;

пересортица;

плохие линейные геометрические параметры;

заранее обусловленные болезни древесины.

Вывод и выход здесь один: рынок всегда попытается обмануть начинающего строителя, поэтому лучший способ сэкономить - это доверить работу профессионалу.

Основные исходные положения для расчёта размеров

Перед началом монтажа деревянных балок следует их обрезать до необходимых размеров либо провести сращивание.

Торцы балок заглубляются в стены как минимум на 15 см, с заделкой или без неё.

Толщина несущих стен здания обычно не менее одного кирпича, или 25 см, при использовании стеновых блоков – 20 см. Это означает, что опирающиеся на стены торцы балок будут защищены от внешнего атмосферного воздействия.

Для клееной балки можно уменьшить запуск в стены до 10 см. В крайнем случае, балки могут заходить на глубину 7 см, но материал используемого бруса должен быть самого хорошего качества.

Видео описание

Подробнее о том, как произвести расчет деревянных балок перекрытий, смотрите на видео:

Прогоны, пролёты, шаг, анкеровка: 10 основных понятий и условий монтажа

Балки перекрытий являются несущим элементом, это основа прочности всего сооружения.

Схема балок с пролётом (длиной балки) 6 м и менее предполагает нагрузку от веса заполнения между балок и пола.

Балки укладываются в направлении, параллельном меньшей стороне пролёта. Расстояние между балками, называемое шагом, зависит от материала и сечения.

Шаг балок в зависимости от их вида: дощатые – от 60 до 80 см; из бруса – от 60 до 100 см; из бревна и клееного бруса – от 60 до 120 см.

Пролёты более 6 м перекрываются балками (прогонами) с крупным сечением.

Сечение деревянных балок определяется расчётом, на практике его высота находится в диапазоне 4–5% от длины пролёта.

Для скрепления стен и перекрытий концы балок либо анкеруют в стены, либо применяют стальные связи.

Возможен шаг анкеров через одну балку, но не реже.

В помещениях с высокой влажностью балки потолка должны оставаться открытыми.

Для устройства полов по балкам укладываются дощатые либо из бруса лаги, к ним прибиваются доски пола.

Для расчета нужно знать расстояние между балками, ширину пролета и нагрузку на конструкцию

Как рассчитать

Чтобы произвести расчет балок перекрытия из дерева, калькулятор онлайн требуется не всегда. Достаточно знать несколько формул и следующие данные:

длину деревянной балки перекрытия (расстояние между несущими стенами);

расстояние между балками (их шаг);

нагрузку на конструкцию.

Расчет балок перекрытия позволит не сомневаться в жесткости и прочности конструкции, определит максимальную длину, допустимую при том или ином сечении.

Видео описание

Почему лопнула балка перекрытия, смотрите на видео:

Для того чтобы узнать нагрузку на конструкцию, необходимо сложить переменное значение и постоянное. Последнее включает в себя предварительную массу самих балок, утепление, подшивку потолка, черновой и чистовой пол. К временной относится масса мебели и людей – примерно 150кг/м2 – согласно нормативным документам жилых помещений.

Для чердака значение временной нагрузки может быть меньшим, но лучше не рисковать, и при расчетах использовать такую же. Так вы обеспечите определенный запас прочности и в будущем при желании сможете оборудовать мансарду в чердачном помещении без реконструкции несущих элементов.

Расчет деревянной балки производят по таким формулам:

Mmax = (q*l2)/8;

Wтреб = Мmax/130.

q - это нагрузка на кв. м перекрытия, включающая массу конструкций и 150 кг полезного значения. Указанные величины нужно умножить на расстояние между балками, поскольку для вычислений нужно нагружение на погонный метр, а изначально величина рассчитана на квадратный.

l2 - расстояние между несущими стенами, на которые опирается прогон, взятое в квадрате.

Зная Wтреб, можно подобрать сечение перекрытия. W = b*h2/6. Зная W, составляется уравнение с одной неизвестной. Здесь достаточно лишь задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

Это важно! Несмотря на кажущуюся простоту расчетов, лучше не доверять их людям без профильного образования, так как цена ошибки может быть очень высокой.

Балки металлические: традиционная надёжность

Когда у застройщика возникает возможность и запрос на более амбициозное и габаритное строительство, он применяет металлические балки перекрытия различного сечения: уголок с разными размерами полок, швеллер, тавр, двутавр. Если исключить возможность коррозии металла, то по прочности таким балкам нет замены. Но применение металла в индивидуальном жилищном строительстве ограничено и ещё рядом показателей:

с металлом тяжело работать на высоте;

необходимы специальные механизмы для монтажа;

сварка, резка металла и защита его от коррозии – это дополнительные расходы;

высокая стоимость материала;

балки металлические подлежат утеплению со стороны чердака.

Есть у металлических балок и положительные моменты:

они не горят;

долговечнее;

металлические пролёты можно устраивать длиннее и расстояние между балками перекрытия делать больше;

виды балок металлических отличаются большим разнообразием и позволяют создавать практически любые по сложности конструкции.

Расчет металлической балки в любом случае лучше доверить профессионалам.

Заключение

Выбор вида перекрытия, материала для балок, тщательная подготовка проекта, расчёт нагрузок, в том числе и с применением онлайн калькулятора – это всё приятные заботы, которые можно смело переложить на плечи профессионалов. И тогда об этих заботах будет приятно вспомнить через года, наслаждаясь уютом и комфортом в хорошем добротном доме.

Несмотря на снижение затрат в строительной сфере, потребили всё же делают довольно приличную выручку фирмам, выпускающим стройматериалы. Сейчас многие закупают нужные материалы для самостоятельного строительства, это же касается и металлических балок, металл - один из самых прочных и доступных оснований для фундамента и каркаса здания.

Что такое балки и из чего изготавливаются

Балка - это важный элемент в конструкции, она ставится для повышения устойчивости и укрепления конструкции . Металлические балки изготавливаются чаще всего из стали, их действие направлено на изгиб. Если сооружение слишком массивное, то балка изготавливается двутавровая, она похожа на две соединенные буквы т. При таком сечении нагрузка на материал распределяется равномерно и повышается сопротивляемость.
Балки бывают не только из металлических соединений, есть также деревянные, они используются в более простом строительстве, они не могут изготавливаться с разными видами сечения, поэтому представляют собой обычный брус с разной длиной и шириной.

Виды и свойства

Балки различают по размерам, им присвоены номера, по которым можно подобрать нужные характеристики индивидуально для строительства:

Размер «10» - самый маленький по стандартам, используется как перекрытие, укрепляет подвижные элементы в постройках. Можно ставить как направляющую конструкцию для подъемников, при условии, что они небольшие.
«12» - балка будет чуть больше, и соответственно, выдерживает большее давление. Чаще всего используется как основа рам, устанавливается в механизмы и машины.
Номер «14» более массивный и помогает создавать более нагружённые перекрытия, подлежит для монтажа в железобетонные конструкции, такие часто ставят в промышленном строительстве.
«16» балка отличается своей прочностью и может уже быть полноценной опорой, устанавливается не только для обеспечения устойчивости гран-балок, но и для передвижения цехового транспорта по рельсовым линиям.
Балка «18» может быть использована именно в строительстве зданий, создавая надёжную опору. Если требуется сделать опору для больших механизмов или обеспечение устойчивости широких площадей.
«20» номер уже входит в число больших балок, она может быть основой для колонны или рам для машиностроения.
«25» - уже не так часто используется в возведении домов, зато будет надежной порой для любых подъёмных механизмов, даже больших кранов.
«30» номер также используется в качестве основы для подъема, но в отличие от «25» изготавливается более широким и длинным, это обеспечивает более высокую сопротивляемость при сильных нагрузках.

Алюминиевые и стальные перекрытия, их плюсы и минусы.

В строительстве также часто используется алюминий , точнее его сплавы, он довольно устойчив к воздействию окружающей среды, но не умеет такой устойчивости при весовой нагрузке . В сравнении со стальными, они легче и тоньше, но чаще всего их приходится утолщать для дополнительной прочности. В возведении конструкций можно использовать оба материала, в зависимости от объемов строительства, так как промышленное производство представляет собой более объемные работы с сильными укреплениями, а вот небольшие постройки можно монтировать из алюминия, он экономичен и прост в использовании.

Есть одна важная особенность - металл при воздействии высоких температур плавится , буквально тает, создавая однородную массу, которая не подлежит восстановлению, при этом алюминий, когда нагревается, не превращается в растаявшую лужу, а наоборот, при уменьшении температур восстанавливается до обычного вида. Конечно, не на каждом производстве окружающая среда имеет температуру в 80 градусов, поэтому ухудшения при обычном нагреве не будет. Со стороны химических обозначений, более благородные соединения у железа, а алюминий не получил признания у химиков.

Есть такое понятие, как модуль упругости, оно отвечает за устойчивость материала к регенерации после сильного давления, то есть если действие балки направлено на изгиб, то она не должна прогибаться, поэтому чем больше давление, тем выше должен быть показатель модуля упругости. Алюминиевые сплавы имеют модуль упругости 70.000 МПа , что в три раза меньше такого же показателя у железа. Именно на основании этого строится план расположения балок, рассчитывается их несущая способность.

Формы, толщина и высота

Различие формы и размеров определяется в соответствии с номерами изготавливаемых балок, они могут быть как маленькими и узкими с цельной формой, так и массивными двутаврами, которые легко сознали опору для больших рабочих кранов. Индивидуальное изготовление позволяет заказывать основу для подвижных конструкций со специфическими показателями и формами. Самое главное, что высоту нужно всегда увеличивать в 1,5 раза, это пойдёт на усадку и прочие строительные работы.

Использование

Основное назначение металлических перекрытий - промышленное строительство , оно отличается от гражданских специальных требований. Чаще всего у застройщиков на эти здания уже есть готовый план, поэтому проблем с зарисовкой проекта не будет, но для такой отрасли должны быть все сертификации у материала, потому что сооружения будут использоваться для массовых скоплений людей или больших фабрик, которые проверяются на прочность со стороны государственных органов.

При этом сложные металлические конструкции по карману действительно крупным заказчикам, цена их довольно высока, а в гражданском строительстве чаще всего используют алюминий, он хоть не столь прочный, но зато тратиться на дополнительную антикоррозионную обработку не нужно, а стандартную нагрузку жилого дома материал выдержать сможет.

Балка – представляет собой длинномерный элемент, длина которого значительно больше характерного размера для поперечного сечения. В составе строительных конструкций балка работает, главным образом, на изгиб, поэтому ее рекомендуется изготавливать с тонкостенным поперечным сечением. Наиболее востребованными являются балки двутаврового сечения , представляющие собой Н-образный профиль, который образован двумя параллельными полками и соединяющей их стенкой.

Рис.1 - Двутавровые балки на холодильнике прокатного стана

В строительстве используются балки перекрытия из различных материалов. Наиболее востребованным вариантом является сварной или катанный двутавр. Расчет металлических балок перекрытия ведется, исходя из количества опор, схемы опирания на стены и крепления к основанию, условий эксплуатации и других факторов. На основании расчета выбирается наиболее экономически приемлемый вариант балки.

При необходимости выполняется усиление металлических балок перекрытия. Такие мероприятия требуется проводить, если в процессе эксплуатации этот элемент подвергается горизонтальным нагрузкам, которые могут привести к снижению его характеристик и разрушению. Во избежание этого явления металлические балки усиливают одним из следующих способов:

применение накладок для увеличения сечения (рис. 2а, 2б);
обетонирование (рис 2в);
использование шпренгеля (рис. 2г);
применение распорных или натяжных устройств для регулировки напряжений (рис. 2 д, 2е);
использование дополнительных опор (рис 2 ж, 2з).

Рис. 2 - Методы усиления балок

В зависимости от метода изготовления выделяют следующие виды металлических балок перекрытия:

горячекатаные двутавры – наиболее дешевый и простой вариант, который предполагает использование серийно выпускаемого проката;
сварные, болтовые, клепаные балки – изготавливаются специализированными предприятиями и позволяют решать нестандартные строительные задачи.

Горячекатаные двутавровые металлические балки перекрытия

Основной объем используемого в строительстве двутавра изготавливается горячей прокаткой из непрерывнолитой заготовки. В зависимости от технологии производства и геометрических характеристик продукции выделяют несколько групп балок.

Двутавры с уклоном граней полок по ГОСТ 8239

Этот вид продукции отличается наличием уклона внутренних граней полок относительно внешних в пределах 6-12°. Такая продукция имеет следующие характеристики:

выпускаемые профили – от балки 10 до балки 60 (число обозначает высоту в сантиметрах);
ширина профиля – от 55 до 190 мм;
толщина стенки – от 4,5 до 12 мм;
толщина полок – от 7,2 до 17,8 мм.

В качестве балок перекрытий могут использоваться усиленные двутавры с уклоном полок по ГОСТ 19425, который изначально разрабатывались для изготовления подвесных путей и армирования шахтных стволов.

Рис.3 - Балка, имеющая уклон полок

Двутавры с параллельными гранями по ГОСТ 26020

В последнее время в строительстве отдается предпочтение более экономичным двутаврам, имеющим параллельные грани полок. Кроме указанного стандарта, такая продукция также производится по СТО АСЧМ 20-93 (имеет незначительное отличия по геометрии).

Характеристики нормальных двутавров:

выпускаемые профили – от балки 10Б1 до балки 100Б4 (число обозначает высоту в сантиметрах, буква «Б» - нормальный профиль, последняя цифра – номер типоразмера в группе с одинаковой высотой);
ширина профиля – от 55 до 320 мм;
толщина стенки – от 4,1 до 19,5 мм;
толщина полок – от 5,7 до 32,5 мм.

выпускаемые профили – от балки 20Ш1 до балки 70Ш5 (Ш – широкополочный тип);
ширина профиля – от 150 до 320 мм;
толщина стенки – от 6,0 до 23,0 мм;
толщина полок – от 9,0 до 36,5 мм.

выпускаемые профили – от балки 20К1 до балки 40К5 (К – колонный тип);
ширина профиля – от 200 до 400 мм;
толщина стенки – от 6,5 до 23,0 мм;
толщина полок – от 10,0 до 35,5 мм.

Рис.4 - Балка, имеющая параллельные полки

Сварные, болтовые и клепаные балки перекрытия

Такой вариант используется, когда размеры металлических балок перекрытия отличаются от стандартных или катаные двутавры не удовлетворяют расчетным условиям по общей устойчивости, жесткости либо прочности. Кроме того, предпочтение «сборным» балкам отдается в случае их большей экономичности или лучшего уровня эксплуатационных характеристик.

Чаще всего используется сварная балка, которую изготавливают путем сварки автоматом под флюсом. На предварительном этапе осуществляется раскрой, зачистка и правка металла, разделка кромок под сварку, а затем, непосредственно, процесс соединения элементов в единое целое. После сварки готовое изделие правится для устранения термических деформаций (грибовидности).

Таким образом можно получать не только стандартные типоразмеры, но и изделия переменного сечения, усиленные или бистальные двутавры.

Ба́лка - это конструктивный элемент, представляющий собой горизонтальный или наклонный брус , работающий преимущественно на изгиб . На практике, как правило, горизонтально расположенная балка воспринимает вертикальную поперечную весовую нагрузку, но в отдельных случаях необходимо учитывать влияние и вероятных горизонтальных поперечных сил (например, ветровую нагрузку или при учёте возможного землетрясения ). Нагруженная балка, в свою очередь, воздействует на опоры, которыми могут являтьсяколонны , подвесы , стены или другие балки (перекладины). Затем нагрузка передаётся далее и в итоге, в большинстве случаев, воспринимается конструктивными элементами, работающими насжатие - опорами . Отдельно можно выделить случай ферменной конструкции , в которой стрежни покоятся на горизонтальной балке.Прочностные качества балки зависят от нескольких её характеристик:

площадь и форма её поперечного сечения;

длина балки;

материал балки;

способ её закрепления.

В современных сооружениях используются, как правило, стальные , железобетонные или деревянные балки. Одним из самых распространённых типов поперечного сечения стальной балки является двутавровое сечение. Двутавровые балки используют при возведении каркасов зданий и мостов. Также применяют тавровые балки , швеллеры , балки с полым профилем (в частности,трубы ), балки с угловым профилем сечения. Балка может быть:

26. Определения расчетных усилий в балках методом линии влияния. Суть метода.

По линиям влияния можно определить усилие в данном сечении от любой подвижной и постоянной нагрузок.

Неподвижная нагрузка

Усилие в данном сечении определяется по линиям влияния от постоянной нагрузки в соответствии с рис. 2.5 по формуле:

где J – усилие в данном сечении; F i – сосредоточенный груз; Y i – ордината линии влияния под грузом; q i – интенсивность распределённой нагрузки; – площадь ЛВ искомого усилия в пределах загружения; M i – сосредоточенный момент; – тангенс угла наклона ЛВ в точке приложения момента.

Рис. 2.5. Определение усилий по ЛВ от постоянной нагрузки

Правило знаков

За положительное направление внешней нагрузки принимается:

направление F и q сверху вниз;

направление М по ходу часовой стрелки;

Знаки ,, берутся с линий влияния со своим знаком.

Подвижная нагрузка

Если в данном сечении сооружения от подвижной системы грузов возникает наибольшее значение усилия J , то положение нагрузки является невыгодным. При невыгодном положении нагрузки один из грузов обязательно находится над вершиной линии влияния и называется критическим.

Определение усилий по линиям влияния в случае действия подвижной системы сосредоточенных грузов заключается в отыскании критического груза и производится в следующем порядке:

один из грузов устанавливается над одной из вершин линии влияния, при этом наибольший груз следует устанавливать над наибольшими ординатами линии влияния;

критический груз определяют методом попыток, проверяя, удовлетворяется ли критерий опасного положения нагрузки.