Я-луч

Существуют две стандартные формы I-балки:

• Rolled I-beam, formed by горячая прокатка, холодная прокатка or экструзия (depending on material).

• Пластинчатая балка, formed by сварка (or occasionally болтовое соединение or клепка) тарелки.

I-beams are commonly made of конструкционная сталь but may also be formed from алюминий or other materials. A common type of I-beam is the балка из катаной стали (RSJ)—sometimes incorrectly rendered as усиленная стальная балка. британский and Европейские стандарты also specify Universal Beams (UBs) and Universal Columns (UCs). These sections have parallel flanges, as opposed to the varying thickness of RSJ flanges which are seldom now rolled in the UK. Parallel flanges are easier to connect to and do away with the need for tapering washers. UCs have equal or near-equal width and depth and are more suited to being oriented vertically to carry axial load such as columns in multi-storey construction, while UBs are significantly deeper than they are wide are more suited to carrying bending load such as beam elements in floors.

Я-балки—I-beams engineered from wood with ДВП and/or клееный брус—are also becoming increasingly popular in construction, especially residential, as they are both lighter and less prone to warping than solid wooden балки. Однако были некоторые опасения по поводу их быстрой потери прочности при пожаре, если они не защищены.

Дизайн для гибки 

Наибольшие напряжения (${\ Displaystyle \ сигма _ {хх}}$) в изгибаемой балке находятся в местах, наиболее удаленных от нейтральной оси.

A beam under bending sees high stresses along the axial fibers that are farthest from the нейтральная ось. Чтобы предотвратить разрушение, большая часть материала балки должна располагаться в этих областях. В области, близкой к нейтральной оси, требуется сравнительно мало материала. Это замечание лежит в основе -поперечного сечения-двутавровой балки; нейтральная ось проходит по центру стенки, которая может быть относительно тонкой, и большая часть материала может быть сосредоточена во фланцах.

The ideal beam is the one with the least cross-sectional area (and hence requiring the least material) needed to achieve a given модуль сечения. Since the section modulus depends on the value of the момент инерции, эффективная балка должна иметь большую часть своего материала, расположенную как можно дальше от нейтральной оси. Чем дальше заданное количество материала от нейтральной оси, тем больше модуль сопротивления и, следовательно, большему изгибающему моменту можно сопротивляться.

When designing a symmetric I-beam to resist stresses due to bending the usual starting point is the required section modulus. If the allowable stress is ${\ Displaystyle \ сигма _ {\ mathrm {макс}}}$ and the maximum expected bending moment is ${\ Displaystyle М _ {\ mathrm {макс}}}$, то искомый модуль сечения определяется выражением³

• ${\ displaystyle S={\ cfrac {M _ {\ mathrm {max}}} {\ sigma _ {\ mathrm {max}}}}=\cfrac {I}{c}}}$

where ${\ Displaystyle я}$ is the moment of inertia of the beam cross-section and ${\ Displaystyle с}$ is the distance of the top of the beam from the neutral axis (see теория луча for more details).

For a beam of cross-sectional area ${\ Displaystyle а}$ and height ${\ Displaystyle ч}$, the ideal cross-section would have half the area at a distance ${\ Displaystyle ч / 2}$ above the cross-section and the other half at a distance ${\ Displaystyle ч / 2}$ below the cross-section.³ For this cross-section

• ${\ displaystyle I={\ cfrac {ah {2}} {4}}; S =0.5ah}$

Однако эти идеальные условия никогда не могут быть достигнуты, потому что материал необходим в сетке по физическим причинам, в том числе для сопротивления короблению. Для широких-балок с полками момент сопротивления приблизительно равен

• ${\ Displaystyle S \ приблизительно 0.35ah}$

что превосходит то, что достигается с помощью прямоугольных и круглых лучей.

Проблемы 

Though I-beams are excellent for unidirectional bending in a plane parallel to the web, they do not perform as well in bidirectional bending. These beams also show little resistance to twisting and undergo sectional warping under torsional loading. For torsion dominated problems, коробчатые балки and other types of stiff sections are used in preference to the I-beam.

Формы и материалы (США) 

Ржавая клепаная стальная двутавровая-балка

В Соединенных Штатах чаще всего упоминается -двутавровая балка с широким-полком (W). Эти балки имеют полки, внутренние поверхности которых параллельны на большей части их площади. Другие двутавровые балки включают в себя формы американского стандарта (обозначенные S), в которых внутренние поверхности полки не параллельны, и H-сваи (обозначенные HP), которые обычно используются в качестве свайных фундаментов. Доступны широкие-формы фланцев из стали ASTM A992,⁴ which has generally replaced the older ASTM grades A572 and A36. Ranges of yield strength:

• A36: 36,000 пси (250 МПа)

• A572: 42,000–60,000 psi (290–410 MPa), with 50,000 psi (340 MPa) the most common

• A588: Similar to A572

• A992: 50,000–65,000 psi (340–450 MPa)

Как и большинство стальных изделий, двутавровые балки часто содержат переработанные материалы.

Стандарты 

Следующие стандарты определяют форму и допуски стальных профилей двутавровых балок:

Европейские стандарты 

• ЕН 10024, Hot rolled taper flange I sections – Tolerances on shape and dimensions.

• ЕН 10034, Structural steel I and H sections – Tolerances on shape and dimensions.

• ЕН 10162, Cold rolled steel sections – Technical delivery conditions – Dimensional and cross-sectional tolerances

Руководство AISCредактировать

The Американский институт стальных конструкций (AISC) publishes the Steel Construction Manual for designing structures of various shapes. It documents the common approaches, Расчет допустимой прочности (ASD) and Расчет коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD), (starting with 13th ed.) to create such designs.

Другой 

• ДИН 1025-5

• АСТМ А6, Американские стандартные балки

• БС 4-1

• ИС 808 – Dimensions hot rolled steel beam, column, channel and angle sections

• АС/НЗС 3679.1 – Australia and New Zealand standard⁵

Обозначение и терминология 

Широкая-двутавровая балка-полка.

• In the Соединенные Штаты, steel I-beams are commonly specified using the depth and weight of the beam. For example, a "W10x22" beam is approximately 10 in (254 mm) in depth (nominal height of the I-beam from the outer face of one flange to the outer face of the other flange) and weighs 22 lb/ft (33 kg/m). Wide flange section beams often vary from their nominal depth. In the case of the W14 series, they may be as deep as 22.84 in (580 mm).⁶

• In Канада, steel I-beams are now commonly specified using the depth and weight of the beam in metric terms. For example, a "W250x33" beam is approximately 250 millimetres (9.8 in) in depth (height of the I-beam from the outer face of one flange to the outer face of the other flange) and weighs approximately 33 kg/m (22 lb/ft; 67 lb/yd).⁷ I-beams are still available in U.S. sizes from many Canadian manufacturers.

• In Мексика, steel I-beams are called IR and commonly specified using the depth and weight of the beam in metric terms. For example, a "IR250x33" beam is approximately 250 mm (9.8 in) in depth (height of the I-beam from the outer face of one flange to the outer face of the other flange) and weighs approximately 33 kg/m (22 lb/ft).⁸

• In Индия I-beams are designated as ISMB, ISJB, ISLB, ISWB. ISMB: Indian Standard Medium Weight Beam, ISJB: Indian Standard Junior Beams, ISLB: Indian Standard Light Weight Beams, and ISWB: Indian Standard Wide Flange Beams. Beams are designated as per respective abbreviated reference followed by the depth of section, such as for example ИСМБ 450, where 450 is the depth of section in millimetres (mm). The dimensions of these beams are classified as per IS:808 (as per БИС).^{нужна цитата}

• In the Соединенное Королевство, these steel sections are commonly specified with a code consisting of the major dimension (usually the depth){{0}}x-the minor dimension-x-the mass per metre-ending with the section type, all measurements being metric. Therefore, a 152x152x23UC would be a column section (UC = universal column) of approximately 152 mm (6.0 in) depth 152 mm width and weighing 23 kg/m (46 lb/yd) of length.⁹

• In Австралия, these steel sections are commonly referred to as Universal Beams (UB) or Columns (UC). The designation for each is given as the approximate height of the beam, the type (beam or column) and then the unit metre rate (e.g., a 460UB67.1 is an approximately 460 mm (18.1 in) deep universal beam that weighs 67.1 kg/m (135 lb/yd)).⁵

Сотовые балки 

Сотовые балки are the modern version of the traditional "зубчатая балка" which results in a beam approximately 40–60 percent deeper than its parent section. The exact finished depth, cell diameter and cell spacing are flexible. A cellular beam is up to 1.5 times stronger than its parent section and is therefore utilized to create efficient large span constructions.¹⁰