Які типи сталевих балок використовуються в будівництві?

Якщо ви спостерігали за будівництвом будівлі, то, ймовірно, бачили перший сталевий каркас, який монтується. Ці балки — це «скелет» будівлі. Вони тримають усе згори, передають навантаження на фундамент і надають будівлі її форму. Однак не всі сталеві балки виконують однакові функції. Деякі балки краще підходять для несення великих навантажень на великі прольоти. Інші балки ефективніші для кутового каркасу або забезпечують поперечну жорсткість. Знання відмінностей між ними важливе як для проектування будівель, так і для роботи над будь-яким проектом або просто для загального розуміння принципів будівництва. Давайте розглянемо найпоширеніші типи та пояснимо, для чого кожен з них призначений.

I-подібні балки — справжні робочі коні будівельної галузі

Давайте перейдемо одразу до суті: двотаврові балки — це сталеві балки, що мають форму літери «I». Двотаврова балка складається з вертикальної стінки («стінки») та горизонтальних поясів («поясів») зверху й знизу. Така конструкція балки чудово підходить для сприйняття навантажень на великих прольотах. Верхній і нижній пояси сприймають згинальні зусилля, тоді як стінка сприймає поперечні (зрізуючі) зусилля. Саме завдяки такому розподілу функцій двотаврові балки можна виготовляти, використовуючи меншу кількість сировини. Двотаврові балки застосовують практично в усіх вертикальних конструкціях — від висотних хмарочосів і великих промислових підприємств до простих житлових будівель. Двотаврові балки завжди виконують свою роботу надійно й ефективно. Також важливо зазначити, що існує кілька різновидів таких балок, зокрема широкополичні двотаври, які також називають Н-подібними балками (H-Beams). Їх відрізняють ширші пояси, що забезпечують додаткову стабільність конструкції. Такі балки часто використовують не лише як балки, а й як колони. Більшість людей саме такі балки й уявляють, коли чують термін «двотаврова балка». Однак, якщо потрібна сталева балка, здатна витримати значну вагу на відкритому прольоті, саме широкополичні двотаври завжди будуть першим вибором.

H-подібні балки: більша стабільність для важчих навантажень

H-подібні балки функціонують аналогічно I-подібним балкам. Однак полиці H-подібних балок ширші, а стінки — товщі. Це надає балці поперечного перерізу у формі літери «H». Широкі полиці забезпечують більшу площу поверхні для з’єднань, а загальна форма H-подібної балки покращує розподіл навантаження. Такі балки зазвичай використовуються в застосуваннях, де балка повинна також виконувати функцію колони або де навантаження прикладаються з кількох напрямків. Їх також широко застосовують у первинних несучих каркасах будівель та при будівництві мостів. Додатковий матеріал у балці дозволяє забезпечити більшу несучу здатність порівняно зі стандартними I-подібними балками такої самої висоти. Якщо ваш проект вимагає найвищого рівня міцності та стабільності, H-подібні балки — чудовий варіант.

Швелер: універсальний край

Канатна сталь має форму великої літери «С». З фронтального боку «С» має рівну задню частину у нижній частині, а дві бічні сторони мають по одному фланцю, що виступає назовні. Така геометрія зручна для того, щоб балку легко було прикріпити болтами або зварити до інших поверхонь. Стальні канатні профілі зазвичай використовуються як каркас стін, елементи підлогових систем та конструкційних рам, а також для кріплення різного обладнання й машин. Через свою відкриту форму вони легші за двотаврові або Н-подібні балки, але при цьому мають високу міцність стосовно своєї ваги. Канатна сталь менш міцна за двотаврові балки такого самого розміру при згині, тому її використовують як згинальні балки в тих застосуваннях, де її форма має чітку перевагу. Ймовірно, ви вже зустрічали канатні профілі при обрамленні периметрів будівель, у покрівельних системах як прогони, а також у будівництві сходів і платформ.

Кутова сталь: базовий, але ефективний варіант

Кутова сталь — це саме те, на що вона схожа. Це різновид сталі з кутами 90 градусів. Її переріз має форму літери L. Ця базова форма має широке застосування. Кутову сталь зазвичай використовують для легких сталевих каркасів, розпорок та приєднання додаткових балок. Вона не використовується переважно як основна балка, що сприймає значні навантаження, але присутня всюди в сталевих конструкціях: як опора для полиць, каркас для мезонінів, розпорки в фермах та підсилення навколо отворів. Кутова сталь дуже проста у використанні: її легко різати, зварювати та кріпити болтами до інших елементів. Кутова сталь доступна з однаковими та різними за довжиною поличками. Кутова сталь з однаковими поличками має обидві сторони однакової довжини, а з різними — одна сторона довша за іншу. Якщо вам потрібна сталева балка, яка є дуже легкою, зручною у монтажі й одночасно достатньо міцною для різноманітних завдань, кутова сталь — чудовий варіант.

Фактори, які слід враховувати при виборі балки

Щоб вибрати правильну балку, потрібно врахувати її призначення. Які навантаження та прольоти передбачаються? Які типи з’єднань будуть використовуватися? Чи слід враховувати додаткові навантаження, наприклад, вітрові або сейсмічні сили? Усі ці запитання допомагають звузити перелік можливих варіантів. Для великих навантажень та довгих прольотів зазвичай вибирають двотаврову (I-подібну) або Н-подібну балку. Для підкосів та каркасних конструкцій зазвичай достатньо швелерів та кутників. У деяких випадках у проекті можуть використовуватися всі перелічені варіанти: основні балки — двотаврові, вторинне каркасне обладнання — швелери, а підкоси й з’єднання — кутники. Головна мета — використовувати найбільш підходящий профіль для конкретного застосування.

Іншим аспектом, який варто врахувати, є технічні специфікації виробництва. Існує кілька типів стальних балок, і їх різні класифікації вказують на різну міцність та експлуатаційні характеристики за різних умов. Наприклад, якщо будівля розташована в прибережних районах, важливою є стійкість до корозії. У районах із холодним кліматом сталь повинна зберігати свою пластичність при низьких температурах і не ставати крихкою. Саме це й є перевагою співпраці з надійним постачальником. Завдяки йому набагато простіше отримати відповідні матеріали для заданих вимог.

Важливі розгляди

Щодо сталевих балок існує кілька практичних аспектів, на які варто звернути увагу. По-перше, це робота з будівництвом та процеси, пов’язані з будівництвом. Великі балки досить важкі, тому для їхнього переміщення та монтажу потрібне відповідне обладнання. По-друге, слід врахувати конструктивне з’єднання. Міцність балки визначається міцністю її з’єднання з конструкцією — це стосується всіх типів сталевих балок. Зварні з’єднання є міцними й постійними, тоді як болтові з’єднання забезпечують гнучкість для «польових» з’єднань та модифікацій. По-третє, слід врахувати поверхневе покриття балки. Сирова сталь піддається корозії, тому для запобігання ржавчині зазвичай застосовують оцинкування. Також для контролю корозії використовують піскоструйну обробку; вона застосовується переважно для балок, призначених для зовнішніх будівельних робіт; балки, що використовуються в приміщеннях, менш піддані впливу навколишнього середовища, тоді як балки для зовнішніх робіт — більш піддані. Отже, поверхневе покриття балки — це важливий фактор, який слід враховувати.

Протягом багатьох років основою будівельної галузі є сталеві балки. Ці вироби міцні, надійні й універсальні. Двотаврові (I-подібні) та швелерні (H-подібні) балки використовуються для передачі значних вертикальних навантажень, тоді як швелери та кутики застосовуються для горизонтального каркасу та підкосів. Кожна форма має своє призначення, і разом вони забезпечують зведення безпечних, довговічних та ефективних споруд. Незалежно від того, чи ви будуєте невелику майстерню чи велику комерційну будівлю, корисно знати доступні варіанти. Вибір правильної балки для конкретного завдання гарантує створення споруди, яка витримає випробування часом.