Расчет несущей способности уголка металлического
Обновлено: 15.05.2024
Данный онлайн-калькулятор предназначен для того, чтобы Вы могли легко и быстро подобрать размеры уголка в зависимости от приходящейся на него нагрузки. Особенность его в том, что на одной странице возможно сравнение равнополочных (ГОСТ 8509-93) и неравнополочных (ГОСТ 8510-86) уголков. Последние, в свою очередь, можно подбирать в зависимости от расположения его в пространстве, т.е. в зависимости от того, как он будет ориентирован относительно нагрузки.
2. Инструкция к калькулятору
Расчет уголков производится на изгиб и прогиб (по прочности и по деформациям) для следующих расчетных схем:
- Тип 1 — однопролетная шарнирно-опертая балка с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: перемычка из уголка, которая несет плиты перекрытия и небольшую высоту кладки. (Подробнее о расчете перемычек из уголка см. этот калькулятор).
- Тип 2 — консольная балка с жесткой заделкой с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: железобетонный козырек, выполненный с применением уголка, который жестко (с применением ребер жесткости, ограничивающих любые повороты) приварен к железобетонной стене.
- Тип 3 — однопролетная шарнирно-опертая балка с консолью с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: тот же козырек, что и в предыдущей схеме, только здесь уголок с одной стороны заводится в стену, а с другой опирается на раскос (на рисунке синий).
- Тип 4 — однопролетная шарнирно-опертая балка с одной сосредоточенной силой. Пример: перемычка, на которую опирается одна балка перекрытия.
- Тип 5 — однопролетная шарнирно-опертая балка с двумя сосредоточенными силами. Пример: перемычка, на которую опираются две сосредоточенные силы.
- Тип 6 — консольная балка с одной сосредоточенной силой. Пример: козырек дома с кирпичной стенкой на нем, построенного в африканской республике (где никогда не выпадает снег) по фантазии африканского архитектора. Уголки этого козырька жестко заделаны в стену, так как описано во второй схеме.
Примечание: рассчитываемый уголок на рисунках с примерами окрашен в красный цвет.
Инструкция к калькулятору
Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.
Исходные данные
Длина пролета (L) — расстояние между двумя опорами или от жесткой заделки до края консоли.
Расстояния (А и В) — расстояния от опор до места приложения сил. В случае с 3-ей схемой — расстояние от опоры до края консоли.
Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, которые действуют на уголок, выраженные в кг/м или кг.
Fmax — максимально допустимый прогиб для балки, применяемый в той или иной конструкции. Можно найти в таблице Е.1 приложения Е СНиПа 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) «Нагрузки и воздействия». Данный показатель для наиболее часто встречающегося случая представлен в таблице 1.
Количество уголков — если Вы собираетесь в качестве балки использовать два спаренных уголка, то нужно выбирать «два», в противном случае «один».
Расчетное сопротивление (Ry) — подбирается в зависимости от марки стали. Но чаще всего проектировщики принимают Ry = 210 МПа. Остальные см. таблицу 2.
Размеры уголка — выбирается предполагаемый размер равнополочного и (или) неравнополочного уголка.
Расположение — выбирается для неравнополочного уголка в зависимости от того, как он будет работать.
По Х — если нагрузка будет приходиться на короткую полку.
По Y — если нагрузка будет приходиться на длинную полку.
Результат
Wтреб — требуемый момент сопротивления.
Fmax — максимальный прогиб, превышая который балка не проходит при расчете по деформациям.
Расчет по прочности:
Wтреб — момент сопротивления выбранного уголка.
Запас — если значение отрицательное, то балка не проходит по прочности с перегрузом, указанным в графе. Если значение положительное — балка проходит с запасов, который выражен в процентах в графе.
Расчет по прогибу:
Fбалки — прогиб выбранной балки.
Запас — если значение отрицательное, то балка по деформациям не проходит, т.е. Fбалки > Fтреб, если положительное — в графе указан запас в процентах.
Расчет уголка на прогиб и изгиб
- Тип 1 - однопролетная шарнирно-опертая балка с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: перемычка из уголка, которая несет плиты перекрытия и небольшую высоту кладки. (Подробнее о расчете перемычек из уголка см. этот калькулятор).
- Тип 2 - консольная балка с жесткой заделкой с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: железобетонный козырек, выполненный с применением уголка, который жестко (с применением ребер жесткости, ограничивающих любые повороты) приварен к железобетонной стене.
- Тип 3 - однопролетная шарнирно-опертая балка с консолью с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: тот же козырек, что и в предыдущей схеме, только здесь уголок с одной стороны заводится в стену, а с другой опирается на раскос (на рисунке синий).
- Тип 4 - однопролетная шарнирно-опертая балка с одной сосредоточенной силой. Пример: перемычка, на которую опирается одна балка перекрытия.
- Тип 5 - однопролетная шарнирно-опертая балка с двумя сосредоточенными силами. Пример: перемычка, на которую опираются две сосредоточенные силы.
- Тип 6 - консольная балка с одной сосредоточенной силой. Пример: козырек дома с кирпичной стенкой на нем, построенного в африканской республике (где никогда не выпадает снег) по фантазии африканского архитектора. Уголки этого козырька жестко заделаны в стену, так как описано во второй схеме.
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 2 000 руб. - без предоставления подробного письменного отчета;
- от 3 000 руб. - с отчетом.
А также, если проект не предполагается, но есть масса вопросов по выбору материалов, конструкциям и архитектуре. Обращайтесь, помогу.
Контакт для связи, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
С уважением, Игорь.
Калькулятор
Инструкция к калькулятору
Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.
Длина пролета (L) - расстояние между двумя опорами или от жесткой заделки до края консоли.
Расстояния (А и В) - расстояния от опор до места приложения сил. В случае с 3-ей схемой - расстояние от опоры до края консоли.
Нормативная и расчетная нагрузки - нагрузки, которые действуют на уголок, выраженные в кг/м или кг.
Fmax - максимально допустимый прогиб для балки, применяемый в той или иной конструкции. Можно найти в таблице Е.1 приложения Е СНиПа 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) "Нагрузки и воздействия". Данный показатель для наиболее часто встречающегося случая представлен в таблице 1.
Количество уголков - если Вы собираетесь в качестве балки использовать два спаренных уголка, то нужно выбирать "два", в противном случае "один".
Расчетное сопротивление (Ry) - подбирается в зависимости от марки стали. Но чаще всего проектировщики принимают Ry = 210 МПа. Остальные см. таблицу 2.
Размеры уголка - выбирается предполагаемый размер равнополочного и (или) неравнополочного уголка.
Расположение - выбирается для неравнополочного уголка в зависимости от того, как он будет работать.
По Х - если нагрузка будет приходиться на короткую полку.
По Y - если нагрузка будет приходиться на длинную полку.
Wтреб - требуемый момент сопротивления.
Fmax - максимальный прогиб, превышая который балка не проходит при расчете по деформациям.
Wтреб - момент сопротивления выбранного уголка.
Запас - если значение отрицательное, то балка не проходит по прочности с перегрузом, указанным в графе. Если значение положительное - балка проходит с запасов, который выражен в процентах в графе.
Fбалки - прогиб выбранной балки.
Запас - если значение отрицательное, то балка по деформациям не проходит, т.е. Fбалки > Fтреб, если положительное - в графе указан запас в процентах.
Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб
Замкнутые профили, какими являются квадратные, прямоугольные и круглые трубы, - это вариант для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание предать будущему сооружению хорошую эстетичность. Например, каркас козырька, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем тот же козырек, сваренный из уголков.
На данной странице Вам представлен калькулятор способный подбирать сечение квадратной трубы по прочности и деформациям. Другими словами, с помощью данного калькулятора Вы можете произвести расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб по ГОСТ 30245-2003 "Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные для строительных конструкций".
Рассчитать квадратную трубу можно для следующих расчетных схем:
- Тип 1 - балка с одним пролетом с приложенной на нее равномерно распределенной нагрузкой.
- Тип 2 - жестко защемленная консоль с равномерно распределенной нагрузкой.
- Тип 3 - балка лежащая на двух опорах с выведенной консолью с одной стороны.
- Тип 4 - однопролетная шарнирно опертая балка с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
- Тип 5 - то же самое, что и тип 4, только с двумя сосредоточенными нагрузками.
- Тип 6 - консоль с жестким защемлением с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
Инструкция к калькулятору
Длина пролета (L) - пролет через который переброшена балка или длина консоли.
Расстояния (A и B) - расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.
Нормативная и расчетная нагрузки - нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:
Fmax - максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа "Нагрузки и воздействия", в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.
Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.
1. Без скобок Fmax указан для пролета, в скобках - для консоли.
2. В случае промежуточных значений длины пролета L максимальный прогиб Fmax находится по линейной интерполяции.
Количество труб - обычно указывается одна балка, но если есть желание ее усилить и положить рядом еще одну такую же балку, то следует выбрать в графе "две".
Расчетное сопротивление Ry - данный параметр зависит от марки стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2.
Таблица 2. Расчетное сопротивление стали по ГОСТ 27772-88.
Размер трубы - здесь необходимо выбрать тот размер трубы, который вы хотите проверить на заданные нагрузки.
Вес балки - масса 1 погонного метра трубы.
Wтреб - требуемый момент сопротивления профиля.
Fmax - максимальный прогиб в сантиметрах, который допустим для балки, перекрывающей пролет длиной L.
Wбалки - момент сопротивления выбранной трубы по ГОСТ 30245-2003. Если Wбалки > Wтреб, значит прочность балки обеспечена.
Запас - если в данной графе значение с минусом (-) , то балка по прочности не проходит, а если с плюсом (+) , то здесь показано, на какой процент балка имеет запас прочности.
Fбалки - прогиб, возникающий у рассчитываемой трубы под действием нормативной нагрузки.
Запас - то же самое, что и по отношению к моменту сопротивления.
Пример расчета уголка, швеллера и двутавра на прогиб и изгиб. Расчет нагрузки на уголок
Стальной уголок – наиболее востребованный вид фасонного проката. По способу производства он разделяется на горячекатаный и гнутый. Исходные материалы: углеродистые стали обыкновенного качества Ст3 пс/сп (для рядового применения), качественные, низколегированные 09Г2С, 17Г1С, 10ХСНД, 15 ХСНД (для изделий, используемых при повышенных нагрузках, в сложных температурных условиях, при контакте с агрессивными средами).
Пример расчета уголка, швеллера и двутавра на прогиб и изгиб
На данной странице представлен пример расчета швеллера. Что касается расчетов уголка и двутавра, то они производится аналогичным образом. Другими словами, данный пример является полезным для следующих калькуляторов:
В примере будут описаны несколько действий, которые должны выполняться последовательно.
Район строительства — Нижний Новгород.
Расчетная схема — Тип 1.
Необходимо подобрать швеллер, который будет воспринимать нагрузку от снега.
Действие 1. Внесение исходных данных.
Расчетная нагрузка = 240 кг/м2 — так как город Н.Новгород находится в IV снеговом районе (в соответствии с табл. 10.1 и картой 1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [1]).
Fmax = 1/200 — так как пролет балки равен 5 м (пункт 2 табл. E1 [1]).
Расположение — по оси Х (швеллер воспринимает нагрузку вертикально).
Расчетное сопротивление Ry=210 МПа — берется как наихудший вариант для стали.
Действие 2. Выбор предполагающих номеров профилей.
Предположим, что мы рассматриваем два вида профилей: с параллельными гранями и с уклоном полок. Поэтому для первоначального расчета выбираются швеллеры размером 8П И 8У.
После произведенного расчета видно, что в графе «Запас» в том и другом случае стоят отрицательные значения. Это означает, что выбранные швеллеры не способны воспринимать приложенную на них нагрузку. Следовательно, необходимо выбирать профили большего размера.
Действие 3. Корректирующий расчет.
При увеличении профилей до 10П и 10У ситуация аналогичная. Но после того, как профили были увеличены до 12П и 12У в графах «Запас» появились положительные значения. Следовательно, в качестве балки перекрытия можно принять тот или иной профиль (имеется в виду 12П или 12У).
Расчет отгибов при действии поперечных сил.
Расчет наклонных сечений при комбинированном поперечном армировании (отгибы и хомуты). При армировании балок каркасами отогнутые стержни (отгибы) применяют сравнительно редко. Условие прочности элемента при комбинированном поперечном армировании было дано выше (формула 4.37):
Таким образом, отгибы воспринимают избыток поперечной силы Q. Расчет по поперечной силе следует производить для наклонных сечений, проходящих через следующие точки: 1 — грань опоры, 2 — начало расположенных в растянутой зоне отгибов; 3 точка изменения шага хомутов (рис. 4.8). В соответствии с этим величина Q в формуле (4.49) равна, для первой от опоры плоскости отгибов — поперечной силе Q у грани опоры; для второй от опоры плоскости отгибов — значению поперечной силы Q у нижней точки первой плоскости отгибов и т.д.
Конструктивные требования при армировании изгибаемых элементов отгибами и хомутами заключаются в следующем. Отгибы стержней осуществляют по дуге радиуса не менее 10 d, а на концах отогнутых стержней следует устраивать прямые участки, принимаемые не менее 20 d в растянутой и 10 d в сжатой зоне. Начало отгиба в растянутой зоне должно отстоять от нормального сечения, в котором отгибаемый стержень используется по расчету, не менее чем на 0,5 h0, а конец отгиба должен быть расположен не ближе того нормального сечения, в котором отгиб не требуется по расчету. Все приведенные выше формулы справедливы для расчета как прямоугольных, так и тавровых сечений.
Перед тем, как приступать к расчету, необходимо выбрать тип поперечного армирования (отгибы, наклонные пучки, преднапряженные хомуты, хомуты без преднапряжения), назначить диаметры арматуры, состав наклонных пучков и размещение поперечной арматуры. В простейших случаях необходимая интенсивность поперечного армирования может быть получена по расчету (см. формулы 17.10 и 17.11). В сложных случаях приходится задаваться поперечным армированием на основании предшествующего опыта, уточняя его по результатам расчета.
После конструирования поперечной арматуры делают расчет на прочность по наклонным сечениям
При нагрузках, близких к предельным, в элементах появляются наклонные трещины в бетоне, вызываемые главными растягивающими напряжениями. При повышении нагрузок может произойти разрушение элемента по сечениям, совпадающим с этими трещинами. Достаточная гарантия против разрушения обеспечивается расчетом элемента на прочность по наклонным сечениям.
В расчетной модели рассматриваемого вида разрушения элемента предполагается, что вся растянутая зона бетона пересечена наклонной трещиной. Вся арматура, пересекающая трещину, работает при напряжениях, равных расчетным сопротивлениям, что соответствует предположению, что в ней появилась текучесть. Учитывают силу сопротивления сжатой зоны бетона срезу Qб.
Отбросив отсеченную часть балки, можно составить уравнения статики. При этом сумма проекций внешних сил на ось, нормальную к оси балки, численно равна поперечной силе в поперечном сечении, совпадающем со сжатой зоной, а момент внешних сил относительно центра сжатой зоны численно равен изгибающему моменту в том же поперечном сечении. При расчете определяют независимо друг от друга предельные величины поперечной силы и изгибающего момента. Усилия в наклонных и вертикальных элементах арматуры входят в оба уравнения; условно расчет ведут раздельно для поперечной силы и изгибающего момента, но к расчетным сопротивлениям наклонной и поперечной арматуры вводят понижающие коэффициенты условий работы.
Все вышеперечисленные условности и допущения обоснованы обширными экспериментальными исследованиями.
Предельную поперечную силу определяют (рис. 17.12) по формуле
где Ra, Rн, Rax, Rн.х – расчетные сопротивления металла соответственно для наклонных стержней ненапрягаемой арматуры, элементов напрягаемой арматуры, ненапрягаемых и преднапряжениых хомутов, ∑Fa0sin αi, ∑Fн0sin αi – суммы произведений площадей наклонных ненапрягаемых и напряженных элементов арматуры на синусы углов наклона их к горизонту; ∑Faх, ∑Fн.х – суммы площадей ненапрягаемых и напряженных хомутов, пересеченных трещинами; m, mн – коэффициенты условий работы; m = 0,8; mн = 0,8 для стержневой и mн = 0,7 для проволочной арматуры; Qб – сопротивление срезу сжатой зоны бетона;
но не более 0,3Q, где Rp – расчетное сопротивление бетона растяжению; b – наименьшая толщина элемента, пересеченная трещиной (для тавровых сечений – толщина стенки); h0 – рабочая высота сечения; c – длина горизонтальной проекции трещины.
Рис. 17.12 – Схема к расчету на прочность наклонного сечения по поперечной силе
Формула (17.7) получена из условия равенства нулю проекций на вертикальную ось всех сил, приложенных к левой части элемента. Первый член отражает сопротивление наклонных ненапрягаемых стержней (например, отгибов); второй член – то же, для напрягаемых наклонных элементов арматуры; третий и четвертый члены – сопротивление ненапрягаемых и преднапряженных хомутов; пятый член – сопротивление срезу сжатой зоны бетона. Формула приведена в общем виде; в реальной конструкции некоторые виды арматуры и соответственно некоторые члены уравнения могут отсутствовать, в частности на рисунке нет отгибов ненапрягаемой арматуры (Fа0 = 0).
Условие прочности наклонного сечения по поперечной силе
Здесь Q – расчетная поперечная сила, определяемая для поперечного сечения, совпадающего с концом наклонной трещины в сжатой зоне.
Расчёт на обрыв.
Отрыв возникает, когда нагрузка приложена к нижней грани элемента или в пределах высоты его сечения. Например, отрыв части бетона балки может вызвать нагрузка от оборудования, подвешенного к ней через отверстия в стенке; отрыв бетона в главной балке монолитного ребристого перекрытия могут вызвать опорные реакции второстепенных балок. Механизм отрыва очень похож на механизм продавливания – разрушение бетона тоже происходит от среза и тоже под углом 450.
Однако в расчете на отрыв сопротивление бетона срезу по поверхности отрыва учитывают косвенно, корректируя величину отрывающей силы F. Ее сравнивают с несущей способностью дополнительной поперечной арматуры, устанавливаемой в обязательном порядке по длине зоны отрыва a (рис. 74). Тогда условие прочности имеет вид: F(1– hs/h0) ≤ SRswAsw, где SRswAsw – сумма поперечных усилий, воспринимаемых хомутами (поперечными стержнями) по длине зоны a. Разумеется, хомуты должны быть надежно заанкерены по обе стороны от поверхности отрыва.
Расчет стального уголка | Характеристики гнутого металлического уголка
Характеристики горячекатаного металлического уголка
Равнополочный горячекатаный стальной уголок производят в соответствии с ГОСТом 8509-93 из квадрата, являющегося исходной заготовкой. Наиболее массово используется угловой профиль обычной точности «В», для ответственных конструкций – продукция высокой точности «А». Размеры полки, согласно стандарту, – от 20 до 250 мм.
Сортамент неравнополочных уголков определяется ГОСТом 8510-86. Наименьшие размеры полок – 16 и 25 мм, максимальные – 125 и 200 мм. Эта продукция применяется при создании конструкций сложной формы, например, арок.
Горячекатаную продукцию поставляют партиями, размер которых обычно не превышает 70 тонн. Каждая партия имеет сертификат соответствия требованиям нормативной документации.
Расчет количества стального равнополочного уголка
При определении массы партии проката углового профиля необходимо знать массу погонного метра, которую вы можете определить по таблице, и общий метраж.
Таблица весов равнополочного стального горячекатаного уголка наиболее распространенных размеров
| Размер полки, мм | Толщина стенки, мм | Масса 1 м, кг | Размер полки, мм | Толщина стенки, мм | Масса 1 м, кг | Размер полки, мм | Толщина стенки, мм | Масса 1 м, кг |
| 20 | 3 | 0,89 | 35 | 4 | 2,1 | 50 | 4 | 3,05 |
| 4 | 1,15 | 5 | 2,58 | 5 | 3,77 | |||
| 25 | 3 | 1,12 | 40 | 3 | 1,85 | 6 | 4,47 | |
| 4 | 1,46 | 4 | 2,42 | 63 | 4 | 3,9 | ||
| 30 | 3 | 1,36 | 5 | 2,98 | 5 | 4,81 | ||
| 4 | 1,78 | 45 | 3 | 2,08 | 6 | 5,72 | ||
| 32 | 3 | 1,46 | 4 | 2,73 | 70 | 5 | 5,38 | |
| 4 | 1,91 | 5 | 3,37 | 6 | 6,39 | |||
| 35 | 3 | 1,6 | 50 | 3 | 2,32 | 7 | 7,39 |
Характеристики гнутого стального уголка
Эту продукцию получают на профилегибочных станках из горяче- или холоднокатаного листового проката. Процесс проходит без нагрева. В холодногнутой продукции сохраняются остаточные напряжения, ухудшающие рабочие свойства. Для устранения остаточных явлений применяют отпуск – нагрев до определенной температуры с последующим медленным охлаждением. Визуальное отличие двух видов продукции: горячекатаный уголок имеет четкий прямой внешний угол, для гнутого характерен скругленный угол.
Размеры металлического равнополочного гнутого уголка определяются ГОСТом 19771-93, неравнополочного – ГОСТом 19772-93. Эта продукция имеет меньшую прочность, по сравнению с горячекатаной. Применяется в мебельном производстве, в качестве ребер жесткости, вспомогательных элементов при креплении конструкций, для изготовления деталей машин и механизмов.
Замкнутые профили, какими являются квадратные, прямоугольные и круглые трубы, — это вариант для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание предать будущему сооружению хорошую эстетичность. Например, каркас козырька, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем тот же козырек, сваренный из уголков.
На данной странице Вам представлен калькулятор способный подбирать сечение квадратной трубы по прочности и деформациям. Другими словами, с помощью данного калькулятора Вы можете произвести расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные для строительных конструкций».
Читайте также: