Сварные балки: область применения, преимущества

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.

Особенности выбора двутавровой балки

Двутавр следует выбирать исходя из нескольких основных параметров. В первую очередь технология производства. Выпускается горячекатаный металлопрокат (с использованием специальных прокатных станов) и сварной (задействуется сварка). В ходе производства применяется сталь различных марок, как углеродистая, так и низколегированная.

Такой важный критерий как вес балки двутавровой, прежде всего зависит от ее параметров, среди них:

• длина (от 4 до 24 м.п.);
• ширина полок (от 5,5 до 40,0 см);
• высота, альтернативное название – номер балки. Указывается в обозначении проката, находится в пределах от 10 до 100 см.

Следующий важный параметр – функциональное предназначение. В маркировке наряду с номером используется буква.

Основные виды двутавра

Выделяют такие виды двутавра как

• широкополочный (Ш)
• нормальный (Б)
• колонный (К)
• узкополочный (У)
• монорельсовый (М).
• Буква Д обозначает дополнительную серию.

И еще один важный критерий – угол наклона граней. Бывает обычным (в пределах 6-12 %) и специальным (С – 16,0 % и М – 12,0 %).

И наконец, помимо строительства различные виды балок, особенно металлические, используются активно и в других отраслях. Таких как машиностроение, особенно транспортное и станкостроение. Возникнет необходимость купить металлическую балку обращайтесь! Обязательно поможем с выбором.

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.

Минусы

Отрицательные стороны – это:

• большая горючесть дерева;
• прочностные характеристики и структурные свойства материала оказывают влияние на долговечность (деформации и разрушение под воздействием температур, влаги и живых организмов).

Но при устройстве деревянных перекрытий, как, впрочем, и других, рекомендуется соблюдение определённых требований:

• расчёт и определение нагрузки,
• кратковременной и постоянной по времени и давлению (вся система должна быть прочной);
• при прогибах или изгибах под давлением, иметь способность возвращаться в исходное состояние (обладать жёсткостью);
• конструкция должна быть максимально звуконепроницаемой и тёплой;
• стойкой к воздействию огня (пожаробезопасной).

Деревянные перекрытия различают по назначению и по виду элементов и материалов.

Существует три основных типа функционального назначения:

1 во-первых, для перекрытия цокольных и подвальных помещений (значит, это пол, и особое внимание уделяется прочности конструкции, способности выдерживать большие нагрузки, и влагонепроницаемости, теплоизоляции, шумоизоляции);

2 во-вторых, для перекрытия и отделения жилых помещений от чердачных (может монтироваться, как независимая система, так и являться частью стропильной, но в первом случае более прост ремонт и лучше изоляция звука); для перекрытия между этажами (где система выполняет и роль пола, и одновременно потолка – половые лаги и потолочные опоры).

Устройство межэтажных перекрытий должно быть многослойным. Все эти перекрытия носят название – перекрытия по деревянным балкам. Балки – основной несущий элемент таких перекрытий. Какими же по форме и виду бывают деревянные балки?

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.

Основная часть работы

Схема монолитного перекрытия.

• армирующий прут А500С;
• проволока;
• раствор 400-500 марки (1 цемента, 3 песка, воды по необходимости);
• лопата штыковая;
• лопата совковая;
• полиэтиленовая пленка;
• вода;
• лом.

Создание армирующей части.В такого рода перекрытиях уже не требуется использование двойной обрешетки, а достаточно одинарной. Обрешетка делается с шагом в 0,5 м и закрепляется на уровне середины плиты (при двойной обрешетке нижняя прокладывается на уровне 25 мм от опалубки и столько же сверху, но тут следует выбирать нейтральный вариант). Для ее закрепления потребуется использовать металлические скобы, которые можно изготовить вручную из того же прута (ее можно рассчитать отдельно как 0,4*площадь/4). Все связи производятся мягкой проволокой намертво. После окончания крепления следует проверить арматуру на подвижность – по возможности она не должна приводиться в движение.

Заказ раствора. Не стоит даже пытаться делать его своими руками, т.к. заливку желательно производить за один раз. Причиной для этого служит равномерность застывания – если этого не будет, то износ может быть более скорым. Раствор должен быть марки 400-500, но не ниже, т.к. прочность все равно потребуется, несмотря на балочные перекрытия. Когда производится расчет, следует уделить внимание одному аспекту – в один автомиксер входит в среднем 8-9 м³ раствора. Также следует позаботиться, чтобы миксер был с рукавом для подачи на второй этаж.

Расчётная схема перекрытия по металлическим балкам.

Во время заливки желательно иметь одного или двух помощников, чтобы не прерывать процесс. Они должны будут перепахивать раствор, чтоб выпустить попавший воздух. Меньше воздуха – меньше поводов для тревоги. Но при этом не стоит забывать про уложенный в п.5 толь, который не должен быть поврежден. Заливка производится в постоянном движении, чтобы не создавать лишнюю нагрузку на несущие конструкции. К тому же это обеспечит равномерность работы и возможность помощникам делать свое дело независимо и максимально эффективно. Если делать все правильно, то заливка осуществляется за полдня.

По завершению работы следует все накрыть полиэтиленовой пленкой и оставить на 28 дней. При этом следует регулярно смачивать плиту водой.

Спустя месяц поддерживающая система удаляется, при помощи лома демонтируется опалубка, полиэтилен убирается вручную и можно любоваться основной частью работы.

Завершающий этап

На этом этапе следует позаботиться о том, чтобы спрятать двутавры. Для этого есть 2 варианта развития – использование любой строительной смеси (что сделает почти весь расчет на экономию тщетным), либо подвесной\натяжной потолок. Чаще всего в загородных домах в данном случае используют именно подвесной потолок из гипсокартона, т.к. его будет очень удобно смонтировать, при этом совершенно не пострадают габариты комнаты. Также будет очень удобно с проводкой, т.к. балки вполне можно просверлить без ущерба для прочности.

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.

Различия и общие характеристики горячекатаных двутавра и швеллера

Основное различие этих двух видов фасонного проката – форма профиля, влияющая на прочность и области применения:

• При Н-образной конфигурации сечения полки выступают по обеим сторонам стенки на одинаковое расстояние. Благодаря этому, стенка работает практически только на сжатие, усилия, стремящиеся скрутить двутавровую балку, невелики или отсутствуют. Жесткость стенки обеспечена с двух сторон.

Внимание! При строительстве крупногабаритных зданий для создания большепролетных перекрытий, испытывающих высокие нагрузки, предпочтение отдают двутавровым балкам.

• В швеллере полки выступают с одной стороны стенки, поэтому играют роль односторонних рычагов. В изделии могут возникать значительные скручивающие усилия. При необходимости увеличения жесткости стенки двух швеллеров сваривают с получением изделия, подобного двутавру. По прочностным характеристикам оно не намного уступает горячекатаному двутавру с аналогичными размерными параметрами. Помимо сварки, для соединения стенок используются заклепки или болты. При установке швеллера в качестве несущей балки его могут сваривать в коробку с усилением конструкции стальными накладками. Однако создание подобных изделий – весьма трудоемкий процесс. Преимущества швеллера: удобство монтажа в местах примыкания к другим элементам, меньшая стоимость, по сравнению с двутавром. В основном эта продукция используется в частном малоэтажном строительстве, при сооружении гаражей и хозпостроек.

При сравнении двутавра и швеллера можно выделить их общую черту: эти изделия не рассчитаны на значительные усилия, прилагаемые перпендикулярно плоскости стенки.

Классификация балок

По статической схеме различают однопролетные (разрезные), многопролетные (неразрезные) и консольные балки. Разрезные балки проще неразрезных в изготовлении и монтаже, нечувствительны к различным осадкам опор, но уступают последним по расходу металла на 10…12%. Неразрезные балки разумно применять при надежных основаниях, когда нет опасности перегрузки балок вследствие резкой разницы в осадке опор. Консольные балки могут быть как разрезными, так и многопролетными. Консоли разгружают пролетные сечения балок и тем самым повышают экономические показате ли последних.

По типу сечения балки могут быть прокатными либо составными: сварными, клепаными или болтовыми. В строительстве наиболее часто применяют балки двутаврового сечения. Они удобны в компоновке, технологичны и экономичны по расходу металла.

Наибольший экономический эффект (при прочих равных условиях) может быть получен в тонкостенных балках. Хорошим критерием относительной легкости изгибаемого элемента служит безразмерное соотношение η = 3√ W2 / A3 , где W — момент сопротивления, А — площадь сечения.

Для прямоугольного сечения с шириной b и высотой h, если принять для определенности отношение h/b равным 2…6, этот показатель составляет 0,38…0,55, а для отечественных прокатных двутавров — 1,25…1,45, т.е. в принятых условиях двутавр в 3…4 раза выгоднее простого прямоугольного сечения. Кроме двутавра применяют и другие формы сечений. Так, при воздействии на балку значительных крутящих моментов предпочтительнее применение замкнутых, развитых в боковой плоскости сечений, примеры которых показаны.

Экономическая эффективность сечений, таким образом, тесно связана с их тонкостенностью. Предельно возможная тонкостенность прокатных балок определяется не только требованиями местной устойчивости стенок, но и возможностями заводской технологии прокатки профилей. Местная устойчивость стенок составных сечений может быть повышена конструктивными мерами (постановкой ребер жесткости, гофрированием стенок и т.п.).

Балки металлические для колонн типовых серий

Компания Монтеко располагает обширной библиотекой чертежей для колонн различных типовых серий. Производство таких изделий хорошо отлажено, все показатели продукции соответствуют стандартам, заказы выполняются в кратчайшие сроки. Компания изготавливает балки из прокатного двутавра, сварного двутавра, а также изготавливает сварной двутавр самостоятельно с линейными размерами согласно чертежам заказчика или по собственным расчетам.

Также компания выполняет проектные работы по усилению металлических балок с последующими производственными операциями. Дополнительным преимуществом предложения МК Монтеко служит возможность монтажа металлических балок силами компании.

Балки стальные БК, БП, БР, БС и БМ

занимается производством балок подвески для грузоподъемных механизмов и подкрановых балок, еще мы готовы сделать несущие балки для технологического оборудования любого назначения. Все работы по проектированию ведутся в соответствии со СНиП, а каждая технологическая операция отвечает отраслевым стандартам (ОСТ), стандартным техническим условиям и стандартам предприятий. Мы выпускаем металлоконструкции в собственном закрытом отапливаемом цеху, это позволяет избежать возможных технологических ограничений.

Деревянные балки-двутавры – сортамент и практическое применение ↑

Целесообразность применения двутавровых балок из дерева вызывает немало сомнений. В частности, многие недоумевают, чем они отличаются от простых деревянных брусьев. Ответ на эти сомнения кроется опять-таки в особой конструкции двутавра, который в данном случае состоит из двух деревянных полок и фанерной стенки – за счет этого он способен выдержать изгибающую нагрузку, в несколько раз большую, чем монолитная балка с простым сечением.

Виды и типоразмеры деревянных профилей ↑

Ассортимент этого стройматериала достаточно хорошо проработан и позволяет его применять как несущий элемент не только перекрытий и стропильных систем, но и каркасов стен и крыш. Так, различают следующие серии деревянных двутавров:

• клееная (БДК) – балка склеивается из конструктивных элементов синтетическими смолами под высоким давлением и предназначена для использования в коротких пролетах;
• клееная усиленная (БДКУ, БДКУ-Л) – благодаря увеличенной ширине полки (64 мм) балки этой серии имеют достаточную площадь для гвоздевого крепления и могут быть применены на длинных пролетах;
• клееная широкая (БДКШ, БДКШ-Л) – отличаются еще более широкой полкой (89 мм), поэтому серия предназначена для использования в конструкциях, испытывающих крайне высокую нагрузку, стропильных системах или на сверхдлинных пролетах;
• стеновая усиленная (СДКУ, СДКУ-Л) – этот вид балок используется в каркасе стен в качестве его основы;
• стеновая широкая (СДКШ, СДКШ-Л) – стойки с такой маркировкой применяются для изготовления стеновых панелей.

Литера Л в конце маркировки означает, что балка изготовлена из высокопрочного бруса LVL, что придает ей прочность, превышающую обычную в 1,25–1,5 раза. Стандартная длина балок – 6 м, тогда как серии БДКУ-Л и БДКШ-Л выпускаются в длинах от 6,5 до 8 м. Их высотный ряд выглядит таким образом: 241 мм, 302 мм, 356 мм, 406 мм, 457 мм.

Достоинства двутавровой балки из дерева ↑

Конечно, система двутавровых деревянных конструкций не может в полном объеме заменить металл и железобетон, однако они остаются лидером среди современных и надежных стройматериалов благодаря целому ряду технических и эксплуатационных характеристик:

• универсальность применения – такие двутавры пригодны для строительства каркасных, кирпичных, блочных и деревянных домов;
• малая масса опорного стержня (6-метровая балка весит в среднем около 40 кг), позволяющая вести монтаж без привлечения спецтехники;
• высокая скорость монтажа и его простота – опытный монтажник за день может перекрыть весь дом с помощью простого плотницкого инструмента;
• широкий выбор производственных серий и солидная номенклатура размеров;
• низкая теплопроводность и водоустойчивость (при условии достаточной просушки древесины).

К условным минусам деревянного двутавра следует отнести зависимость его надежности от условий производства: качества и сорта древесины, из которой изготовлены опорные части и стойки балки, термостойкости и пластичности клеящей массы, точности геометрических размеров и сборки элементов.

Кроме того, дерево считается относительно нестабильным материалом, прочность которого может изменяться в течение всего эксплуатационного периода.

Варианты расчета и монтаж материала ↑

Так же, как и в случае с металлическими двутаврами, подбор размеров деревянного двутавра ведется исходя из расчетной и нормативной нагрузки, условий эксплуатации, шага балок и длины пролета. В отдельных случаях допустимо воспользоваться табличными данными, предлагающими готовые технические решения. Однако ввиду особой ответственности перекрывающих и стропильных конструкций, эти параметры рекомендуется сверить у профессионального архитектора.

Установку двутавров производят с помощью временных крепежных элементов, которые в дальнейшем заменяются стационарными.

Эксплуатировать поверхность до того времени, как смонтирована обвязка и не установлены постоянные закрепления, запрещено. Тщательно рассчитанные и грамотно собранные конструкции из двутавров отличаются надежностью, долговечностью и высокой несущей способностью.

В строительстве зачастую требуется не столько создать довольно прочную опору для конструкций, сколько скрепить последнюю и сделать ее более жесткой. Для этого нередко применяют балочную конструкцию с сечением в форме буквы «H». Такие изделия выполняются из металла, дерева и железобетона. Деревянная двутавровая балка для перекрытий применяется при сооружении цокольных межэтажных чердачных перекрытий в деревянных и кирпичных домах. Изготовить ее можно своими руками.

Составные балки

В тех случаях, когда требуются конструкции, жесткость и несущая способность которых превышает возможности прокатных профилей, используют составные балки. Они могут быть сварными и клепаными, но последние применяют исключительно редко. Наибольшее применение получили балки двутаврового симметричного, реже несимметричного сечений. Такие балки состоят из трех элементов — верхнего и нижнего поясов, объединенных тонкой стенкой. Перспективными являются сечения в виде двутавров, в качестве полок которого используют прокатные тавры и холодногнутые профили.