расчет, характеристики и виды колонного двутавра

 

Двутавр – вид фасонного стального проката, востребованный для создания металлоконструкций, испытывающих значительные нагрузки. Для сооружения несущих колонн обычно используют широкополочные и колонные стальные двутавры, имеющие параллельные внутренние грани полок.

Колонные и широкополочные двутавровые балки: основные характеристики

Для изготовления металлопродукции, работающей в нормальных условиях, востребованы углеродистые стали обыкновенного качества – спокойные и полуспокойные. Для продукции ответственного назначения – низколегированные марки типа 09Г2С. Способы производства – горячая прокатка и сварка. Горячекатаные изделия регламентируются ГОСТом 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Сортамент двутавра в этих двух нормативных документах немного различается.

По сравнению с нормальными, широкополочные и колонные двутавры обладают увеличенной шириной полок, толщиной полок и стенок. Такая усиленная конструкция обеспечивает высокую прочность и жесткость изделий, но увеличивает их массу. При правильном расчете конструкции из двутавров устойчивы не только к статическим, но и динамическим усилиям.

Таблица размерных характеристик колонных и широкополочных двутавров

Диапазон характеристик	Двутавровые балки
	Широкополочные	Колонные
Высота стенки, мм	193-718	196-431
Ширина полки, мм	150-320	199-400
Толщина стенки, мм	6,0-23,0	6,5-23,0
Толщина полки, мм	9,0-36,5	10-33,5
Масса 1 м, кг	30,6-305,9	41,3-290,8
Количество метров в тонне	3,27-32,7	3,44-24,21

Применение двутавра для изготовления центрально-сжатых колонн

Функциональное назначение таких колонн – передача нагрузок, действующих сверху, на основание строения, а через него – на почву. На эти конструктивные элементы оказывают давление продольные силы, приводящие к равномерному сжатию поперечного сечения.

Конструктивные составляющие центрально-сжатых колонн:

• Оголовок. Предназначен для фиксации на нем расположенных выше конструкций.
• Стержень. Главный несущий элемент.
• База колонны из двутавра. Крепится к основанию анкерными болтами. Служит для распределения приложенного усилия по поверхности фундамента.

Колонны из двутавра по виду сечения стержня разделяют на – сквозные (решетчатые) и сплошные. По высоте сечение может быть постоянным по размеру или переменным. При расчете оптимальной конструкции колонны принимают во внимание:

• величину прилагаемого усилия;
• эксплуатационные условия;
• возможности изготовления;
• удобство примыкания элементов, обеспечивающих дополнительное поддержание конструкции.

Особенности конструкции центрально сжатых сплошных и решетчатых колонн

Для изготовления колонных конструкций со сплошным и решетчатым сечением используется металлопродукция различных типов.

Со сплошным сечением

При производстве этих колонн может использоваться колонный и широкополочный прокатный двутавр, а также сварная продукция с поперечным сечением Н-образной конфигурации. Сварной двутавр производится соединением трех листов стали с помощью экономичной индустриальной автоматической сварки. Сечение такой продукции бывает не только постоянным, но и переменным, обеспечивающим возможность экономии металла.

С решетчатым сечением

Такие конструкции состоят из двух вертикальных ветвей, которые связывают раскосами или планками. Жестко соединенные ветви работают совместно и обеспечивают значительную устойчивость и надежность. Оси, проходящие через ветви, называют «материальными», параллельно им – «свободными».

Наиболее прочным вариантом является соединение ветвей решеткой треугольной формы, изготовленной из раскосов. Такая решетка в плоскости грани представляет собой ферму, воспринимающую осевые силы. Применяется при значительном разносе ветвей – до 800 мм – и/или величине осевого усилия 2500 кН и более.

Дистанция между полками двух ветвей определяется в соответствии с условиями равноустойчивости стержня. Однако рекомендуется его делать более 15 см для возможности периодического окрашивания внутренних поверхностей, что необходимо для их защиты от коррозионного разрушения.

Двутавровая балка 10, 20: производство, размеры, вес, цена

Любая строительная конструкция требует укрепительного каркаса состоящего из металла или древесного материала. Одним из популярных изделий на данный момент считается двутавровая балка. Она предназначена для снижения нагрузки применяемого стройматериала на фундамент здания, сохранив при этом прочность и безопасность сооружения.

Общая информация

Балка металлическая двутавровая обладает данным названием благодаря своей конструкции. Т–образный профиль считается тавром, поскольку имеет сечение схожее по внешнему виду с символом «Т», но двутавровый продукт имеет две металлическими полки, в результате чего несет соответствующее название.

В разрезе материал обладает формой напоминающей букву «Н», данный тип конструкции отличается большей прочностью по сравнению с обычным профилем прямоугольного сложения. Коэффициент практичности превышает стандартный конструктивный элемент почти в 6 раз, а по жесткости – в 25 раз.

Схематичный рисунок двутавровой балки

Благодаря своим техническим показателям, балка двутавровая 10, 20 имеет широкий спектр применения в промышленных сферах деятельности, в бытовых условиях. Зачастую продукт используют для укрепления конструкции коттеджей, частных небольших домов или каркасных сооружений.

Разновидности двутавровых балок

Производство сварных двутавровых балок не заканчивается на изделиях металлического типа, в качестве основного материала могут применяться пилорамные материалы в виде дерева. Если сравнивать конструкцию с подобными пиломатериалами, то она выделяется повышенной устойчивостью перед изгибами даже при массивных нагрузках.

Деревянные балки не уступают металлу по устойчивости на излом и прочности

Вне зависимости от основного материала, из которого произведена двутавровая балка, она не подвергается деформации, что увеличивает возможность использовать продукт в любых типах построек.  Если требуется возвести стены, создать пололок или пол, этот стройматериал считается надежным помощником.

На данный момент существует три основных вида двутавр:

• стандартный;
• с широкими полками;
• колонного типа.

Стандартные изделия обладают полками с размером в 10-60 см, большой толщиной для боковых сторон, обеспечивающей правильное распределение общего веса, возлагающегося на элемент. Что касается жесткости, то материал не выделяется высокими показателями, именно поэтому его длина не может превышать 19 метров.

Широкополочные изделия имеют широкие боковые стенки, значение которых варьируется в пределах 40-60 см, при этом, в некоторых случаях размер может достигать 100 см. Показатели жесткости и прочности значительно превосходят стандартный тип изделия.

Колонные двутавры

Наилучшими техническими показателями обладают колонные разновидности, их размеры и вес значительно отличается от конкурирующих модификаций. В качестве основы применяется мощный стальной профиль, позволяющий балке справляться с нагрузками, измеряемые в тоннах.

ГОСТ и технические характеристики на двутавровые балки

Поскольку производство двутавровой балки основывается на изготовлении стройматериала для возведения серьезных конструкций, то каждый этап создания элементов должен соответствовать нормативам государственных стандартов. Отслеживаются все моменты, вплоть от максимально допустимого уклона внутренней части сторон, до таких значений, как инерция, уровень сопротивления, другие параметры.

Помимо всего, если взять в пример балки на прогиб, рассчитывается сама область прогиба, которая должна быть не более 0,15 S и это при высшем значении синусоиды дуги – 0,2%, в зависимости от общей длины стройматериала.

Разновидности двутавровой балки на прогиб или стандартного типа подразделяются на несколько категорий по предназначению, особенностям.

Классификация стальных двутавровых балок

• «С» — специальные изделия, при изготовлении которых применяется углеродистая низколегированная сталь, обладающая плотной структурой. Элементы решают вопросы укрепления шахтных колонн, служат в качестве армирующего основания.
• «М» — используются для создания подвесных путей с учетом последующего обустройства тельфера, позволяющего производить перевозку разнообразных грузов.
• «Ш» — горячего ката профиль, состоящий из стального материала, имеет широкие полки, длину до 24 м, высоту не более 1 м. Обеспечивает прочность конструкциям, выносливость перед большими нагрузками.
• «Б» — продукт с параметрами: длина – до 19 м, высота сторон не более 0,6м. Применяется для выполнения общестроительных задач по монтажу отдельно стоящих опорных конструкций или колонн.
• «К» — опорная балка двутавровая 20, 30, 40 и других модификаций, производится для создания стен тяжелонагруженных строительных сооружений, таких как котлованы, метрополитен. Обладает практически равными значениями параметров ширины и высоты боковых сторон, за счет чего достигается повышенная устойчивость перед нагрузками.

Прежде чем купить двутавровую балку,  следует внимательно изучить серию, указанную на изделии, которая сообщает основные параметры установки. Важно, чтобы технические характеристики изделия не имели расхождения с расчетными таблицами более 5%, иначе продукт не сможет обеспечить конструкцию необходимой прочностью, после возведения, находиться в ней будет просто небезопасно для человека.

ВИДЕО: Расчет и подбор двутавровой балки для перекрытия

Производство металлических и деревянных изделий

Расчет двутаврового профиля следует производить исходя из требований, которые впоследствии изготовления он должен выполнять. Также важно учитывать размеры ГОСТ, прочность, нагрузку, производимую непосредственно на элемент.

Процесс производства осуществляется путем сваривания трех стальных деталей в виде обычных удлиненных пластин. После проделывания работы получаются поясные швы, однако чтобы материал имел повышенную прочность, сварку требуется производить со всех сторон.

Процесс изготовления сварной двутавровой балки

Сварная двутавровая балка должна иметь две стенки, плотно прилегающие к основанию и расположенные в строгой параллельности по отношению друг к другу. Цена на продукт, произведенное собственноручным образом намного ниже товара, предоставленного на строительном рынке. Однако, взявшись за работу самостоятельного создания стального опорного элемента, следует учитывать все государственные стандарты, иначе изделие не будет выполнять функции по предназначению и сэкономленные денежные средства уйдут в двукратном размере на восстановление сооружения.

Спецификации балок деревянных двутавровых

Как уже было сказано раннее, стройматериал может быть изготовлен не только из стального продукта, но и из древесины. Для создания деревянного конструктивного изделия требуется применение калиброванного сухого товара, например, брус, ОСБ. Они считаются материалами древесного происхождения, предназначенные для применения в строительных сферах деятельности. Брусья, плиты обладают меньшими значениями устойчивости, однако при правильном изготовлении, обработке, установке, могут выполнять служить длительное время.

Главный минус двутавровой балки

Если во внимание брать изделия, изготовленные из стальных сплавов, то они имеют подверженность к образованию коррозии. Чтобы избежать неприятной ситуации, предварительно перед применением продукт следует обработать антикоррозийным средством.

Древесные стройматериалы не рекомендуется устанавливать в конструкциях с большими весовыми нагрузками или в помещениях, где возникает высокая вероятность возгорания.

ВИДЕО: Как посчитать балку на изгиб – сталь+дерево

ГОСТы и ТУ

Двутавры стальные горячекатаные ГОСТ 8239-89. Сортамент

Область применения

Стандарт устанавливает сортамент горячекатаных стальных двутавров с уклоном внутренних граней полок

Классификация

Горячекатаные стальные двутавры с уклоном внутренних граней полок по точности прокатки изготовляют:

• Б – повышенной точности;
• В – обычной точности.

Номинальные размеры и масса

Номер двутавра	Размеры, мм			Масса 1 м, кг
	h	b	s
10	100	55	4,5	9,46
12	120	64	4,8	11,50
14	140	73	4,9	13,70
16	160	81	5,0	15,90
18	180	90	5,1	18,40
20	200	100	5,2	21,00
22	220	110	5,4	24,00
24	240	115	5,6	27,30
27	270	125	6,0	31,50
30	300	135	6,5	36,50
33	330	140	7,0	42,20
36	360	145	7,5	48,60
40	400	155	8,3	57,00
45	450	160	9,0	66,50
50	500	170	10,0	78,50
55	550	180	11,0	92,60
60	600	190	12,0	108,00

Отклонения по массе 1 м двутавра не должны превышать плюс 3%, минус 5%. Профили изготавливают длиной от 4 до 12 м:

• мерной длины;
• кратной мерной длины;
• немерной длины.

Кривизна двутавра не должна превышать 0,2% длины.

Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок ГОСТ 26020-83. Сортамент

Область применения

Стандарт распространяется на стальные горячекатаные двутавры с параллельными гранями полок высотой от 100 до 1000 мм и шириной полок от 55 до 400 мм.

Классификация

По соотношению размеров условиям применения двутавры подразделяют на типы:

• Б – нормальные двутавры;
• Ш – широкополочные двутавры;
• К – колонные двутавры.

Номинальные размеры и масса

	Номерпрофиля	Размеры, мм				Масса 1 м, кг
		h	b	s	t
Нормальные двутавры	10Б1	100	55	4,1	5,7	8,1
	12Б1	117,6	64	3,8	5,1	8,7
	12Б2	120	64	4,4	6,3	10,4
	14Б1	137,4	73	3,8	5,6	10,5
	14Б2	140	73	4,7	6,9	12,9
	16Б1	157	82	4,0	5,9	12,7
	16Б2	160	82	5,0	7,4	15,8
	18Б1	177	91	4,3	6,5	15,4
	18Б2	180	91	5,3	8,0	18,8
	20Б1	200	100	5,6	8,5	22,4
	23Б1	230	110	5,6	9,0	25,8
	26Б1	258	120	5,8	8,5	28
	26Б2	261	120	6,0	10,0	31,2
	30Б1	295	140	5,8	8,5	32,9
	30Б2	299	140	6,0	10,0	36,6
	35Б1	346	155	6,2	8,5	38,9
	35Б2	349	155	6,5	10,0	43,3
	40Б1	392	165	7,0	9,5	48,1
	40Б2	396	165	7,5	11,5	54,7
	45Б1	443	180	7,8	11,0	59,8
	45Б2	447	180	8,4	13,0	67,5
	50Б1	492	200	8,8	12,0	73
	50Б2	496	200	9,2	14,0	80,7
	55Б1	543	220	9,5	13,5	89
	55Б2	547	220	10,0	15,5	97,9
	60Б1	593	230	10,5	15,5	106,2
	60Б2	597	230	11,0	17,5	115,6
	70Б1	691	260	12,0	15,5	129,3
	70Б2	697	260	12,5	18,5	144,2
Нормальные двутавры	80Б1	791	280	13,5	17,0	159,5
	80Б2	798	230	14,0	20,5	177,9
	90Б1	893	300	15,0	18,5	194
	90Б2	900	300	15,5	22,0	213,8
	100Б1	990	320	16,0	21,0	230,6
	100Б2	998	320	17,0	25,0	258,2
	100Б3	1006	320	18,0	29,0	285,7
	100Б4	1013	320	19,5	32,5	314,5
Широкополочные двутавры	20Ш1	193	150	6,0	9,0	30,6
	23Ш1	226	155	6,5	10,0	36,2
	26Ш1	251	180	7,0	10,0	42,7
	26Ш2	255	180	7,5	12,0	49,2
	30Ш1	291	200	8,0	11,0	53,6
	30Ш2	295	200	8,5	13,0	61
	30Ш3	299	200	9,0	15,0	68,3
	35Ш1	338	250	9,5	12,5	75,1
	35Ш2	341	250	10,0	14,0	82,2
	35Ш3	345	250	10,5	16,0	91,3
	40Ш1	388	300	9,5	14,0	96,1
	40Ш2	392	300	11,5	16,0	111,1
	40Ш3	396	300	12,5	18,0	123,4
	50Ш1	484	300	11,0	15,0	114,4
	50Ш2	489	300	14,5	17,5	138,7
	50Ш3	495	300	15,5	20,5	156,4
	50Ш4	501	300	16,5	23,5	174,1
	60Ш1	580	320	12,0	17,0	142,1
	60Ш2	587	320	16,0	20,5	176,9
	60Ш3	595	320	18,0	24,5	205,5
	60Ш4	603	320	20,0	28,5	234,2
	70Ш1	683	320	13,5	19,0	169,9
	70Ш2	691	320	15,0	23,0	197,6
	70Ш3	700	320	18,0	27,5	235,4
	70Ш4	708	320	20,5	31,5	268,1
	70Ш5	718	320	23,0	36,5	305,9
Колонные двутавры	20К1	195	200	6,5	10,0	41,5
	20К2	198	200	7,0	11,5	46,9
	23К1	227	240	7,0	10,5	52,2
	23К2	230	240	8,0	12,0	59,5
	26К1	255	260	8,0	12,0	65,2
	26К2	258	260	9,0	13,5	73,2
	26К3	262	260	10,0	15,5	83,1
	30К1	296	300	9,0	13,5	84,8
	30К2	300	300	10,0	15,5	96,3
	30К3	304	300	11,5	17,5	108,9
	35К1	343	350	10,0	15,0	109,7
	35К2	348	350	11,0	17,5	125,9
	35К3	353	350	13,0	20,0	144,5
	40К1	393	400	11,0	16,5	138
	40К2	400	400	13,0	20,0	165,6
	40К3	409	400	16,0	24,5	202,3
	40К4	419	400	19,0	29,5	242,2
	40К5	431	400	23,0	35,5	291,2

Двутавры в соответствии с заказом изготовляют длиной от 6 до 24 м:

• мерной длины;
• мерной длины с отрезком;
• кратной мерной длины;
• кратной мерной длины с отрезком;
• немерной длины.

Отрезком считаются двутавры длиной не менее:

• 3 м – для профилеразмеров с линейной плотностью до 20 кг/м;
• 4 м – для профилеразмеров с линейной плотностью свыше 20 кг/м.

Для двутавров мерной длины с отрезком и кратной мерной длины с отрезком допускаются отрезки в объеме:

• до 5 % от массы партии – для профилеразмеров с линейной плотностью до 20 кг/м;
• до 8 % от массы партии – для профилеразмеров с линейной плотностью свыше 20 до 50 кг/м;
• до 12 % от массы партии – для профилеразмеров с линейной плотностью свыше 50 до 150 кг/м;
• до 20 % от массы партии – для профилеразмеров с линейной плотностью свыше 150 кг/м.

Допускается изготовление двутавров ограниченной длины в пределах немерной.

Балки двутавровые и швеллеры стальные специальные ГОСТ 19425-74. Сортамент

Область применения

Стандарт распространяется на горячекатаные двутавровые балки для подвесных путей (М), армировки шахтных стволов (С) и швеллеры автомобильной промышленности (С).

Классификация

По условиям применения двутавры подразделяют на типы:

• М – для подвесных путей;
• С – для армировки шахтных стволов.

Швеллеры для автомобильной промышленности – С.

Угол внутренних граней полок должен быть не более:

• для балок М – 12%;
• для балок С – 16%;
• для швеллеров – не более 10%.

По точности прокатки профили изготовляют:

• А – высокой точности;
• В – обычной точности.

Номинальные размеры и масса

Номер профиля	Размеры, мм			Масса 1 м, кг
	h	b	s
Балки двутавровые
14C	140	80	5,5	16,9
20C	200	100	7,0	27,9
20Ca	200	102	9,0	31,1
22С	220	110	7,5	33,1
27С	270	122	8,5	42,8
27Са	270	124	10,5	47,0
36С	360	140	14,0	71,3
18М	180	90	7,0	25,8
24М	240	110	8,2	38,3
30М	300	130	9,0	50,2
36М	360	130	9,5	57,9
45М	450	150	10,5	77,6
Швеллеры
18С	180	68	7,0	20,2
18Са	180	70	9,0	23,0
20С	200	73	7,0	22,6
30С	300	87	9,5	39,1

Предельные отклонения по массе 1 м профиля не должны превышать плюс 3%, минус 5%.

Марки стали и технические требования – по ГОСТ 535-79 и другим действующим стандартам, оговоренным в заказе.

В соответствии с заказом балки и швеллеры изготовляются длиной от 4 до 13 м:

• мерной длины;
• кратной мерной длины;
• мерной длины с остатком до 5% массы партии;
• кратной мерной длины с остатком до 5% массы партии;
• немерной длины.

Остатком считаются профили длиной не менее 3 м.

При изготовлении профилей немерной длины допускается наличие профилей длиной не менее 3 м в количестве не более 5% массы партии.

На каждом профиле дополнительно к требованиям ГОСТ 7566-81 в части маркировки проката должен быть нанесен номер профиля с индексом М или С (18М, 20Са, 36С и т. д.).

Двутавры горячекатанные с параллельными гранями полок СТО АСЧМ 20-93 Стандарт Ассоциации предприятий и организаций по стандартизации продукции черной металлургии. Технические условия, сортамент

Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к горячекатаным двутаврам из нелегированной и низколегированной стали.

Нормативные ссылки

• ГОСТ 535-88 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия;
• ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия;
• ГОСТ 27772-88 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия;
• ГОСТ 7566-81 Прокат и изделия дальнейшего передела. Правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения.

Классификация

По соотношению размеров и форме профиля двутавры подразделяют на 3 типа:

• Б – нормальные с параллельными гранями полок;
• Ш – широкополочные с параллельными гранями полок;
• К – колонные с параллельными гранями полок.

Номинальные размеры и масса

	Номерпрофиля	Размеры, мм				Масса 1 м, кг
		h	b	s	t
Нормальные двутавры	10Б1	100	55	4,1	5,7	8,1
	12Б1	117,6	64	3,8	5,1	8,7
	12Б2	120	64	4,4	6,3	10,4
	14Б1	137,4	73	3,8	5,6	10,5
	14Б2	140	73	4,7	6,9	12,9
	16Б1	157	82	4,0	5,9	12,7
	16Б2	160	82	5,0	7,4	15,8
	18Б1	177	91	4,3	6,5	15,4
	18Б2	180	91	5,3	8,0	18,8
	20Б1	200	100	5,6	8,5	22,4
	23Б1	230	110	5,6	9,0	25,8
	26Б1	258	120	5,8	8,5	28
	26Б2	261	120	6,0	10,0	31,2
	30Б1	295	140	5,8	8,5	32,9
	30Б2	299	140	6,0	10,0	36,6
	35Б1	346	155	6,2	8,5	38,9
	35Б2	349	155	6,5	10,0	43,3
	40Б1	392	165	7,0	9,5	48,1
	40Б2	396	165	7,5	11,5	54,7
	45Б1	443	180	7,8	11,0	59,8
	45Б2	447	180	8,4	13,0	67,5
	50Б1	492	200	8,8	12,0	73
	50Б2	496	200	9,2	14,0	80,7
	55Б1	543	220	9,5	13,5	89
	55Б2	547	220	10,0	15,5	97,9
	60Б1	593	230	10,5	15,5	106,2
	60Б2	597	230	11,0	17,5	115,6
	70Б1	691	260	12,0	15,5	129,3
	70Б2	697	260	12,5	18,5	144,2
Широкополочные двутавры	20Ш1	193	150	6,0	9,0	30,6
	23Ш1	226	155	6,5	10,0	36,2
	26Ш1	251	180	7,0	10,0	42,7
	26Ш2	255	180	7,5	12,0	49,2
	30Ш1	291	200	8,0	11,0	53,6
	30Ш2	295	200	8,5	13,0	61
	30Ш3	299	200	9,0	15,0	68,3
	35Ш1	338	250	9,5	12,5	75,1
	35Ш2	341	250	10,0	14,0	82,2
	35Ш3	345	250	10,5	16,0	91,3
	40Ш1	388	300	9,5	14,0	96,1
	40Ш2	392	300	11,5	16,0	111,1
	40Ш3	396	300	12,5	18,0	123,4
	50Ш1	484	300	11,0	15,0	114,4
	50Ш2	489	300	14,5	17,5	138,7
	50Ш3	495	300	15,5	20,5	156,4
	50Ш4	501	300	16,5	23,5	174,1
	60Ш1	580	320	12,0	17,0	142,1
	60Ш2	587	320	16,0	20,5	176,9
	60Ш3	595	320	18,0	24,5	205,5
	60Ш4	603	320	20,0	28,5	234,2
	70Ш1	683	320	13,5	19,0	169,9
	70Ш2	691	320	15,0	23,0	197,6
	70Ш3	700	320	18,0	27,5	235,4
	70Ш4	708	320	20,5	31,5	268,1
	70Ш5	718	320	23,0	36,5	305,9
Колонные двутавры	20К1	195	200	6,5	10,0	41,5
	20К2	198	200	7,0	11,5	46,9
	23К1	227	240	7,0	10,5	52,2
	23К2	230	240	8,0	12,0	59,5
	26К1	255	260	8,0	12,0	65,2
	26К2	258	260	9,0	13,5	73,2
	26К3	262	260	10,0	15,5	83,1
	30К1	296	300	9,0	13,5	84,8
	30К2	300	300	10,0	15,5	96,3
	30К3	304	300	11,5	17,5	108,9
	35К1	343	350	10,0	15,0	109,7
	35К2	348	350	11,0	17,5	125,9
	35К3	353	350	13,0	20,0	144,5
	40К1	393	400	11,0	16,5	138
	40К2	400	400	13,0	20,0	165,6
	40К3	409	400	16,0	24,5	202,3
	40К4	419	400	19,0	29,5	242,2
	40К5	431	400	23,0	35,5	291,2

Двутавры изготовляют длиной:

• мерной длины;
• мерной с немерной;
• немерной;
• ограниченной в пределах немерной.

По согласованию потребителя с изготовителем допускается изготовление двутавров от 8 до 24 м и с интервалом промежуточных размеров 0,1 м.

При изготовлении двутавров мерной длины с немерной объем двутавров немерной длины не должен превышать:

• 5% от массы партии – при массе 1 м длины двутавра до 20 кг;
• 8% от массы партии – при массе 1 м длины двутавра от 20 до 50 кг;
• 12% от массы партии – при массе 1 м длины двутавра от 50 до 110 кг включительно;
• 20 % от массы партии – при массе 1 м длины двутавра свыше 110 кг

Двутавры немерной длины и длины, ограниченной в пределах немерной, изготавливают от 4 до 24 м.

Двутавр колонный с параллельными гранями полок — сортамент

Если вы всерьёз задумались о постройке своего дома, гаража или дачи, то наверняка столкнулись с необходимостью разобраться в громадном количестве технических терминов. Все они обозначают те или иные строительные элементы или операции. Одним из важнейших из них является двутавр. Что это такое?

Двутавр – стальное изделие в виде балки различной формы. В большинстве случаев используются двутавры колонные, которые имеют форму буквы «Н».

Для соблюдения установленных норм и стандартов в строительстве нужно быть в курсе всех особенностей двутавров: конструкции, размеров, массы и тому подобное. Все эти вопросы будут освящены в данной статье.

Общее описание колонного двутавра

В большинстве случаев колонные двутавры производятся в соответствии с определенными стандартами, которые устанавливаются, как централизовано – государством, так и локально – действуют на одном или нескольких предприятиях. Производство изделия нестандартной конструкции осуществляется только по специальному заказу.

ВАЖНО: По существующей классификации колонный двутавр маркируется буквой «К». Его технические характеристики отвечают требованиям ГОСТ 26020-83.

Отличительной чертой этого типа изделий является значительно большая толщина стенок. Это придаёт изделию значительную прочность и устойчивость, в то же время негативно сказываясь на его массе.

Еще одной особенностью этого двутавра является то, что он выполняется с параллельными гранями полок. Они позволяют равномерно распределять общий вес строительной конструкции.

Технические особенности

Наиболее значимыми техническими параметрами колонного двутавра с параллельными гранями полок являются:

• ширина полки – от двухсот до четырехсот миллиметров;
• высота изделия – от ста девяноста шести до четырехсот двадцати девяти миллиметров;
• толщина стенки – от шести с половиной до двадцати трех миллиметров;
• примерная толщина полки – от десяти до тридцати трех с половиной миллиметров;
• вес одного метра конструкции – от сорока одного до двухсот девяноста килограмм;
• радиус закругления – около пятнадцати миллиметров;
• допустимая кривизна – до двух десятых процента от длинны конструкции;
• длинна изделия – от четырех до двенадцати метров.

Применение

Область использования этого изделия очень велика. Это, прежде всего, обусловлено его техническими характеристиками, позволяющими выдерживать большие нагрузки. Вследствие этого возникает возможность уменьшить общий вес различных строительных конструкций, а также хорошо сэкономить на строительстве.

Сегодня двутавр типа «К» применяется при возведении колон и опорных сооружений при постройке всех типов зданий: как жилых, так и промышленных. Еще одной сферой его применения является формирование каркаса несущих конструкций различных инженерных и фортификационных сооружений: мосты, дамбы и тому подобное.

В заключение нужно отметить, что колонный двутавр является крайне востребованным и широко используемым изделием. Благодаря успешному сочетанию таких факторов как превосходные технические характеристики, высокая надежность и относительно невысокая цена он является стабильным лидером своего сегмента рынка.

Сортамент колонных двутавров по ГОСТ 26020-83

Вашему вниманию, представлен сортамент колонных двутавров, выполненных по ГОСТ 26020-83:

Балка 20Б1, 20К1, 20К2, 20Ш1

Характеристики и размеры балки 20

Двутавры с номером профиля 20 типа Б, Ш, К имеют одинаковый номер профиля, соответствующий высоте двутавра (в пределах 200 мм), производятся с параллельными гранями полок и имеет симметричный профиль сечения относительно осей У и Х.

Балка изготавливается в соответствии с ГОСТ 26020, СТО АСЧМ 20-93. Используя справочные данные таблицы 1 СТО АСЧМ 20-93, определим основные отличия двутавров рассматриваемых типов:

№ профиля	h, мм	b, мм	s, мм	t, мм	r, мм	Площадь сечения, см2	Вес 1 метра длины, кг	I-x, см4	W-x, см3	S-x, см3	ri-x, см	I-y, см4	W-y, см3	ri-y, см	Стоимость в прайс-листе
Нормальные двутавры
Балка 20Б1	200	100	5,5	8	11	27,16	21,3	1844	184,4	104,7	8,24	133,9	26,8	2,22	открыть цены
Колонные двутавры
Балка 20К1	196	199	6,5	10	13	52,69	41,4	3846	392,5	216,4	8,54	1314,4	132,1	4,99	открыть цены
Балка 20К2	200	200	8	12	13	63,53	49,9	4716	471,6	262,8	8,62	1601,4	160,1	5,02	открыть цены
Широкополочные двутавры
Балка 20Ш1	194	150	6	9	13	39,01	30,6	2690	277,3	154,3	8,30	507,1	67,6	3,61	открыть цены

Как видно из таблицы, двутавровые балки прокатываются 3 типов:

• Балка 20Б1 — относится к нормальным двутаврам с соотношением ширины полок к высоте профиля b/h = 100/200 = 1:2. Это наиболее экономичный профиль с точки зрения металлоемкости. По сравнению с двутаврами типа К и Ш имеет меньшую ширину полок и толщину стенок.
• Двутавры 20К1 и 20К2 относятся к колонным профилям проката с соотношением b/h = 200:195 = 1:0,98 (для профиля К1) и b/h = 200:198 = 1:0,99 (для профиля К2), то есть примерно с соотношением b/h, близким к 1:1. Такая конструктивная особенность придает профилям балок 20К1 и 20К2 хорошую устойчивость относительно оси У.
• Профиль 20Ш1 по конструкции относится к широкополочному типу с соотношением b/h = 150:193 ≈ 1:1,29. Конструктивные особенности балок типа Ш — параллельность граней полок и мощность сечения. Поэтому двутавр 20Ш1 применяется в виде самостоятельного конструктивного элемента – балки, колонны, стержневого элемента тяжелых ферм.

Применение

Нормальные, широкополочные и колонные тавры 20-й серии в зависимости от профиля широко применяются:

• в решетчатых конструкциях
• в качестве поясов стропильных и подстропильных кровельных ферм
• элементов верхних и нижних поясов сварных подкрановых балок
• в поясах ферм пролетных строений эстакад технологических трубопроводов
• в мостостроительных конструкциях.

Как правильно определить стоимость 1 балки

В прайс-листе на сайте АРЕХ METAL приведена цена балки 20Б1 и других типов профиля (20К1, 20К2, 20Ш1) за 1 тонну проката. Используя данную величину и теоретическую массу 1 метра, можно вычислить стоимость двутавра требуемой длины по формуле:

• Стоимость 1 шт = (Вес, кг х Цена за тонну : 1000) х Длина, м

Балка двутавровая г/к колонная

Колонная балка отличается внушительной толщиной перемычек и полок, благодаря чему устойчива к значительным нагрузкам.

Полки балки параллельны друг другу, как и у обычного двутавра, но в сравнении с ним заметно утолщены, поэтому балка «К» значительно тяжелее.

Используется в строительстве мостов, колонн, крупнопанельных зданий, стоек и каркасов.

Сортировать:

Не сортировать

Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок СТО АСЧМ 20-93. 

Стандарт распространяется на  двутавровые  балки изготовляемые из нелегированных и низколегированных марок стали. 

 

 Классификация 

По соотношению размеров и форме профиля двутавры подразделяют на 3 типа: 

Ø  Б – нормальные с параллельными гранями полок;

Ø  Ш – широкополочные с параллельными гранями полок;

Ø  К – колонные с параллельными гранями полок.   

Колонные  двутавры номинальные размеры и масса

Номер профиля	Размеры , мм				Масса 1 м, кг
	h	b	s	t
20 К1	196	199	6,5	10,0	41,4
20 К2	200	200	8,0	12,0	49,9
25 К1	246	249	8,0	12,0	62,6
25 К2	250	250	9,0	14,0	72,4
25 К3	253	251	10,0	15,5	80,2
30 К1	298	299	9,0	14,0	87
30 К2	300	300	10,0	15,0	94
30 К3	300	305	15,0	15,0	105,8
30 К4	304	301	11,0	17,0	105,8
35 К1	342	348	10,0	15,0	109,1
35 К2	350	350	12,0	19,0	136,5
40 К1	394	398	11,0	18,0	146,6
40 К2	400	400	13,0	21,0	171,7
40 К3	406	403	16,0	24,0	200,1
40 К4	414	405	18,0	28,0	231,9
40 К5	429	400	23,0	35,5	290,8

Колонный двутавр — сортамент по ГОСТ, размеры

Колонный двутавр – вид фасонного металлопроката с поперечным сечением в виде буквы «Н», параллельными внутренними гранями полок. Изготавливается горячей прокаткой. Для него характерна увеличенная толщина стенок и полок, что обуславливает более высокую массу и прочностные характеристики, по сравнению с прокатом обычной серии. Для изготовления востребованы углеродистые стали – Ст3сп, Ст3пс и другие, соответствующие ГОСТу 380-2005, низколегированные – типа 09Г2С. При использовании низкоуглеродистых сталей продукция хорошо сваривается, что обеспечивает оперативный монтаж. Для увеличения долговечности металлопрокат покрывают составами, повышающими антикоррозионные характеристики поверхности, – цинковыми, алюцинковыми, ЛКМ.

Характеристики

Сортамент колонного двутавра регламентируется ГОСТом 26020-83. Изделия обозначаются номером, равным (примерно) высоте в сантиметрах, буквой «К» и цифрами 1-5 после нее, указывающими на исполнение. Чем больше эта цифра, тем мощнее прокат.

Еще один нормативный документ, определяющий размеры колонного двутавра – СТО АСЧМ 20-93. Он содержит малый ассортимент номеров – 20, 25, 30, 35, 40 – с большим количеством исполнений – 1-5.

Таблица размеров и весов по ГОСТу 26020-83

Обозначение профиля	Высота, см	Масса 1 м, кг
20К1	19,5	41,5
20К2	19,8	46,9
23К1	22,7	52,2
23К2	23,0	59,5
26К1	25,5	65,2
26К2	25,8	73,2
26К3	26,2	83,1
30К1	29,6	84,8
30К2	30,0	96,3
30К3	30,4	108,9
35К1	34,3	109,7
35К2	34,8	125,9
35К3	35,3	144,5
40К1	39,3	138,0
40К2	40,0	165,6
40К3	40,9	202,3
40К4	41,9	242,2
40К5	43,1	291,2

 

Области применения:

• в качестве колонн и вертикальных опор, которые подвергаются высоким нагрузкам, при строительстве крупнопанельных общегражданских и промышленных зданий;
• в тяжелом машиностроении;
• в мостостроении;
• для создания надежных опор.

Двутавры колонного типа хранятся на приспособленных для этих целей открытых площадях штабелями, по высоте не превышающими 2 м. Перевозятся без упаковывания в пачки. На торцы наносят маркировку несмываемой краской, указывающую на марку стали.

Гибочная универсальная колонна, Гибка двутавровых балок, Гибка профилей Двутавровые балки

Балка

В строительстве балка подобна мини-мосту в конструкции, несущей нагрузку. Нагрузкой может быть кирпичная стена, пол или крыша здания.

Конструкционные балки называются двутавровыми или двутавровыми балками из-за формы их поперечного сечения. Как двутавровые, так и двутавровые балки способны противостоять силам сдвига и чрезвычайно устойчивы к изгибу. Плоские горизонтальные участки балок называются фланцами.Средняя вертикальная часть, соединяющая оба фланца, называется стенкой.

Двутавровая балка

Функция полотна — противостоять силам сдвига, которые могут привести к поломкам или сжатию.

Балка

I также имеет несколько галтелей, в которых стенка соединяется под изогнутым углом с полками.

Балки и широкие полки сгибаются на станках для гибки балок серии BIT (профилегибочные машины) от очень маленьких до очень больших размеров.

Категория пучка

• Двутавровые балки , названные так потому, что их форма напоминает большую букву «I», также известны как S-образные балки или младшие балки. Их фланцы сужаются для большей прочности. Они обычно используются в промышленных приложениях, а также в коммерческом и жилом строительстве.
• W-образная балка похожа на двутавровую балку, за исключением прямого неконусного фланца. Эти балки, используемые на всех рынках стальных конструкций, также известны как «широкополочные».
• Двутавровые балки обычно длиннее и тяжелее двутавровых балок, с более длинными полками, которые напоминают заглавную букву «H.«Их стенки и фланцы часто имеют одинаковую толщину. Вы найдете их в коммерческом и жилом строительстве, на мостах и ​​на базах тяжелой техники.
• S-образные балки имеют ту же форму, что и двутавры, за исключением наклонного участка на внутренней части поверхностей фланца. Также известные как американские стандартные балки, они в основном используются в строительстве.

Таблица выбора углового гибочного станка BIT для гибки двутавровой балки

Модель	Hard Way		Легкий путь
	Параметры (мм)	Минимальный внутренний диаметр (мм)	Технические характеристики (мм)	Минимальный внутренний диаметр (мм)
W24S-16			120	600
W24S-45			140	600
W24S-75	120	4000	200	1000
W24S-140	160	6000	300	1200
W24S-180	200	9000	360	2000 г.
W24S-250	240	15000	450	2500
W24S-320	320	32000	500	3000
W24S-400	400	35000	550	4000
W24S-500	450	40000	600	5000
W24S-600	500	40000	700	6000

Гибка двутавровых балок

Гибка профилей двутавровых балок (сложный и простой способ)

Этот структурный профиль, как универсальная балка, имеет широкое применение в строительстве и промышленности.

Профилегибочный станок серии

BIT позволяет сгибать широкую полку и двутавровую балку как в легком (против слабой оси), так и в сложном (против сильной оси).

Профилегибочный станок может сгибать все типы балок / широкополок, включая алюминий, нержавеющую и углеродистую сталь.

Двутавровая балка и широкий фланец указаны в аналогичных моделях.

Наиболее распространенный метод гибки — это метод гибки валком или пирамидальной гибки. В рулоны загружается прямой материал; затем валки перемещаются горизонтально, чтобы придать материалу желаемый радиус.Материал также можно изгибать постепенно горячим или холодным. Здесь одновременно сгибаются небольшие участки материала. Когда закончено, секция имеет плавный изгиб по отношению к изогнутой секции.

Гибка балок (гибка двутавровых балок / S-образных балок)

Двутавровые балки или, как их иногда называют, младшие балки или S-образные балки в основном изготавливаются из конструкционной стали и часто используются в секторе промышленного строительства. Эти структурные двутавровые балки находят различное применение в строительной отрасли, но наиболее популярными из них являются строительство каркаса или другие цели общей структурной поддержки.

Другие инструменты, которые современные мастерские используют для гибки широкой полки и двутавровой балки, — это натяжное устройство для полотна и оправки. Эти инструменты крайне важны для использования при жестком изгибе, поскольку они предотвращают коробление или деформацию критического полотна.

Основное различие между двутавровой балкой и широкой полкой состоит в том, что двутавровая балка имеет конические полки, а широкая полка имеет прямые полки.

Тройники (балки колочные)

Вы можете разделить широкий фланец любого размера на Т-образные (тройники) и выпрямить на нашей профилегибочной машине с допусками фрезерования.

Схемы каркаса — SteelConstruction.info

Большинство стальных каркасов, используемых в строительстве в Великобритании, можно сгруппировать следующим образом:

• Стяжные рамы или «простая» конструкция, в которой балки и колонны рассчитаны на то, чтобы выдерживать только вертикальные нагрузки. Разъемы выполнены номинально штырьковыми.
• Жесткие или сплошные рамы, в которых каркасная конструкция спроектирована так, что соединения между элементами выдерживают моменты.
• Арочные конструкции, в которых силы передаются на землю в основном за счет сжатия внутри конструкции.
• Натяжные конструкции, в которых силы передаются на землю за счет растяжения (или цепного действия) и за счет сжатия в столбах или мачтах, как в палатке.

Стяжные рамы с номинально штифтовыми соединениями и вертикальными распорками предлагают очень конкурентоспособное по стоимости структурное решение и являются наиболее часто используемой структурной системой в зданиях. Конструкции с жестким каркасом предпочтительны, если нет возможности использовать вертикальные распорки, например, в полностью застекленных фасадах или в крупнопролетных конструкциях.В скрепленных рамах колонны рассчитаны на сопротивление главным образом усилиям сжатия. Колонны, используемые в жестких или сплошных каркасах, также спроектированы так, чтобы противостоять изгибу.

Арочные и натяжные конструкции зависят от свойств стали на сжатие и растяжение и следуют четко определенным принципам конструкции. Структуры напряжения обычно ассоциируются с выразительными внешними структурами. Натяжные элементы в виде тросов или стержней обычно крепятся к земле.

[вверх] Компоненты из конструкционной стали

Основные статьи: Изделия из стальных конструкций, Модульная конструкция, Композитная конструкция

Формы профилей стальных открытых горячекатаных

Архитектору и дизайнеру доступен широкий спектр стальных компонентов, в том числе:

Соединения на месте обычно выполняются болтовым соединением, в то время как сварка может быть предпочтительнее для заводских соединений.

Производится широкий ассортимент стандартных горячекатаных стальных профилей, из которых проектировщики могут выбрать профиль, размер и вес, соответствующие конкретному применению. Это профили балки (UB), профили колонн с широкими полками (UC), параллельные полочные швеллеры (PFC), конструкционные полые профили (SHS) и угловые профили.

Формы конструктивных полых профилей (ШС)

Компоненты стандартного открытого стального профиля

Современные открытые стальные профили имеют параллельные фланцы.Серийный размер изменяется с шагом примерно 50 мм по глубине для более мелких участков и около 75 мм для более глубоких участков. Внутренние размеры между фланцами определяются используемыми прокатными станами, поэтому внешние размеры могут изменяться в зависимости от веса секции. Стандартизация горячекатаных стальных профилей привела к принятию стандартных соединений, которые стали привычными в отрасли.

На рисунке поясняются термины, используемые в отношении открытых горячекатаных профилей.Подробные размеры и характеристики профиля горячекатаного профиля, поставляемого British Steel и Tata Steel, доступны здесь.

[вверх] Балка стальная

Балки

рассчитаны на сопротивление изгибающим моментам и поперечным силам. Формы горячекатаных профилей предназначены для достижения оптимальных свойств изгиба при использовании стали. При проектировании схемы равномерно нагруженных стальных балок обычно используются секции с отношением пролета к глубине от 18 до 20, т.е.е. при пролете 8 м стальная балка будет иметь глубину примерно 450 мм. В таблице приведены типичные отношения пролета к глубине для различных типов балок, используемых в различных системах перекрытий. Первичные балки простираются между колоннами, а второстепенные балки проходят между первичными балками и напрямую поддерживают плиту перекрытия.

Типичное соотношение пролета / глубины

Форма конструкции	Отношение пролета / глубины для различных балок
	Второстепенные балки	Основные балки
Балка стальная	18-20	13-15
Балка композитная	22-25	16-18
Сотовая балка +	20–27	15-18
Балка перекрытия неглубокая	26–28	—
Стальная ферма +	15-18	12-15

Примечание:
⁺ Позволяет пропускать услуги через глубину балки

[вверх] Композитные балки

Балка кромочная композитная с композитным настилом

Стальные балки

могут быть спроектированы так, чтобы действовать совместно с бетонной плитой с помощью соединителей, работающих на сдвиг, обычно в виде сварных стальных шпилек, которые привариваются через равные промежутки к верхнему фланцу стальной балки.Показана составная краевая балка с настилом из оцинкованной стали, ориентированная параллельно балке.

Композитное действие значительно увеличивает прочность и жесткость стальной балки и, следовательно, может привести к более длинным пролетам для того же размера секции или, в качестве альтернативы, более легкие и мелкие секции могут использоваться для той же нагрузки и конфигурации пролетов. Для эффективного проектирования композитных балок отношение пролета к глубине балки находится в диапазоне от 22 до 25, поэтому композитная балка на 25–30% меньше стальной балки и на 30–40% легче по весу стали. .

Композитный настил выдерживает нагрузки во время строительства без временной подпорки до пролета примерно до 4 м, в зависимости от профиля настила. Пролеты могут достигать примерно 5 м, если плита подпирать во время строительства. Альтернативной формой композитной балки является использование сборных железобетонных плит с бетонным покрытием.

[наверх] Конструкционные системы в многоэтажных домах

Основные статьи: Многоэтажные офисные здания, Системы перекрытий, Длиннопролетные балки, Фермы, Стяжные рамы, Сплошные рамы, Композитная конструкция

Ростверк 7.Основные балки пролетом 5 м и второстепенные балки пролетом 9 м в композитной конструкции

Расположение балок перекрытий в зданиях во многом зависит от расстояния между колоннами. Колонны по периметру здания обычно расположены на расстоянии от 5 до 8 м, чтобы поддерживать элементы фасада. В большинстве зданий второстепенные балки спроектированы таким образом, чтобы перекрывать большее расстояние в решетке перекрытия, поэтому изгибающий момент, которому они сопротивляются, аналогичен моменту изгиба основных балок, и поэтому они могут иметь ту же глубину, что и основные балки.

Показана компоновка балок в сетке 7,5 м x 9 м, в которой основные балки охватывают меньшее расстояние сетки и выбираются такой же глубины, что и второстепенные балки. Когда соединители, работающие на срез, привариваются к стальному настилу, верхний фланец стальных балок не окрашивается. В идеале более тяжелые балки должны быть соединены с полками колонны, но это не всегда возможно, потому что более широкие балки, возможно, придется «надрезать», чтобы они поместились между полками колонны. При соединении широких балок с более узкими колоннами могут потребоваться специальные меры по детализации.

В зданиях с ограниченной высотой потолка, например, в проектах реконструкции, секции UC могут использоваться вместо секций UB в качестве неглубоких, хотя и более тяжелых балок.

Длинные пролеты, коммерческие офисные помещения открытой планировки — Vulcan House, Шеффилд

Во многих зданиях проектирование более длинных внутренних пролетов обеспечивает более гибкое планирование пространства. Для изготовления длиннопролетных первичных или вторичных балок могут использоваться различные системы конструкционной стали.Эти системы с большим пролетом обычно используют принципы композитной конструкции для увеличения их жесткости и прочности и часто обеспечивают интеграцию услуг в пределах их глубины через отверстия в перемычках балок.

Конструкция неглубокого перекрытия отличается от других стальных конструкций тем, что не требует дополнительных балок, кроме стяжных элементов для соединения колонн для обеспечения прочности и устойчивости конструкции во время строительства.

[вверх] Ячеистые балки

Корончатые или ячеистые балки являются примерами элементов с более длинными пролетами, которые имеют большие, как правило, правильные отверстия в пределах глубины стенки.Эти балки обеспечивают большую конструктивную эффективность за счет увеличения глубины сечения при заданном использовании стали и обеспечивают несколько маршрутов для обслуживания. Ячеистые балки имеют большую архитектурную привлекательность из-за своей кажущейся легкости и отличительного внешнего вида на длиннопролетных крышах и перекрытиях.

В зубчатой ​​балке стенка прокатанного профиля разрезается по длине балки в форме шестиугольной «волны». Две части разделяются, смещаются, а затем свариваются вместе, чтобы получить более глубокое сечение.

• Изготовление ячеистой балки

(изображения любезно предоставлены Kloeckner Metals UK Westok)

В ячеистой балке перегородка прокатанного профиля разрезается для образования круглых или удлиненных отверстий. Диаметр отверстий может варьироваться от 0,5 до 0,8 глубины балки.Ячеистые балки конструктивно эффективны и открывают множество архитектурных возможностей. При формировании из прокатных стальных профилей верхняя и нижняя части ячеистой балки могут быть разных размеров, а секции можно легко регулировать и изгибать перед процессом сварки. В этом процессе образуется очень мало отходов, и все обрезки стали на 100% перерабатываются. Пример системы перекрытия с использованием ячеистых балок показан справа.

Когда балки изготавливаются из трех стальных пластин, размеры полок могут варьироваться, но толщина стенки остается постоянной.Размеры проемов вдоль балок также можно изменять в соответствии с требованиями обслуживания.

Ячеистые балки наиболее целесообразно использовать для длинных пролетов с умеренными нагрузками, таких как второстепенные балки в ростверках перекрытий или в конструкциях крыш. Обычные круглые отверстия в ячеистой балке очень эффективны для распределения круглых воздуховодов в зданиях с тяжелым обслуживанием. Удлиненные отверстия можно разместить ближе к середине пролета (как показано на рисунке), где поперечные силы низкие.

Выпуклые ячеистые кровельные балки
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Westok)

[вверх] Балки с большими отверстиями в стенках

Большой прямоугольный проем с жесткой стенкой в ​​стальной балке

В составных балках в перегородке могут быть образованы большие отверстия для прохождения услуг в пределах глубины балки.Большие отверстия обычно имеют прямоугольную форму, но более правильные отверстия обычно имеют круглую форму. Сварные ребра жесткости, расположенные горизонтально над и под проемами, увеличивают размер и соотношение сторон проема, которые можно использовать. Для схемного расчета составных балок с разной формой проемов рекомендуется:

• Глубина проема обычно должна составлять от 50 до 70% глубины балки
• Круглые отверстия можно размещать на расстоянии половины их диаметра (как для ячеистых балок).
• Большие прямоугольные проемы следует размещать в средней трети пролета балки и иметь отношение длины к глубине не более 2, если не используются горизонтальные ребра жесткости.
• Расстояние между краями прямоугольных проемов или до соединений второстепенных балок, как правило, не должно быть меньше, чем наибольшая из глубины балки или длины проема.
• Для широких прямоугольных проемов горизонтальные ребра жесткости должны выходить за проем как минимум на 150 мм.

Отверстия в стенках длиннопролетных балок для прохода служебных помещений

Показано поперечное сечение перфорированной балки. В этом случае глубина проема составляет 400 мм, а глубина балки 600 мм подходит для пролета до 15 м. Как показано, общая глубина пола с учетом фальшпола и подвесного потолка составляет приблизительно 1,05 м.

[вверх] Конструкция неглубокого перекрытия

В системах неглубокого перекрытия используются стальные балки, нижний фланец которых шире верхнего.Это могут быть собственные прокатные профили, USFB или плоская стальная пластина, приваренная к нижнему фланцу стандартной секции UC. Более широкий нижний фланец поддерживает плиту перекрытия, так что балка частично заключена в глубину перекрытия, что приводит к структурной системе без балок, выступающих вниз, что приводит к уменьшению высоты пола до пола. Плита перекрытия может быть в виде сборных железобетонных блоков, пустотелых бетонных блоков или глубокого композитного стального настила, в обоих случаях поддерживающих монолитный бетон, который размещается на уровне или над верхней полкой балки.

Пролеты от 6 до 9 м могут быть достигнуты в обоих направлениях. Общая глубина пола обычно составляет от 300 до 350 мм, в зависимости от требований к контролю вибрации пола и обеспечению огнестойкости и звукоизоляции. Частичное покрытие стальной балки бетоном означает, что, как правило, обеспечивается огнестойкость в течение 60 минут, а огнестойкость в течение 90 или 120 минут может быть достигнута за счет использования дополнительной арматуры или защиты нижней стальной плиты.

Балка UC может быть заменена прямоугольной полой секцией (RHS) при использовании в качестве краевой балки из-за ее жесткости на кручение и аккуратного края, который она обеспечивает на линии фасада.В некоторых случаях это может быть желательно визуально, например, для полностью застекленных фасадов. Кроме того, прикрепление облицовки к секции RHS может быть проще, чем к бетонной плите или закрытой стальной секции.

[вверху] Обзор пролетов конструктивных вариантов

Типичные пролеты и структурные глубины для различных стальных и бетонных конструкций показаны в таблицах. Общая глубина этажа включает служебную и потолочную зону и, при необходимости, фальшпол.Для систем с большими пролетами услуги обычно включаются в конструктивную глубину, то есть с отверстиями в стенках в балках. Общая глубина конструкции и обслуживания от 1 до 1,2 м (включая 120 мм для потолка) обычно используется при планировании многоэтажных зданий, в зависимости от пролета.

Диапазон различных вариантов конструкции

Для офисов и многих других типов зданий глубина от пола до потолка составляет 3 м, в этом случае зона от пола до пола составляет от 4 до 4.2м. Для некоторых типов зданий допустима внутренняя высота 2,7 м, в этом случае общая площадь пола составляет от 3,6 до 4 м.

Типичная высота пола

Тип проекта	Типовая высота от пола до пола + Высота (мм)
Офис престижа	4,0 — 4,2 м
Спекулятивная контора	3,6 — 4,0 м
Проект ремонта	3.5 — 3,9 м

Примечание:
⁺ Высота от пола до потолка плюс глубина этажа, включая услуги

[вверху] Колонны

Деталь сращивания колонн в высотном здании в Лондоне

Колонны в скрепленных каркасах обычно имеют форму UC-секций, которые соединяются (соединяются) продольно в соответствующих точках, обычно каждые два или три этажа в высотных зданиях.Соединения балки с колонной выполняются либо с фланцами колонны (соединения по главной оси), либо с стенкой колонны (соединения по малой оси). Также может возникнуть необходимость в локальном усилении колонн в точках передачи нагрузки, например, для балок с моментными соединениями. Для 3–5-этажных зданий отправной точкой является колонна 254 x 254 UC, а для 6–8-этажных зданий предпочтительнее 305 x 305 UC.

Квадратные или круглые полые профили очень эффективны при сжатии из-за их повышенного сопротивления продольному изгибу по сравнению с открытыми профилями.Как круглые (CHS) секции, так и квадратные (SHS) широко используются в качестве тонких колонн. Основной проблемой конструкции является соединение с торцом колонны, которое часто представляет собой сварную пластину оребрения с болтами к стенке балки. Соединения на торцевой пластине можно использовать с расширяющимися анкерами или запатентованными «глухими» креплениями.

Колонны могут быть спроектированы для достижения большей прочности на сжатие и огнестойкость путем бетонирования (в случае H-образных секций) и бетонного заполнения (в случае пустотелых секций).Например, заполнение между фланцами колонны с Н-образным сечением без армирования может повысить ее огнестойкость до 60 минут при сохранении тех же внешних размеров сечения. Заполнение пустотелых профилей бетоном позволяет повысить их огнестойкость до 60 минут без армирования и до 120 минут с армированием.

В таких конструкциях, как портальные рамы, где изгибающие моменты являются преобладающей формой нагрузки, UB-секции обычно используются для колонн.

[вверх] Фермы и решетчатые балки

Длиннопролетные изогнутые фермы крыши
Robin Hood Airport, Doncaster
(Изображение предоставлено Tubecon)

Фермы и решетчатые фермы используются в длиннопролетных системах кровли и перекрытий. Термин «ферма» обычно применяется к крышам, которые могут быть скатными, тогда как решетчатые фермы обычно используются в качестве длиннопролетных балок перекрытия, которые более нагружены и не имеют ската.

Фермы и решетчатые фермы часто проектируются так, чтобы их было видно, поэтому выбор используемых элементов и их соединений важен для проектного решения.

Фермы и решетчатые фермы представляют собой треугольные или прямоугольные сборки элементов растяжения и сжатия. Слово «решетка» относится к использованию распорок N-типа или W-типа вдоль элемента. Верхние и нижние пояса обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению при общем изгибе, а наклонные элементы жесткости противостоят силам сдвига.

Можно создавать самые разные кровельные фермы. Каждый из них может различаться по общей геометрии и по выбору отдельных элементов внутри них. Фермы могут быть спроектированы так, чтобы следовать профилю крыши, который также может быть изогнутым, в то время как решетчатые фермы используются как длинные перекрывающие балки. Фермы или решетчатые фермы могут иметь несколько основных форм, и они изготавливаются путем соединения стандартных секций болтами или сваркой. Для пролетов до 20 м достаточно использовать уголки, тройники и полые более легкие профили.Для очень длинных пролетов могут потребоваться полые профили UC или более тяжелые. Стяжки обычно легче хордовых.

Изогнутая треугольная ферма в аэропорту Гамбурга

Крепежные (диагональные) элементы обычно имеют W или N-образную форму. В N-образной форме ориентация элементов жесткости обычно изменяется в середине пролета, как показано ниже. В W-образной форме элементы часто изготавливаются из трубчатых секций, поскольку они эффективны в качестве элементов жесткости, которые действуют попеременно при растяжении и сжатии.В легких зданиях подъем ветра может быть значительным и может вызвать изменение сил, действующих на ферму.

Триангулированные фермы часто используются в длиннопролетных конструкциях, поскольку они очень устойчивы благодаря своей форме. Нормальная форма — треугольник, направленный вниз, так что второстепенные балки проходят между верхними поясами. Показан хороший пример изогнутой треугольной фермы в аэропорту Гамбурга. Эти фермы опирались на наклонные трубчатые кронштейны.

[вверх] Космические рамки

Двухслойная пространственная каркасная крыша, окружающая уличный пейзаж в центре Виктории в Белфасте

«Пространственная» рама — это форма конструкции, которая покрывает большие площади с использованием сборок небольших структурных компонентов, которые соединяются в заранее сформированных узлах.Они представляют собой трехмерные узлы, которые обычно состоят из элементов растяжения и сжатия, соединенных наклонными связями. Круглые полые секции (CHS) обычно используются в космических каркасах, поскольку их толщина стенок может варьироваться в соответствии с усилиями в элементах при сохранении постоянного внешнего диаметра. Существуют три основные формы поддержки пространственных рам, которые определяют силы, которым они подвержены:

• Точечная поддержка столбцами в четырех и более позициях
• Множественная поддержка по строкам столбцов или «деревьям столбцов».
• Сплошная кромочная опора.

Показан пример многоточечной опоры для двухслойной пространственной рамы над пешеходной улицей в центре Виктории в Белфасте.

[вверх] Формы связей в раскосных рамах

Крестовины в Академии Всех Святых, Челтенхэм
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

Конструкционные рамы с шарнирным соединением должны быть закреплены в вертикальном и горизонтальном направлениях.Устойчивость здания зависит от формы и расположения распорок. Другие элементы, противодействующие боковым силам, такие как бетонные стержни, могут быть соединены перекрытиями или горизонтальными связями. Для простоты вертикальные распорки размещаются в фасаде или внутренних перегородках. В идеале линия связи должна быть на центральной линии основных колонн, но это может противоречить расположению внутренней обшивки внешних стен, и поэтому может возникнуть необходимость объединить конструкции связи и стены, не вызывая тепловых мостиков.

Наиболее распространенными вариантами распорок в многоэтажных зданиях являются распорки «X», «V» или «K» с использованием стальных уголков или полых круглых профилей. Перевернутая V-образная распорка предпочтительна там, где большие отверстия, например двери, обязательные в подпорном отсеке.

Анкерные стержни, соединенные с круговым кольцом в крестообразных связях для малоэтажного дома

В X-образной форме элементы могут быть спроектированы так, чтобы противостоять как растяжению, так и сжатию или только растяжению, что приводит к более тонким элементам.Натяжные стержни или плоские пластины неэффективны при сжатии, и, следовательно, при использовании этих элементов силам сопротивляется только растяжение. Показан пример X-образной связи с использованием анкерных стержней, соединенных с круглым кольцом. Этот тип деталей часто используется как в визуально открытых, так и в скрытых связях, но напряжение, которое может возникнуть в стяжке, ограничивается изгибом соединительного кольца.

Элементы полого профиля квадратного сечения, используемые в X-образных распорках в 10-этажном жилом доме

В формах K и V-образных распорок элементы должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять растяжению и сжатию.В этом случае натяжные стяжки невозможны. В X-образных рамах с круглыми или квадратными полыми профилями (SHS) элементы также спроектированы на сжатие, а детали стыковки позволяют соединять четыре стяжных элемента в точках пересечения. Показан пример открытой X-образной распорки с использованием секций SHS. Сдвиговые силы, которым может противостоять эта система, также зависят от сопротивления срезу болтов на стыке.

Плоские стальные пластины могут использоваться, когда они необходимы для размещения в полости кирпичной кладки или в двухслойных перегородках.Обычно в X-образных распорках используются плоские пластины, которые действуют при растяжении.

[наверх] Конструкционные системы в одноэтажных домах

Основные статьи: Одноэтажные промышленные здания, Портальные рамы, Моментостойкие соединения

Планировка одноэтажного дома

Самый экономичный способ ограждать большое пространство — использовать серию двумерных «жестких» рам, которые расположены через равные интервалы вдоль одной оси здания.В одноэтажных зданиях устойчивость достигается в двух направлениях либо за счет использования жесткого каркаса, диагональной связи, либо за счет опорного действия бетонных стен или стержней. Жесткое обрамление может быть достигнуто в одном направлении за счет использования сопротивляющихся моментов соединений, но редко используется в другом направлении, которое, следовательно, закреплено традиционными скобами.

[вверх] Открытие рамы

Рама может быть открытой, но может выходить за пределы фасада или крыши, образуя внешнюю конструкцию.Если каркас полностью расположен вне облицовки, он выражается во внешнем облике здания. В качестве альтернативы рама может быть расположена полностью внутри ограждающей конструкции. Между этими двумя крайностями взаимодействие рамы и облицовки устанавливает дополнительный диапазон визуальных и пространственных отношений.

Показан простой пример рамной конструкции, которая продолжается за пределы оболочки здания для визуального эффекта.В этом случае перфорированные ячеистые балки увеличивают легкость конструкции, сохраняя при этом ее основную функцию в качестве жесткого каркаса.

Если стальная конструкция проникает через ограждающую конструкцию здания, следует позаботиться о минимизации потерь тепла через тепловые мосты.

[вверх] Каркасные конструкции портала

Рама портала с несколькими пролетами во время строительства
(Изображение любезно предоставлено компанией Severfield (Design & Build) Ltd.)

Каркасные конструкции портала представляют собой примеры жестких рам и являются наиболее распространенной формой ограждений для пролетов от 20 до 50 м. Рамы порталов обычно изготавливаются из горячекатаных открытых профилей, хотя они могут быть выполнены из решетчатых или сборных балок. Они закреплены условно (посредством X- или K-распорок) в ортогональном направлении в боковых стенках или иногда между внутренними колоннами.

Как правило, портальные каркасные конструкции используются в одноэтажных зданиях или ограждениях промышленного типа, где основным требованием является обеспечение большого закрытого объема, такого как спортивный зал или распределительный центр.Как таковые, эти сооружения не могут иметь архитектурного значения. Однако основные принципы могут быть использованы в ряде более интересных архитектурных приложений, например, при формировании изогнутых стропил или при использовании перфорированных балок.

Элементы каркаса обычно состоят из стропил и колонн с жесткими связями между ними. Суженные бедра вводятся для усиления стропил на карнизах и образования соединений, устойчивых к моменту. Связи крыши и стен важны для общей устойчивости конструкции.Элементы рамы портала показаны на рисунке.

В таблице представлены некоторые общие рекомендации по проектированию конструкций портальной рамы. Минимальный уклон крыши с учетом прогибов обычно принимается равным 6 °. Колонны часто тяжелее стропил, а высота колонн составляет примерно одну пятую от пролета рамы. Расстояние между каркасами зависит от перекрывающих возможностей прогонов и снеговой нагрузки.

Указания по проектированию портальной рамы

Параметр	Типичное значение
Пролет портальной рамы	от 15 до 50 м
Расстояние между рамками	от 5 до 8 м
Наклон крыши	от 5 ° до 10 °
Глубина стропил	от диапазона / 50 до диапазона / 60
Отношение пролета к высоте колонны	с 4 по 7
Вес колонны (кг / м)	1.От 5 до 2 × вес стропил (кг / м)
Длина рукава	10% диапазона
Глубина окантовки	2 × глубина стропил
Расстояние между прогонами	от 1,5 до 2 м +

Примечания:

• Без кранов или тяжелых дополнительных грузов
• ⁺ Расстояние между прогонами уменьшено около бедра для обеспечения устойчивости бедра

Многоквартирный дом типа «Удачи и промахи» в процессе строительства

Двухпролетные порталы часто проектируются по принципу «ударил и промахнулся», в котором чередующиеся внутренние колонны заменены продольной стержневой балкой, которая проходит между «ударными» колоннами и поддерживает точечную нагрузку от недостающей колонны.

Форма мансардной крыши может быть создана из линейных элементов с помощью сварки или болтов. Этот подход может быть расширен за счет огранки более коротких линейных участков для образования «псевдодуги».

Вместо наклонных стропил можно использовать гнутые балки. Радиус изгиба обычно такой, чтобы облицовку можно было установить до кривизны крыши. Однако некоторые системы облицовки, такие как глубокие композитные панели, могут быть менее устойчивы к такому типу деформации на месте.

На изображении показано интересное архитектурное решение, в котором соединение закрепленной балкой с колонной в раме портала выполнено с сопротивлением моменту за счет использования анкерного элемента к колонне. Таким образом, галстук передает момент колонне.

[наверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012
• Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

[вверху] См. Также

Замена балки и колонны — Ремонт Американского фонда

Замена двутавровой балки и колонны

Замена гниющей деревянной двутавровой балки и / или колонн в подвале вашего дома или в подполье является неотъемлемой частью структурной целостности вашего дома.Очень важно поддерживать полную опору двутавровой балки, поскольку она принимает на себя нагрузку, исходящую от пола (ов) выше. Если основная опорная балка двутавровой балки или колонна (и) не будут отремонтированы, то в конечном итоге это может привести к серьезным структурным проблемам для ваших основных опор. Неправильная опора для полов и стен приведет к косметическим и структурным повреждениям. Решение заключается в замене поврежденных деревянных балок и / или колонн на новые стальные двутавровые балки и колонны. Используя профессиональную команду экспертов в American Foundation Repair, мы можем даже поднять ваш пол (до компромиссного уровня).

Признаками косметического напряжения неисправной опоры двутавровой балки или колонн являются наклонные полы, трещины на стенах, липкие двери и / или очень скрипучие полы. Если у вас есть какие-либо из этих признаков стресса, вам, возможно, придется провести некоторые структурные ремонтные работы в вашем подвале или в подвале. Старые деревянные балки и колонны могут не поддерживать ваш дом должным образом, что может привести к неровному наклону или наклону полов в вашем доме.

Очень влажный подвал или подвал не подходят для ваших основных деревянных опорных балок и колонн.Древесина впитывает влагу, из-за чего она гниет в разных местах, особенно в нижней части деревянной колонны. Если у вас возникла эта проблема, вам необходимо заменить деревянные балки и / или колонны новыми стальными двутавровыми балками и / или стальными колоннами.

Также замените имеющиеся у вас несоответствующие опоры из шлакоблоков в области ползания. Опоры такого типа неадекватны, и их следует заменить на более сконструированные стальные колонны, способные выдерживать большие нагрузки.

Очень важно, чтобы ваши существующие бетонные опоры имели правильный размер, чтобы поддерживать ваш дом, в соответствии с инженерными спецификациями.Во многих домах может не быть проблемы с гниением балок или колонн, но они все равно могут тонуть из-за неправильной ширины и глубины бетонных опор.

American Foundation Repair может отремонтировать все типы основных деревянных опор и колонн двутавровых балок. Мы также можем поднять полы обратно (на компромиссный) уровень.

ПОЧЕМУ АРХИТЕКТОРЫ ЛЮБЯТ HUMBLE I BEAM В КОНСТРУКЦИИ ИЗ СТАЛИ

В архитектурном дизайне важен каждый фунт. Чем больше используется материалов, тем дороже здание.Однако из-за недостатка материала здание становится слабым. В конструкции из конструкционной стали «золотая середина» представляет собой обычную двутавровую балку. Стальные мосты, многоэтажки и все, что между ними, не зря используют двутавровые балки. Неудивительно, что простая двутавровая балка оказывается настолько удобной, учитывая высокое соотношение прочности и веса конструкционной стали, а также физику сжимающих и растягивающих сил, задействованных в конструкции.

ЧТО ТАКОЕ I BEAM?

Двутавровая балка в поперечном сечении имеет форму заглавной буквы I.Он состоит из высокой вертикальной пластины и более коротких горизонтальных пластин сверху и снизу. Вертикальная плоскость называется стенкой, а горизонтальные плоскости — фланцами. Обычно сталевары изготавливают двутавровые балки горячекатаным методом для максимальной прочности. Тем не менее, I-образная конфигурация может быть также получена путем сварки вместе других стальных профилей на заводе-изготовителе, если это необходимо.

Чаще всего строители используют двутавровые балки для перекрытий перекрытий и стропильных систем в проектах со стальным каркасом.Хотя они также могут служить колоннами, другие балки с более толстыми, длинными полками и более толстыми перемычками — двутавровые балки — часто лучше справляются с вертикальными нагрузками. Конфигурация двутавровых балок обеспечивает такую ​​большую прочность, что они лучше всего подходят для длинных горизонтальных пролетов без опоры и консольных архитектурных элементов.

ТАКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДЛЯ ТАКОГО МАЛЕНЬКОГО МЕТАЛЛА

По отдельности фланцы и стенки имеют очень небольшую прочность при проектировании конструкции. Фланцы изгибаются под действием вертикальных нагрузок, а перемычки изгибаются под действием горизонтального напряжения или напряжения сдвига.Но в сочетании каждый из них устраняет недостатки прочности другого в виде балки. Сплошной стальной стержень также будет противостоять силам, действующим на него с любого направления, но он содержит гораздо больше материала, чем необходимо для выполнения той же работы и удержания того же веса.

Вам нужна только тонкая центральная вертикальная опора, чтобы выдержать сжатие нагрузки, находящейся наверху, без перекоса; и вам нужны только фланцы, чтобы удерживать перемычку прямо по всей ее длине. Вся эта тяжелая сталь между фланцами не делает ничего, кроме увеличения веса и стоимости конструкции.Вырежьте его, и вы получите максимальную прочность с наименьшим количеством материала. Что в этом не нравится? Вы получаете такую ​​же несущую способность при небольшом весе. Кроме того, зазоры между фланцами создают естественную выемку, в которую могут проходить провода, трубопроводы и другие инженерные сети.

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ДЛЯ ЛЮБОГО ЗАДАНИЯ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Обладая хорошо известными физическими свойствами двутавровой балки, большинство архитектурных планов включают их, независимо от простоты или сложности конструкции.Даже если остальная часть конструкции будет обрамлена деревом, многие архитекторы и строители выберут центральную опору двутавровой балки из конструкционной стали. Балки I обладают тем преимуществом, что они успокаивают вибрацию пола, а также обладают другими характеристиками. Строительные проекты, которые выигрывают от либерального использования двутавровых балок:

• склады
• магазин
• фабрики
• сельскохозяйственные объекты, такие как сараи, навесы для оборудования и перерабатывающие предприятия
• мосты
• эстакада
• каркасный дом
• спортивные арены
• залов развлечений
• офисных зданий
• больница
• гаражей
• ресторан
• музеев
• многоквартирных домов
• библиотеки
• навесы

Благодаря хорошему производителю и продвинутому планированию вы можете настроить свои двутавровые балки практически так, как захотите.Хотя некоторые двутавровые балки поступают с завода с предварительно сформированными отверстиями для болтов, штифтов и трубопроводов, если вы считаете, что возможности вашего завода слишком ограничены, позвоните в Barton Supply. Используя моделирование BIM, мы можем изготовить ваши двутавровые балки и любые другие стальные элементы в вашем строительном проекте для любых размеров и типов работ на территории Colorado Front Range. Наши услуги по производству металлоконструкций варьируются от простой резки под углом до помощи в создании сложных конструкций. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы проконсультироваться с нашими знающими и опытными сотрудниками.

10 типов стальных колонн, используемых в строительстве

Строительство зданий требует использования ряда материалов. Строителям важно выбрать подходящие материалы, чтобы обеспечить здания и сооружения необходимой опорой. Многие здания требуют использования стальных балок в своей конструкции. В этой статье мы определяем, что такое стальная колонна, и обсуждаем общие стальные конструкции и типы стальных колонн.

Связано: 64 Термины и определения конструкции

Что такое стальная колонна?

Стальная колонна — это вертикальный элемент конструкции, используемый в строительстве для обеспечения необходимой опоры.Они могут нести нагрузки при сжатии или могут передавать нагрузки от таких вещей, как балки, потолки, плиты перекрытия или кровельные плиты, на перекрытия или фундамент. Стальные колонны также могут нести изгибающие моменты вблизи осей поперечного сечения.

Несмотря на то, что при строительстве колонн используется много типов материалов, часто используется сталь. Его структура предлагает более прочную, гибкую и прочную структуру, чем бетонная конструкция. Кроме того, стальные колонны, как правило, легче и быстрее возводятся, чем бетонные.

В строительстве используются различные типы стальных колонн. Каждый тип столбца получает классификацию на основе определенных условий. Эти классификации могут включать:

• Колонны на основе строительного материала
• Колонны на основе поперечного сечения или формы
• Колонны на основе высоты колонны и поперечного сечения
• Колонны на основе формы
• Колонны на основе коэффициента гибкости
• Колонны на основе по типам нагрузки
• Колонны, классифицируемые по удельному сопротивлению боковой нагрузке
• Колонны без особой классификации

Связанные: 21 Типы колонн для использования в строительстве

Типы стальных колонн

Вот некоторые общие типы стальных колонн:

Круглые колонны

Круглые колонны — это колонны, классифицируемые по форме.Эти колонны содержат внутри более четырех продольных стальных стержней, которые действуют как арматурный стержень. Круглые колонны часто имеют более высокое сопротивление изгибу, чем прямоугольные или квадратные колонны. Круглые колонны обычно используются в строительстве для сваи и подъема зданий по эстетическим причинам, а строительные рабочие часто используют их в качестве опор мостов.

Композитные колонны

Композитные колонны — это тип арматурных колонн, изготовленных из конструкционной стали, бетона и арматуры.Они обладают высокой несущей способностью и обеспечивают продольное армирование, поэтому в строительных работах их часто используют при строительстве высотных зданий. Композитные колонны часто обладают хорошими противопожарными характеристиками и обеспечивают высокий уровень прочности при небольшом поперечном сечении.

Связано: Чем занимается монтажник стали?

L-образные колонны

L-образные колонны — это тип колонн, классифицируемый на основе их формы. Эти колонны легко построить и отлить, а уровень поддержки, который они обеспечивают, часто делает их отличным выбором для зданий и других тяжелых конструкций.Строители используют эти колонны в углах ограждающих стен.

Короткие усиленные колонны

Короткие усиленные колонны — это колонны, классифицируемые на основе их гибкости. Эти колонны имеют коэффициент гибкости менее 12 дюймов и содержат стальные стержни. Короткие армированные колонны обладают некоторой гибкостью, а нагрузки, которые они выдерживают, варьируются и зависят от таких факторов, как прочность материалов и размер поперечного сечения.

Спиральные железобетонные колонны

Спиральные железобетонные колонны — это бетонные арматурные колонны со встроенной стальной сеткой, называемой арматурой, которая обеспечивает усиление конструкции колонны.Это цилиндрические колонны с непрерывной спиральной полосой, обернутой вокруг каждой колонны. Спиральная конструкция колонны обеспечивает поперечную опору по ширине конструкции.

Квадратные или прямоугольные столбцы

Квадратные или прямоугольные столбцы — это столбцы, классифицируемые на основе их формы. Они содержат как минимум четыре продольных стальных балки для поддержки. Квадратные или прямоугольные колонны часто позволяют легко опалублять, размещать арматуру и заливать бетон.Это, в сочетании с их общей доступностью, делает их популярным выбором в строительстве.

Заглушки

Заглушки — это столбцы, классифицируемые на основе модели их построения. Эти колонны опираются на плиты, а не на фундамент, чтобы обеспечить дополнительную поддержку. Строители могут размещать эти короткие колонны вертикально или горизонтально. Хотя короткие колонны часто бывают стальными, они также могут быть бетонными. Пример того, когда вы можете увидеть или использовать заглушку, может быть под верхними резервуарами для воды.

Связано: Как стать сталелитейщиком

Натяжные колонны

Натяжные колонны классифицируются в зависимости от их нагрузочной способности. Натяжные колонны — это колонны из стали, бетона или других материалов. Однако это не часто используемый тип колонны в строительстве. Строители обычно используют эти колонны в особых случаях, например, при строительстве мостов или продолжении полноразмерных колонн до фундамента.

Связанные железобетонные колонны

Связанные железобетонные колонны — это тип арматурных колонн, сделанных из бетона с заделанной сеткой, также известной как арматура, которая обеспечивает армирование. Эти колонны имеют закрытые боковые перемычки, равномерно распределенные по ним. Однако расстояние между стяжками важно. Стяжки должны располагаться достаточно далеко друг от друга, чтобы не влиять на схватывание бетона, но достаточно близко, чтобы предотвратить разрушение конструкции.

Т-образные столбцы

Т-образные столбцы — это тип столбцов, классифицируемых на основе их формы.Строители могут использовать эти колонны в зависимости от требований их конструкции. Колонны Т-образной формы чаще всего используются при возведении мостов.

Другие типы стальных конструкций

Строители часто используют сталь не только для изготовления колонн. Например, многие строители используют стальные балки. Как и колонны, балки поддерживают несущую силу, нагрузки и изгибающие моменты. Однако стальные балки бывают горизонтальными, а не вертикальными.

Общие типы других стальных конструкций могут включать:

• Угловые балки: Угловые балки или L-образные балки имеют две опоры, которые могут быть равными или неравными по длине, которые соединяются для создания 90-градусного угол.

• Несущие сваи: Несущие сваи имеют Н-образную форму для передачи нагрузок и создания системы глубокого фундамента, если конструкция не может иметь неглубокий фундамент.

• С-образные балки: С-образные балки, также называемые С-образными балками или структурными С-образными каналами, имеют С-образное поперечное сечение с верхними и нижними полками, соединенными перемычкой.

• Блоки стальных полых профилей: Блоки или конструкции полых стальных профилей содержат металл с полым, трубчатым поперечным сечением и могут иметь круглую, эллиптическую, прямоугольную или квадратную форму.

• Трубы: Трубы из конструкционной стали — это полые цилиндрические трубы, доступные в различных размерах, с различными конструкциями и возможностями, такими как обеспечение прочности и устойчивости.

• S-образные балки: S-образные балки, также называемые S-образными балками или американскими стандартными балками, имеют перемычку между катаным профилем и двумя узкими полками, параллельными друг другу.

• Т-образная балка: Т-образная балка или тройник имеет Т-образное поперечное сечение с фланцем и вертикальной стенкой, и они могут выдерживать большие нагрузки.

• Универсальные балки: Универсальные балки, также называемые двутавровыми или двутавровыми балками, включают в себя два горизонтальных элемента, называемых полками. Это позволяет им сопротивляться изгибному движению, потому что они связаны вертикальным элементом или сеткой, которая сопротивляется силе.

Балки и колонны

Сборный железобетон — это универсальный конструкционный материал, который может использоваться в качестве конструкционной системы здания, моста или другой конструкции. Сборные железобетонные конструкции состоят из различных форм и компонентов.Большинство из них попадают в категории балок, колонн или стен. Однако, поскольку сборный железобетон представляет собой литой материал, можно изготовить практически любую форму в соответствии с потребностями проекта. В этом разделе обсуждаются основные балки и колонны. Сборные структурные системы обсуждаются в Ресурсах Строительной инженерии.

Балки

Балки обычно считаются конструктивными элементами и изготавливаются одной из трех основных форм:

• прямоугольный
• Тройник перевернутый
• Г-образная балка

Балки — это горизонтальные компоненты, которые поддерживают элементы настила, такие как двойные тройники, многопустотные, сплошные плиты и иногда другие балки.Их можно армировать либо прядью предварительного напряжения, либо обычными арматурными стержнями. Это будет зависеть от пролетов, условий нагрузки и предпочтительных методов производства производителя сборного железобетона.

Типичные размеры: Практически любой размер, необходимый для соответствия конструктивным требованиям
Типичная глубина: от 16 до 40 дюймов
Типичная ширина: от 12 до 24 дюймов
Типичное отношение пролета к глубине: от 10 до 20
Отделки: Поскольку балки отливаются вертикально, дно, стороны и выступы отливаются по форме и обычно имеют отделку «как отлито», что приводит к гладкой, твердой отделке.Верхняя часть балки затирается бригадой чистовой обработки и может быть гладкой, шероховатой, чтобы имитировать поверхность поддерживаемых двойных тройников (как в конструкции парковки), или намеренно шероховатой, чтобы создать связь с монолитным бетоном, который может быть залил сверху.

---

Колонны

Колонны

обычно используются для поддержки балок и перемычек в таких сферах, как парковочные конструкции и сборные железобетонные конструкционные системы всех типов. Как правило, они представляют собой многоуровневые компоненты, от одного сюжета до шести и более уровней.Размеры и формы могут варьироваться в зависимости от архитектурных и конструктивных требований.

Типичные формы: Квадрат или прямоугольник
Типичные размеры: От 12 на 12 дюймов до 24 на 48 дюймов
Отделка: Поскольку колонны отливаются в горизонтальном положении, три из четырех сторон создаются с помощью форма. Эти отделки очень гладкие и чаще всего остаются «отлитыми» в готовой конструкции, хотя они могут иметь архитектурную отделку и открываться для обозрения.Четвертая сторона обычно натирается так, чтобы она максимально соответствовала трем другим сторонам.

---

Балки грабли

Балки Raker — это угловые балки с зазубринами, которые поддерживают подъемные элементы стадиона. Они повсеместно используются на открытых стадионах и аренах, а также во многих закрытых аренах и театрах исполнительского искусства.

Типичные размеры: Размеры могут варьироваться в зависимости от требований конструкции и соответствовать различным поддерживаемым секциям стояка.
Типичная ширина: От 16 до 24 дюймов.
Поверхности: Обычно три стороны имеют отделку «как литье», что приводит к гладкой, твердой отделке. Четвертая сторона обрабатывается финишной бригадой, чтобы максимально соответствовать другим сторонам.

Компоненты подступенка стадиона рассматриваются в разделе «Разные компоненты».

Соединения моментов между балкой с широким фланцем и колонной из быстрорежущей стали

Джейсон Эриксен, SE
FORSE Consulting, технический советник Института стальных труб

Полые структурные профили

(HSS) — эффективные элементы, которые можно использовать в различных приложениях, включая моментные рамы.Когда балки и колонны являются элементами из быстрорежущей стали, моментные соединения могут быть спроектированы с использованием положений Спецификации Американского института стальных конструкций (AISC) для строительных стальных конструкций, глава K. Таблицы в главе K охватывают различные конфигурации соединений и предоставляют предельные состояния с применимые уравнения прочности. Когда балки представляют собой секции с широкими полками, а колонны — из быстрорежущей стали, существует несколько вариантов моментных соединений, и они будут обсуждаться в этой статье.

Важно помнить, что подключение к колонне из быстрорежущей стали отличается от соображений подключения к фланцам колонны с широким фланцем. Моменты в широкополочных балках сводятся к сосредоточенным силам на полках балки, которые должны передаваться на колонну. Основное различие между колонной из быстрорежущей стали и широкополкой заключается в том, как силы от полок балки передаются на стенки колонны, чтобы противостоять сдвигу. В колонне с широкими полками стенка (и, следовательно, жесткость) расположена в центре полки колонны.В колонне из быстрорежущей стали силы, приложенные к поверхности колонны, должны передаваться на боковые стенки, которые действуют как перемычки. В связи с тем, что стены из быстрорежущей стали обычно тоньше и должны передавать силы на боковые стенки, толщина стенки колонны из быстрорежущей стали становится решающим фактором для прочности и жесткости моментного соединения между колонной из быстрорежущей стали и балкой с широкими полками.

С учетом этих соображений общие типы соединений, обсуждаемые в этой статье, и сопровождающие их рекомендации обычно направлены на то, чтобы сосредоточенные силы от полок балки прикладывались как можно ближе к боковым стенкам колонны из быстрорежущей стали.Для всех конфигураций подключения можно дать две общие рекомендации; спроектируйте колонну так, чтобы исключить необходимость в армировании в месте соединения, и сохраняйте соотношение между шириной колонны и шириной полки балки близким к единице.

По возможности, при выборе размера колонны следует учитывать конфигурацию соединения и силы, прикладываемые к колоннам из HSS. Более толстые стенки и / или более узкие размеры лицевой стороны колонны могут усилить и придать жесткость стенке колонны и устранить необходимость в дорогостоящих ребрах жесткости или армировании колонны.Проще говоря, обычно более тяжелые колонны более экономичны, чем усиленные соединения. Это справедливо и для соединений с широкополковыми колоннами. Существуют требования к приложению сосредоточенных усилий к фланцам, которые могут привести к образованию пластин жесткости или удвоения в момент соединения (когда стенка колонны или фланцы недостаточно толстые). AISC рекомендует использовать более тяжелые секции колонн, чтобы избежать дорогостоящего армирования соединений.

Вторая рекомендация — поддерживать оптимальное соотношение ширины колонны и ширины полки балки.Узкие полки балки (по сравнению с шириной лицевой стороны колонны) концентрируют усилие на центральной части стены из быстрорежущей стали, делая толщину стенки более критичной.

В этой статье обсуждаются пять из наиболее распространенных типов подключения, но есть несколько других жизнеспособных конфигураций, обсуждаемых в указанных ресурсах. Эта статья посвящена приложениям с низкой сейсмичностью, но есть соединения, подходящие для приложений с высокой сейсмичностью.

Сплошная балка

В этом типе соединения балка остается непрерывной через соединение, устраняя необходимость передачи моментов от балки в колонну.Это очень экономичное подключение для одноэтажных домов. Соединение балки с верхней частью колонны не требует передачи момента и может быть выполнено с помощью простой накидной пластины, прикрепленной болтами к полкам балки. Крайне важно обеспечить раскосы для верхней части колонны. Если это не предусмотрено, эффективная длина продольного изгиба колонны может быть значительно больше высоты этажа.

Это соединение также можно использовать для нескольких историй. В этой конфигурации балка сплошная, а колонна «сращена».Стенка балки может быть усилена пластинами или разделенными секциями из быстрорежущей стали, чтобы соответствовать секции колонны, чтобы обеспечить путь нагрузки для осевых нагрузок колонны.

Прямая сварка

Это довольно распространенное соединение, способное передавать значительные моменты от балок в колонну. Однако, если требуемый момент приближается к полной прочности балки на изгиб, может потребоваться одна из других обсуждаемых конфигураций соединения. В важные моменты гибкость стены из быстрорежущей стали может ограничить передаваемый момент.Для достижения наилучших результатов используйте более толстую стенку колонны и подумайте о том, чтобы отношение рабочего плоского размера к ширине полки балки оставалось близким к единице. Колонна из быстрорежущей стали оценивается с использованием положений главы K Спецификации AISC для поперечной пластины с осевой нагрузкой. Существуют предельные состояния, которые применяются к полке балки, лицевой стороне колонны из быстрорежущей стали и боковым стенкам колонны.

Сквозная пластина

Соединение со сквозной пластиной сложнее и дороже в установке, чем прямое сварное соединение, но оно может обеспечить большую силу момента.В связи с этим колонна разрезается в двух местах, чтобы позволить сквозным пластинам на верхней и нижней полке балки пройти через колонну. Это соединение позволяет передавать моменты от балки к балке с помощью фланцевых пластин и не требует передачи сил через колонну. При проектировании соединения важно учитывать, как будут возводиться балки. Поскольку есть верхняя и нижняя пластина, балку придется ставить сбоку, если пластины крепятся в магазине.В этой конфигурации для монтажа требуется одна срезная пластина. Другой вариант — приварить нижнюю пластину полки в заводских условиях и приварить верхнюю пластину полки, чтобы балку можно было разместить сверху. Когда это сделано, в соединении сдвига появляется больше свободы.

Наружная тарелка диафрагмы

Соединение с внешней пластиной диафрагмы (также известное как пластина с вырезом) аналогично соединению со сквозной пластиной в том, что в нем используются фланцевые пластины для передачи моментов.Однако в соединении с внешней тарелкой диафрагмы колонна является непрерывной, а верхняя и нижняя тарелки обрезаются вокруг колонны. Это немного упрощает изготовление соединения, потому что колонну не нужно разрезать. Однако соединительные пластины шире колонны, что может вызвать архитектурные помехи.

Те же соображения по монтажу, что и для проходной пластины, применимы к внешней пластине диафрагмы, когда пластины прикреплены к колонне в цехе.Соединение с внешней мембранной пластиной можно эффективно использовать для одностороннего соединения, поскольку оно позволяет передавать усилия на полке балки непосредственно на боковые стенки колонны из быстрорежущей стали.

Внутренняя мембранная пластина

Пластины приварены внутри трубы для придания жесткости стенкам колонны из быстрорежущей стали во внутреннем соединении пластины диафрагмы. Усилия на полке балки передаются напрямую через стенку колонны на внутреннюю плиту и через соединение.Сварка внутренних пластин может быть несколько затруднена и ограничивает использование этого соединения в Соединенных Штатах. Это очень популярное соединение в Японии, где высокоавтоматизированная заводская сварка делает эти сварные швы более практичными. В связи с этим колонна разрезается только один раз, а балка непосредственно приваривается к колонне. Поскольку арматура находится внутри самой колонны, это соединение имеет архитектурные преимущества, в то же время обеспечивая способность противостоять большим моментам балки.

Высокосейсмические приложения

Уже обсужденные типы соединений могут использоваться для стальных рам с обычным моментом, если вы соответствуете требованиям сейсмических норм AISC (AISC 358).Для рам со специальным и промежуточным моментом соединения момента должны быть проверены или предварительно квалифицированы. Наиболее распространенный путь — использовать одно из соединений из Предварительно квалифицированных соединений AISC для специальных и промежуточных стальных рам с моментом для сейсмических приложений (AISC 358). Этот документ содержит патентованное соединение от ConXtech®, в котором используются колонны из быстрорежущей стали и широкополочные балки. Кроме того, SidePlate® обеспечивает соединения с использованием столбцов HSS, в которых есть отчеты ICC ES для систем IMF и SMF.Этих отчетов часто бывает достаточно для предварительной проверки патентованных соединений.

Продолжаются исследования сейсмических связей с колоннами из быстрорежущей стали. В Японии и Европе проводятся обширные исследования, где использование колонок из быстрорежущей стали является нормой. Тесты показывают, что соединения с колонкой HSS работают хорошо при соответствующей детализации. В Японии завершены исследования соединений сквозной пластины и внутренней диафрагмы (эквивалент протокола, необходимого для предварительной квалификации AISC 358).Однако аналогичное тестирование необходимо провести в США, чтобы соединения были включены в AISC 358.

Ресурсы

Имеются ресурсы для расчета моментных соединений между широкополковыми балками и колоннами из быстрорежущей стали.