Какую нагрузку выдерживает швеллер? Выполняем расчёт самостоятельно.

Все о нагрузке на швеллер

  1. Виды
  2. Какую нагрузку выдерживает?
  3. Расчет
  4. Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

Швеллер – популярный вид проката, который активно используют в строительстве. Отличием профиля от других вариаций сортамента металла является особая форма поперечного сечения в виде буквы П. Средняя толщина стенки готового изделия лежит в пределах от 0,4 до 1,5 см, а высота способна достигать отметки в 5–40 см.

Ключевая задача швеллера – восприятие нагрузок с последующим их распределением с целью обеспечения устойчивости и долговечности конструкции, в составе которой он используется. В процессе эксплуатации одним из распространенных видов деформаций выступает прогиб, именно его чаще всего испытывает профиль. Однако это не единственный вид механического воздействия, с которым сталкивается стальной элемент.

Среди других нагрузок – допустимый и критический изгибы. При первом происходит пластическая деформация изделия с последующим разрушением. При проектировании металлических каркасов инженеры проводят специальные расчеты, в которых определяют несущую способность здания, конструкции и элемента в отдельности, что позволяет подобрать оптимальное поперечное сечение. Для успешного проведения вычислений проектировщики пользуются следующими данными:

  • нормативная нагрузка, которая приходится на элемент;
  • тип швеллера;
  • длина перекрываемого элементом пролета;
  • число швеллеров, которые выкладывают рядом друг с другом;
  • модуль упругости;
  • типоразмеры.

Расчет предельной нагрузки подразумевает проведение стандартных математических действий. В сопромате есть несколько зависимостей, благодаря которым удается определить несущую способность элемента и подобрать его лучшую конфигурацию.

Какую нагрузку выдерживает?

Швеллер – один из востребованных типов металлического проката, который используют для возведения стальных каркасов различных зданий и сооружений. Материал в основном работает на растяжение или прогиб. Производители выпускают разные профили с измененными размерами поперечных сечений и марками стали, что отражается на несущей способности элементов. Другими словами, вид проката определяет, какую нагрузку он способен выдержать, и для швеллеров 10, 12, 20, 14, 16, 18 и других вариаций значение максимального нагружения будет разным.

Наиболее востребованными считаются следующие марки швеллеров от 8 до 20, демонстрирующие максимальную несущую нагрузочную способность благодаря эффективной конфигурации поперечного сечения. Элементы делят на две группы: П – с параллельными гранями, У – с уклоном полок. Геометрические параметры марок, вне зависимости от группы, совпадают, разница кроется только в угле наклона граней и радиусе их закругления.

Швеллер 8

Используется в основном для укрепления стальных конструкций, которые находятся внутри здания или сооружения. Для производства таких элементов применяют стали спокойные или полуспокойные углеродистые, которые обеспечивают высокую свариваемость швеллеров. Запас прочности у изделия небольшой, поэтому он хорошо держит нагрузки и не деформируется.

Швеллер 10

Отличается повышенным запасом прочности благодаря улучшенному сечению, поэтому выбор проектировщики часто останавливают на нем. Востребован как в строительстве, так и в машиностроительной и станкостроительной сферах.

Швеллер 10 применяют для мостов, корпусов производственных зданий, где элементы устанавливают в качестве несущих опор для формирования стен.

Расчет

Горизонтальная укладка швеллера приводит к необходимости расчета нагрузок. Прежде всего нужно начать с расчетного чертежа. В сопромате при формировании схемы нагрузок выделяют следующие виды балок.

  • Однопролетная с опиранием на шарниры. Самая простая схема, в которой нагрузки распределяются равномерно. В качестве примера можно выделить профиль, который используют при устройстве межэтажных перекрытий.
  • Консольная балка. Отличается от предыдущей жёстко закрепленным концом, положение которого не меняется вне зависимости от типов нагружения. В этом случае нагрузки тоже распределяются равномерно. Обычно такие виды крепления балок используют для устройства козырьков.
  • Шарнирно опертая с консолью. В этом случае шарниры находятся не под концами балки, а на определенных расстояниях, что приводит к неравномерному распределению нагрузки.

Также отдельно рассматривают схемы балок с теми же вариантами опираний, в которых учитываются сосредоточенные нагрузки на метр. Когда будет сформирована схема, необходимо изучить сортамент, в котором приведены основные параметры элемента.

Третий шаг подразумевает сбор нагрузок. Выделяют два типа нагружения.

  • Временное. Дополнительно делят на кратковременные и длительные. Первые включают ветровые и снеговые нагрузки, вес людей. Вторая категория подразумевает воздействие временных перегородок или слоя воды.
  • Постоянное. Здесь необходимо учитывать вес самого элемента и конструкций, которые на него опираются в каркасе или узле.
  • Особые. Представляют нагрузки, которые возникают в непредвиденных ситуациях. Это может быть воздействие взрыва или сейсмическая активность района.

Когда все параметры будут определены, а схема составлена, можно приступать к расчету с применением математических формул из СП металлических конструкций. Рассчитать швеллер – значит, проверить его на прочность, прогиб и другие условия. При невыполнении их сечение элемента увеличивают, если конструкция не проходит, или уменьшают, если остается большой запас.

Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

Проектирование межэтажных или кровельных перекрытий, несущих металлоконструкций требует, помимо основного расчета нагрузки, проведение дополнительных вычислений по определению жесткости изделия. Согласно условиям СП величина прогиба не должна превышать допустимых значений, указанных в таблице нормативного документа в соответствии с маркой швеллера.

Проверка жёсткости является обязательным условием при проектировании. Перечисли этапы расчета.

  • Сначала собирают распределенную нагрузку, которая действует на швеллер.
  • Далее из сортамента берут момент инерции швеллера выбранной марки.
  • Третий этап подразумевает определение величины относительного прогиба изделия с помощью формулы: f/L = М∙L/ (10∙Е∙Ix) ≤[f/L]. Ее тоже можно найти в СП металлических конструкций.
  • Затем вычисляют момент сопротивления швеллера. Это изгибающий момент, который определяется по формуле: М = q∙L2/8.
  • Последний пункт – определение относительного прогиба по формуле: f/L.
Читайте также:
Как скинуть фото с фотоаппарата на компьютер? 25 фото Как перенести снимки на ноутбук или компьютер пошагово через шнур или другими способами

Когда все вычисления будут проведены, останется сравнить полученный прогиб с нормативным значением согласно соответствующему СП. Если условие выполняется, выбранная марка швеллера считается актуальной. В обратном случае, если значение сильно выше, подбирают больший профиль.

Если результат сильно ниже, то отдают предпочтение швеллеру с меньшим поперечным сечением.

Как работает швеллер на нагрузку?

Швеллер — это очень востребованное сегодня изделие, изготовленное из металла. Его главным отличительным свойством является сечение П-образной формы. Толщина готового изделия может составлять от 0,4 до 1,5 см, а высота стенок — 5-40 см.

Тонкополочные изделия изготавливаются с помощью обработки гибкой полосы при помощи специальных профильных станов. Швеллеры, производимые из цветных металлов, получают после обработки заготовки прессованием и выдавливанием, а стальные – по технологии горячей прокатки металлической заготовки на сортовых станах.

Какую нагрузку выдерживает швеллер?

Швеллер представляет собой металлопрокат, который активно используется в строительстве. Причём, конкретную сферу строительства определить достаточно сложно (практически невозможно). Ведь швеллер применяется при строительстве практически любых конструкций. Однако, швеллер выполняется в различных конфигурациях из различных сплавов. А это означает, что и несущая способность у вариаций швеллера неодинакова.

Швеллер купить не составит больших сложностей. Необходимо лишь чётко представлять характеристики швеллера перед приобретением.

Алгоритм расчета нагрузки

  • Узнаем полную величину заложенной в проекте нагрузки на профиль и увеличиваем, умножив на коэффициент надежности по нагрузкам (находим в нормах);
  • Получившееся произведение умножаем на шаг швеллера;
  • Определяем максимальный изгибающий момент – информация по швеллеру находится в таблицах ГОСТ. Вычисляем: Мmax (изгибающий момент) в КилоНьютонах на метр равняется произведению расчетной нагрузки на квадрат длины швеллера. Уточнение: 1 кНм равен 102 кгсм.

Момент сопротивления изделия – Wтр, находим путем следующих вычислений: Мmax умножаем на коэффициенты для условий работы и делим на коэффициент, учитывающий пластические деформации – 1,12. Полученный результат сравниваем с положениями в ГОСТ и находим параметры нужного профиля.

Важно! По номеру швеллер всегда нужно подбирать чуть больше, нежели получилось по расчетам.

Виды нагрузок и швеллеров

Вид А. «Козырек над подъездом». К такому типу относятся балки, где имеются жесткие заделки. Нагрузка обычно поступает равномерно. Это могут быть козырьки над подъездами. Для их изготовления применяют сварку. Делают из двух швеллеров, присоединенных к стене, а пространство заполняется железобетоном.

Вид B. «Межэтажные перекрытия»Жестко закрепленные однопролетные балки, нагрузка на которые распределена равномерно. Обычно это балки перекрытий между этажами.

Вид C. «Шарнирная балконная опора». Балки имеют две опоры с консолью, нагрузка между ними распределяется равномерно, но они выпущены за пределы наружных стен. Это необходимо для создания опоры балконных плит.

Вид D. «Под две перемычки». Это однопролетные шарнирно-опертые балки, на которых действуют две сосредоточенные силы. Обычно это перемычки, на которые опирается другая пара балок-перекрытий.

Вид E. «Под одну перемычку». Это однопролетные шарнирно-опертые балки, где сосредоточена одна сила. Обычно это перемычки, на которые опирается одна балки другого перекрытия.

После того как будет уточнено к какому виду относится данный швеллер и куда будет идти основная нагрузка подбирается формула расчета.

Прикидочный способ расчета нагрузки на швеллер

Чтобы произвести расчет надо сделать следующее:

-Сперва определить полную нагрузку, которая будет действовать на балку – и умножить ее на нормативный коэффициент надежности по нагрузкам.

-Полученный результат умножить на шаг балок (в данном случае это касается швеллеров).

Далее необходимо сделать расчет максимально изгибающегося момента.

Все данные для швеллера берутся по ГОСТу.

Формула такова: изгибающий момент Мmax будет равен расчетной нагрузке умноженной на длину швеллера в квадрате. Единица измерения — килоНютоны на метр. ( 1 кНм = 102 кгсм)

Затем перейти к вычислению нужного момента сопротивления балки.

Формула такова: момент сопротивления Wтр будет равен Мmax, который умножен на коэффициенты условий работы и поделен на 1,12 (это коэффициент для учета пластически деформаций).

Таким образом получим требуемое сечение. Но при этом нужно помнить, что номер швеллера должен быть больше требуемого момента сечения.

Максимально допустимый прогиб: важнейшая характеристика швеллера

При выборе конструктивного материала и допуске его к использованию в строительстве используются различные расчётные данные: минимальный момент сопротивления, изгибающий момент, нормальное напряжение и т.д.

Однако, самой важной характеристикой является максимально допустимый прогиб. Вычисляется он следующим образом: коэффициент 5/384 умножается на дробь. В числителе дроби находится произведение расчётной нагрузки на ¼ длины пролёта швеллера. В знаменателе – произведение момента инерции на показатель продольной упругости материала, из которого изготовлен швеллер (его модуль).

Полученные результаты являются исчерпывающим расчётом, позволяющим выяснить, действительно ли подходит швеллер для использования в той или иной части конструкции.

Какую нагрузку выдерживает швеллер 10

Швеллер считается самым распространенным изделием металлопроката. Это металлическая заготовка в виде балки, которая имеет форму буквы «П». К основным полезным функциям швеллера относят увеличение устойчивости и жесткости разных сооружений, что позволяет последним выдерживать высокие нагрузки.

Читайте также:
Можно ли использовать бронированный кабель ТУ, а не ГОСТ

Изделие изготавливается методом горячей деформации металла на прокатном стане без применения впоследствии дополнительной термической обработки. Все нормы выпуска швеллера 10П указаны в нормах стандарта ГОСТа 8240-97.

Швеллер 10 технические характеристики

В каждом стандарте по ГОСТу указаны технические характеристики швеллера 10П в зависимости от вида и способа его изготовления. Но к основным можно отнести ширину и длину заготовки.

Стандартная длина швеллера 10 варьируется в пределах от 4м до 12м, но встречаются и нестандартные размеры длиною в 13м. В таком случае предприятия металлопроката изготавливают изделие на заказ. После длины проката указывается его маркировка — индекс «П», что означает наличие параллельных граней в металлическом изделии. Ширина швеллера между полками указывает на его номер в сортаменте.

При выпуске изделия применяют обычную сталь марок ПС 3 или СП 3, низколегированную — 09г2с, которая увеличивает прочность и надежность заготовки, так как сталь содержит в себе сплав марганца. Обычно отличить заготовку горячего проката от холодного можно по внешнему виду: горячекатаный швеллер имеет слегка округленный внешний угол. Масса одного метра изделия — 8.59кг.

Какую нагрузку может выдержать 10 швеллер

Благодаря своим техническим характеристикам и конструкции изделие способно выдерживать осевые нагрузки и весьма устойчиво к нагрузкам на изгиб. Небольшая толщина швеллера служит, как правило, для возведения перекрытий на небольшом плече, создании перекидных сооружений средней длины.

С помощью швеллеров делают опоры для высоковольтных линий электропередач, краны, нефтяные вышки и прочие конструкции. Также часто подобные образцы находят применение в станкостроении, машиностроении и вагоностроении.

Большому распространению в промышленном производстве швеллера 10П поспособствовали его высокие характеристики прочности и надежности, а также доступная цена.

Швеллеры бывают разного размера и поэтому для каждого вида работ необходимо подбирать специальный металлопрокат. А для этого нужно знать на какую нагрузку его можно рассчитывать. Расчет нагрузки швеллера производится из того какой вид балки, и куда идет нагрузка. Удобней сделать расчет, представляя схему балки.

Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

При проектировании перекрытий, несущих металлоконструкций не достаточно одного прочностного расчета нагрузки на швеллер. Чтобы обеспечить надежность проектируемой конструкции, необходимо также произвести расчет на жесткость швеллера. Прогиб в данном случае не должен превышать допустимое значение. Эта проверка профиля является обязательной при проектировании перекрытий для жилых и прочих помещений. Для примера возьмем ту же балку, что и ранее. Распределенная нагрузка, действующая на нее, составляет 50 кгс/м или 500 Н/м. Момент инерции швеллера 10П имеет значение Ix = 175 см4. При проверке балки на жесткость, определяется ее относительный прогиб по формуле:

М – изгибающий момент, Н∙м
L = 1000 см – длина хлыста
E = 2,1∙105 МПа – модуль упругости стали
Ix = 175 см4 – момент инерции сечения швеллера

Момент сопротивления швеллера, изгибающий момент равен: М = q∙L2/8 = 500∙102/8 = 6250 Н∙м.

Тогда относительный прогиб швеллера 10П составит: f/L = 6250∙1000/(10∙2,1∙105∙175) = 0,017 = 1/59

Если сравнивать с допустимыми значениями относительно прогиба согласно СНиПам, то данный швеллер нельзя использовать для межэтажных перекрытий, так как там допустимое значение составляет 1/200. Следовательно, несмотря на обеспечение прочности данной конструкции, необходимо подбирать больший профиль швеллера, и проверять его на жесткость.

Горячекатаный стальной швеллер: нормативы, сортамент, характеристики

Сортамент этой продукции определяется ГОСТом 8240-89. Размер профиля характеризуется номером, который равен (примерно) высоте стенки, взятой в сантиметрах. В соответствии со стандартом выпускают продукцию:

  • С уклоном внутренних граней полок. В маркировке после номера присутствует буква «У». Норматив предусматривает производство изделий с высотой стенки 50-400 мм, шириной полки 32-115 мм, толщиной стенки 4,4-8,0 мм, толщиной полки 7,0-13,5 мм. Если в обозначении между номером профиля и буквой «У» присутствует буква «а», это означает, что изделие имеет увеличенную ширину и толщину полок. Основная область применения этого вида швеллера – строительство. Благодаря некоторому утолщению во внутренних углах, профиль обладает повышенными прочностными характеристиками. Такая металлопродукция используется в каркасном строительстве, для устройства перекрытий, сооружения ферм, лестниц, малых архитектурных форм, металлических конструкций различного назначения.
  • С параллельными внутренними гранями полок. В маркировке после номера указывается буква «П». Индекс «а» свидетельствует о наличии усиленных полок. В соответствии с нормативом, высота стенки изделий находится в диапазоне 50-400 мм, ширина полки – 32-115 мм, толщина стенки – 4,4-8,0 мм, толщина полки – 7,0-13,5 мм. Этот тип швеллера имеет сферы использования, схожие с изделиями с уклоном внутренних граней полок. Профиль с параллельными внутренними гранями эффективен в тех случаях, когда сопряжение с другими частями конструкции происходит по внутренней поверхности изделия.

Таблица геометрических характеристик горячекатаного швеллера

Номер швеллера Высота профиля, см Ширина полки, мм Толщина стенки, мм Толщина полки, мм Масса 1 м, кг
С уклоном внутренних граней полок
5 32 4,4 7,0 4,84
6,5У 6,5 36 4,4 7,2 5,9
8 40 4,5 7,4 7,05
10У 10 46 4,5 7,6 8,59
12У 12 52 4,8 7,8 10,4
14У 14 58 4,9 8,1 12,3
16У 16 64 5,0 8,4 14,2
16аУ 16 68 5,0 9,0 15,3
18У 18 70 5,1 8,7 16,3
18аУ 18 74 5,1 9,3 17,4
20У 20 76 5,2 9,0 18,4
22У 22 82 5,4 9,5 21,0
24У 24 90 5,6 10,0 24,0
27У 27 95 6,0 10,5 27,7
30У 30 100 6,5 11,0 31,8
33У 33 105 7,0 11,7 36,5
36У 36 110 7,5 12,6 41,9
40У 40 115 8,0 13,5 48,3
С параллельными гранями полок
5 32 4,4 7,0 4,84
6,5П 6,5 36 4,4 7,2 5,9
8 40 4,5 7,4 7,5
10П 10 46 4,5 7,6 8,59
12П 12 52 4,8 7,8 10,4
14П 14 58 4,9 8,1 12,3
16П 16 64 5,0 8,4 14,2
16аП 16 68 5,0 9,0 15,3
18П 18 70 5,1 8,7 16,3
18аП 18 74 5,1 9,3 17,4
20П 20 76 5,2 9,0 18,4
22П 22 82 5,4 9,5 21,0
24П 24 90 5,6 10,0 24,0
27П 27 95 6,0 10,5 27,7
30П 30 100 6,5 11,0 31,8
33П 33 105 7,0 11,7 36,5
36П 36 110 7,5 12,6 41,9
40П 40 115 8,0 13,5 48,3
Читайте также:
Как найти начала и концы фаз обмотки электродвигателя?

Расчет табличного веса швеллера осуществляется с использованием среднего значения плотности различных марок стали – 7,85 г/см3.

Гнутый стальной швеллер: ГОСТ, сортамент, технические характеристики

Исходной заготовкой при производстве гнутого профиля является стальная горяче- или холоднокатаная полоса. Процесс изготовления проходит на профилегибочных агрегатах. Гнутый металлопрофиль можно отличить от горячекатаного по скругленным наружным углам и одинаковой толщине стенки и полок, которая не превышает 8 мм. При гибке устраняются некоторые поверхностные дефекты. В отличие от горячекатаной металлопродукции, которая выпускается только равнополочной, гнутая производится как равно-, так и неравнополочной. Сортамент равнополочных изделий определяется ГОСТом 8278-83, неравнополочных – ГОСТом 8281-80. Их ассортимент гораздо шире перечня горячекатаного проката П-образного профиля. Высота стенки равнополочного профиля – 25-410 мм, ширина полки – 26-65 мм, толщина стенки – 2-8 мм.

Из-за прочности, уступающей аналогичной характеристике горячекатаных металлоизделий, различные марки гнутого швеллера применяются в качестве дополнительных усиливающих элементов в металлоконструкциях, при проведении отделочных работ, мероприятий по реконструкции ветхих строений, в которых невысокая масса металла имеет решающую роль.

Как работает швеллер на нагрузку

В строительных работах разного рода нередко возникает надобность в металлическом каркасе или усилении отдельных элементов кладки. Соответствующий металлопрокат – уголок, швеллер, двутавр – подбирают исходя из допустимой для арматуры нагрузки.

  1. Описание и виды швеллеров
  2. Виды нагрузок
  3. Характеристики швеллеров
  4. Как рассчитать швеллер на прогиб и изгиб
  5. Расчетные схемы
  6. Исходные данные
  7. Анализ результата

Описание и виды швеллеров

Швеллер – П-образный фасонный профиль

Швеллер – вид фасонного профиля. Это изделие с П-образной конфигурацией, состоит из стенки и полочек. Последние могут быть параллельными друг другу, с уклоном внутрь, разной длины. Конфигурация и габариты изделия определяют его назначения.

Различают горячекатаный швеллер и гнутый.

Горячекатаный – изготавливается методом горячей прокатки. Полосу стали прогревают до температуры в +1000°С и подают на стан. Валки придают заготовке П-образную форму. У такой балки полки точно параллельны друг другу. Углы жесткие. Такие конструкции чаще всего используются для армирования, так как способны выносить очень высокие несущие нагрузки.

Различают 5 видов горячекатаного швеллера:

  • П – элемент с параллельными полочками;
  • У – внешние углы граней достигают 90 градусов, а внутри создают уклон за счет разной толщины. Величина наклона не превышает 10%;
  • Э – за счет скругления параллельных полочек изделие, в целом, меньше весит, при таких же прочностных характеристиках;
  • Л – облегченный вариант с меньшей толщиной стенки и граней;
  • С – специальный профиль с конфигурацией, определяемой потребностями промышленной отрасли.

Гнутый профиль отличается скругленными углами внутри и снаружи. Его изготавливают холодным методом. Стальную полосу сгибают на валках без предварительного прогрева. Такая технология дороже, но получаемый швеллер намного прочнее и долговечнее. Его можно использовать для напрягаемого каркаса. Различают 4 варианта:

  • В – с наклоненными внутрь гранями;
  • П – с параллельными полочками;
  • Л – вариант меньшей толщины и массы при других стандартных размерах;
  • С – специальный.

Гнутый профиль выносит меньшую несущую нагрузку, однако гораздо устойчивее к кручению, сжатию и растяжению.

Виды нагрузок

Нагрузка на балку бывает 3 видов.

  • Постоянная – это масса самой детали, а также конструкций, на которые она опирается.
  • Временная – возникает под действием какого-либо фактора. Различают нагрузки длительные, наподобие веса перегородок, массы накапливаемой во время дождя воды, и кратковременные – вес передвигающихся людей, давление ветра, снега.
  • Особая – появляется при нестандартных обстоятельствах, например, из-за землетрясений, деформации фундамента.

Нагрузки на швеллер вычисляют самостоятельно по формулам из справочника либо пользуются онлайн-калькулятором. В сложных случаях нужно обращаться к специалисту.

Характеристики швеллеров

Главная задача изделия как армирующей или несущей конструкции – восприятие механической нагрузки. Величина эта зависит от самой детали – толщины, размеров, сорта стали – и внешних параметров – конструкции, предполагаемых нагрузок.

Чтобы выполнить расчет швеллера на прочность, нужно учесть следующие характеристики:

  • нормативная нагрузка, допустимая для изделия данного типа – указывается в документации или в справочнике;
  • тип – важно учесть конфигурацию полок, продольное и поперечное сечение, поэтому формулы расчета для равнополочного или разнополочного профиля отличаются;
  • длина изделия;
  • число деталей, которые придется укладывать друг с другом, чтобы создать единую конструкцию;
  • типоразмер с максимальным вертикальным прогибом.
Читайте также:
Как проверить качество конопатки

Тип стали и габариты балки связаны с показателем нормативного давления. Допустимая нагрузка на швеллер указывается в таблицах.

Как рассчитать швеллер на прогиб и изгиб

Расчет швеллера на прогиб – необходимый элемент при проектировании здания или другого объекта, в составе которого используется балка. Вычисления производят самостоятельно или с помощью специальных онлайн-калькуляторов.

Вручную расчеты выполняются следующим образом. Допустим, используется профиль 10П, сделанный из стали 09Г2С. Он имеет шарнирное крепление. Длина его 10 м. В справочнике находят еще несколько необходимых показателей: предел текучести для указанного сорта стали – 345 МПа, момент сопротивления по осям X и Y – 34,9 и 7,37 соответственно.

Максимальная нагрузка на изгиб при шарнирном закреплении появляется посредине балки и вычисления по формуле: M=W*Ryh.

Вычисляют допустимый момент для 2 вариантов:

  • стенка расположена вертикально – 34,9*345=12040,5 H*m;
  • стенка горизонтальна – 7,37*345=2542,65 H*m.

Вычислив момент, определяют допустимую нагрузку на швеллер:

  • g1=8*12040,5/102=-96,3 кгс/м;
  • g2=8*2542,65/102=20,3 кгс/м.

Для данного случая очевидно, что несущая способность у балки, расположенной вертикально, в 5 раз лучше, чем у профиля, установленного горизонтально.

Расчетные схемы

Схема укладки швеллера влияет на формулу расчета. По способу распределения давления и типу крепления различают 5 вариантов.

  • Однопролетная с шарнирным опиранием – например, профиль, установленный на стены для межэтажного перекрытия. Нагрузка в этом случае равномерно распределена.
  • Консольная – балка жестко закреплена одним концом, второй не опирается. Нагрузка равномерно распределена. Вариант применяют при обустройстве козырька из двух элементов.
  • Шарнирно-опертая – более сложной конфигурации. Балка устанавливается на 2 опоры и консоль. Так монтирует балконы, например.
  • Однопролетная с шарнирным опиранием, но с давлением, оказываемой двумя конструкциями. Примером служит швеллер, на который опирают 2 балки.
  • Однопролетная, устанавливаемая на 2 основания и на которую опирается еще одна балка.
  • Консольная, сосредоточенная одной силой.

Исходные данные

Расчет допустимой нагрузки на швеллер проще рассчитать, используя онлайн-калькуляторы. Чтобы получить результат, необходимо указать нужные данные. Список включает:

  • тип расчетной схемы;
  • длину пролета в метрах;
  • нормативную нагрузку – данные о ней получают из соответствующего ГОСТа;
  • расчетную нагрузку, то есть ту, что как предполагается, создает конструкция;
  • количество изделий, необходимых для перекрытия, козырька, балкона;
  • расположение – вертикальное или горизонтальное;
  • расчетное сопротивление – зависит от марки стали;
  • тип используемого профиля – указывается вид балки, серия – П, У, Э, и толщину стенки.

Достаточно ввести цифры в соответствующие окошки, чтобы получить необходимую величину.

Анализ результата

Калькулятор выдает итог в виде определенных показателей.

  1. Вес балки – точнее 1 погонного метра изделия. Он позволяет оценить вес будущей балки и учесть нагрузку, которую он создает на стену и фундамент.
  2. Момент сопротивления швеллера – необходимый для обеспечения стабильности конструкции.
  3. Максимальный прогиб, допустимый для швеллера, перекрывающего пролет.
  4. Расчет по прочности указывает момент сопротивления изделия, которое решили использовать. Здесь же указывается главный определяющий параметр – запас, то есть, показатель, указывающий, насколько момент сопротивления выбранного профиля больше или меньше расчетного. Если в результате вычислений появляется значение со знаком «+», швеллер можно использовать, если со знаком «-» – балка не подходит.
  5. Расчет по прогибу показывает собственно величину прогиба, которая возникает у швеллера под влиянием нормативной нагрузки. Запас определяет, насколько устойчивость профиля превосходит или не дотягивает до предельных.

Каркас в бетонных конструкциях требуется для упрочнения сооружения. Но эту роль он выполняет, только если правильно рассчитана оказываемая нагрузка и верно подобран швеллер, удерживающий эту нагрузку.

Какую нагрузку выдерживает швеллер — расчеты на прочность и жесткость

Общие положения

Усиление металлических конструкций может производиться после их разгружения или под нагрузкой:

увеличением поперечного сечения отдельных элементов и узлов их соединений,

изменением расчетной схемы конструкций.

Особенностью усиления металлических конструкций является доступность сечения

по всей длине элементов и
свариваемость
металла, позволяющие уменьшить трудоемкость обеспечения совместной работы основного и дополнительного элементов.

Однако нагрев элементов при сварке может снижать его прочность. При температуре более 550°С металл переходит в пластическое состояние и выключается из работы по восприятию усилий. Степень снижения прочности металла в месте сварки зависит от способа и режима сварки, толщины и ширины элемента, а также от направления сварных швов. Так, для продольных швов снижение прочности составляет до 15 %, а для поперечных – достигает 40 %. Исходя из этого, запрещается применение поперечных сварных швов при усилении металлических конструкций под нагрузкой.

С целью безопасности производства работ и повышения эффективности усиления металлических элементов и узлов их сопряжений следует стремиться к максимальному разгружению конструкции перед усилением, чтобы максимальные напряжения не превышали (где – расчетное сопротивление стали по пределу текучести).

15.2. Усиление металлических конструкций увеличением их поперечного сечения

Усиление металлических конструкций, работающих на растяжение, сжатие

и
изгиб
,
увеличением поперечного сечения элементов производится присоединением дополнительных элементов. Совместная работа дополнительных элементов усиления с усиливаемой конструкцией обеспечивается путем сварки
, а также с помощью
болтового
или
заклепочного соединения
.

Читайте также:
Как сделать надежное резьбовое соединение водопроводных труб- Советы +Видео

При выполнении усиления центрально-растянутых и сжатых металлических конструкций следует стремиться к сохранению центровки

усиливаемых элементов и узлов соединений (то есть дополнительные элементы необходимо располагать так, чтобы положение центра тяжести элемента после усиления не изменялось), в противном случае, требуется проверка прочности усиленного элемента и узла сопряжения с учетом появившегося эксцентриситета.

При конструировании усиления сварные швы, болтовые и заклепочные соединения необходимо располагать в удобных для исполнения и контроля качества местах. Кроме того, при сварных соединениях следует учитывать появление дополнительных и остаточных сварочных деформаций. Например, усиление ферм следует начинать с элементов и узлов нижнего пояса, а затем производить усиление верхнего пояса.

Обеспечение совместной работы дополнительных деталей при усилении растянутых элементов производится их обязательной заводкой в узлы на расстояние, необходимое для размещения прикрепляющих швов, достаточных для полного включения в работу у границы узловой фасонки.

В качестве дополнительных элементов при усилении центрально-растянутых элементов используются, как правило, полосы и круглые стержни (рис. 15.1). При этом в случае приварки усиливающих полос к полкам и перу спаренных уголков требуется срезка выступающих концов соединительных планок.

В случае обеспечения совместной работы дополнительных элементов с усиливаемым растянутым элементом посредством сварки сварные швы рекомендуется принимать с высотой катета шва 3…6 мм (в зависимости от толщины соединяемых деталей), а швы, расположенные вблизи края элемента, следует выполнять сплошными, т.к. прерывистые швы создают многочисленные «надрезы» – концентраторы напряжений, способствующие хрупкому разрушению при растяжении.

Усиление сжатых элементов стальных конструкций производится:

– увеличением поперечного сечения элемента при незначительном изменении его гибкости,

– увеличением поперечного сечения элемента со значительным уменьшением его гибкости,

– уменьшением расчетной длины элемента без изменения поперечного сечения.

В практике усиления металлических конструкций первый метод применяется для сжатых элементов небольшой длины (коротких), когда прочность элемента определяется площадью его поперечного сечения. Два других метода усиления характерны для длинных сжатых элементов, теряющих устойчивость при разрушении.

В первом случае для усиления центрально-сжатых элементов, аналогично растянутым, в качестве дополнительных элементов могут быть использованы полосы и круглые стержни, эффективно увеличивающие площадь поперечного сечения, но незначительно изменяющие его жесткость при изгибе (см. рис. 15.1). Как и в случае растянутых элементов, дополнительные детали усиления должны заводиться в узлы сопряжения.

При усилении сжатых элементов увеличением поперечного сечения с уменьшением его гибкости

в качестве дополнительных элементов используются прокатные профили в виде труб, уголков, швеллеров и т.д., развивающих сечение и эффективно повышающих его жесткость при изгибе (рис. 15.2). При этом если нет опасности потери устойчивости для сечения не усиленного элемента вблизи узла, детали усиления могут быть не заведены в узел и не прикреплены к нему. Допускается применение прерывистых швов, уменьшающих сварочные деформации, сокращающие сроки сварочных работ и массу наплавленного металла.

Рис. 15.1. Усиление увеличением поперечного сечения без изменения гибкости металлических элементов: а

– из спаренных уголков;
б
– из спаренных швеллеров;
в
– из двутавров

Рис. 15.2. Усиление увеличением поперечного сечения с уменьшением гибкости металлических элементов: а

– из спаренных уголков;
б
– из спаренных швеллеров и двутавров;
в
– сварных сплошного сечения;
г
– клепаных

Уменьшение расчетной длины

отдельных элементов эффективно в случае, когда не обеспечена их устойчивость. Усиление сжатых элементов уменьшением его расчетной длины в плоскости стропильной фермы производится установкой дополнительных раскосов или подвесок (рис. 15.3,
а
), из плоскости фермы или для отдельно стоящих стоек – предварительно напряженных шпренгелей (рис. 15.3,
б
,
в
).

Рис. 15.3. Усиление стальных конструкций за счет уменьшения их расчетной длины:

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые . Из названия второго вида следует, что они . Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Балки из дерева

В строительстве загородных домов имеют широкое распространение лиственничные или сосновые цельные балки. Применяются для монтажа перекрытий шириной в 5 м. А для больших пролётов используются клеёные, прочность которых значительно выше.

Монтаж перекрытий из деревянных балок

Оцилиндрованный брус – замечательный стройматериал для перекрытий. Его укладывают северной стороной книзу, определив её на торце по плотности годичных колец в деревянном бревне. На Руси издавна строили избы более прочным боком кругляка наружу.

Высокой прочностью обладает деревянный двутавр. Его профиль – буква «Н», склеенная в заводских условиях из трёх деталей. Некоторые умельцы собирают его в домашней мастерской или на даче. Межэтажные перегородки с их использованием обеспечивают эффективное утепление и замечательную звукоизоляцию.

Читайте также:
Лучшие способы для того, чтобы обеззаразить воду

Схема конструкции деревянных перекрытий из бревен

Очень удобны не только для подшивки потолка, укладки изолирующих материалов и настила чернового пола, но и для монтажа всех коммуникаций. Ниши в двутавре будто специально предназначены для скрытой прокладки труб водопровода, газопровода и электропроводов.

Используются балки из дерева практически в любом малоэтажном жилище: деревянном, блочном. Но больше всего они подходят строениям из блоков газобетона. Этот материал пористый, по прочности уступает всем другим и не выдерживает точечной нагрузки несущих балок. Поскольку древесина нетяжёлая, её вес вполне выдерживают газоблочные стены. Монтаж перекрывающей конструкции возможен без привлечения сложных технических средств. А обойдётся она застройщику сравнительно недорого.



Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
  • схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

Как рассчитать и выбрать размер швеллера — на странице «Моменты сопротивления швеллера по ГОСТ»

Произведем расчет швеллера для перекрытия исходя из следующих условий. Имеется помещение, размером 6х8 м. Шаг хлыстов швеллера перекрытия составляет р = 2 м. Логично предположить, что швеллер следует укладывать вдоль короткой стены, что позволит снизить максимальный изгибающий момент, действующий на него. Нормативная нагрузка на один квадратный метр составит 540 кг/м2, а расчетная – 624 кг/м2 (согласно СНиП, учитывая коэффициенты надежности для каждой составляющей нагрузки). Пусть швеллер перекрытия с каждой стороны опирается на стену длиной 150 мм. Тогда рабочая длина швеллера будет составлять:

  • L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

Нагрузка на один погонный метр швеллера составит (нормативная и расчетная соответственно):

  • qн = 540∙р = 540∙2 = 1080 кг/м = 10,8 кН
  • qр = 540∙р = 624∙2 = 1248 кг/м = 12,48 кН

Максимальный момент в сечении швеллера будет равен (для нормативной и расчетной нагрузки):

  • Мн = qн∙L2/8 = 10,8∙6,22/8 = 51,9 кН∙м
  • Мр = qр∙L2/8 = 12,48∙6,22/8 = 60 кН∙м

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

  • Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

Ry = 240 МПа – сопротивление стали С245, расчетное γ = 1 – коэффициент условий работы

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3


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/м 2 , с цементной стяжкой – 500 кг/м 2
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/м 2 коэффициент обычно принимают равным 1,3, при более 200 кг/м 2 – 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.

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

    σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа

Какую нагрузку выдерживает швеллер – расчеты на прочность и жесткость

Цены на стальной швеллер и балку

  • Швеллер П ГОСТ 8240
  • Швеллер У ГОСТ 8240
  • Швеллер оцинкованный
  • Швеллер гнутый ГОСТ 8278
  • Балка ГОСТ 26020
  • Балка ГОСТ 8239

Расчет нагрузки на швеллер (расчет на прочность)

Зачастую швеллер применяется для изготовления металлоконструкций (крановых мостов, ферм, лестниц, цеховых пролетов и пр.), при монтаже быстровозводимых зданий и сооружений, каркасов гаражей, стеллажей складских помещений, перекрытий, оснований крыш, армирования и усиления узлов. Основное достоинство этого проката – высокая несущая способность, которая имеет место благодаря форме его сечения (П-образное), при относительно малой металлоемкости.

Методика расчета размера швеллера, таблица моментов сопротивления швеллера по ГОСТ – смотрите здесь.

П-образный профиль, как горячекатаный, так и гнутый в металлоконструкциях чаще всего работает либо просто на изгиб, либо на изгиб + растяжение/сжатие. Расчет швеллера на прогиб (на прочность) – является обязательным при проектировании изделия, в состав которого входит данный профиль. Он может быть проверочным и проектировочным. Рассмотрим на примере расчет распределенной нагрузки на швеллер, который имеет шарнирное закрепление.

Читайте также:
Как изготавливается печка на дровах своими руками

Пусть имеется швеллер 10П, изготовленный из стали 09Г2С. Длина балки составляет 10 метров. Для того, чтобы определить допустимое значение нагрузки на швеллер (допустимые значения), необходимы некоторые справочные данные. Возьмем их из соответствующих ГОСТов и СНиПов.

Предел текучести стали 09Г2С (или нормативное сопротивление) составляет Rун = 345 МПа. Моменты сопротивления швеллера 10П берем из ГОСТ 8240-97, и их значения относительно осей Х и Y составляют: Wx=34,9 см3, Wy=7,37 см3. Максимальный изгибающий момент возникает балке с таким типом закрепления и нагружения посередине, и определяется из выражения: М = W∙Rун.

Произведем расчет допустимого момента для двух случаев расположения швеллера: 1) стенка расположена вертикально; 2) стенка расположена горизонтально. Тогда:

  • М1 = 34,9∙345=12040,5 Н∙м
  • М2 = 7,37∙345=2542,65 Н∙м

Зная момент, определим допустимые значения распределенной нагрузки на швеллер. Она составит:

q1 = 8∙М1/L2 = 8∙12040,5/102 = 963,24 Н/м или 96,3 кгс/м
q2 = 8∙М2/L2 = 8∙2542,65/102 = 203,4 Н/м или 20,3 кгс/м

Получив значения допустимых распределенных нагрузок на швеллер, можно сделать вывод, что при данных условиях несущая способность швеллера расположенного по вертикали примерно в пять раз больше, чем в случае его расположения по горизонтали.

Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

При проектировании перекрытий, несущих металлоконструкций не достаточно одного прочностного расчета нагрузки на швеллер. Чтобы обеспечить надежность проектируемой конструкции, необходимо также произвести расчет на жесткость швеллера. Прогиб в данном случае не должен превышать допустимое значение. Эта проверка профиля является обязательной при проектировании перекрытий для жилых и прочих помещений. Для примера возьмем ту же балку, что и ранее. Распределенная нагрузка, действующая на нее, составляет 50 кгс/м или 500 Н/м. Момент инерции швеллера 10П имеет значение Ix = 175 см4. При проверке балки на жесткость, определяется ее относительный прогиб по формуле:

М – изгибающий момент, Н∙м
L = 1000 см – длина хлыста
E = 2,1∙105 МПа – модуль упругости стали
Ix = 175 см4 – момент инерции сечения швеллера

Момент сопротивления швеллера, изгибающий момент равен: М = q∙L2/8 = 500∙102/8 = 6250 Н∙м.

Тогда относительный прогиб швеллера 10П составит: f/L = 6250∙1000/(10∙2,1∙105∙175) = 0,017 = 1/59

Если сравнивать с допустимыми значениями относительно прогиба согласно СНиПам, то данный швеллер нельзя использовать для межэтажных перекрытий, так как там допустимое значение составляет 1/200. Следовательно, несмотря на обеспечение прочности данной конструкции, необходимо подбирать больший профиль швеллера, и проверять его на жесткость.

Прайс-лист на балку ГОСТ 19425 серии М, ГОСТ 8239, СТО АСЧМ 20-93, ГОСТ 26020 (Б-нормальную, Ш-широкополочную, К-колонную) для перекрытий.

Цены на уголок равнополочный сталь 3 сп/пс и 09Г2С, оцинкованный, неравнополочный ст. 3 для гражданского и промышленного строительства.

Как выбрать швеллер. Расчет нагрузки

Швеллер – это разновидность металлопроката, без которого сложно представить основные отрасли народного хозяйства. Чтобы изготовленные из него конструкции оказались надежными, выдержали требуемую нагрузку нужно провести предварительный расчет, а затем из указанного сортамента выбрать изделие с нужными параметрами.

Классификация

Благодаря отличным эксплуатационным характеристикам изделие нашло широкое применение в промышленности. Профиль его поперечного сечения по виду напоминает букву «П», что обеспечивает высокий уровень жесткости. В строительстве, когда необходимо возведение надежного сооружения, незаменим при изготовлении перекрытий, из него получаются разного типа надежные опоры и ограждения, им укрепляют металлические ворота, оконные проемы.

Выпускается швеллер нескольких видов, на группы разделяют по определенным критериям.

По технологии производства. Прокат этой разновидности бывает гнутым и горячекатаным. У изготовленного методом горячей прокатки основание и вертикальные грани находятся под прямым либо острым углом, гнутым присущ округлой формы изгиб. Конструкции сварного вида, изготовленные путем сварки двух уголков, а также стальные балки Н-образной формы называются швеллер двутавровый.

По точности. Металлопрокат этого вида делят на типы: А, Б и В. Первый означает высокую точность, второй – повышенную, третий – обычную.

По прочности. Этот показатель информирует о том, насколько швеллер окажется надёжен к прилагаемым динамическим нагрузкам. Бывает обычной или повышенной прочности.

Маркировка, вес, условные обозначения

Специальная маркировка позволяет определить тип изделия. Буквы обозначают вид профиля, по ним можно узнать о форме и расположении граней:

  • П – параллельность граней;
  • У – расположены под уклоном;
  • Э – продукция экономична;
  • Л – изделие легкое;
  • С – относится к изделию специального назначения.

Примечание. Числовой параметр (указывается перед буквенным обозначением) определяет размер продукции – высоту, находится в таблицах ГОСТов. Как правило, такая маркировка дана в см, а в таблицах стоят мм.

В таблицах для расчетов параметры изделия обозначаются буквами латинского алфавита:

  • h – высота профиля – относится к основным показателям, по нему определяют размер изделия;
  • b – показатель ширины полок;
  • S – толщина главной стенки;
  • R – радиус кривизны;
  • t – толщина полок;
  • r – общий радиус закругленности.

Прежде чем приступить к проектированию объекта необходимо подобрать материалы. На выбор серьезно влияет вес швеллера. Он используется для расчета данных, от его точности зависит экономичность строящегося объекта. Метод определения веса погонного метра выбирается исходя из того, каким способом был изготовлен прокат.

Расчет веса, стоимости

Рассчитать удельную массу достаточно сложно, намного проще использовать готовые (указаны в таблицах) данные либо воспользоваться онлайн-калькулятором – вводится требуемая информация и получаете ответ на вопрос.

Читайте также:
Красивый дом в горах

При покупке продукции имеет значение цена швеллера – рассчитывается исходя из стоимости погонного метра. Формируется исходя из высоты профиля и марки стали. Если материалом служила высокого качества, с улучшенными прочностными характеристиками, стойко выдерживающая перепады температур низколегированная сталь, то цена такой продукции будет выше, чем подобной из углеродистой.

В конструкциях швеллер в большинстве случаев подвергается прогибу. Выбирая его как заготовку необходимо рассчитать прочность на изгиб при воздействии предполагаемых нагрузок. Для облегчения задачи проще всего воспользоваться калькулятором.

Подбирая изделия важно учитывать такую особенность: у каждого типа есть собственные обозначения. Если стоит 10П, 10Л либо 10У, то числовые данные не означают, что они одинаковые – это разная продукция.

Проверим швеллер на изгиб

В большинстве случаев такому прокату предстоит подвергаться изгибу. Это говорит о том, что он нуждается в проверке на прочность, то есть важно знать насколько он способен выдерживать воздействие будущих нагрузок. С помощью специальных программ либо калькуляторов расчета несложно произвести вычисления, в том числе на прочность.

Воспользовавшись ниже изложенным примером можно быстро определить момент сопротивления, а затем на основании полученных результатов, учитывая действующие нагрузки выбрать соответствующий размер:

  • Определяем максимальную величину момента в профиле изделия. М = 9,81 х q х l 2 / 8 / 1000, где q – показатель распределенной нагрузки, l – длина профиля;
  • По значению изгибающего момента находим тот показатель момента сопротивления сечения, который необходим для обеспечения соответствующей прочности. Wн = M х 1000 / Ry, где Ry – расчетная, соответствующая СНиП, величина сопротивления материала по пределу текучести;
  • Путем сравнения расчетной величины момента сопротивления и изложенной в государственном стандарте информации определяем подходящие габариты швеллера.

Какие бывают нагрузки: виды

«А» – заделка профиля жесткая, нагрузка распределяется равномерно. Пример – козырьки над подъездами.

«В» – однопролетные балки, крепление жесткое, нагрузка равномерная – применяют для усиления междуэтажных перекрытий.

«С» – балки выходят за пределы наружной стены, нагрузка – равномерная, есть опоры с консолью. На балконах.

«D» – изделия шарнирно-опертые, однопролетные, находятся под воздействием двух сосредоточенных сил, служат перемычками.

«Е» – балки шарнирно-опертые, однопролетные, находятся под давлением единственной силы. Перемычки.

Расчет нагрузки производят по определенной формуле – на выбор влияет вид.

Алгоритм расчета нагрузки

  • Узнаем полную величину заложенной в проекте нагрузки на профиль и увеличиваем, умножив на коэффициент надежности по нагрузкам (находим в нормах);
  • Получившееся произведение умножаем на шаг швеллера;
  • Определяем максимальный изгибающий момент – информация по швеллеру находится в таблицах ГОСТ. Вычисляем: Мmax (изгибающий момент) в КилоНьютонах на метр равняется произведению расчетной нагрузки на квадрат длины швеллера. Уточнение: 1 кНм равен 102 кгсм.

Момент сопротивления изделия – Wтр, находим путем следующих вычислений: Мmax умножаем на коэффициенты для условий работы и делим на коэффициент, учитывающий пластические деформации – 1,12. Полученный результат сравниваем с положениями в ГОСТ и находим параметры нужного профиля.

Важно! По номеру швеллер всегда нужно подбирать чуть больше, нежели получилось по расчетам.

Швеллер – это разновидность металлопроката, без которого сложно представить основные отрасли народного хозяйства. Чтобы изготовленные из него конструкции оказались надежными, выдержали требуемую нагрузку нужно провести предварительный расчет, а затем из указанного сортамента выбрать изделие с нужными параметрами.

Классификация

Благодаря отличным эксплуатационным характеристикам изделие нашло широкое применение в промышленности. Профиль его поперечного сечения по виду напоминает букву «П», что обеспечивает высокий уровень жесткости. В строительстве, когда необходимо возведение надежного сооружения, незаменим при изготовлении перекрытий, из него получаются разного типа надежные опоры и ограждения, им укрепляют металлические ворота, оконные проемы.

Выпускается швеллер нескольких видов, на группы разделяют по определенным критериям.

По технологии производства. Прокат этой разновидности бывает гнутым и горячекатаным. У изготовленного методом горячей прокатки основание и вертикальные грани находятся под прямым либо острым углом, гнутым присущ округлой формы изгиб. Конструкции сварного вида, изготовленные путем сварки двух уголков, а также стальные балки Н-образной формы называются швеллер двутавровый.

По точности. Металлопрокат этого вида делят на типы: А, Б и В. Первый означает высокую точность, второй – повышенную, третий – обычную.

По прочности. Этот показатель информирует о том, насколько швеллер окажется надёжен к прилагаемым динамическим нагрузкам. Бывает обычной или повышенной прочности.

Маркировка, вес, условные обозначения

Специальная маркировка позволяет определить тип изделия. Буквы обозначают вид профиля, по ним можно узнать о форме и расположении граней:

  • П – параллельность граней;
  • У – расположены под уклоном;
  • Э – продукция экономична;
  • Л – изделие легкое;
  • С – относится к изделию специального назначения.

Примечание. Числовой параметр (указывается перед буквенным обозначением) определяет размер продукции – высоту, находится в таблицах ГОСТов. Как правило, такая маркировка дана в см, а в таблицах стоят мм.

В таблицах для расчетов параметры изделия обозначаются буквами латинского алфавита:

  • h – высота профиля – относится к основным показателям, по нему определяют размер изделия;
  • b – показатель ширины полок;
  • S – толщина главной стенки;
  • R – радиус кривизны;
  • t – толщина полок;
  • r – общий радиус закругленности.
Читайте также:
Как замерить силу тока мультиметром

Прежде чем приступить к проектированию объекта необходимо подобрать материалы. На выбор серьезно влияет вес швеллера. Он используется для расчета данных, от его точности зависит экономичность строящегося объекта. Метод определения веса погонного метра выбирается исходя из того, каким способом был изготовлен прокат.

Расчет веса, стоимости

Рассчитать удельную массу достаточно сложно, намного проще использовать готовые (указаны в таблицах) данные либо воспользоваться онлайн-калькулятором – вводится требуемая информация и получаете ответ на вопрос.

При покупке продукции имеет значение цена швеллера – рассчитывается исходя из стоимости погонного метра. Формируется исходя из высоты профиля и марки стали. Если материалом служила высокого качества, с улучшенными прочностными характеристиками, стойко выдерживающая перепады температур низколегированная сталь, то цена такой продукции будет выше, чем подобной из углеродистой.

В конструкциях швеллер в большинстве случаев подвергается прогибу. Выбирая его как заготовку необходимо рассчитать прочность на изгиб при воздействии предполагаемых нагрузок. Для облегчения задачи проще всего воспользоваться калькулятором.

Подбирая изделия важно учитывать такую особенность: у каждого типа есть собственные обозначения. Если стоит 10П, 10Л либо 10У, то числовые данные не означают, что они одинаковые – это разная продукция.

Проверим швеллер на изгиб

В большинстве случаев такому прокату предстоит подвергаться изгибу. Это говорит о том, что он нуждается в проверке на прочность, то есть важно знать насколько он способен выдерживать воздействие будущих нагрузок. С помощью специальных программ либо калькуляторов расчета несложно произвести вычисления, в том числе на прочность.

Воспользовавшись ниже изложенным примером можно быстро определить момент сопротивления, а затем на основании полученных результатов, учитывая действующие нагрузки выбрать соответствующий размер:

  • Определяем максимальную величину момента в профиле изделия. М = 9,81 х q х l 2 / 8 / 1000, где q – показатель распределенной нагрузки, l – длина профиля;
  • По значению изгибающего момента находим тот показатель момента сопротивления сечения, который необходим для обеспечения соответствующей прочности. Wн = M х 1000 / Ry, где Ry – расчетная, соответствующая СНиП, величина сопротивления материала по пределу текучести;
  • Путем сравнения расчетной величины момента сопротивления и изложенной в государственном стандарте информации определяем подходящие габариты швеллера.

Какие бывают нагрузки: виды

«А» – заделка профиля жесткая, нагрузка распределяется равномерно. Пример – козырьки над подъездами.

«В» – однопролетные балки, крепление жесткое, нагрузка равномерная – применяют для усиления междуэтажных перекрытий.

«С» – балки выходят за пределы наружной стены, нагрузка – равномерная, есть опоры с консолью. На балконах.

«D» – изделия шарнирно-опертые, однопролетные, находятся под воздействием двух сосредоточенных сил, служат перемычками.

«Е» – балки шарнирно-опертые, однопролетные, находятся под давлением единственной силы. Перемычки.

Расчет нагрузки производят по определенной формуле – на выбор влияет вид.

Алгоритм расчета нагрузки

  • Узнаем полную величину заложенной в проекте нагрузки на профиль и увеличиваем, умножив на коэффициент надежности по нагрузкам (находим в нормах);
  • Получившееся произведение умножаем на шаг швеллера;
  • Определяем максимальный изгибающий момент – информация по швеллеру находится в таблицах ГОСТ. Вычисляем: Мmax (изгибающий момент) в КилоНьютонах на метр равняется произведению расчетной нагрузки на квадрат длины швеллера. Уточнение: 1 кНм равен 102 кгсм.

Момент сопротивления изделия – Wтр, находим путем следующих вычислений: Мmax умножаем на коэффициенты для условий работы и делим на коэффициент, учитывающий пластические деформации – 1,12. Полученный результат сравниваем с положениями в ГОСТ и находим параметры нужного профиля.

Важно! По номеру швеллер всегда нужно подбирать чуть больше, нежели получилось по расчетам.

Прочность швеллера на прогиб. Швеллер — использование и нагрузка

Фасонный металлический профиль с П-образным сечением называют швеллером. Поперечный срез изделия состоит из стенок (перемычка) и полок (ножки), определяющих его

  1. Помощь в расчете
  2. Предварительные соображения
  3. Области применения швеллера
  4. Какую нагрузку выдерживает швеллер?
  5. Восприятие механических нагрузок
  6. Изготовление швеллера 20
  7. Швеллер для перекрытий
  8. Сколько может весить швеллер
  9. Как различают изделия
  10. Калькулятор
  11. Калькуляторы по теме:
  12. Гнутый стальной швеллер: ГОСТ, сортамент, технические характеристики
  13. Заключение
  14. Расчет веса, стоимости
  15. Инструкция к калькулятору
  16. Исходные данные
  17. Результат
  18. Какие бывают нагрузки: виды
  19. Как правильно располагать швеллер?

Помощь в расчете

Нет желания и времени разбираться в калькуляторе и сборе нагрузок. И в то же время хочется быть уверенным на 100% в результате. Буду рад помочь.

Стоимость расчета балок и других строительных конструкций:

  • от 1 000 руб. – без предоставления подробного письменного отчета;
  • от 1 500 руб. – с отчетом.

А также, если проект не предполагается, но есть масса вопросов по выбору материалов, конструкциям и архитектуре. Обращайтесь, помогу.

  • Консультации от 1 000 руб.

Контакт для связи, e-mail:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С уважением, Игорь.

Предварительные соображения

Калькулятор предусматривает расчёт балок для различных схем их крепления и нагрузки. Нагрузка балок может быть распределённой (“q” на схемах 3,4,5,9,15 и др.) или сосредоточенной (“P” на схемах 1,2,6,7,8 и др.)

Крепление балок может быть: а)консольным с жесткой заделкой одного из концов (например, схемы 1,2,3 и другие); б)”заделка – заделка”, когда оба конца балки жестко защемлены (заделаны), схемы 6,7,8,9; в)”шарнир – шарнир”,(схемы 12,13,14,15 и другие),причём левый шарнир неподвижный а правый подвижный; г)”заделка – шарнир”,(схемы 9,10,11 др.)

Читайте также:
Как сделать дверной беспроводной звонок своими руками

Жесткая заделка балки предотвращает поворот балки и перемещение её в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскости. Подвижный шарнир допускает поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскости и перемещение вдоль её собственной оси.

Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации балки под нагрузкой. Основным видом этой деформации является её прогиб, величина которого наряду с приложенной к балке нагрузкой зависит также от длины балки, размеров её поперечного сечения и физических характеристик материала, в данном случае от его модуля упругости (“E”). Модуль упругости углеродистой стали равен (2-2.1)10^5 MПа; легированной (2.1-2.2)10^5 MПа; поэтому в калькуляторе принято среднее значение 2.1*10^5 MПа, что составляет 2142000кг/см2.

Из размерных характеристик поперечного сечения балки для расчёта прогиба используется момент инерции сечения (“I”); величина прогиба зависит также от положения проверяемой точки балки относительно опор. Допустимая величина прогиба балок определяется их назначением и местом в строительных конструкциях и регламентируется соответствующим СНиП; в легких случаях она не должна превышать 1/120 – 1/250 длины балки.

ПОЭТОМУ НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВЕРЯТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА НА ДОПУСТИМОСТЬ.

Области применения швеллера

Швеллер получил применение на стройплощадках для разных целей:

  • как перемычка, балка, перекрытие
  • как опорная колонна или лестничная дуга
  • как опора при строительстве гаражей и прочее

Также изделие используется при:

  • облицовочных фасадных работах как каркас
  • возведении мостов, быстромонтируемых сооружений

Какую нагрузку выдерживает швеллер?

Швеллер представляет собой металлопрокат, который активно используется в строительстве. Причём, конкретную сферу строительства определить достаточно сложно (практически невозможно). Ведь швеллер применяется при строительстве практически любых конструкций. Однако, швеллер выполняется в различных конфигурациях из различных сплавов. А это означает, что и несущая способность у вариаций швеллера неодинакова.

Швеллер купить в Ростове не составит больших сложностей. Необходимо лишь чётко представлять характеристики швеллера перед приобретением. О том, как осуществить расчёт несущих способностей конструктивного металлопроката, Вы узнаете из нижеприведённой публикации.

Восприятие механических нагрузок

Основной задачей швеллер является именно восприятие и распределение механических нагрузок в строительных конструкциях различного вида. Другими словами, швеллер будет прогибаться под нагрузкой в любом случае.

Однако, существует допустимый изгиб и критический. При критическом изгибе швеллера начинается его пластическая деформация, а затем и разрушение изделия в принципе.

На изгиб швеллера напрямую влияет его геометрический размер.

Ниже перечислены характеристики конструктивного металлопроката, которые в принципе используются для выполнения расчёта на несущие способности:

  • нормативная нагрузка;
  • тип швеллера (конфигурация полок, специального назначения, облегченный и т.д.);
  • длина пролёта швеллера;
  • количество швеллеров, укладываемых рядом друг с другом;

Расчёт осуществляется математически. Сопромат предлагает несколько зависимостей, позволяющих с высокой степенью точности определить несущие характеристики швеллера (вне зависимости от типа и конфигурации).

Изготовление швеллера 20

Следуя ГОСТ 8240-97 швеллер 20мм производиться только на предприятиях. Однако при покупке стоит лично удостовериться в этом и проверить изделие на наличие сертификата соответствия. В противном случае могут возникнуть огромные дефекты при эксплуатации зданий или же вовсе конструкция развалиться.
В основном в основе производства лежат сплавы с добавлением конструкционной углеродистой и низколегированной стали. Такие сплавы имеют специальные марки ст2пс и ст3сп соответственно. В химическом составе сплавы имеют множество разных металлов (например, алюминий).

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
  • схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Сколько может весить швеллер

Номер швеллера Масса 1 метра в кг Метров в тонне
5 4,84 206,6
6,5 5,9 169,5
8 7,05 141,8
10 8,59 116,4
12 10,4 96,2
14 12,3 81,3
16 14,2 70,4
18 16,3 61,3
20 18,4 54,3
22 21 47,6
24 24 41,7
30 31,8 31,4

Как различают изделия

Швеллер имеет массу разновидностей, различающихся по номерам. Номер обозначает высоту и размеры. Чтобы определиться какой номер понадобится для работ, требуется учесть:

  1. метод прикрепления
  2. нагрузку, которую будет нести п-образное изделие
  3. материал, используемый для строительства
  4. расстояние от одного до 2-го края
  5. общее число изделий, которые будут уложены рядом

Специфика изготовления и применения Изготавливают стальной швеллер путем деформации заготовки при повышенных температурах, что придаёт болванке эластичность или на гибочных станках холодным способом. Швеллер бывает оцинкованным.

Различают изделия по уклону граней: прямо-параллельный или у-образный. Все характеристики определяются соответственно ГОСТу.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: