Двутавр – характерная для стержневых элементов форма поперечного сечения, геометрия которого напоминает единицу Римского алфавита или перевернутую на 90° букву «Н». Этимологически слово «двутавр» является производным от слова «тавр» (лат. «taurus» — бык), значение которого в архитектурной терминологии определено, как «Т-образная (двурогая) балка» или «профиль Т-образного сечения». Соответственно, «двутавром» принято называть балку с поперечным сечением из двух тавров.

Эффективность двутаврового сечения

Из классической теории сопротивления материалов известно, что способность стержневых элементов воспринимать различные виды деформаций зависит не только от свойств материала и размеров поперечного сечения, но еще и от геометрической формы этого сечения и характера расположения его относительно вектора действующих нагрузок.

В ходе теоретических и экспериментальных исследований, проводившихся несколькими веками ранее, было установлено, что двутавр является самой рациональной и эффективной (с точки зрения расхода материала) формой поперечного сечения для элементов, работающих на изгиб, т.е. для балочных конструкций. Так, например, по сравнении с балкой прямоугольного профиля двутавровая балка (равноценная по площади сечения и пролету) выигрывает в 5 раз по прочности и почти в 30 раз по изгибной жесткости.

История рационализации российского сортамента

Первый российский сортамент металлопроката был разработан в 1900 г. (до этого строили по немецкому сортаменту). В этом стандарте был предусмотрен всего один тип двутаврового профиля, который в силу особенностей своей геометрии мог эффективно использоваться только в качестве элементов, работающих изгиб (балок).

С момента появления первого отечественного сортамента прошло сто с небольшим лет. За это время инженерная наука, как и металлургическая промышленность, прошли огромный путь, в процессе которого произошел пересмотр не только принципов формообразования металлических конструкций, но и способов их изготовления и технологий монтажа.

Интенсивное развитие промышленности (всех отраслей), появление новых высокопрочных сталей и способов сварки, развитие нормативно-технической базы, разработка и внедрение новых методов расчета конструкций, — все эти факторы способствовали повышению металлоемкости строительной отрасли в целом, что вызвало необходимость совершенствования старых и разработки новых эффективных конструкционных форм стальных профилей.

В результате масштабной рационализации (улучшения) российского сортамента сфера применения стального двутаврового проката (в период с 1960 г.) заметно расширилась за счет внедрения в отрасль новых эффективных типов двутавровых профилей с параллельными гранями полок. Сегодня симметричный двутавровый профиль без преувеличения можно назвать самым востребованным в строительстве типом металлопроката!

Классификация стальных двутавровых балок

Действующие ГОСТы на сортамент металлопроката балок разработаны на основе теоретических и экспериментальных исследований по выявлению наиболее рациональных типов фасонных профилей и частоты их градации.

Рис.1. Основные типы производимых сегодня двутавровых профилей

Классический двутавр с уклоном внутренних граней полок 6-12% (ГОСТ 8239-89) применяются главным образом в качестве элементов, работающих на изгиб, а также в составных сечениях колонн. Работа в качестве сжатых элементов (стоек, колонн) не эффективна ввиду малого момента инерции. Балки обозначаются в сортаменте по номерам, соответствующим высоте профиля в сантиметрах.

Двутавры с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83, СТО АСЧМ 20-93) выпускаются трех основных типоразмеров: нормальные балочные (Б), широкополочные (Ш), колонные (К). Двутавры «Б» выпускаются высотой до 1000 мм, с шириной полок до 320 мм. Двутавры «Ш» имеют высоту также до 1000 мм при максимальной ширине полок 400 мм. Двутавры «К», использование которых эффективно в колоннах зданий, имеют соотношение высоты к ширине полок 1:1 и максимальные размеры 400х400 мм.