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:
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.
Ключевыми геометрическими характеристиками, непосредственно влияющими на несущую способность, являются:
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.
Таблица 1- Номинальные размеры поперечного сечения, площадь поперечного сечения, масса 1м длины, справочные величины для осей двутавров
Номер профиля
Номинальные размеры, мм
Площадь поперечного сечения FH, см2
Масса 1м длины, кг
Справочные величины для осей двутавра
h
b
s
t
hw
bw
r
Iх, см4
Wх, см3
SХ, см3
iх, мм
Iу, см4
Wу, см3
Sу, см3
iy, мм
Тип Б — балочные нормальные двутавры
20Б1
200,0
100,0
5,5
8,0
184,0
47,25
11,0
27,16
21,30
1844,26
184,40
104,73
82,41
133,91
26,78
20,97
22,21
25Б1
248,0
124,0
5,0
8,0
232,0
59,50
12,0
32,68
25,70
3537,11
285,30
159,68
104,04
254,85
41,11
31,80
27,93
25Б2
250,0
125,0
6,0
9,0
232,0
59,50
12,0
37,66
29,60
4051,73
324,10
182,93
103,73
293,85
47,02
36,55
27,93
30Б1
298,0
149,0
5,5
8,0
282,0
71,75
13,0
40,80
32,00
6318,22
424,00
237,53
124,44
442,00
59,33
45,88
32,91
30Б2
300,0
150,0
6,5
9,0
282,0
71,75
13,0
46,78
36,70
7209,26
480,60
271,06
124,14
507,53
67,67
52,56
32,94
35Б1
346,0
174,0
6,0
9,0
328,0
84,00
14,0
52,68
41,40
11094,49
641,30
358,09
145,12
791,54
90,98
70,11
38,76
35Б2
350,0
175,0
7,0
11,0
328,0
84,00
14,0
63,14
49,60
13559,01
774,80
433,96
146,54
984,34
112,50
86,79
39,48
40Б1
396,0
199,0
7,0
11,0
374,0
96,00
16,0
72,16
56,60
20018,83
1011,10
563,93
166,56
1447,14
145,44
111,97
44,78
40Б2
400,0
200,0
8,0
13,0
374,0
96,00
16,0
84,12
66,00
23704,43
1185,20
663,13
167,87
1736,39
173,64
133,82
45,43
45Б1
446,0
199,0
8,0
12,0
422,0
95,50
18,0
84,30
66,20
28697,35
1286,90
725,06
184,50
1580,03
158,80
123,29
43,29
45Б2
450,0
200,0
9,0
14,0
422,0
95,50
18,0
96,76
76,00
33450,76
1486,70
839,53
185,93
1871,57
187,16
145,46
43,98
50Б1
492,0
199,0
8,8
12,0
468,0
95,10
20,0
92,38
72,50
36841,89
1497,60
853,45
199,70
1581,96
158,99
124,86
41,38
50Б2
496,0
199,0
9,0
14,0
468,0
95,00
20,0
101,27
79,50
41869,08
1688,30
957,23
203,33
1844,89
185,42
144,88
42,68
55Б1
543,0
220,0
9,5
13,5
516,0
105,25
24,0
113,36
89,00
55677,42
2050,70
1164,94
221,62
2405,54
218,69
171,67
46,06
55Б2
547,0
220,0
10,0
15,5
516,0
105,00
24,0
124,74
97,90
62784,45
2295,60
1301,49
224,34
2761,34
251,03
196,56
47,05
60Б1
596,0
199,0
10,0
15,0
566,0
94,50
22,0
120,45
94,60
68715,90
2305,90
1325,36
238,85
1979,66
198,96
157,64
40,54
60Б2
600,0
200,0
11,0
17,0
566,0
94,50
22,0
134,41
105,50
77632,25
2587,70
1489,36
240,32
2278,16
227,82
180,72
41,17
Тип Ш — балочные широкополочные двутавры
20Ш1
194,0
150,0
6,0
9,0
176,0
72,00
13,0
39,01
30,60
2689,74
277,30
154,28
83,04
507,16
67,62
51,85
36,06
25Ш1
244,0
175,0
7,0
11,0
222,0
84,00
16,0
56,24
44,20
6121,23
501,70
279,19
104,33
984,48
112,51
86,36
41,84
25Ш2
249,0
176,0
8,5
13,5
222,0
83,75
16,0
68,59
53,80
7624,69
612,40
343,94
105,44
1229,33
139,70
107,41
42,34
30Ш1
294,0
200,0
8,0
12,0
270,0
96,00
18,0
72,38
56,80
11338,30
771,30
429,51
125,16
1603,26
160,33
123,28
47,06
30Ш2
300,0
201,0
9,0
15,0
270,0
96,00
18,0
87,38
68,60
14209,66
947,30
529,86
127,52
2034,13
202,40
155,42
48,25
35Ш1
334,0
249,0
8,0
11,0
312,0
120,50
20,0
83,17
65,30
17107,05
1024,40
565,71
143,42
2834,62
227,68
174,45
58,38
35Ш2
340,0
250,0
9,0
14,0
312,0
120,50
20,0
101,51
79,70
21676,50
1275,10
706,03
146,13
3650,97
292,08
223,45
59,97
40Ш1
383,0
299,0
9,5
12,5
358,0
144,75
22,0
112,91
88,60
30554,32
1595,50
880,73
164,50
5576,08
372,98
285,42
70,27
40Ш2
390,0
300,0
10,0
16,0
358,0
145,00
22,0
135,95
106,70
38674,10
1983,30
1093,97
168,66
7207,77
480,52
366,53
72,81
45Ш1
440,0
300,0
11,0
18,0
404,0
144,50
24,0
157,38
123,60
56069,13
2548,60
1412,44
188,75
8111,31
540,75
413,80
71,79
45Ш2
446,0
302,0
13,0
21,0
404,0
144,50
24,0
184,30
144,70
66379,08
2976,60
1661,51
189,78
9655,62
639,44
490,29
72,38
Тип К — колонные двутавры
20К1
196,0
199,0
6,5
10,0
176,0
96,25
13,0
52,69
41,40
3846,06
392,50
216,41
85,44
1314,47
132,11
100,38
49,95
20К2
200,0
200,0
8,0
12,0
176,0
96,00
13,0
63,53
49,90
4715,63
471,60
262,75
86,15
1601,53
160,15
121,91
50,21
25К1
246,0
249,0
8,0
12,0
222,0
120,50
16,0
79,72
62,60
9170,92
745,60
410,68
107,26
3090,06
248,20
188,61
62,26
25К2
250,0
250,0
9,0
14,0
222,0
120,50
16,0
92,18
72,40
10832,61
866,60
480,25
108,41
3648,81
291,90
221,88
62,92
30К1
298,0
299,0
9,0
14,0
270,0
145,00
18,0
110,80
87,00
18848,66
1265,00
694,64
130,43
6241,19
417,47
316,82
75,05
30К2
300,0
300,0
10,0
15,0
270,0
145,00
18,0
119,78
94,00
20410,21
1360,70
750,59
130,54
6754,83
450,32
342,13
75,10
35К1
342,0
348,0
10,0
15,0
312,0
169,00
20,0
139,03
109,10
31247,91
1827,40
1001,17
149,92
10542,21
605,87
459,67
87,08
35К2
350,0
350,0
12,0
19,0
312,0
169,00
20,0
173,87
136,50
40295,09
2302,60
1272,61
152,23
13585,82
776,33
589,29
88,39
40К1
394,0
398,0
11,0
18,0
358,0
193,50
22,0
186,81
146,70
56145,31
2850,00
1559,22
173,36
18922,62
950,89
720,40
100,64
40К2
400,0
400,0
13,0
21,0
358,0
193,50
22,0
218,69
171,70
66621,41
3331,10
1836,23
174,54
22412,67
1120,63
849,93
101,23
Тип С — свайные двутавры
20С1
200,0
204,0
12,0
12,0
176,0
96,00
13,0
71,53
56,20
4982,30
498,20
282,75
83,46
1701,70
166,83
128,66
48,77
25С1
244,0
252,0
11,0
11,0
222,0
120,50
16,0
82,06
64,40
8786,78
720,20
402,51
103,48
2938,35
233,20
178,99
59,84
30С1
294,0
302,0
12,0
12,0
270,0
145,00
18,0
107,66
84,50
16864,20
1147,20
638,55
125,16
5515,72
365,28
279,87
71,58
35С1
338,0
351,0
13,0
13,0
312,0
169,00
20,0
135,25
106,20
28190,34
1668,10
925,69
144,37
9379,76
534,46
408,88
83,28
40С1
388,0
402,0
15,0
15,0
358,0
193,50
22,0
178,45
140,10
48965,17
2524,00
1401,07
165,65
16258,38
808,87
618,66
95,45
Тип У — двутавры с уклоном внутренних граней полок
10У
100
55
4,5
7,2
85,6
25,25
7,0
12,05
9,46
198
39,7
23,0
40,6
17,9
6,49
5,40
12,2
12У
120
64
4,8
7,3
105,4
29,60
7,5
14,65
11,50
350
58,4
33,7
48,8
27,9
8,72
7,37
13,8
14У
140
73
4,9
7,5
125,0
34,05
8,0
17,45
13,70
572
81,7
46,8
57,3
41,9
11,50
9,75
15,5
16У
160
81
5,0
7,8
144,4
38,00
8,5
20,25
15,90
873
109,0
62,3
65,7
58,6
14,50
12,36
17,0
18У
180
90
5,1
8,1
163,8
42,45
9,0
23,44
18,40
1290
143,0
81,4
74,2
82,6
18,40
15,72
18,8
20У
200
100
5,2
8,4
183,2
47,40
9,5
26,75
21,00
1840
184,0
104,0
82,8
115,0
23,10
19,88
20,7
22У
220
110
5,4
8,7
202,6
52,30
10,0
30,57
24,00
2550
232,0
131,0
91,3
157,0
28,60
24,77
22,7
24 У
240
115
5,6
9,5
221,0
54,70
10,5
34,78
27,30
3460
289,0
163,0
99,7
198,0
34,50
29,70
23,7
27У
270
125
6,0
9,8
250,4
59,50
11,0
40,13
31,50
5010
371,0
210,0
112,0
260,0
41,50
36,03
25,4
30У
300
135
6,5
10,2
279,6
64,25
12,0
46,50
36,50
7080
472,0
268,0
123,0
337,0
49,90
43,67
26,9
33У
330
140
7,0
11,2
307,6
66,50
13,0
53,76
42,20
9840
597,0
339,0
135,0
419,0
59,90
52,12
27,9
36У
360
145
7,5
12,3
335,4
68,75
14,0
61,91
48,60
13380
743,0
423,0
147,0
516,0
71,10
61,69
28,9
40У
400
155
8,3
13,0
374,0
73,35
15,0
72,61
57,00
19062
953,0
545,0
162,0
667,0
86,10
74,98
30,3
45У
450
160
9,0
14,2
421,6
75,50
16,0
84,71
66,50
27696
1231,0
708,0
181,0
808,0
101,00
88,04
30,9
50У
500
170
10,0
15,2
469,6
80,00
17,0
100,00
78,50
39727
1589,0
919,0
199,0
1043,0
123,00
107,42
32,3
55У
550
180
11,0
16,5
517,0
84,50
18,0
117,96
92,60
55962
2035,0
1181,0
218,0
1356,0
151,00
131,94
33,9
60У
600
190
12,0
17,8
564,4
89,00
20,0
137,58
108,00
76806
2560,0
1491,0
236,0
1725,0
182,00
159,52
35,4
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);