Двутавровая балка
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.
