Двотаврова балка (або просто двотавр) – це металева балка з перетином у формі літери «Н». Завдяки своїй геометрії вона здатна ефективно сприймати згинальні навантаження, що робить її незамінною в каркасному будівництві, під час влаштування перекриттів і опорних елементів. Якщо ви будуєте приватний будинок і плануєте використовувати двотавр у несучих конструкціях, важливо правильно вибрати типорозмір, клас міцності сталі та врахувати низку інших чинників. Команда Стіллар детально розбере основні аспекти вибору двотаврової балки для будинку.
Що таке двотавр і чому він такий популярний?
- Висока жорсткість за невеликої маси: Завдяки формі перерізу двотавр має велику жорсткість на вигин за відносно невеликої ваги. На відміну від, скажімо, швелера або куточка тієї ж маси, двотавр краще чинить опір деформаціям під навантаженням.
- Універсальність застосування
Двотаврові балки використовують у найрізноманітніших конструкціях:- Перекриття (наприклад, між поверхами в приватному будинку, цокольному поверсі).
- Просторові каркаси (колони, несучі балки під покрівлю).
- Прольоти над прорізами (де потрібна опора, а кладка не дає потрібної жорсткості).
- Відповідність стандартам: У Росії та інших країнах СНД діє ГОСТ 8239-89 (або новіші нормативні документи) і ГОСТ 26020-83 на гарячекатані двотаврові балки. В Україні часто спираються на ДСТУ Б В.2.6-163, EN 10024 або їхні національні аналоги. Ці стандарти регламентують геометрію, допуски за товщиною полиць, марку сталі тощо.
Види двотаврів та їхні особливості
Згідно з ГОСТ 8239-89 і ГОСТ 26020-83, двотаври поділяються на кілька типів:
- Звичайні (з ухилом внутрішніх граней полиць): Позначаються як «Д» або «У» (наприклад, «Двотавр 20 Д»). У них полиці розташовані з невеликим ухилом, товщина полиці змінюється від кореня до краю. Для сучасного будівництва застосовуються рідше, оскільки менш зручні в монтажі та сполученні з іншими елементами.
- Широкополичкові (двотавр «Ш»): Мають широкі полиці майже без ухилу. Забезпечують підвищену стійкість, особливо при згинальних навантаженнях у площині полиць. Ідеальні для перекриттів, балок настилу.
- Колонні (двотавр «К»): Відрізняються приблизно рівною шириною полиці і висотою стінки, призначені переважно для стійок (колон), де важливий опір не тільки вигину, а й поздовжньому стисненню.
- Додатково можуть зустрічатися серії «Б» (нормальні), «М» (середньополичні) – уточнюйте в ГОСТ 8239-89 і ГОСТ 26020-83. Кожна серія має свої розміри (висоту, ширину полиці, товщину стінки).
Ключові фактори вибору
1. Розрахункові навантаження
- Згинальний момент і прольоти: Що більший проліт, то вищий згинальний момент. Для перекриттів шириною 3-6 м у приватному будинку зазвичай обирають двотаври заввишки від 16 до 20 см (наприклад, двотавр №16, №20). При великих прольотах (6-8 м) можуть знадобитися балки №25 або навіть №30.
- Снігове і тимчасове навантаження: Якщо двотавр використовується для опори покрівлі, враховуйте вагу покрівельного матеріалу і снігові навантаження, прописані в СНиП/СП/ДБН для вашого регіону.
2. Марка сталі
- Сталь звичайної якості (Ст3сп/пс) або низьколеговані марки (09Г2С, С255): Для приватного будинку зазвичай достатньо таких марок, вони відповідають параметрам міцності і доступні за ціною.
- Високоміцні сталі (С345, С390): Мають вищу несучу здатність за меншого перерізу, але дорожчі і не завжди виправдані для приватних будівель.
3. Геометричні параметри
- Широкосмуговий двотавр кращий для перекриттів, оскільки дає більшу стійкість у площині полиць і краще сприймає розподілене навантаження підлоги або даху.
- Звичайний (з ухилом полиць) може бути дешевшим, але складнішим у монтажі (важче приварювати додаткові елементи впритул до полиць).
4. Довжина і спосіб спирання
- Якщо вам потрібна двотаврова балка на проліт 5 м, варто взяти двотавр з деяким запасом по довжині (підрізування).
- Спирання на несучі стіни (цегла, бетон) вимагає достатньої глибини закладення балки (зазвичай 150-200 мм) або закладних пластин, щоб навантаження рівномірно передавалося.
- У разі металевих каркасів (колони, ригелі) може бути зручно використовувати двотавр однієї серії, щоб з’єднання були стандартними (кутниковими або пластинчастими).
Розрахунок чи «на око»?
Звичайно, краще зробити розрахунок відповідно до будівельних норм:
- СП 16.13330.2017 або ДБН В.2.6-198 в Україні вкажуть, як рахувати сталеві конструкції.
- Облік вигину, прогину, стійкості, місцевих напружень у точках спирання. Прогин не повинен перевищувати норми (L/200, L/250 або залежно від типу перекриття).
Якщо ж ви все-таки покладаєтеся на «типові рішення» і рекомендації бувалих, краще брати невеликий запас. Наприклад, якщо розрахунок показує, що двотавр №16 «на межі», то двотавр №18 або №20 дасть більше впевненості та зменшить прогин.
Монтажні нюанси
- Захисне покриття: Двотавр потрібно захистити від корозії – пофарбувати ґрунтовкою і фінішною фарбою (або спеціальними складами). У разі використання у вологих умовах (підвал, неопалюване приміщення) це особливо актуально.
- Сполучення з іншими елементами
- Якщо балка спирається на цегляну кладку, часто під неї підкладають сталеву пластину або роблять бетонування (кишеню).
- При стикуванні з іншими металоконструкціями – застосовують зварні або болтові з’єднання (може знадобитися куточок, швелер, фасонки).
- Шумо- і теплоізоляція: У місцях, де двотавр контактує з дерев’яними перекриттями, роблять прокладки (гумові, звукоізоляційні). Інакше можливий «дзвінкий» ефект металу при навантаженнях.
Для «холодних» місць (дах, мансарда) іноді потрібен утеплювач між полицями, щоб не було містків холоду. - Контроль прогину: Після монтажу слід перевірити, чи немає зайвої деформації. Великий прогин може вказувати на неправильні розрахунки або недостатній перетин балки.
Приклад вибору
Припустимо, у вас проліт 5 м між несучими стінами, ви хочете зробити металеву балку під перекриття другого поверху. Розрахунок показав, що вам потрібен момент опору (Wx) близько 100 см³, а площа перерізу – не менш як 20 см², щоб прогини не перевищували норми і запас міцності був 30%. За табличними даними ГОСТ 8239-89 ви бачите, що:
- Двотавр 16Б (Н=160 мм, Ширина полиці=64 мм, Wx≈ 95-100 см³) може підійти, але «на межі».
- Двотавр 20Б (Н=200 мм, Wx≈ 160-170 см³) дасть більш надійний запас, хоча буде важчим і дорожчим.
Якщо бюджет дозволяє і ви не хочете ризикувати прогинами, візьмете №20Б. Якщо ж упевнені в міцності й хочете заощадити – зупиніться на №16Б, але будьте готові до частіших опор або прольотів коротших за 5 м.
«Для приватного будинку зазвичай беруть двотаври висотою 14-20 см для перекриттів, 20-25 см – якщо проліт великий або передбачаються серйозні навантаження. Головне – не гадати на око, а хоча б приблизно перевірити розрахунком за СП або ДБН. І завжди звертайте увагу на відповідність ГОСТ – особливо якщо купуєте метал у дрібних продавців.» – Інженер-конструктор компанії «Стіллар», м. Київ
Короткий алгоритм вибору
- Визначте проліт і навантаження: довжина між опорами, жорсткість перекриття, майбутнє навантаження (поверх, покрівля, можливі важкі предмети).
- Подивіться в проектних нормах (або зробіть розрахунок у конструктора): який потрібен момент опору, яка марка сталі підійде.
- Звіртеся із сортаментом ГОСТ 8239-89, ГОСТ 26020-83 (або аналогів): виберіть кілька підходящих двотаврів (№14, №16, №18, №20 тощо). Оцініть вагу, Wx, Iy тощо.
- Врахуйте монтажні нюанси: як кріпити, чи потрібно посилювати опори, укладати звукоізоляцію.
- Зробіть перевірку прогину: для житлових приміщень прогин, як правило, не більше L/250…L/300.
- Закупіть двотавр у надійного постачальника, переконайтеся в наявності сертифікатів якості сталі (наприклад, Ст3сп, 09Г2С).
- Організуйте доставку і установку: врахуйте, що балки довжиною 5-6 м можуть потребувати вантажний транспорт і бригаду монтажників.
Підсумок як вибрати двотаврову балку для будівництва будинку?
Вибір двотаврової балки для будівництва приватного будинку – це поєднання інженерних розрахунків, аналізу сортаменту за ГОСТ і розуміння, яке навантаження буде на перекриття або каркас. Орієнтуйтеся на висоту профілю (зазвичай від 14 до 25 см) і серію (широкополичковий «Ш», колонний «К» або «Б»), виходячи з несучих вимог. Не бійтеся брати невеликий запас по міцності, щоб виключити небажані прогини. При грамотному підході двотавр прослужить десятиліттями, роблячи ваше житло надійним і безпечним. І головне – не економте на розрахунках і сертифікованому металі: фундамент і каркас будинку – це те, на чому тримається весь ваш комфорт і спокій!