Двутавр: что это, какой бывает, где применяется

Эта статья подробно расскажет, что такое двутавр, каким он бывает, как его изготавливают, где применяется и на что обратить внимание при выборе. Будет полезно как инженеру, так и закупщику.

Что такое двутавр

Двутавр — это стальная балка, имеющая характерное поперечное сечение в виде латинской буквы H (или двух соединённых Т), благодаря чему и получила своё название. Он состоит из двух горизонтальных полок и одной вертикальной стенки, соединяющей их. Такая конструкция обеспечивает высокую жёсткость и прочность при относительной лёгкости, что делает двутавры незаменимыми в строительстве и машиностроении.

Простыми словами, двутавр — это металлический профиль, рассчитанный на работу под нагрузкой: изгиб, сжатие, растяжение и комбинации этих усилий. Благодаря своей геометрии материал сосредоточен в тех зонах, где возникают наибольшие напряжения — в полках. А стенка двутавра распределяет усилия между ними, обеспечивая устойчивость всей конструкции.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации, двутавры бывают разной высоты, ширины полок, толщины стенок и изготавливаются из различных марок стали — от обычной углеродистой по ГОСТ 380-2005 до низколегированных (ГОСТ 19281-2014) и высокопрочных (например, по ГОСТ Р 57837-2017).

Благодаря этому двутавровая балка успешно выдерживает нагрузки в колоннах, перекрытиях, фермовых и мостовых конструкциях. И при этом позволяет экономить металл, снижая вес и стоимость готовой конструкции.

Двутавр и балка — это одно и то же?

Нет. Балка — это функциональный элемент конструкции, работающий в основном на изгиб. А двутавр — это форма профиля балки. То есть, двутавровая балка — это конкретный тип балки с H-образным сечением. Это значит, что ставить вопрос «балка или двутавр» — некорректно. Балка может быть швеллерной, тавровой, коробчатой, трубчатой и т.д., в том числе и двутавровой.

Виды двутавровых балок

Двутавровая балка — это не один универсальный элемент, а целое семейство изделий, которые отличаются по форме, размерам, марке стали, технологии производства и сфере применения. Размеры двутавра, его вес, длина, ширина, толщина стенки и полок определяются Государственными и отраслевыми стандартами, а также техническими условиями, и зависят от нагрузки и назначения.

В этом разделе мы рассмотрим ключевые классификации: по сечению, марке стали и способу изготовления.

По типу сечения

Форма поперечного сечения напрямую влияет на прочностные характеристики балки. Основные разновидности:

Нормальные балки (Б)

Нормальный двутавр (например, 30Б1, 35Б2) — это универсальная балка с соотношением высоты к ширине полок ~2:1. Применяется в перекрытиях, колоннах, фермах. Производится по ГОСТ 8239-89.
Преимущества: стабильная геометрия, широкая применимость, доступность.
Размеры: высота от 100 до 600 мм, масса от 9 до 120 кг/м.

Широкополочные (Ш)

Полки у таких балок значительно шире, чем у обычных. Они обеспечивают повышенную устойчивость к изгибу, особенно в плоскости полок.
Применение: мосты, перекрытия с большими пролетами, крановые пути.
ГОСТ: 26020-83.
Пример: 30Ш1, 35Ш2.
Размеры: ширина полок до 400 мм.

Колонные (К)

Ширина полок близка к высоте профиля. Колонные двутавры (например, 30К1, 26К2) предназначены для вертикальных нагрузок и применяются в колоннах, опорах, рамах зданий.
ГОСТ: Р 57837-2017.
Особенность: увеличенная толщина стенки и полок.

Свайные (С)

Используются для армирования шахт, укрепления котлованов, монтажа свайных фундаментов.
Форма: массивная, устойчивость к вдавливанию в грунт.
Маркировка: например, С40, С50.

Монорельсовые (М)

Специальный тип с уклоном полок. Применяется в промышленной логистике — подвесные пути, краны, склады.
Особенность: узкие, симметричные профили с наклонными полками.

Дополнительные серии (ДБ, ДК)

Производятся под нестандартные задачи. Например, ДБ — балочные, ДК — колонные. Часто используются в проектах с особыми требованиями (мосты, агрессивные среды, сейсмика).

По маркам стали

Качество и область применения двутавра напрямую зависят от состава стали. Применяются:

• Углеродистая сталь обыкновенного качества — ГОСТ 380-2005.
  Часто используется марка Ст3сп (спокойная) и Ст3Гсп (с повышенной пластичностью).
  Применение: стандартные балки, опоры, фермы.
• Конструкционная сталь — ГОСТ 27772-88
  Марки: С235, С245, С255, С345, С355, С390, С440.
  Отличаются повышенной прочностью и устойчивостью к нагрузкам. Используются в колоннах, под мостами, в зданиях с высокой этажностью.
• Низколегированная сталь — ГОСТ 19281-2014
  Добавки марганца, кремния, алюминия улучшают механические свойства.
  Применение: сварные балки, ответственные конструкции, мостостроение.
• Алюминиевые сплавы — ГОСТ 4784-97
  Для лёгких конструкций с низкими нагрузками. Чаще всего в архитектуре и авиастроении.

Важно: выбор стали должен учитывать не только прочность, но и сварочные характеристики, устойчивость к коррозии, морозостойкость.

По способу изготовления

Существует два основных метода:

Горячекатаные балки

Производятся на прокатных станах без швов.
ГОСТы: 8239-89, Р 57837-2017.
Преимущества:

• высокая прочность,
• цельная структура,
• надёжность.

Недостатки:

• ограниченность в типоразмерах,
• высокая масса.

Сварные балки

Собираются из отдельных листов и профилей, свариваются по швам.
Преимущества:

• любые типоразмеры,
• возможность индивидуального заказа,
• снижение массы.

Недостатки:

• наличие сварных швов,
• выше требования к качеству сварки и контролю.

Важно: сварной (он же составной) двутавр подбирают, когда нужна балка нестандартной высоты, длины или профиля (например, для крановой балки или нестандартной пролётной фермы).

Технология изготовления двутавровых балок

Двутавровая балка — это не просто металлопрофиль, а результат высокоточной инженерной обработки. Её прочность и надёжность зависят от точности геометрии, марки стали и способа производства. Существует два основных метода: горячая прокатка и сварка заготовок.

Горячекатаное изготовление

Это классический способ, при котором заготовка (слиток или заготовка прямоугольного сечения) нагревается до 1200 °C и прокатывается на специальном оборудовании до заданной формы. В результате получается цельная балка двутаврового сечения без сварных швов. Производство осуществляется на прокатных станах типа 1000, 1500, 1700 и т.п.

Преимущества:

• высокая прочность за счёт монолитности;
• точная геометрия;
• высокая производительность — до сотен тонн в сутки;
• надёжность при эксплуатации в зонах повышенной сейсмики и агрессивных сред.

Недостатки:

• ограниченность типоразмеров (высота до 600 мм по ГОСТ 8239-89);
• высокая масса — не всегда рационально при малых нагрузках;
• невозможность оперативного изменения геометрии без перенастройки стана.

Сварное изготовление

Сварной двутавр получают путём соединения двух полок и стенки, вырезанных из листовой стали. Сборка происходит на автоматизированных сборочно-сварочных линиях. Тип сварки — автоматическая дуговая под флюсом или лазерная. ГОСТ на сварные балки — ГОСТ Р 57837-2017, ГОСТ 23118-2012 (технические условия к сварке и контролю качества).

Преимущества сварных балок:

• возможно изготовление балок любой длины и высоты (вплоть до 3 000 мм);
• можно усилить отдельные зоны (например, сделать переменную толщину стенки);
• снижен вес при тех же нагрузках;
• гибкость в проектировании, особенно для уникальных объектов (мосты, ангарные пролёты, крановые пути).

Недостатки:

• требуется контроль сварных швов (ультразвук, рентген);
• возможность внутренних напряжений;
• стоимость изготовления выше при малых партиях.

Контроль качества и требования к материалам

Для двутавров из металла применяется:

• углеродистая и низколегированная сталь (ГОСТ 27772, ГОСТ 19281);
• контролируемая прокатка (обозначение — КП) — для повышения прочности без увеличения массы;
• нормы геометрических допусков — по ГОСТ 8239, ГОСТ 26020 и ГОСТ Р 57837.

Допуски по толщине полок и стенок:
±0,5 мм — обычная точность,
±0,3 мм — повышенная (маркировка с литерой «А» или «Б»).

Перед отгрузкой продукция проходит:

• визуальный и измерительный контроль;
• контроль массы (по сортаменту);
• неразрушающий контроль швов (для сварных двутавров).

Где используется двутавр

Стальные балки применяются везде, где важны жесткость, прочность и равномерное распределение нагрузки. Благодаря высокой несущей способности при минимальной массе, двутавр используется для создания как временных, так и капитальных конструкций: от бытовых перекрытий до стратегических мостов.

Основные области применения

Гражданское строительство

• Несущие балки перекрытий, колонны, стропила, фермы;
• каркасы жилых, офисных, торговых зданий;
• укрепление проёмов, перекрытие пролётов, перемычки;
• армирование фундаментов (особенно с широкополочными двутаврами).

Преимущества: снижение нагрузки на основание, сокращение расхода металла, уменьшение общей массы здания.

Инфраструктура и транспортное строительство

• Мосты и эстакады, путепроводы, транспортные развязки;
• кран-балки и подкрановые пути на промышленных предприятиях;
• армирование тоннелей (в том числе метрополитена);
• несущие фермы для ж/д платформ, депо, складских терминалов.

Особенность: здесь особенно важна устойчивость к циклическим и динамическим нагрузкам, поэтому выбираются двутавры колонного и широкополочного типа из высокопрочной стали (например, С345, С355).

Промышленное строительство

• цеха, склады, производственные корпуса;
• опорные конструкции, колонны, фермы и настилы;
• элементы металлокаркасов, устойчивых к вибрации и температурным перепадам.

Используются в металлургии, нефтехимии, тяжёлой промышленности. При необходимости — применяется защита от коррозии: оцинковка, окраска, антикоррозионные составы.

Шахтное и подземное строительство

• укрепление шахтных стволов, котлованов, бомбоубежищ;
• строительство опор в подземных переходах, метро;
• свайные и монорельсовые двутавры — для специальных задач.

Здесь важно: коррозионная стойкость, плотность металла и возможность плотной установки в грунт.

Машиностроение и транспорт

• Рамы грузовиков и прицепов;
• железнодорожные вагоны, платформы;
• фермы кранов, подкрановые балки;
• силовые элементы конструкций морских и речных судов.

Используются как горячекатаные, так и сварные двутавры — в зависимости от требуемой конфигурации.

Как выбрать двутавровую балку

Правильный выбор двутавровой балки — это не только соответствие длины и веса проекту. Это в первую очередь безопасность, жёсткость конструкции и экономия ресурсов. Ниже — основные параметры, на которые следует опираться при подборе.

1. Назначение конструкции

Первый вопрос: где будет использоваться балка — в перекрытии, колонне, крановом пути или подземной конструкции?

• Для перекрытий выбирают нормальные или широкополочные балки типа Б или Ш, работающие на изгиб.
• Для колонн и вертикальных опор — колонные двутавры типа К.
• Для шахт, тоннелей, фундамента — свайные или специальные серии С, М, Д.

2. Расчётная нагрузка и пролёт

Выбор балки зависит от:

• длины пролёта между опорами;
• схемы нагрузки (точечная, равномерная, динамическая);
• массы конструкций, которые опираются на двутавр;
• условий окружающей среды (влажность, морозы, агрессивные среды).

Важно рассчитать момент сопротивления Wx и момент инерции Ix — эти значения указываются в сортаменте и показывают, насколько балка сопротивляется изгибу.

3. Типоразмер и сортамент

Каждая балка имеет обозначение (например, 10Б1, 15К1, 20Ш1) — в нём зашиты:

• номер — высота профиля (в дециметрах);
• буква — тип (Б — нормальный, Ш — широкополочный, К — колонный и т.д.);
• цифра после буквы — номер серии или варианта.

Спецификация обязательно включает: высоту h, ширину полок b, толщину стенки s, толщину полки t, площадь сечения A, массу на погонный метр, моменты инерции и сопротивления.

4. Марка стали и климатические условия

• Для стандартных задач — Ст3, С235 по ГОСТ 380 и ГОСТ 27772.
• Для холодного климата и динамических нагрузок — С345, С355, низколегированные стали по ГОСТ 19281.
• Для мостов, ангаров, промышленности — высокопрочные серии С390, С440.
• В условиях агрессивной среды — необходимо оцинкование или защита лакокрасочным покрытием.

5. Тип изготовления — прокатная или сварная

• Прокатная балка — оптимальна по прочности, стандартные типоразмеры, меньше стоимость.
• Сварная — подходит для нестандартных проектов, позволяет варьировать высоту, ширину полок, толщину, а также усиливать отдельные участки конструкции.

6. Производитель, логистика и нарезка

Рекомендуется выбирать проверенные заводы и поставщиков, которые:

• предоставляют сертификаты соответствия ГОСТ;
• могут нарезать балки под нужный размер (например, 6, 9, 12 м);
• обеспечивают доставку по регионам без повреждений;
• консультируют по чертежам, маркировке и техническим вопросам.

Выбор двутавра — это инженерное решение. Нельзя ориентироваться только на цену за тонну. Балка должна быть точной по геометрии, соответствовать нагрузке, погодным условиям и проекту. Учитывайте:

• типоразмер и сортамент;
• назначение и схему нагрузок;
• обозначение на чертеже;
• условия эксплуатации;
• рекомендации производителя.

Вывод

Двутавр — это не просто металлическая балка. Это ключевой элемент современного строительства, где важна надежность при минимальном расходе материала. Он универсален, экономичен, прочен и точен. А его разнообразие по типоразмерам, маркам стали и технологиям производства позволяет адаптироваться под любые задачи — от фундамента частного дома до моста федерального значения.

Выбирая двутавровую балку, важно учитывать не только нагрузки и размеры, но и условия эксплуатации, сортамент по ГОСТу, особенности монтажа и логистики. Работайте с проверенными поставщиками, пользуйтесь технической документацией и справочниками — и конструкция прослужит десятилетия. Ознакомьтесь с нашим сортаментом в каталоге: https://steelradar.ru/catalog/balka-dvutavrovaya/