расчет нагрузки, несущая способность, прочность
Двутавр – это металлопрофильная конструкция перекрытия, наклонная или горизонтальная, рассчитанная в первую очередь на изгиб. Прежде всего она находится под воздействием весовой нагрузки, направленной по вертикали. Фактически это первичное воздействие, которому должен противостоять прокатный профиль из металла.
Технические характеристики металлического профиля необходимы, чтобы их правильно применять в строительстве, ведь несмотря на большое разнообразие сфер применения, суть остается одна – создать надежную несущую конструкцию. Она позволяет преобразовывать архитектуру сооружений:
- увеличивает ширину пролетов зданий;
- значительно, примерно на 35%, уменьшить массу несущих конструкций;
- существенно увеличить рентабельность проектов.
Говоря о достоинствах конструкции, нельзя не отметить и минусы, хотя их немного. Основные из них – это
- необходимость применять при создании ребер жесткости дополнительную арматуру;
- достаточно существенные трудозатраты, которые нужны для ее изготовления.
Однако, следует отметить, что с другой стороны дополнительные ребра жесткости дают возможность:
- уменьшить общую металлоемкость сварной металлоконструкции, так как ощутимо уменьшают толщину стенок. Таким образом удается понизить ее стоимость, но целиком сохранить механические характеристики;
- помимо этого облегченная конструкция экономична и с точки зрения устройства фундамента, поскольку после снижения общей массы можно использовать фундамент под БМЗ (быстровозводимые здания).
Чтобы найти двутавр, подходящий для конкретного случая, требуется произвести некоторые расчеты. Обычно для этого используют таблицы или онлайн калькуляторы. В их основе лежат заданные два параметра: расстояние от одной стены до другой и будущая нагрузка на строительную конструкцию.
Прочность двутавровой балки определяется такими параметрами, как:
- длина,
- метод закрепления,
- форма,
- площадь поперечного сечения.
Большее распространение получили изделия с буквой «Н» в сечении.
На заметку
Жесткость металлической конструкции двутавра в 30 раз превышает жесткость квадратного профиля, а прочность, соответственно, в 7 раз.
Длина данной металлоконструкции бывает разной, к примеру, в случае ГОСТ 8239-89 это 4 –12 метров, то есть в зависимости от сортамента размеры и вес балки двутавровой отличаются. Помимо длины величина веса определяется толщиной металла и размерами граней. Поэтому для выполнения различных расчетов было введено понятие «вес метра балки двутавровой».
При покупке сварной конструкции обязательно требуется расчет на прочность, а для конкретного использования еще и расчет на прогиб. Грамотный расчет нагрузки на двутавровую балку позволит обеспечить устойчивость конструкции к проектным воздействиям, то есть способность воспринимать их без разрушения.
Нагрузка собственного веса ↑
Чтобы определить в случае необходимости вес двутавровой балки пользуются специальными таблицами, где расписаны ее характеристики, к примеру, габариты, марка стали и т. д. В таблице представлена теоретическая масса 1 м профиля.
балка двутавровая размеры и вес (ГОСТ 8239-89)
Пример расчета двутавра ↑
Предположим необходимо рассчитать вес двутавра № 12 длиной в 3 метра. Согласно таблице условная масса погонного метра данного профиля равна 11,50 кг. Если перемножить полученные значения, то получим величину общей массы – 34,5 кг.
Точнее значение веса сварной металлоконструкции можно посчитать, используя специальные онлайн калькуляторы, один из которых предоставлен на нашем сайте в рубрике “Калькуляторы”.
В калькуляторе выбирают соответствующий номер двутавра и вводят необходимый метраж. Как видите, полученное значение больше рассчитанного нами на 0,12 кг.
Несущая способность ↑
Среди всех типов балок двутавровая имеет наибольшую прочность, более того, она устойчива к температурным перепадам. Допустимая нагрузка на двутавр бывает указана на маркировке, как размер. Чем больше число, указанное в его наименовании, тем большую нагрузку может воспринимать балка.
Любой расчет предполагает изначальное знание размеров прокатного или сварного профиля, его длины и ширины. Проясним смысл значения ширины на примере самой популярной балочной опоры – колонны.
Пример расчета
Предположим, что в сечении колонны лежит квадрат со стороной 510 мм, тогда на нее можно будет опереть профиль, для которого ширина не может превышать 460 мм. Это связано с тем, что двутавр придется приваривать к железобетонной подушке, а для сварочных швов понадобится запас, по крайней мере, в 40 мм.
После определения ширины переходят к выбору профиля и расчету нагрузки, воздействующей на профиль. Она представляет собой совокупность воздействий от перекрытия, а также воздействий временного и постоянного характера.
На заметку
Нагрузку, выражающую величину нормативной нагрузки, собирают на длину 1 м профиля.
Но, расчет несущей способности двутавровой балки предполагает учет другого воздействия. Чтобы получить расчетную нагрузку, рассчитанное нормативное воздействие умножается на так называемый коэффициент прочности по нагрузке. Остается к результату прибавить уже подсчитанную массу изделия и найти его момент сопротивления.
Полученных данных достаточно, чтобы из сортамента подобрать профиль, необходимый для изготовления сварного профиля. Как правило, с учетом прогиба конструкции рекомендуется выбирать профиль выше на два порядка.
Важно
Сварная металлическая конструкция должна использовать примерно 70–80% от максимально допустимого прогиба.
Усиление ↑
Если несущая способность двутавра оказывается недостаточной, то возникает необходимость ее усиления. Для различных элементов сварной конструкции этот вопрос решается по-разному.
К примеру, для элементов, воспринимающих нагрузки типа растяжения, сжатия или изгиба, используют такой вариант усиления: увеличивают сечение, иначе говоря, повышают жесткость, скажем, приварив дополнительные детали.
Теоретически – это один из лучших вариантов усиления, однако, при его реализации не всегда удается получить требуемый результат. Дело в том, что элементы в процессе сварочных работ нагреваются, а это несет за собой уменьшение несущей способности.
В какой степени можно ожидать такого понижения зависит от размеров двутавра и режима и направления сварочных работ. Если для продольных швов максимальное понижение оказывается в пределах 15%, то для швов в поперечном направлении оно может достичь и 40%.
Внимание
Поэтому при усилении двутавра под нагрузкой категорически запрещено накладывать швы в направлении, поперечном к элементу.
Расчетно и экспериментально было доказано, что оптимального результата усиления под нагрузкой можно получить при максимальном напряжении в 0,8 Ry, то есть 80% расчетного сопротивления стали, которая была использована для изготовления двутавра.
© 2019 stylekrov.ru
stylekrov.ru
Таблица нагрузки на двутавровую балку: расчет нагрузки на прогиб
Двутавр – вид фасонного металлопроката, способный принимать большие нагрузки, по сравнению с уголком и швеллером. В частном строительстве металлопрокат с сечением Н-образного профиля используется только при создании крупногабаритных строений. Для выбора подходящего номера двутавровой балки производят профессиональные расчеты на прочность и прогиб с помощью формул или с использованием онлайн-калькулятора. Исходными данными являются: длина пролета, тип закрепления балки, характер нагрузки, планируемый шаг размещения профильного проката, наличие или отсутствие дополнительных опор, марку стали.
Выбор типа балки, в зависимости от запланированных нагрузок
Производители предлагают металлические двутавры с несколькими типами поперечного сечения, предназначенные для различных эксплуатационных условий. Такая продукция, в зависимости от типа сечения, может применяться в крупногабаритном жилищном строительстве, при возведении зданий промышленного и гражданского назначения, в мостостроении. Для каждого из них в соответствующем стандарте имеется таблица, в которой указаны размерные параметры, масса 1 м, момент и радиус инерции, момент сопротивления. Эти характеристики используются в расчетах на прогиб и прочность.
С уклоном внутренних граней полок 6-12 %
Производство этого металлопроката регламентируется ГОСТом 8239-89. Благодаря скруглению внутренних граней около стенки, обладают высокой прочностью и устойчивостью к прилагаемым усилиям.
С параллельными внутренними гранями полок
Эта продукция выпускается в соответствии с ГОСТом 26020-83, выделяют следующие типы:
- Б – нормальный. Применяется для эксплуатации под средними нагрузками.
- Ш – широкополочный. Может использоваться для разрезки по продольной оси для получения таврового профиля. Тавр укладывается на один пролет. Целый двутавровый профиль – на один или несколько пролетов. Эти металлоизделия очень массивны. Плюсом их использования является возможность использования в качестве самостоятельного элемента без применения усиливающих деталей.
- К – колонный. Это наиболее массивные профили. Имеют широкие, утолщенные полки и стенки. Применяются при устройстве большепролетных конструкций.
Типовые схемы расположения двутавра
Один из исходных параметров, учитываемых в расчетах, – схема закрепления балки и вид прилагаемой нагрузки. Большинство вариантов сводится к основным схемам:
Сбор нагрузок
Перед началом расчета производят сбор сил, действующих на двутавровую балку. В зависимости от продолжительности воздействия,их разделяют на временные и постоянные.
Таблица нагрузок на двутавровые балки
| Постоянные | Собственная масса балки и перекрытия. В упрощенном варианте вес межэтажного перекрытия без цементной стяжки с учетом массы балки принимают равным 350 кг/м2, с цементной стяжкой – 500 кг/м2 | |
| Длительные | Полезные | Зависят от назначения здания |
| Кратковременные | Снеговые, зависят от климатических условий региона | |
| Особые | Взрывные, сейсмические. Для балок, работающих в стандартных эксплуатационных условиях, не учитываются. В онлайн-калькуляторах обычно не учитываются | |
Нагрузки разделяют на нормативные и расчетные. Нормативные устанавливаются строительными нормами и правилами. Расчетные равны нормативной величине, умноженной на коэффициент надежности. При усилии менее 200 кг/м2 коэффициент обычно принимают равным 1,3, при более 200 кг/м2 – 1,2. Шаг между балками принимают равным 1 м. В некоторых случаях, если это допустимо в конкретных эксплуатационных условиях, в целях экономии материалов его принимают равным 1,1 или 1,2 м.
При расчетах принимают во внимание марку стали. Для использования в условиях высоких нагрузок и при минусовых температурах востребованы двутавровые балки, изготовленные из низколегированных сталей.
Способы выбора оптимального размера сечения профиля
Наиболее точным вариантом подбора номера и типа двутаврового профиля является проведение профессиональных расчетов. Именно этот способ применяется при проектировании ответственных крупногабаритных объектов. При строительстве небольших зданий можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Совет! По результатам расчетов онлайн-калькуляторы обычно предлагают два или более вариантов профиля. Для обеспечения надежности строения рекомендуется отдавать предпочтение профилю с большим номером.
Для примерного определения размера профиля можно воспользоваться таблицей соответствия номера двутавровой балки максимально допустимой нагрузке:
| Общая нагрузка, кг/м2 | Длина пролета | ||||||||
| 3 м при шаге, м | 4 м при шаге, м | 6 м при шаге, м | |||||||
| 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | |
| 300 | 10 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 16 | 16 | 16 |
| 400 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 12 | 20 | 20 | 20 |
| 500 | 10 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 20 | 20 | 20 |
Из этой таблицы видно, что для двутавровой балки номер 10 максимальная длина пролета составляет 4 м при шаге 1,2 м, нагрузка – 400 кг/м2, для номера 16 длина пролета может достигать 6 м, нагрузка, которую он может выдержать, – 300 кг/м2, для профиля 20 – 6 м и нагрузка 400 кг/м2.
www.navigator-beton.ru
| Двутавровая балка GreenLum-300L | Брус сухой строганный деревянный 100х240 мм | Цельный прямоугольный LVL брус 69х260 |
|---|---|---|
| Характеристики: Момент инерции 9 476,5 см4 Момент сопротивления 631,8 см3 Модуль упругости 12 000 МПа Расчетное сопротивление 22,0 МПа | Характеристики: Момент инерции 11 520,0 см4 Момент сопротивления 960,0 см3 Модуль упругости 9 000 МПа Расчетное сопротивление 14,0 МПа | Характеристики: Момент инерции 8 788,0 см4 Момент сопротивления 676,0 см3 Модуль упругости 14 000 МПа Расчетное сопротивление 26,5 МПа |
|
Производим расчет по первому предельному состоянию: (где, R — расчетное сопротивление изгибу, M-максимальный момент (M=q*L2/8; M=160*5,82/8=672,8 кНм), W-момент сопротивления) | ||
| R=M/W R=672,8 кНм/631,8*10-6 см3= 1,06 кНм2 = 10,6 МПа < Rрасч =22 МПа Выполнено. | R=M/W R=672,8 кНм/960*10-6 см3= 0,7 кНм2 = 7 МПа < Rрасч =14 МПа Выполнено. | R=M/W R=672,8 кНм/676*10-6 см3= 0,99 кНм2 = 9,9 МПа < Rрасч =26,5 МПа Выполнено. |
|
Производим расчет по второму предельному состоянию: (f/L < fпред/L | ||
| f/L=5*160*5,83 / (384*12000*105*9476,5*10-8)=0,00358 <fпред/L=0,004 Выполнено. | f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*11520*10-8)= 0,00392 <fпред/L=0,004 Выполнено. | f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*8788*10-8)= 0,00392 <fпред/L=0,004 Выполнено. |
| Вывод: все 3 материала с данными геометрическими характеристиками примерно равны по своей несущей способности и удовлетворяют условиям прогибов. | ||
| Сравним цены и эксплуатационные характеристики | ||
|
|
|
enter-city.ru
Расчет несущей способности балок, вес двутавровой балки
Несущая способность однопролетной металлической балки при равномерно распределенной нагрузке и шарнирном закреплении на опорах
1. Например, мы в качестве балок ддя перекрытия помещения размерами 4 на 6 метров использовали 4 профильных трубы сечением 100х100 мм с толщиной стенки 5 мм. Тогда длина пролета балки составит l = 4 м, а шаг балок 6/5 = 1.2 м. Согласно сортаменту для квадратных профильных труб момент сопротивления такой металлической балки составит Wz = 54.19 см3.
2. Расчетное сопротивление стали следует уточнять у производителя, ну а если оно точно не известно, то можно принимать наименьшее из возможных, т.е. R = 2000 кг/см2.
Калькулятор балок – расчет для разнотипных конструкций
Тогда максимальный изгибающий момент, который может выдержать такая балка:
M = WzR = 54.19·2000 = 108380 кгсм или 1083.8 кгм.
4. При пролете 4 м максимальная распределенная нагрузка на погонный метр составляет:
q = 8M/l2 = 8·1083.8/42 = 541.9 кг/м.
5. При шаге балок 1.2 м (расстоянии между осями балок) максимальная плоская равномерно распределенная нагрузка на квадратный метр составит:
q = 541.9/1.2 = 451.6 кг/м2 (сюда входит и вес балок).
Вот и весь расчет.
Несущая способность однопролетной металлической балки при действии сосредоточенных нагрузок и шарнирном закреплении на опорах
Если на металлические балки перекрытия сверху уложены сначала лаги, а потом уже делается перекрытие по лагам, то на такие металлические балки будет действовать не одна равномерно распределенная нагрузка, а несколько сосредоточенных. Впрочем перевести сосредоточенные нагрузки в эквивалентную равномерно распределенную совсем не сложно — достаточно просто разделить значение равномерно распределенной нагрузки, которую мы уже определили, на коэффициент перехода.
Например, если мы по металлическим балкам уложили лаги через каждые 0.5 метра, то есть всего 4/0.5 +1 = 9 лаг — сосредоточенных нагрузок. При этом крайние лаги можно вообще в расчет не брать и тогда количество сосредоточенных сил будет = 7, а коэффициент перехода от сосредоточенных нагрузок к эквивалентной равномерно распределенной составит γ = 1.142.
Тогда максимальная равномерно распределенная нагрузка, которую может выдержать данная металлическая балка, составит:
q = 451.6/1.142 = 395.4 кг/м2
Конечно же металлические балки могут быть и многопролетными или иметь жесткое закрепление на одной или двух опорах, т.е. быть статически неопределимыми. В таких случаях изменится только формула определения максимального изгибающего момента (см. расчетные схемы для статически неопределимых балок), но весь алгоритм расчета останется таким же.
Вес двутавровой балки – важный фактор несущей способности
Технические характеристики металлического профиля необходимы, чтобы их правильно применять в строительстве, ведь несмотря на большое разнообразие сфер применения, суть остается одна – создать надежную несущую конструкцию. Она позволяет преобразовывать архитектуру сооружений:
- увеличивает ширину пролетов зданий;
- значительно, примерно на 35%, уменьшить массу несущих конструкций;
- существенно увеличить рентабельность проектов.
Говоря о достоинствах конструкции, нельзя не отметить и минусы, хотя их немного. Основные из них – это
- необходимость применять при создании ребер жесткости дополнительную арматуру;
- достаточно существенные трудозатраты, которые нужны для ее изготовления.
Однако, следует отметить, что с другой стороны дополнительные ребра жесткости дают возможность:
- уменьшить общую металлоемкость сварной металлоконструкции, так как ощутимо уменьшают толщину стенок. Таким образом удается понизить ее стоимость, но целиком сохранить механические характеристики;
- помимо этого облегченная конструкция экономична и с точки зрения устройства фундамента, поскольку после снижения общей массы можно использовать фундамент под БМЗ (быстровозводимые здания).
Чтобы найти двутавр, подходящий для конкретного случая, требуется произвести некоторые расчеты. Обычно для этого используют таблицы или онлайн калькуляторы. В их основе лежат заданные два параметра: расстояние от одной стены до другой и будущая нагрузка на строительную конструкцию.
Прочность двутавровой балки определяется такими параметрами, как:
- длина,
- метод закрепления,
- форма,
- площадь поперечного сечения.
Большее распространение получили изделия с буквой «Н» в сечении.
Жесткость металлической конструкции двутавра в 30 раз превышает жесткость квадратного профиля, а прочность, соответственно, в 7 раз.
Длина данной металлоконструкции бывает разной, к примеру, в случае ГОСТ 8239-89 это 4 –12 метров, то есть в зависимости от сортамента размеры и вес балки двутавровой отличаются. Помимо длины величина веса определяется толщиной металла и размерами граней. Поэтому для выполнения различных расчетов было введено понятие «вес метра балки двутавровой».
При покупке сварной конструкции обязательно требуется расчет на прочность, а для конкретного использования еще и расчет на прогиб. Грамотный расчет нагрузки на двутавровую балку позволит обеспечить устойчивость конструкции к проектным воздействиям, то есть способность воспринимать их без разрушения.
Нагрузка собственного веса
Чтобы определить в случае необходимости вес двутавровой балки пользуются специальными таблицами, где расписаны ее характеристики, к примеру, габариты, марка стали и т. д. В таблице представлена теоретическая масса 1 м профиля.
балка двутавровая размеры и вес (ГОСТ 8239-89)
Пример расчета двутавра
Предположим необходимо рассчитать вес двутавра № 12 длиной в 3 метра. Согласно таблице условная масса погонного метра данного профиля равна 11,50 кг. Если перемножить полученные значения, то получим величину общей массы – 34,5 кг.
Точнее значение веса сварной металлоконструкции можно посчитать, используя специальные онлайн калькуляторы.
В калькуляторе выбирают соответствующий номер двутавра и вводят необходимый метраж. Как видите, полученное значение больше рассчитанного нами на 0,12 кг.
Несущая способность
Среди всех типов балок двутавровая имеет наибольшую прочность, более того, она устойчива к температурным перепадам. Допустимая нагрузка на двутавр бывает указана на маркировке, как размер. Чем больше число, указанное в его наименовании, тем большую нагрузку может воспринимать балка.
Любой расчет предполагает изначальное знание размеров прокатного или сварного профиля, его длины и ширины. Проясним смысл значения ширины на примере самой популярной балочной опоры – колонны.
Предположим, что в сечении колонны лежит квадрат со стороной 510 мм, тогда на нее можно будет опереть профиль, для которого ширина не может превышать 460 мм. Это связано с тем, что двутавр придется приваривать к железобетонной подушке, а для сварочных швов понадобится запас, по крайней мере, в 40 мм.
После определения ширины переходят к выбору профиля и расчету нагрузки, воздействующей на профиль. Она представляет собой совокупность воздействий от перекрытия, а также воздействий временного и постоянного характера.
Нагрузку, выражающую величину нормативной нагрузки, собирают на длину 1 м профиля.
2.4. Общий порядок расчета балки
Но, расчет несущей способности двутавровой балки предполагает учет другого воздействия. Чтобы получить расчетную нагрузку, рассчитанное нормативное воздействие умножается на так называемый коэффициент прочности по нагрузке. Остается к результату прибавить уже подсчитанную массу изделия и найти его момент сопротивления.
Полученных данных достаточно, чтобы из сортамента подобрать профиль, необходимый для изготовления сварного профиля. Как правило, с учетом прогиба конструкции рекомендуется выбирать профиль выше на два порядка.
Сварная металлическая конструкция должна использовать примерно 70–80% от максимально допустимого прогиба.
Усиление
Если несущая способность двутавра оказывается недостаточной, то возникает необходимость ее усиления. Для различных элементов сварной конструкции этот вопрос решается по-разному.
К примеру, для элементов, воспринимающих нагрузки типа растяжения, сжатия или изгиба, используют такой вариант усиления: увеличивают сечение, иначе говоря, повышают жесткость, скажем, приварив дополнительные детали.
Теоретически – это один из лучших вариантов усиления, однако, при его реализации не всегда удается получить требуемый результат. Дело в том, что элементы в процессе сварочных работ нагреваются, а это несет за собой уменьшение несущей способности.
В какой степени можно ожидать такого понижения зависит от размеров двутавра и режима и направления сварочных работ. Если для продольных швов максимальное понижение оказывается в пределах 15%, то для швов в поперечном направлении оно может достичь и 40%.
Поэтому при усилении двутавра под нагрузкой категорически запрещено накладывать швы в направлении, поперечном к элементу.
Расчетно и экспериментально было доказано, что оптимального результата усиления под нагрузкой можно получить при максимальном напряжении в 0,8 Ry, то есть 80% расчетного сопротивления стали, которая была использована для изготовления двутавра.
Расчет стальной прокатной балки.
Стр 1 из 2Следующая ⇒
Исходные данные:
Тип балочной клетки – упрощенный.
Шаг главной балки=1,4м.
Пролет главной балкиl=6,8м.
Тип конструкции перекрытия А.
Нормативная пролетная нагрузка 
Допустимый прогиб
Требуется произвести расчет главной балки прокатного двутаврого сечения
по первой и второй группе предельных состояний.
Как правильно произвести расчеты металлической балки?
Выполнить эскиз сечения
балки и узел опирания.
Общие исходные данные для решения задачи.
1. Коэффициент условия работы =0.9
2. Коэффициент надежности по назначению здания =0.95
3. Материал: сталь, марки ВСт3nс6-2
4. Модуль упругости прокатной стали Е=2.06*105Мпа
Решение
1.Составляеться конструктивная и расчетная схема балки.
2. Подсчет нагрузок на балку. Определение силовых факторов. Грузовая
площадь приходящаяся на один метр длины балки.
Сбор нагрузок на 1 м длины балки
| Вид нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка, Па | Коэффициент надежности по нагрузкам | Расчетная нагрузка |
| Постоянные (от перекрытия) 1. От паркета дубового |  1,4  | 190,4 | 1,2 | 228,48 |
| 2. От мастики битумной |  1,4  | 44,1 | 1,2 | 52,92 |
| 3. От цементно-песчаной стяжки |  1,4  | 1,3 | ||
| 4. От звукоизоляции |  1,4  | 79,8 | 1,2 | 95,76 |
| 4. От ж/б плиты |  1,4  | 1,1 | ||
| 5. Собственный вес двутавра балки (I 45) |  | 1,05 | 698,25 | |
| Итого постоянные |  | 7139,3 | 7963,41 | |
| Временные Полезная на перекрытие |  =5000*1,4= | 1,2 | ||
| Полная | 14139,3 | 16363,41 |
Определение силовых факторов:
а) расчетный изгибающий момент и поперечная сила от расчетных нагрузок
б) расчетный изгибающий момент и поперечная сила от нормативных нагрузок
3.Марка стали: сталь ВСт3пс6-2 
4. Требуемый момент сопротивления балки:
5. Принимаем двутавр №30.
h=300мм – высота сечения
— момент сопротивления сечения
— момент инерции сечения
Масса 1 м длины двутавра 36,5к
6. Проверяется достаточность высоты подобранного двутавра
Условиевыполняется.
7. Масса 1м длинны подобранного двутавра и масса 1м длины предварительно
принятого не совпадают, требуется пересчет.
Сбор нагрузок на 1 м длины балки
| Вид нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка, Па | Коэффициент надежности по нагрузкам | Расчетная нагрузка |
| Постоянные (от перекрытия) 2. От паркета дубового | 1,4 | 190,4 | 1,2 | 228,48 |
| 2. От мастики битумной | 1,4 | 44,1 | 1,2 | 52,92 |
| 3. От цементно-песчаной стяжки | 1,4 | 1,3 | ||
| 4. От звукоизоляции | 1,4 | 79,8 | 1,2 | 95,76 |
| 4. От ж/б плиты | 1,4 | 1,1 | ||
| 5. Собственный вес двутавра балки (I 30) |  | 1,05 | 383,25 | |
| Итого постоянные | | 6839,3 | 7648,41 | |
| Временные Полезная на перекрытие | =5000*1,4= | 1,2 | ||
| Полная | 13839,3 | 16048,41 |
Определение силовых факторов:
8. Проверка прочности подобранного двутавра:
Условие выполняется.
9.Проверка жесткости подобранного двутавра
Предполагаемый абсолютный прогиб проектируемой балки
Условие выполняется.
12Следующая ⇒
astgift.ru
Калькулятор расчета балки двутавровой — Портал о стройке
Содержание статьи:
Несущая способность однопролетной металлической балки при равномерно распределенной нагрузке и шарнирном закреплении на опорах
1. Например, мы в качестве балок ддя перекрытия помещения размерами 4 на 6 метров использовали 4 профильных трубы сечением 100х100 мм с толщиной стенки 5 мм. Тогда длина пролета балки составит l = 4 м, а шаг балок 6/5 = 1.2 м. Согласно сортаменту для квадратных профильных труб момент сопротивления такой металлической балки составит Wz = 54.19 см3.
2. Расчетное сопротивление стали следует уточнять у производителя, ну а если оно точно не известно, то можно принимать наименьшее из возможных, т.е. R = 2000 кг/см2.
Калькулятор балок – расчет для разнотипных конструкций
Тогда максимальный изгибающий момент, который может выдержать такая балка:
M = WzR = 54.19·2000 = 108380 кгсм или 1083.8 кгм.
4. При пролете 4 м максимальная распределенная нагрузка на погонный метр составляет:
q = 8M/l2 = 8·1083.8/42 = 541.9 кг/м.
5. При шаге балок 1.2 м (расстоянии между осями балок) максимальная плоская равномерно распределенная нагрузка на квадратный метр составит:
q = 541.9/1.2 = 451.6 кг/м2 (сюда входит и вес балок).
Вот и весь расчет.
Несущая способность однопролетной металлической балки при действии сосредоточенных нагрузок и шарнирном закреплении на опорах
Если на металлические балки перекрытия сверху уложены сначала лаги, а потом уже делается перекрытие по лагам, то на такие металлические балки будет действовать не одна равномерно распределенная нагрузка, а несколько сосредоточенных. Впрочем перевести сосредоточенные нагрузки в эквивалентную равномерно распределенную совсем не сложно — достаточно просто разделить значение равномерно распределенной нагрузки, которую мы уже определили, на коэффициент перехода.
Например, если мы по металлическим балкам уложили лаги через каждые 0.5 метра, то есть всего 4/0.5 +1 = 9 лаг — сосредоточенных нагрузок. При этом крайние лаги можно вообще в расчет не брать и тогда количество сосредоточенных сил будет = 7, а коэффициент перехода от сосредоточенных нагрузок к эквивалентной равномерно распределенной составит γ = 1.142.
Тогда максимальная равномерно распределенная нагрузка, которую может выдержать данная металлическая балка, составит:
q = 451.6/1.142 = 395.4 кг/м2
Конечно же металлические балки могут быть и многопролетными или иметь жесткое закрепление на одной или двух опорах, т.е. быть статически неопределимыми. В таких случаях изменится только формула определения максимального изгибающего момента (см. расчетные схемы для статически неопределимых балок), но весь алгоритм расчета останется таким же.
Вес двутавровой балки – важный фактор несущей способности
Технические характеристики металлического профиля необходимы, чтобы их правильно применять в строительстве, ведь несмотря на большое разнообразие сфер применения, суть остается одна – создать надежную несущую конструкцию. Она позволяет преобразовывать архитектуру сооружений:
- увеличивает ширину пролетов зданий;
- значительно, примерно на 35%, уменьшить массу несущих конструкций;
- существенно увеличить рентабельность проектов.
Говоря о достоинствах конструкции, нельзя не отметить и минусы, хотя их немного. Основные из них – это
- необходимость применять при создании ребер жесткости дополнительную арматуру;
- достаточно существенные трудозатраты, которые нужны для ее изготовления.
Однако, следует отметить, что с другой стороны дополнительные ребра жесткости дают возможность:
- уменьшить общую металлоемкость сварной металлоконструкции, так как ощутимо уменьшают толщину стенок. Таким образом удается понизить ее стоимость, но целиком сохранить механические характеристики;
- помимо этого облегченная конструкция экономична и с точки зрения устройства фундамента, поскольку после снижения общей массы можно использовать фундамент под БМЗ (быстровозводимые здания).
Чтобы найти двутавр, подходящий для конкретного случая, требуется произвести некоторые расчеты. Обычно для этого используют таблицы или онлайн калькуляторы. В их основе лежат заданные два параметра: расстояние от одной стены до другой и будущая нагрузка на строительную конструкцию.
Прочность двутавровой балки определяется такими параметрами, как:
- длина,
- метод закрепления,
- форма,
- площадь поперечного сечения.
Большее распространение получили изделия с буквой «Н» в сечении.
Жесткость металлической конструкции двутавра в 30 раз превышает жесткость квадратного профиля, а прочность, соответственно, в 7 раз.
Длина данной металлоконструкции бывает разной, к примеру, в случае ГОСТ 8239-89 это 4 –12 метров, то есть в зависимости от сортамента размеры и вес балки двутавровой отличаются. Помимо длины величина веса определяется толщиной металла и размерами граней. Поэтому для выполнения различных расчетов было введено понятие «вес метра балки двутавровой».
При покупке сварной конструкции обязательно требуется расчет на прочность, а для конкретного использования еще и расчет на прогиб. Грамотный расчет нагрузки на двутавровую балку позволит обеспечить устойчивость конструкции к проектным воздействиям, то есть способность воспринимать их без разрушения.
Нагрузка собственного веса
Чтобы определить в случае необходимости вес двутавровой балки пользуются специальными таблицами, где расписаны ее характеристики, к примеру, габариты, марка стали и т. д. В таблице представлена теоретическая масса 1 м профиля.
балка двутавровая размеры и вес (ГОСТ 8239-89)
Пример расчета двутавра
Предположим необходимо рассчитать вес двутавра № 12 длиной в 3 метра. Согласно таблице условная масса погонного метра данного профиля равна 11,50 кг. Если перемножить полученные значения, то получим величину общей массы – 34,5 кг.
Точнее значение веса сварной металлоконструкции можно посчитать, используя специальные онлайн калькуляторы.
В калькуляторе выбирают соответствующий номер двутавра и вводят необходимый метраж. Как видите, полученное значение больше рассчитанного нами на 0,12 кг.
Несущая способность
Среди всех типов балок двутавровая имеет наибольшую прочность, более того, она устойчива к температурным перепадам. Допустимая нагрузка на двутавр бывает указана на маркировке, как размер. Чем больше число, указанное в его наименовании, тем большую нагрузку может воспринимать балка.
Любой расчет предполагает изначальное знание размеров прокатного или сварного профиля, его длины и ширины. Проясним смысл значения ширины на примере самой популярной балочной опоры – колонны.
Предположим, что в сечении колонны лежит квадрат со стороной 510 мм, тогда на нее можно будет опереть профиль, для которого ширина не может превышать 460 мм. Это связано с тем, что двутавр придется приваривать к железобетонной подушке, а для сварочных швов понадобится запас, по крайней мере, в 40 мм.
После определения ширины переходят к выбору профиля и расчету нагрузки, воздействующей на профиль. Она представляет собой совокупность воздействий от перекрытия, а также воздействий временного и постоянного характера.
Нагрузку, выражающую величину нормативной нагрузки, собирают на длину 1 м профиля.
2.4. Общий порядок расчета балки
Но, расчет несущей способности двутавровой балки предполагает учет другого воздействия. Чтобы получить расчетную нагрузку, рассчитанное нормативное воздействие умножается на так называемый коэффициент прочности по нагрузке. Остается к результату прибавить уже подсчитанную массу изделия и найти его момент сопротивления.
Полученных данных достаточно, чтобы из сортамента подобрать профиль, необходимый для изготовления сварного профиля. Как правило, с учетом прогиба конструкции рекомендуется выбирать профиль выше на два порядка.
Сварная металлическая конструкция должна использовать примерно 70–80% от максимально допустимого прогиба.
Усиление
Если несущая способность двутавра оказывается недостаточной, то возникает необходимость ее усиления. Для различных элементов сварной конструкции этот вопрос решается по-разному.
К примеру, для элементов, воспринимающих нагрузки типа растяжения, сжатия или изгиба, используют такой вариант усиления: увеличивают сечение, иначе говоря, повышают жесткость, скажем, приварив дополнительные детали.
Теоретически – это один из лучших вариантов усиления, однако, при его реализации не всегда удается получить требуемый результат. Дело в том, что элементы в процессе сварочных работ нагреваются, а это несет за собой уменьшение несущей способности.
В какой степени можно ожидать такого понижения зависит от размеров двутавра и режима и направления сварочных работ. Если для продольных швов максимальное понижение оказывается в пределах 15%, то для швов в поперечном направлении оно может достичь и 40%.
Поэтому при усилении двутавра под нагрузкой категорически запрещено накладывать швы в направлении, поперечном к элементу.
Расчетно и экспериментально было доказано, что оптимального результата усиления под нагрузкой можно получить при максимальном напряжении в 0,8 Ry, то есть 80% расчетного сопротивления стали, которая была использована для изготовления двутавра.
Расчет стальной прокатной балки.
Стр 1 из 2Следующая ⇒
Исходные данные:
Тип балочной клетки – упрощенный.
Шаг главной балки=1,4м.
Пролет главной балкиl=6,8м.
Тип конструкции перекрытия А.
Нормативная пролетная нагрузка
Допустимый прогиб
Требуется произвести расчет главной балки прокатного двутаврого сечения
по первой и второй группе предельных состояний.
Как правильно произвести расчеты металлической балки?
Выполнить эскиз сечения
балки и узел опирания.
Общие исходные данные для решения задачи.
1. Коэффициент условия работы =0.9
2. Коэффициент надежности по назначению здания =0.95
3. Материал: сталь, марки ВСт3nс6-2
4. Модуль упругости прокатной стали Е=2.06*105Мпа
Решение
1.Составляеться конструктивная и расчетная схема балки.
2. Подсчет нагрузок на балку. Определение силовых факторов. Грузовая
площадь приходящаяся на один метр длины балки.
Сбор нагрузок на 1 м длины балки
| Вид нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка, Па | Коэффициент надежности по нагрузкам | Расчетная нагрузка |
| Постоянные (от перекрытия) 1. От паркета дубового | 1,4 | 190,4 | 1,2 | 228,48 |
| 2. От мастики битумной | 1,4 | 44,1 | 1,2 | 52,92 |
| 3. От цементно-песчаной стяжки | 1,4 | 1,3 | ||
| 4. От звукоизоляции | 1,4 | 79,8 | 1,2 | 95,76 |
| 4. От ж/б плиты | 1,4 | 1,1 | ||
| 5. Собственный вес двутавра балки (I 45) | | 1,05 | 698,25 | |
| Итого постоянные | | 7139,3 | 7963,41 | |
| Временные Полезная на перекрытие | =5000*1,4= | 1,2 | ||
| Полная | 14139,3 | 16363,41 |
Определение силовых факторов:
а) расчетный изгибающий момент и поперечная сила от расчетных нагрузок
б) расчетный изгибающий момент и поперечная сила от нормативных нагрузок
3.Марка стали: сталь ВСт3пс6-2
4. Требуемый момент сопротивления балки:
5. Принимаем двутавр №30.
h=300мм – высота сечения
— момент сопротивления сечения
— момент инерции сечения
Масса 1 м длины двутавра 36,5к
6. Проверяется достаточность высоты подобранного двутавра
Условиевыполняется.
7. Масса 1м длинны подобранного двутавра и масса 1м длины предварительно
принятого не совпадают, требуется пересчет.
Сбор нагрузок на 1 м длины балки
| Вид нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка, Па | Коэффициент надежности по нагрузкам | Расчетная нагрузка |
| Постоянные (от перекрытия) 2. От паркета дубового | 1,4 | 190,4 | 1,2 | 228,48 |
| 2. От мастики битумной | 1,4 | 44,1 | 1,2 | 52,92 |
| 3. От цементно-песчаной стяжки | 1,4 | 1,3 | ||
| 4. От звукоизоляции | 1,4 | 79,8 | 1,2 | 95,76 |
| 4. От ж/б плиты | 1,4 | 1,1 | ||
| 5. Собственный вес двутавра балки (I 30) | | 1,05 | 383,25 | |
| Итого постоянные | | 6839,3 | 7648,41 | |
| Временные Полезная на перекрытие | =5000*1,4= | 1,2 | ||
| Полная | 13839,3 | 16048,41 |
Определение силовых факторов:
8. Проверка прочности подобранного двутавра:
Условие выполняется.
9.Проверка жесткости подобранного двутавра
Предполагаемый абсолютный прогиб проектируемой балки
Условие выполняется.
12Следующая ⇒
Source: astgift.ruЧитайте также
stroyka.ahuman.ru
Как рассчитать максимальную нагрузку на двутавровую балку. Вес двутавровой балки – важный фактор несущей способности
Балка 20 . Применение. Виды. Расчёт двутавра .
Двутавровая балка — прокат, имеющий сечение буквы Н и означающий с латинского языка — «двурогая» с двух сторон («тавр» — бык). Расстояние между полками называют высотой, у двутавра 20го высота составляет около 200 мм или 20 см. Двутавр — это металлопрокат фасонного типа, изготавливаемый из строительной стали — ст3 и низколегированной стали 09Г2С.
Балка двутавровая 20 наиболее распространена в применении у строителей и монтажников, в первую очередь при устройстве каркасов с большими пролётами в зданиях, для перераспределения нагрузки с перекрытий на несущие конструкции. Её используют для мостостроительства, изготовления кранов, автомобилей, трубопроводов, самолётных ангаров, в железнодорожном строительстве и т. д. 20й профиль производят по 8239 ГОСТ двутавры стальные , госстандарту 26020-83, двутавр гост 19425-74 и техническим условиям СТО АСЧМ 20-93.
Двутавр 20й подразделяют по СТО АСЧМ 20 на нормальную балку 20Б с параллельными гранями полок, широкополочную балку 20Ш и 20К — для колонн. Двутавр СТО АСЧМ 20-93 с высотой 20 см имеет грани полок, которые параллельны. СТО двутавр производится НЛМК, который и разработал данный стандарт. По такому стандарту производится также балка 09Г2С , которая также подразделяется на нормальную балку, колонную и широкополочную. Металлопрокат из низколегированной стали может употребляться как при очень низкой температуре, так и при высоких температурах, не подвергаясь деформации.
Двутавр стальной 20Б1 имеет массу метра — 21,3 килограмм. Масса 20Ш1 составляет 30,6 кг в метре, вес колонной балки 20К1 — 41,4 кг, вес двутавра 20К2 — 49,9 кг. Параметры двутавра 20Б1: высота (h)- 200 мм, ширина полки (b)- 100 мм, толщина стенки (s) — 5,5 мм, толщина полки (t)- 8,0 мм. Широкополочный 20й профиль 20Ш1 имеет следующие характеристики: h — 194 мм, b- 150 мм, s — 6 мм, t — 9 мм. Колонная балка 20К1 обладает h 196 мм, b стенки — 199 мм, s стенки — 6,5 мм, t полки — 10, 0 мм.
Балка 20 по стандарту 19425 может быть монорельсовой (обозначается буквой М) и спец. (именуется буквой С). Этот ГОСТ распространяется на горячекатаные двутавры с полками, имеющими наклон внутренней поверхности полок. Монорельсовый двутавр, известный как кран балка, предназначена для крановых путей, как несущий мост в козловом или мостовом кранах, как подрельсовая балка. Такое изделие характеризуется высокой прочностью и способно противостоять большим нагрузкам, давлению, скручиванию. Специальная балка применима в стволе конструкций, которые обеспечивают движение подъёмных стволов, то есть для армирования стволов шахт, а также в сооружении лестниц и прокладке инженерных коммуникаций, креплении водоотливов.
Специальный профиль 20С имеет следующие параметры — двутавр размеры : высоту — 200мм, ширину полки — 100 мм, толщину стенки — 7 мм, толщину полки — 11,4 мм. Масса 1 м такого двутавра составляет 27,9 кг. Вес погонного метра балки в таблицах теоретический, он нужен для того,чтобы рассчитать самостоятельно вес целой балки или необходимое количество метров и штук двутавра. Итак, если балка 20 на складе металлоторгующей компании имеется длиной 12м, то чтобы выяснить вес одного хлыста, нужно двутавр вес 1 метра 27,9 умножить на 12м. Зная общее количество метров балки, легко можно посчитать общий вес необходимого металлопроката. На практике это лучше всего выяснить, уточнив у менеджеров компании АО «Металлоторг», которые кроме того подскажут стоимость металла, двутавр цена за метр, выпишут счёт, чтобы двутавр купить , и решат все текущие вопросы по загрузке и доставке.
Двутавр ГОСТ 8239 89 — на сортамент двутавров , имеющий отличие — наклон внутренних поверхностей полок. Такая балка с расстоянием между полками 200 мм имеет ширину этих полок — 100 мм, толщину металла посередине высоты — 5,2 мм, толщину полок 8,4 мм.
Какой двутавр лучше? Горячекатаный двутавр или сварной?
Чтобы выбрать между горячекатаной балкой 20 и сварным профилем с похожими параметрами, вычиляют момент сопротивления. Для этого учитывают нагрузку на перекрытие, непрерывную и краткосрочную нагрузку, используют табличные данные — коэффициент прочности и допустимый прогиб для несущих конструкций.
01.10.2010, 11:47
расчет:
1) брус 200*200*6000 через 0,5М =22 т.р (прогиб 20 мм)
2) двутавр 20Б ч/з 1,2м =27 т.р. (прогиб 20 мм)
По весу 1) -90 кг брус, 2)- 120 кг балка
В теории решения очень похожи. интересует практика что все таки лучше?
Зеленый Кот
01.10.2010, 11:55
Брус.
Железом вообще не стоит делать любые несущие конструкции ибо при пожаре дерево держится до последнего, а железо — хрясь и готово.
01.10.2010, 15:55
Температура при которой пойдет деформирования двутавр с жизнью несовместима. Тем более если снизу это все будет обшито гипсокартоном.
Если все же решите делать деревом, то советую 200х60х6000 с шагом 600 мм.
01.10.2010, 16:55
«хрясь и готово» — а не все ли равно уже будет)))
Оно может деформироваться в одном месте, и прилететь в другое, где еще остались условия для жизни… 🙂 но в целом вы правы.
+Дерево само по себе будет поддерживать горение, а железо нет…
Зеленый Кот
01.10.2010, 17:41
Температура при которой пойдет деформирования двутавр с жизнью несовместима.
Неправильно.
Одно дело когда он сам по себе, а другое, когда он под нагрузкой.
До недавнего времени вообще было запрщено использовать в качестве стропил мет. профиль, теперь же смотрю делают вовсю.
Советую 200х60х6000 с шагом 600 мм
Малавато будет, малавато — смотрим какулятор.
01.10.2010, 20:32
У меня в одном помещении пролет получился 5,7 метров, перекрытие между 1 и 2 этажом. Я выбрал двутавр 20Б через 1,3 метра, вроде по расчету двутавр был крепче, чем дерево. Стоит учесть что дерево можно найти 6,5 метров, а длина двутавра 11,7 метра или 12 метров (для перекрытия пролета 6 метров надо как минимум 15 см на сторону) . Правильнее было бы уложить плиты, но у меня не получилось. Разница между деревом и двутавром была гдето 10-12%. При кладке стен устанавливал между вырезом в газоблоке и двутавром пенопласт 3 см.
На счет пожара-надо предохроняться.
02.10.2010, 00:47
А я на 6 м пролет положил 5,8 метровую жб плиту и ни о чем больше не задумываюсь. Не горит, не плавится, не гнется…
02.10.2010, 09:00
Спасибо всем, я все таки склоняюсь к двутавру,поскольку он прочнее, я на перекрытие хочу стены внутренние из пеноблока 100 см поставить. (хотя наверное можно было по 2 бруса под стену положить)
то wawan001 пролет 6М это по осям стен, то есть по 15 см с каждой стороны опора будет.
то Кот, я предполагаю если засыпать негорючий утеплитель аля керамзит то гореть там вообще нечему будет (дом из пеноблока).
И еще вопрос если перекрывать двутавром можно ли вместо крайних балок использовать деревянную скажем 50-ку закрепленную к боковым стенам??
02.10.2010, 18:30
Есть другой вариант.
02.10.2010, 19:12
Есть другой вариант.
Делаете несущую балку (пускай из двутавра), на которую укладываете простые деревянные балки перекрытия. Это гораздо дешевле выйдет.
Двутавров понадобится один-два, но мощных. По цене все равно выйдет дешевле.
Я так себе сделал
02.10.2010, 20:01
dengt , у меня эта идея приходила в голову с точки зрения технологичности устройства в будущем полов, если деревянные перекрытия устанавливать внутрь двутавра, а по верх делать контробрешетку (балки по расчету). Расстояние от края балки до двутавра 40 см- надежно. Ведь по расчетам на крайнии балки нагрузка меньше раза в 2 чем на соседнию, можно положить балку 150х200 или взять 2 штуки доски 50х200 и между ними установить отрезки доски того же размера длиной 1,5 метра, а 50-ка думаю хлипковата, хотя если к стене притянуть может и нормально будет. Если уверен в крепеже то наверное да.
04.10.2010
samibm.ru
Сколько выдержит двутавр на проем 9 метров
Двутавровая балка — прокат, имеющий сечение буквы Н и означающий с латинского языка — «двурогая» с двух сторон («тавр» — бык). Расстояние между полками называют высотой, у двутавра 20го высота составляет около 200 мм или 20 см. Двутавр — это металлопрокат фасонного типа, изготавливаемый из строительной стали — ст3 и низколегированной стали 09Г2С.
Балка двутавровая 20 наиболее распространена в применении у строителей и монтажников, в первую очередь при устройстве каркасов с большими пролётами в зданиях, для перераспределения нагрузки с перекрытий на несущие конструкции. Её используют для мостостроительства, изготовления кранов, автомобилей, трубопроводов, самолётных ангаров, в железнодорожном строительстве и т. д. 20й профиль производят по 8239 ГОСТ двутавры стальные , госстандарту 26020-83, двутавр гост 19425-74 и техническим условиям СТО АСЧМ 20-93.
Двутавр 20й подразделяют по СТО АСЧМ 20 на нормальную балку 20Б с параллельными гранями полок, широкополочную балку 20Ш и 20К — для колонн. Двутавр СТО АСЧМ 20-93 с высотой 20 см имеет грани полок, которые параллельны. СТО двутавр производится НЛМК, который и разработал данный стандарт. По такому стандарту производится также балка 09Г2С , которая также подразделяется на нормальную балку, колонную и широкополочную. Металлопрокат из низколегированной стали может употребляться как при очень низкой температуре, так и при высоких температурах, не подвергаясь деформации.
Двутавр стальной 20Б1 имеет массу метра — 21,3 килограмм. Масса 20Ш1 составляет 30,6 кг в метре, вес колонной балки 20К1 — 41,4 кг, вес двутавра 20К2 — 49,9 кг. Параметры двутавра 20Б1: высота (h)- 200 мм, ширина полки (b)- 100 мм, толщина стенки (s) — 5,5 мм, толщина полки (t)- 8,0 мм. Широкополочный 20й профиль 20Ш1 имеет следующие характеристики: h — 194 мм, b- 150 мм, s — 6 мм, t — 9 мм. Колонная балка 20К1 обладает h 196 мм, b стенки — 199 мм, s стенки — 6,5 мм, t полки — 10, 0 мм.
Балка 20 по стандарту 19425 может быть монорельсовой (обозначается буквой М) и спец. (именуется буквой С). Этот ГОСТ распространяется на горячекатаные двутавры с полками, имеющими наклон внутренней поверхности полок. Монорельсовый
двутавр, известный как кран балка, предназначена для крановых путей, как несущий мост в козловом или мостовом кранах, как подрельсовая балка. Такое изделие характеризуется высокой прочностью и способно противостоять большим нагрузкам, давлению, скручиванию. Специальная балка применима в стволе конструкций, которые обеспечивают движение подъёмных стволов, то есть для армирования стволов шахт, а также в сооружении лестниц и прокладке инженерных коммуникаций, креплении водоотливов.Специальный профиль 20С имеет следующие параметры — двутавр размеры : высоту — 200мм, ширину полки — 100 мм, толщину стенки — 7 мм, толщину полки — 11,4 мм. Масса 1 м такого двутавра составляет 27,9 кг. Вес погонного метра балки в таблицах теоретический, он нужен для того,чтобы рассчитать самостоятельно вес целой балки или необходимое количество метров и штук двутавра. Итак, если балка 20 на складе металлоторгующей компании имеется длиной 12м, то чтобы выяснить вес одного хлыста, нужно двутавр вес 1 метра 27,9 умножить на 12м. Зная общее количество метров балки, легко можно посчитать общий вес необходимого металлопроката. На практике это лучше всего выяснить, уточнив у менеджеров компании АО «Металлоторг», которые кроме того подскажут стоимость металла, двутавр цена за метр, выпишут счёт, чтобы двутавр купить , и решат все текущие вопросы по загрузке и доставке.
Двутавр ГОСТ 8239 89 — на сортамент двутавров , имеющий отличие — наклон внутренних поверхностей полок. Такая балка с расстоянием между полками 200 мм имеет ширину этих полок — 100 мм, толщину металла посередине высоты — 5,2 мм, толщину полок 8,4 мм.
Какой двутавр лучше? Горячекатаный двутавр или сварной?
Чтобы выбрать между горячекатаной балкой 20 и сварным профилем с похожими параметрами, вычиляют момент сопротивления. Для этого учитывают нагрузку на перекрытие, непрерывную и краткосрочную нагрузку, используют табличные данные — коэффициент прочности и допустимый прогиб для несущих конструкций.
Технические характеристики металлического профиля необходимы, чтобы их правильно применять в строительстве, ведь несмотря на большое разнообразие сфер применения, суть остается одна – создать надежную несущую конструкцию. Она позволяет преобразовывать архитектуру сооружений:
- увеличивает ширину пролетов зданий;
- значительно, примерно на 35%, уменьшить массу несущих конструкций;
- существенно увеличить рентабельность проектов.
Говоря о достоинствах конструкции, нельзя не отметить и минусы, хотя их немного. Основные из них – это
- необходимость применять при создании ребер жесткости дополнительную арматуру;
- достаточно существенные трудозатраты, которые нужны для ее изготовления.
Однако, следует отметить, что с другой стороны дополнительные ребра жесткости дают возможность:
- уменьшить общую металлоемкость сварной металлоконструкции, так как ощутимо уменьшают толщину стенок. Таким образом удается понизить ее стоимость, но целиком сохранить механические характеристики;
- помимо этого облегченная конструкция экономична и с точки зрения устройства фундамента, поскольку после снижения общей массы можно использовать фундамент под БМЗ (быстровозводимые здания).
Чтобы найти двутавр, подходящий для конкретного случая, требуется произвести некоторые расчеты. Обычно для этого используют таблицы или онлайн калькуляторы. В их основе лежат заданные два параметра: расстояние от одной стены до другой и будущая нагрузка на строительную конструкцию.
Прочность двутавровой балки определяется такими параметрами, как:
- длина,
- метод закрепления,
- форма,
- площадь поперечного сечения.
Большее распространение получили изделия с буквой «Н» в сечении.
Жесткость металлической конструкции двутавра в 30 раз превышает жесткость квадратного профиля, а прочность, соответственно, в 7 раз.
Длина данной металлоконструкции бывает разной, к примеру, в случае ГОСТ 8239-89 это 4 –12 метров, то есть в зависимости от сортамента размеры и вес балки двутавровой отличаются. Помимо длины величина веса определяется толщиной металла и размерами граней. Поэтому для выполнения различных расчетов было введено понятие «вес метра балки двутавровой».
При покупке сварной конструкции обязательно требуется расчет на прочность, а для конкретного использования еще и расчет на прогиб. Грамотный расчет нагрузки на двутавровую балку позволит обеспечить устойчивость конструкции к проектным воздействиям, то есть способность воспринимать их без разрушения.
Нагрузка собственного веса
Чтобы определить в случае необходимости вес двутавровой балки пользуются специальными таблицами, где расписаны ее характеристики, к примеру, габариты, марка стали и т. д. В таблице представлена теоретическая масса 1 м профиля.
балка двутавровая размеры и вес (ГОСТ 8239-89)
Пример расчета двутавра
Предположим необходимо рассчитать вес двутавра № 12 длиной в 3 метра . Согласно таблице условная масса погонного метра данного профиля равна 11,50 кг. Если перемножить полученные значения, то получим величину общей массы – 34,5 кг.
Точнее значение веса сварной металлоконструкции можно посчитать, используя специальные онлайн калькуляторы.
В калькуляторе выбирают соответствующий номер двутавра и вводят необходимый метраж. Как видите, полученное значение больше рассчитанного нами на 0,12 кг.
Несущая способность
Среди всех типов балок двутавровая имеет наибольшую прочность, более того, она устойчива к температурным перепадам. Допустимая нагрузка на двутавр бывает указана на маркировке, как размер. Чем больше число, указанное в его наименовании, тем большую нагрузку может воспринимать балка.
Любой расчет предполагает изначальное знание размеров прокатного или сварного профиля, его длины и ширины. Проясним смысл значения ширины на примере самой популярной балочной опоры – колонны.
Предположим, что в сечении колонны лежит квадрат со стороной 510 мм, тогда на нее можно будет опереть профиль, для которого ширина не может превышать 460 мм. Это связано с тем, что двутавр придется приваривать к железобетонной подушке, а для сварочных швов понадобится запас, по крайней мере, в 40 мм.
После определения ширины переходят к выбору профиля и расчету нагрузки, воздействующей на профиль. Она представляет собой совокупность воздействий от перекрытия, а также воздействий временного и постоянного характера.
Нагрузку, выражающую величину нормативной нагрузки, собирают на длину 1 м профиля.
Но, расчет несущей способности двутавровой балки предполагает учет другого воздействия. Чтобы получить расчетную нагрузку, рассчитанное нормативное воздействие умножается на так называемый коэффициент прочности по нагрузке. Остается к результату прибавить уже подсчитанную массу изделия и найти его момент сопротивления.
Полученных данных достаточно, чтобы из сортамента подобрать профиль, необходимый для изготовления сварного профиля. Как правило, с учетом прогиба конструкции рекомендуется выбирать профиль выше на два порядка.
Сварная металлическая конструкция должна использовать примерно 70–80% от максимально допустимого прогиба.
Усиление
Если несущая способность двутавра оказывается недостаточной, то возникает необходимость ее усиления. Для различных элементов сварной конструкции этот вопрос решается по-разному.
К примеру, для элементов, воспринимающих нагрузки типа растяжения, сжатия или изгиба, используют такой вариант усиления: увеличивают сечение, иначе говоря, повышают жесткость, скажем, приварив дополнительные детали.
Теоретически – это один из лучших вариантов усиления, однако, при его реализации не всегда удается получить требуемый результат. Дело в том, что элементы в процессе сварочных работ нагреваются, а это несет за собой уменьшение несущей способности.
В какой степени можно ожидать такого понижения зависит от размеров двутавра и режима и направления сварочных работ. Если для продольных швов максимальное понижение оказывается в пределах 15%, то для швов в поперечном направлении оно может достичь и 40%.
Поэтому при усилении двутавра под нагрузкой категорически запрещено накладывать швы в направлении, поперечном к элементу.
Расчетно и экспериментально было доказано, что оптимального результата усиления под нагрузкой можно получить при максимальном напряжении в 0,8 R y , то есть 80% расчетного сопротивления стали, которая была использована для изготовления двутавра.
the-master.ru