Актуальное наличие
металла со всей России
662 металлобазы
Регистрация
Войти
в личный кабинет
Регистрация Вход

Стальные балки: конструкция, типы

Поделиться статьей 

Стальная балка — базовый наклонный или горизонтальный элемент конструкций, работающий на изгиб. Она закрепляется на двух или нескольких опорах и служит поддержкой настилам, полу, кровле, используется при формировании пролетов, строительстве мостов.

В зависимости от проекта роль балки может выполнять металлический профиль или даже деревянный брус. В строительной отрасли используют металлоизделия, выдерживающие значительные нагрузки по эксплуатации и имеющие длительный запас прочности.

Стальные балки классифицируют по способу производства:

  • Прокатная;
  • Сварная.

Сортамент прокатных балок объединяет изделия, полученные следующими методами:

  • По технологии горячей прокатки;
  • Гнутьем листовой стали.

Г/к прокат формируют из заготовки (прямоугольный блюм) с одновременным воздействием температуры и обжатия роликами, объединенными в прокатную клеть. В зависимости от используемой стали для улучшения механических свойств в производственный цикл включают термообработку. Таким способом получают двутавры с сечением в виде буквы “H”.

Холоднокатаные полуфабрикаты изготавливают из металлического листа, придавая им любую форму. Это легкий строительный материал:

  • для каркасных строений;
  • перегородок из гипсокартона и других листовых материалов (OSB, ДВП, ДСП и др.);
  • обустройства дверных и оконных проемов;
  • их используют в машиностроении, судостроении и других отраслях.

Для увеличения коррозионной стойкости поверхность металла покрывают цинком. 

Затраты на производство прокатной продукции снижаются за счет оптимизации мощностей и унификации сортамента. Единственный недостаток: ограниченность размеров. Изготовление габаритного металлопроката экономически не выгодно, поэтому для создания сооружений по индивидуальным проектам с большим числом специальных требований (мостов, эстакад, зданий с большими пролетами) применяют сварной тип.

Сваркой можно получить как штучный экземпляр, так и мелкосерийную партию. В процессе могут использоваться разные сплавы, отвечающие задачам проекта. После подбора марки, листовую сталь режут на полосы, обрабатывают торцы и сваривают из 2-3 составных частей в зависимости от конфигурации.

В сравнении с горячекатаным способом, у балок, изготовленных сваркой может быть:

  • увеличена несущая способность или снижена металлоемкость;
  • получены нетиповые размеры;
  • конструирование элементов с переменным сечением.

Так как запас стойкости предусмотрен для максимального сопротивления деформации, а на отдельных участках этого не требуется, уменьшение толщины стенки снижает металлоемкость.

Типы стальных балок по форме сечения

Для выполнения одной и той же задачи можно использовать разные профили и таким образом нивелировать затраты на металлический каркас. В промышленном и гражданском строительстве применяются следующие типы:

  • Тавровые (в виде “Т”). Они обладают меньшей прочностью в сравнении с Н-образными, имеющими два ребра жесткости. Однотавры применяют только в целях снижения металлоемкости: при формировании легких конструктивных элементов (балконов, ферм). Они также служат для укрепления ответственных узлов в конструкции, отлично противостоят сейсмическим воздействиям.
  • Двутавровые (в форме “Н”) — основной конструкционный материал с высокими параметрами прочности, устойчивостью к изгибающим и растягивающим нагрузкам, высокой несущей способностью.
  • Швеллер (П-образный) — лучше, чем двутавр, воспринимает сжатие, но хуже выдерживает изгибание, используется в каркасах крыш, прогонов. Удобная форма позволяет приспосабливать полуфабрикаты для нужд промышленности и машиностроения.

ГОСТ Р 57837-2017 с сортаментом горячекатаных равнополочных двутавровых профилей предусматривает обозначение по сфере применения.

Для балочных типов:

  • Б — нормальные;
  • Ш — широкополочные.

Кроме этого стандарт регулирует нормативные параметры следующих видов полуфабрикатов:

  • К- колонные;
  • С — свайные;
  • ДБ, ДК — дополнительные серии.

Колонный тип имеет увеличенную толщину стенок и полок, обладает большей жесткостью, используется в качестве колонн и опор. Свайная серия предназначена для обвязки фундамента, то есть объединения всех свай в ростверк приварным способом.

Маркировка приближена к высоте в сантиметрах, например у 16Б1 — 157 мм, а у 45Ш1 — 440 мм. Типоразмеры с разной толщиной стенок и полок, указываются с разными значениями последних цифр: 25Б1, 25Б2, 25Б3, 25Б4.

По ТУ 14-2Р-477-2015 производят сварные двутавры для строительных конструкций. Регламент относится к нормальным (Б), широкополочным (Ш) и колонным (К) с аналогичной маркировкой. 

ГОСТ 19425-74 предусматривает классификацию швеллеров и балок, которые необходимы для подвесных путей и автопрома, с внутренним уклоном полок:

  • М- 12%;
  • С — 16%.

Прокат маркируют по высоте в сантиметрах и уклону внутренних граней: 22С (220 мм, уклон С- 16%), 30М (300 мм, со скатом 12%). Стандартом предусмотрены типоразмеры разной толстостенности: 18С и 18Са имеют ширину перемычки 7 и 9 мм.

Швеллеры по ГОСТ 8240-97 выпускаются в нескольких вариантах исполнения:

  • У — с уклоном;
  • П — с параллельно расположенными полками;
  • Э — экономичные;
  • Л — легкие с параллельными гранями;
  • С — специальные.

Маркировки обозначают серию и высоту (h). Дополнительно введены типоразмеры для проката с увеличенной толщиной или длиной полки — 27У (270 мм, исполнение У), 24П, 16Л, 26С, 26Са и т.д.

Преимущества балок из металла

Металлопрофили, благодаря ребрам жесткости, обладают:

  • высокой несущей способностью;
  • устойчивостью к кручению, изгибанию;
  • производятся из марок стали, легко поддающихся сварке;
  • подходят для сварных, клепаных и болтовых конструкций.

Достоинства:

  • Равномерное распределение давления;
  • Надежность, высокая прочность;
  • Снижение расхода металла;
  • Экономичность (в сравнении с использованием арматуры для той же цели);
  • Стойкость к воздействиям различных направлений;
  • Упругость позволяет длительно сохранять форму;
  • Устойчивость к вибрации;
  • Удобство транспортировки;
  • Возможность использования специальных марок стали (хладостойких, коррозионно-стойких).

Двутавровая балка используется во всех направлениях строительства: монолитном, каркасном, для сооружений, которые требуют мало затрат по времени. Прочностные характеристики позволяют расширить архитектурные возможности: обустраивать большие пролеты, получать больше полезной площади в промышленных зданиях.

Особенности:

  • Возможность штучного производства;
  • Трансформация архитектуры и повышение рентабельности проектов;
  • Дополнительное снижение расхода сырья благодаря конструированию изделий с переменной толщиной стенки;
  • Легко усилить в местах концентраторов напряжений: для этого приваривают полосы, увеличивая площадь сечения.

Двутавры нашли применение:

  • в шахтной промышленности;
  • мостостроении;
  • строительстве подземных сооружений и тоннелей;
  • организации подвесных путей;
  • организации опор для трубопроводов;
  • качестве элементов подъемных кранов и иного оборудования.

Преимуществом двутавровых профилей, изготовленных сваркой, является неограниченный размер. Конструирование осуществляется индивидуально, что позволяет выполнить нестандартные задачи, одновременно снижая расход металла.

Швеллеры используют для усиления ж/б конструкций, быстрого обустройства проемов, плинтусов, пандусов, для организации конвейерных линий, вагоностроения.

Особенности:

  • Устойчивость к вертикальным и осевым нагрузкам;
  • Удобство монтажа;
  • Х/к производятся гнутьем и не имеют недостатков соединения сваркой.

Швеллер может применяться там, где двутавр оказывается невыгодным. В случаях с рекламным оборудованием, складами и ангарами. Однако возведение зданий более одного этажа на швеллерном каркасе невозможно. Швеллерные металлопрофили выполняют функции корсоуров лестниц в объектах индивидуальной застройки. Так как вес каркаса ниже, чем у изготовленного из дерева, материал не подвержен рассыханию и гниению, экологичен.

Тавровые профили просты в производстве и применяются для легких конструкций. Например, для изготовления перил, промышленных стеллажей, тепличных блоков, крепления панелей. Но из-за снижения спроса, их изготовление практически прекратилось. Однотавры заменяют уголками и профильными трубами.

Возможные дефекты балок из стали

Как все стальные изделия, балочная продукция подвержена коррозии, а при длительных динамических нагрузках — усталостным напряжениям. Дефекты могут появиться при нарушении технологий производства или монтажа. Перечислим наиболее популярные:

  • Отклонения от нормативных параметров качества приводят к несоответствию прочностных характеристик, искажению геометрии;
  • Трещины в теле металла, в сварных швах, околошовной зоне ведут к уменьшению проектной площади сечений;
  • Локальные искривления и вмятины, прогиб элемента, как следствие — неточности при монтаже;
  • Коррозионный и абразивный износ из-за неправильного хранения или у бывших в употреблении полуфабрикатов;
  • Перекосы, грибовидность, выпучивание перемычки сверх установленных допусков могут появиться при неправильном складировании, например при укладке продукции в штабели более 3 метров в высоту.

Погрешности при изготовлении осложняют работы на строительной площадке. В местах стыков появляются зазоры. Как правило, такой брак отсеивает отдел ОТК. Прокат проходит испытания в зависимости от условий эксплуатации: климатические зоны, воздействия агрессивных сред (на промышленных предприятиях и в близлежащих районах), возможности изменения нагрузок и др. Согласно строительным нормам, допускается ремонт балочных элементов, но при этом они подвергаются дополнительному контролю.

Оцените нашу статью
[Всего голосов: 1 Рейтинг статьи: 5]
Покупаете металл? На нашем сервисе вы бесплатно можете увидеть по какой цене, в каком объеме и где именно лежит та или иная позиция из вашей заявки. Мы размещаем наличие 656 проверенных поставщиков без посредников. Искать металл
Поставляете металл? На нашем сервисе вы можете разместить свои складские остатки и начать получать дополнительные обращения от пользователей нашего сервиса. Разместить наличие

Комментарии

Войдите в свой аккаунт или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий
Вы есть в соцсетях?

Подписывайтесь на нас,
следите за новостями и бонусами.

Предложите тему

Мы стараемся писать на самые важные и актуальные темы для вас. Если вы не нашли в нашем блоге статьи на интересующие вас темы, скажите нам об этом.

Предложить тему
Разместите свой материал

Вы можете разместить свою статью рекламного или информационного содержания.

Связаться
Не нашли то, что искали?
Заявка на размещение

Сервис находится на заключительной стадии разработки.
Эта кнопка скоро заработает