В современных условиях развития строительства и машиностроения наблюдается устойчивая тенденция к оптимизации материалоемкости конструкций при одновременном повышении их надежности и несущей способности. Среди всего многообразия видов металлопроката двутавровая балка (в профессиональной среде часто именуемая просто «двутавр») занимает особое положение благодаря своей исключительной эффективности при восприятии вертикальных изгибающих нагрузок. Форма ее поперечного сечения является результатом инженерного поиска оптимального распределения материала относительно главных центральных осей, что позволяет достигать максимальных прочностных показателей при минимальном весе.
Поперечное сечение двутавра характеризуется Н-образной формой, состоящей из двух горизонтальных элементов – полок – и одного вертикального – стенки.
Основными параметрами, регламентированными стандартами, являются:
Оптимальное соотношение этих параметров позволяет материалу в полках эффективно сопротивляться нормальным напряжениям (растяжению и сжатию), а стенке – касательным напряжениям.
Поперечное сечение двутавра характеризуется Н-образной формой, состоящей из двух горизонтальных элементов – полок – и одного вертикального – стенки.
Основными параметрами, регламентированными стандартами, являются:
- Высота двутавра (h): Главный размер, определяющий номер балки.
- Ширина полки (b): Определяет устойчивость полки против локального выпучивания.
- Толщина стенки (s): Критический параметр для работы на срез и устойчивости против потери устойчивости.
- Толщина полки (t): Определяет способность полки воспринимать сжимающие и растягивающие напряжения.
- Момент инерции (Ix, Iy): Мера сопротивления балки изгибу. Чем выше значение момента инерции (особенно относительно оси X – Ix), тем более жесткой и менее прогибаемой является балка.
- Момент сопротивления (Wx, Wy): Показывает способность балки сопротивляться изгибающему моменту. Является прямой характеристикой прочности элемента.
- Статический момент полусечения: Важен для расчета касательных напряжений.
- Радиусы инерции (ix, iy): Используются в расчетах на устойчивость.
Оптимальное соотношение этих параметров позволяет материалу в полках эффективно сопротивляться нормальным напряжениям (растяжению и сжатию), а стенке – касательным напряжениям.
Номинальные размеры поперечного сечения, площадь поперечного сечения, масса 1 метра длины, справочные величины для осей двутавров изготавливаемых по ГОСТ 35087-2024 приведены в таблице 1.
Обозначения:
- h – общая высота двутавровой балки;
- s – толщина поперечной части (стенки);
- b – ширина полки двутавра;
- t – толщина полки;
- R – радиус закругления внутренней части (между плоскостью стенки и полки);
- r – радиус сопряжения.
- I – момент инерции;
- W – момент сопротивления;
- S – статистический момент полусечения