Максимальный пролет металлической балки

Обновлено: 17.05.2024

Чтобы посчитать сечение деревянной балки - необходимо собрать нагрузку, действующая на балку. В зависимости от длительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам относятся:

собственный вес деревянной балки;
собственный вес перекрытия, чердачного перекрытия и т.д.;

К временным нагрузкам относятся:

длительная нагрузка (полезная нагрузка, принимается в зависимости от назначения здания);
кратковременная нагрузка (снеговая нагрузка, принимается в зависимости от географического расположения здания);
особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д. В рамках данного калькулятора не учитывается);

Нагрузки на балку разделяют на два типа: расчетные и нормативные. Расчетные нагрузки применяются для расчета балки на прочность и устойчивость (1 предельное состояние). Нормативные нагрузки устанавливаются нормами и применяется для расчета балки на прогиб (2 предельное состояние). Расчетные нагрузки определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент нагрузки по надежности. В рамках данного калькулятора расчетная нагрузка применяется при определении прогиба балки в запас.

Нагрузки можно собрать на нашем сайте.

После того как собрали поверхностную нагрузку на перекрытие, измеряемой в кг/м2, необходимо посчитать сколько из этой поверхностной нагрузки на себя берет балка. Для этого надо поверхностную нагрузку умножить на шаг балок(так называемая грузовая полоса).

Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 400кг/м2, а шаг балок 0,6м. Тогда распределенная нагрузка на деревянную балку будет: Qраспр.= 400кг/м2 * 0,6м = 240кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор

2. Выбор предельного прогиба

В зависимости от назначения балки и ее пролета задаем вертикальный предельный прогиб по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия) Пункт2.а. Смысл вертикального прогиба заключается в следующем: например, прогиб l/250 означает, что для балки длинной 4м предельный вертикальны прогиб равен fult = 4м / 250 = 0,016м = 16мм в месте максимального прогиба для балки. Для балки на двух опорах загруженной равномерно или с сосредоточенной нагрузкой посередине балки - максимальный прогиб будет посередине пролета. Для консольной балки максимальный прогиб - на свободном конце балки.

3. Задание ширины искомого сечения балки.

В зависимости от конструктивных требований задаем ширину сечения балки. Расчет деревянной балки сводится к тому, что необходимо подобрать требуемую высоту hтр сечения деревянной балки, которое способно выдержать заданную нагрузку и не превысить заданный предельный прогиб.

Алгоритм расчета деревянной балки, используемый в данном калькуляторе

По заданной нагрузке и пролету производится построение эпюры моментов и поперечной силы. Эпюра поперечной силы находится для информации (чтобы знать какая нагрузка давит на опоры балки) и в расчете не используется. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.

2. Расчет по прочности и прогибу

После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и hтр и из таблицы рекомендуемого сортамента выбрать подходящее сечение высотой равное hтр деревянной балки по ширине сечения (b) и по Wтр. Следует отметить, что калькулятор подбирает именно по Wтр, нахождение hтр сделано для наглядности, чтобы видеть какая высота сечения должна быть. Для подбора деревянной балки по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента пиломатериалов подбирают подходящее сечение.

3. Подбор деревянной балки из таблицы сортамента пиломатериалов по ГОСТ 244454-80

Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается сечение с большей выстой сечения.

Металлическая балка пролет 18м

Здравствуйте, проектирую металлическую балку (составной двутавр) пролетом 18м. Нагрузка на балку прим. 5т/м, балка жестко защемлена. Вопрос конечно наивный, расчет даст все ответы, но все таки.. Оцените, пройдет балка такого сечения или нет?
Половина балки во вложении

(Прищурив один глаз, щелкая пальцами) По прочности - пройдет, по устойчивости - вряд ли! Странно, балка жестко защемлена, момент на опоре больше пролетного, а полка в середине пролета больше. А значки разрезов все-таки лучше ставить от штампа. А еще, не знаю, может быть это и верно, но зачем показывать в геометрии такой конструкции уклон, когда можно просто образмерить. А еще, хотелось бы, чтобы специалисты подсказали, разве металлические конструкции таких пролетов целесообразно конструировать защемленными? И принято ли?

Grim
по устойчивости-стенка двутавра? По поводу опирания, если будут шарниры, может по прочности не пройти.. По оформлению согласен полностью.

Ну-ну. Был вопрос - оценить, а не делать расчет. Посчитай сам, а когда будут результаты, обращайся с конкретными вопросами.

Результаты расчета
Проверено по СНиП Фактор Коэффициент использования
п.7.12 устойчивость опорного ребра 0,0867148
п.7.12 смятие опорного ребра 0,157895
п.11.5 прочность поясного шва 0,236554
п.11.5 прочность шва опорного ребра 0,150043
п.5.12 прочность при действии поперечной силы Vz 0,124058
п.5.12 прочность при действии изгибающего момента My 0,352163
п.5.15 устойчивость плоской формы изгиба при действии момента My 0,352163
п.7.24 местная устойчивость поясного свеса 0,404999
все поидее проходит с запасом

Такие здоровые балки непроектировал конечно, но прерывистый шов в месте стыковки полки и стенки еще не видел.

Franco13!
Монтажный стык так не делается он должен быть сделан из условия равнопрочности стыкуемых элементов! Сильно сомневаюсь в качественном выполнении стыка двух половинок балки на "коленке".

Экономически невыгодно производить такие балки длиной болеее 12м, делают обычно уже ферму, щас тут будут спорить - да делайте хоть 120м!

Если балка действительно будет жестко защемлена, то как уже отмечал Grim - момент кто будет воспринимать на опоре - узкие полки на концах балки? - сильно сомневаюсь!
Хотя может быть, тогда балка некорректно запроектированна - половина момента от опорного в середине балки ловятся широкими полками - абсурд!

st02, совершенно справедливо заметил, что прерывистый шов в месте стыка стенки балки и полки - мягко говоря не корректно, в заводских условиях их тщательно проваривают на автомате с двух сторон!

Общее впечатление - убежать бы куды-нибудь на фиг!

Не допускается пересечение сварных швов . - концентрация напряжений . ОПАСНО для жизни ! Обычно ребра при подходе к стенке подрезаются. Вы Беленя для приличая полистайте . Здесь в даунлоаде он есть и еще куча литературы по металлу . "Защемление" такой балки не представляю просто (в бетоне или кирпиче) - думаю сомнет все к чертям под опорой, вот создание металлической рамы - можно, но опорную часть надо делать другой- ОДНОЗНАЧНО . А так, балка выглядит как типовая задача курсового проектирования для студентов ПГС. Вы похоже батенька этот курсовик покупали. Монтажный стык отправочных марок таких балок делается на высокопрочных болтах на накладках или на фланцах - см. соот лит-ру. Удачи
P.S.: надеюсь ее еще не эксплуатируют

В принципе такая балка имеет право на жизнь, НО возникает несколько вопросов:
1. Где вы сможете защемить, я так думаю моменты на опорах быдут будь здоров?
2. Сварные швы однозначно сплошные
3. Стык желательно на болтах с накладками (стык получается в зоне максимального момента) Может быть даже имеет смысл на три марки разбить и стыковать в зоне нулевого момента.

А так только посчитать правильно нужно. По габаритам похоже.
Как то, лет 5 назад делалось похожее причем и в рамном (защемленном) так и в балочном исполнении (шарнирном), только пролет 24м.
В шарнирном варианте в коньке высота сечения была 1200мм (балка переменного сечения), В рамном варианте 1000мм (тоже переменного сечения и с вутами на опорах). Но тогда, на сколько я помню "снег" другой был по СНиП.

Стык желательно на болтах с накладками (стык получается в зоне максимального момента). Может быть даже имеет смысл на три марки разбить и стыковать в зоне нулевого момента.

Но тогда, на сколько я помню "снег" другой был по СНиП.

Снег, что тогда, что сейчас был одинаковый - белый - это просто составители СНиПа "балуються" . Но тут можно на пять страниц тему развести, что уже обсуждалось!

Очень надеюсь, что мы рассматриваем не реальную балку, а гипотетическую!

Азы строительной механики я объяснять не буду, уверен все проектировщики их знают. По данной схеме - с защемленными концами моменты возникают как в пролете так и на опоре, знаки разные, по величине они схожи. Так вот при стыке в середине пролета, стык получается в зоне максимального момента, лично я стараюсь этого избегать.
Снег для меня цифра из СНиПа, а то что он белый и тает при положительной температуре при проектировании меня не волнует абсолютно.
Балки и рамы про которые я говорил выше реальные и надеюсь реализованы.

make love not war

Не втапливаю: защемлена чем? Если это балка в составе рамы, так и считайте вместе с рамой - рамный узел там будет чуть ли не самым ответственным. Если как то по другому, то как? Будет ли то, куда она у вас в воображении защемлена держать этот момент?
Балку такого пролета можно сделать и шарнирной переменного по высоте сечения или с переменной шириной пояса, как у вас. Решение это конечно же экономичным не будет, но сейчас чаще превалируют соображения отличиные от простой экономии стали.

Что то похожее мы и делали, только пояса к опоре уменьшали для экономии и стенка переменного сечения была, для экономии и получения требуемого уклона кровли

прерывистый шов в месте стыковки полки и стенки еще не видел

Очень надеюсь, что мы рассматриваем не реальную балку, а гипотетическую!

"Защемление" такой балки не представляю просто (в бетоне или кирпиче) - думаю сомнет все к чертям под опорой, вот создание металлической рамы - можно, но опорную часть надо делать другой- ОДНОЗНАЧНО .

Спасибо
ps1: Буду переделывать по примеру (файл AF9999)
ps2: Никогда не проектировал МК (институт не в счет), да и эту балку взял с двг както, понимаю что есть учебники, но ваша конструктивная критика и советы неоценимы, поэтому всем спасибо за помощь.

Franco13
Спасибо
ps1: Буду переделывать по примеру (файл AF9999)

Только не надо:
1. в монтажном стыке варит накладки поперек поясных листов, особенно таким здоровенным катетом, т.к. это приведет к дополнительной концентраци напряжений и изменит структуру стали, и еще: как она будут ворочить эту бундуру на стройке чтобы приварить снизу поперек листа.
2. Не надо делать накладки по верху балки ШИРЕ балки: потолочным швом накладывать большие катеты ОЧЕНЬ геморойно, заводские кондукторы на стройке врят-ли найдутся чтобы удержать 18метровую махину.
3. Предусмотрите монтажные болты на каждой накладке для временной фиксании последних в проектном положении. Я понимаю, что проектировщики в проблемы строителей не смотрят, но на стройке сложно закрепить как-то 2 отпр. марки (с немалым весом и длинной) так чтобы накладки легли на "место" без проблем и никуда не подвинулись.

[quote=Artiznov;262627]Franco13
Спасибо
ps1: Буду переделывать по примеру (файл AF9999)

Вы хоть раз видели стандартные серийные равнопрочные стыки? Этот стык в балке 18м сделан как раз именно так. Можно сделать болты, но кто будет их проверять на динамику при монтаже. Эту балку у нас на стройке уже давно поставили и никто не жаловался.

AF9999,
Присоединяюсь к Artiznov верхняя рыбка неудачна. Потолочная сварка не хорошо. Ее можно было не разбивать на две пластины, а длину шва набрать за счет геометрии.
Также, как я понял, балка с шарнирным опиранием по торцам. Нада бы обратить внимание на опорное ребро. На первый взляд слабовато. да и место передачи усилия на ребре обычно фрезеруют.
Для шарнирной балки кстати при таких пролетах напрашивается уменьшение сечения пояса по длине.

Какой двутавр выбрать на пролет 6 метров

Балка – это, в строительстве, не только опора настилов для полов и межэтажных перекрытий, но и элемент, выполняющий функции скрепления всей конструкции строения, придания ей необходимой жёсткости. В перечне применяемых в строительстве материалов и изделий можно найти много возможных вариантов для изготовления балок перекрытий. Но к основным и наиболее часто применяемым видам несущих балок относят металлические, железобетонные и деревянные.

О качестве и прочности деревянных балок перекрытия

Проектировщики в расчётах балок перекрытия закладывают стройматериалы с заданными характеристиками и нормами эксплуатации, опираясь на законы прикладной механики и сопромата. Зная это, возникает вопрос: как обходились без этих знаний строители индивидуальных домов лет сто назад? При этом построенные ими дома здравствуют и поныне.

Объяснение простое: они оставляли намного больший запас прочности используемым материалам. Чуть позже, советские ГОСТы сознательно рассчитывались и утверждались с большими, иногда до 100% запасами прочности. Это неэкономно, иногда громоздко и вычурно, но надёжность была в приоритете, и всегда останется важнейшим показателем в строительстве. Сегодня подобная практика заменяется точным расчетом деревянной балки — это позволяет не переплачивать за излишнюю, невостребованную прочность.

Сравнение со старыми способами выглядело бы неуместно в описании балок перекрытий, если бы не одно обстоятельство.

Покупая на рынке брус или балку определённого размера, с предварительно рассчитанными характеристиками, частный застройщик без большого опыта зачастую приобретает не тот материал, который гарантирует надёжность.

Множество на первый взгляд незначительных нюансов могут свести на нет все расчёты:

большая влажность;
безответственное хранение;
скрытые дефекты;
пересортица;
плохие линейные геометрические параметры;
заранее обусловленные болезни древесины.

Вывод и выход здесь один: рынок всегда попытается обмануть начинающего строителя, поэтому лучший способ сэкономить — это доверить работу профессионалу.

Основные исходные положения для расчёта размеров

Перед началом монтажа деревянных балок следует их обрезать до необходимых размеров либо провести сращивание.

Торцы балок заглубляются в стены как минимум на 15 см, с заделкой или без неё.

Толщина несущих стен здания обычно не менее одного кирпича, или 25 см, при использовании стеновых блоков – 20 см. Это означает, что опирающиеся на стены торцы балок будут защищены от внешнего атмосферного воздействия.

Для клееной балки можно уменьшить запуск в стены до 10 см. В крайнем случае, балки могут заходить на глубину 7 см, но материал используемого бруса должен быть самого хорошего качества.

Подробнее о том, как произвести расчет деревянных балок перекрытий, смотрите на видео:

Прогоны, пролёты, шаг, анкеровка: 10 основных понятий и условий монтажа

Балки перекрытий являются несущим элементом, это основа прочности всего сооружения.
Схема балок с пролётом (длиной балки) 6 м и менее предполагает нагрузку от веса заполнения между балок и пола.
Балки укладываются в направлении, параллельном меньшей стороне пролёта. Расстояние между балками, называемое шагом, зависит от материала и сечения.
Шаг балок в зависимости от их вида: дощатые – от 60 до 80 см; из бруса – от 60 до 100 см; из бревна и клееного бруса – от 60 до 120 см.
Пролёты более 6 м перекрываются балками (прогонами) с крупным сечением.

Сечение деревянных балок определяется расчётом, на практике его высота находится в диапазоне 4–5% от длины пролёта.
Для скрепления стен и перекрытий концы балок либо анкеруют в стены, либо применяют стальные связи.
Возможен шаг анкеров через одну балку, но не реже.
В помещениях с высокой влажностью балки потолка должны оставаться открытыми.
Для устройства полов по балкам укладываются дощатые либо из бруса лаги, к ним прибиваются доски пола.

Как рассчитать

Чтобы произвести расчет балок перекрытия из дерева, калькулятор онлайн требуется не всегда. Достаточно знать несколько формул и следующие данные:

длину деревянной балки перекрытия (расстояние между несущими стенами);
расстояние между балками (их шаг);
нагрузку на конструкцию.

Расчет балок перекрытия позволит не сомневаться в жесткости и прочности конструкции, определит максимальную длину, допустимую при том или ином сечении.

Почему лопнула балка перекрытия, смотрите на видео:

Для того чтобы узнать нагрузку на конструкцию, необходимо сложить переменное значение и постоянное. Последнее включает в себя предварительную массу самих балок, утепление, подшивку потолка, черновой и чистовой пол. К временной относится масса мебели и людей – примерно 150кг/м2 – согласно нормативным документам жилых помещений.

Для чердака значение временной нагрузки может быть меньшим, но лучше не рисковать, и при расчетах использовать такую же. Так вы обеспечите определенный запас прочности и в будущем при желании сможете оборудовать мансарду в чердачном помещении без реконструкции несущих элементов.

Расчет деревянной балки производят по таким формулам:

q — это нагрузка на кв. м перекрытия, включающая массу конструкций и 150 кг полезного значения. Указанные величины нужно умножить на расстояние между балками, поскольку для вычислений нужно нагружение на погонный метр, а изначально величина рассчитана на квадратный.

l2 — расстояние между несущими стенами, на которые опирается прогон, взятое в квадрате.

Зная Wтреб, можно подобрать сечение перекрытия. W = b*h2/6. Зная W, составляется уравнение с одной неизвестной. Здесь достаточно лишь задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

Это важно! Несмотря на кажущуюся простоту расчетов, лучше не доверять их людям без профильного образования, так как цена ошибки может быть очень высокой.

Балки металлические: традиционная надёжность

Когда у застройщика возникает возможность и запрос на более амбициозное и габаритное строительство, он применяет металлические балки перекрытия различного сечения: уголок с разными размерами полок, швеллер, тавр, двутавр. Если исключить возможность коррозии металла, то по прочности таким балкам нет замены. Но применение металла в индивидуальном жилищном строительстве ограничено и ещё рядом показателей:

с металлом тяжело работать на высоте;
необходимы специальные механизмы для монтажа;
сварка, резка металла и защита его от коррозии – это дополнительные расходы;
высокая стоимость материала;
балки металлические подлежат утеплению со стороны чердака.

Есть у металлических балок и положительные моменты:

они не горят;
долговечнее;
металлические пролёты можно устраивать длиннее и расстояние между балками перекрытия делать больше;
виды балок металлических отличаются большим разнообразием и позволяют создавать практически любые по сложности конструкции.

Расчет металлической балки в любом случае лучше доверить профессионалам.

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про плоскую крышу в частном доме.

Заключение

Выбор вида перекрытия, материала для балок, тщательная подготовка проекта, расчёт нагрузок, в том числе и с применением онлайн калькулятора – это всё приятные заботы, которые можно смело переложить на плечи профессионалов. И тогда об этих заботах будет приятно вспомнить через года, наслаждаясь уютом и комфортом в хорошем добротном доме.

Расчет нагрузки двутавра

Расчет двутавра делают для выбора его номера из сортамента, когда проектируется строительство. Он должен проводиться согласно формулам и таблицам, так как выбор балки «на глаз» не допустим. Все величины должны соответствовать стандартам. От полученных параметров будет зависеть качество строительства, так как балки применяются, в основном, для перекрытий.

Какие параметры могут понадобиться для расчета?

Изначально требуется знать следующие параметры, без которых произвести расчет невозможно:

Длина двутавровой балки (расстояние между стенами с учетом их толщины, балка должна лежать свободно и быть прикрепленной неподвижно);
Примерная нагрузка на перекрытие (с учетом верхнего жилого этажа, мебели наверху, на крыше — осадков, снега, который будет оказывать давление зимой);
Шаг (расстояние, через которое укладываются двутавры параллельно один к другому; рекомендуемая величина 1 м, в редких случаях можно увеличить до 1,2 м).

Справочные значения по осям

Расчет на прочность невозможно сделать без знания осевого момента сопротивления. Этот параметр берут в таблице сортамента. Подразумевается его значение относительно центральных осей. Также используется такое значение, как центробежный момент. Данную величину таблица не обозначает, потому что по умолчанию она равна нулю по обеим осям.

Другие параметры

Кроме этого таблица сортамента содержит следующие параметры:

Радиус инерции;
Осевой момент инерции;
Статистический момент инерции.

Примеры расчетного сопротивления

Для расчета двутавровой балки может потребоваться такая величина, как расчетное сопротивление (Ry). Она зависит от марки стали, из которой произведена балка. Например, приведены готовые величины:

С 235 — 230 МПа;
С 345 — 335 МПа;
С 255 — 250 МПа.

Модуль упругости берут одной величиной, равной для стали: Е = 200 000 МПа. Расчет нагрузки двутавровой балки осуществляется на основе вычислений несущей способности. К этой цифре прибавляют 30% на прочность (это относится лишь к сварным профилям).

Выбор номера профиля (примеры)

Согласно таблице, по которой осуществляется выбор номера по предполагаемой нагрузке, величины пролета и шага, выбираются следующие модели профилей:

Номер 16 (при нагрузке 300 кг/м. п., пролет 6 м, шаг 1 м);
Номер 20 (при нагрузке 400 и 500 кг/м. п., пролет 6 м, шаг 1,1 м и 1,2 м);
Номер профиля 10 (при нагрузке 300 кг/м. п., пролет 4 м и 3 м, шаг 1 м).

Расчетная нагрузка на двутавровую балку вычисляется так:

1. Давление на перекрытие, включая вес самого перекрытия, пересчитывается на 1 погонный метр балки.
2. Полученное число умножается на коэффициент надежности согласно ГОСТ 8239-89.
3. На основании нагрузки находят момент сопротивления (по таблице основных расчетных значений ГОСТ 8239-89).
4. По моменту сопротивления определяют номер профиля из сортамента согласно ГОСТ 8239-89. При этом лучше выбирать номер на 2 значения выше.

Следует отметить, что несущая способность учитывает именно расчетную нагрузку, но не нормативную. Также несущая способность берется при расчете на изгиб.

Прочность

Прочность двутавровой балки определяется по нормативным напряжениям. При этом осуществляют построение эпюр напряжений, перемещений и внутренних усилий. Они основаны на следующих параметрах:

Поперечные и продольные силы;
Изгибающие и крутящие моменты.

Учет марки стали при определении прочности

Когда выполняется вычисление прочности, учитывается марка стали. Для сложных климатических условий двутавровая балка изготавливается из не хрупкой стали. Лучше выбирать максимально прочные марки. Здесь следует учитывать, что изделие более высокой прочности может иметь габариты меньше и, значит, величина допустимого давления будет меньше.

Именно поэтому грамотный расчет прочности выполняется в нескольких разных вариантах, затем параметры сравнивают. Для определения прочности надо разложить прилагаемую силу по осям и определить максимальные моменты вокруг этих осей.

Определение прогиба

Для того, чтобы рассчитать прогиб двутавровой конструкции по деформациям, надо знать следующие параметры:

Расчетная нагрузка (кг/м);
Нормативная нагрузка (кг/м);
Длина перекрытия (Д);
Расчетное сопротивление (МПа).

Следует отметить, что прогиб двутавровой конструкции не должен превышать такие значения:

1/250 (при использовании для междуэтажных перекрытий);
1/200 (если применяются для перемычек, чердаков).

Чем заменить вычисление прогиба?

При возведении небольшого дома в частном строительстве не обязательно находить все величины для сложных расчетов. Некоторые параметры могут совсем не влиять на качество строительства. Например, для небольшого домика, дачи определяют одну величину из двух:

Прогиб двутавровой балки;
Несущая способность.

При этом прогиб в частном строительстве рассчитывать не обязательно. Однако его величина используется при выборе отделки для потолка, так как тяжелые материалы при неблагоприятных условиях лучше не применять.

Общая формула на прогиб

Важно понимать, что прогиб образуется в углах поворотов. Он зависит от назначения конструкции, ее габаритов, марки стали, физических характеристик изделия. Расчет проводится по многим формулам, но в общем виде уравнение выглядит так:

Fх = -0аX + Мx2/2ЕI + Ax3/6ЕI — qх4/24Е/

Однако правильное вычисление прогиба зависит от вида нагрузки. В данном случае расчет двутавровой конструкции предусмотрен для прогиба вниз. Это значит, что центр тяжести смещается по оси y. Если на перекрытие действуют разные силы, расчет на прогиб проводится на каждое из них. В конце вычислений все результаты суммируются.

Такие приемы позволяют определить параметры на прогиб при любых нагрузках. Однако делать такие вычисления не всегда целесообразно, так как эти величины не постоянно имеют значение. Например, для частного небольшого домика, дачи, прогиб рассчитывать не обязательно.

Примеры расчета веса и размера двутавров

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 20-го 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
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:

нанормальную балку
колонную
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:

высота(h) — 194 мм,
ширина полки (b) — 150 мм,
толщина стенки (s) — 6 мм,
толщина полки (t) — 9 мм.

Колонная балка 20К1 , ее размеры:

высота(h) — 196 мм,
ширина полки (b) — — 199 мм,
толщина стенки (s) — 6,5 мм,
толщина полки (t) — 10, 0 мм.

Балка 20 по стандарту 19425 может быть монорельсовой (обозначается буквой М) и специальной (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 (h) — 200мм,
ширину полки (b) — 100 мм,
толщину стенки (s) — 7 мм,
толщину полки (t) — 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.

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 у которой заказываются такие изделия, которые кроме вам подскажут стоимость металла, двутавр цена за метр, выпишут счёт, 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)

Масса балки широкополочной двутавровой.

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.

Читайте также: