Akva-tehnik.ru

Отделка дома своими руками
11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает швеллер на нагрузку

Все о нагрузке на швеллер

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.

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.

Какую нагрузку выдерживает швеллер

Какую нагрузку выдерживает швеллер

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.

Читайте так же:
На что лучше клеить пеноблоки

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.

Швеллеры разных размеров

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;
  • модуль упругости (эта характеристика естественно, применима к стали);
  • типоразмер с предельным вертикальным прогибом.

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

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.

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.

Виды нагрузок и швеллеров

Вид А. 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. К этому типу относятся однопролетные балки, нагрузка распределяется равномерно. Обычно это балки междуэтажных перекрытий.

Вид C. Это шарнирно-опертые балки. Они имеют две опоры с консолью, нагрузка между ними распределяется равномерно. Это балки перекрытий, обычно они выпущены за пределы наружных стен. Это необходимо для создания опоры балконных плит.

Вид .E Это однопролетные шарнирно-опертые балки, где сосредоточена одна сила. Обычно это перемычки, на которую опираются балки перекрытия.

Вид F. Это консольные балки, где сосредоточена одна сила. Это может быть козырек над подъездом или входом в дом. Только в данном случае между швеллерами укладываются металлические листы, а них же сверху ставится стенка из кирпича.

Обычный способ расчета нагрузки на швеллер

Чтобы произвести расчет надо сделать следующее:

  1. Сначала собрать всю нагрузку, которая будет направлена на балку – нормативную и расчетную и при этом уже умноженную на коэффициент надежности по нагрузкам.
  2. Полученный результат нужно умножить на шаг балок (в данном случае это касается швеллеров).
  3. Далее необходимо сделать расчет максимально изгибающегося момента. Формула такова: М max будет равен расчетной нагрузке умноженной на длину швеллера (но в квадрате) единица измерения кНм.
  4. Затем перейти к вычислению требуемого момента сопротивления балки. Формула такова: Wтр будет равен Мmax, который умножается на коэффициенты условий работы и все нужно поделить на произведение 1с равный 1,12 (это коэффициент для учета пластически деформаций).
Читайте так же:
Как правильно выставить первый лист профнастила на крышу

Это получится требуемое сечение см кубических. При этом нужно принимать, чтобы номер швеллера был больше требуемого момента сечения. Все данные берутся по ГОСТу.

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.

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:

  • f/L = М∙L/(10∙Е∙Ix)≤[f/L], где

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.

Испытание нагрузкой шпренгельного прогона

Швеллер — использование и нагрузка

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна

Швеллер — это один из видов фасонного стального проката. В поперечном сечении он имеет форму буквы «П». Такая форма обеспечивает швеллеру такие показатели жесткости, которые делают возможным его употребление в самых разных отраслях — от тяжелого машиностроения до строительства дачных домиков. Швеллеры применяются в автомобиле- и вагоностроении, из них делают различные опоры и ограждения, ими укрепляют входные ворота и оконные проемы.

Номера, литеры и ГОСТы

По способу производства швеллер бывает гнутый и горячекатаный профиль. Различить их легко даже не специалисту — горячекатанный швеллер имеет четко выраженное ребро, а гнутого швеллера оно будет несколько закругленным. Прочие особенности различных видов швеллера определяются уже по их маркировке.

В частности, литеры А,Б и В в отношении партий горячекатанных швеллеров будут обозначать, что прокатка производилась с высокой (А), повышенной (Б) или обычной точностью (В).

Номер швеллера обозначает высоту его сечения, выраженную в сантиметрах.

Ширина профиля соответствует ширине полки и может колебаться в промежутке от 32 до 115 мм. Маркировка швеллера, например 10П, отражает его высоту и тип профиля. Высота сечения швеллера — это вообще главный параметр в его маркировке. Номер швеллера — это его высота с сантиметрах, а соседствующие с ним буквы обозначают, что сечение швеллера может быть:

1) с уклоном граней (серии У и С), где У — это уклон, а С или Сб — специальные серии. 2) с параллельными гранями (серии П, Э и Л), где Э означает экономичную серию, а Л — легкую. Литеры С (например — 18С, 20С и т.д.), можно встретить в изделиях, предназначенных для автомобильной промышленности или для строительства железнодорожных вагонов (ГОСТ 5267.1-90). Встречаются еще иногда и экзотические виды швеллеров. Например, ГОСТ 21026-75 определяют параметры швеллеров с отогнутой полкой (их используют при производстве вагонеток для шахт и рудников).

Самые востребованные размеры швеллеров

Наибольшей популярностью у потребителей пользуются швеллеры с номерами от 8 до 20 Их геометрические параметры в категориях П (то есть с параллельными гранями) и сериях У (с уклоном внутренних граней) совпадают, разница наблюдается только в радиусах закругления и углах наклона полок.

Швеллер 8 применяется в основном для укрепления конструкций внутри зданий бытового и производственного назначения. При его производстве используются полуспокойные (3ПС) и спокойные (3СП) углеродистые стали, для которой характерна отличная свариваемость.

Швеллер 10 широко используется в машиностроении, станкостроении и в других областях промышленности. Он также успешно используется при возведении мостов, стен и несущих опор при строительстве корпусов производственных зданий.

Читайте так же:
Герметик Victor Reinz — описание и применение

Швеллер 12 очень схож со швеллером «восьмеркой», но имеет более высокие прочностные характеристики и несущую способность, что позволяет снижать металлоемкость конструкций, возводимых с его участием.

Швеллер 14 — один из наиболее востребованных типов швеллеров. используется в строительных конструкциях для жесткого армирования несущих деталей, придавая им металлоконструкции особую прочность и жесткость. Швеллер 14 бывает обычной точности и повышенной.

Швеллер 20 выступает как несущий элемент при усилении мостов, при армировании перекрытий (в том числе и сложном) многоэтажных домов, в кровельных прогонах.

Благодаря высоким эксплуатационным качествам, «двадцатка» часто применяется в конструкциях с высокими нагрузками — как динамическими, так и статическими.

Встречаются и нестандартные применения швеллеров. Перфорированный (то есть «дырчатый») швеллер позволяет, к примеру, монтировать металлические конструкции без проведения сварочных работ, что значительно сокращает время монтажа. Для перфорации лучше всего подходят швеллеры с большой высотой полок и широким расстоянием между ними. Такие изделия обозначаются буквами ШП — «Швеллер Перфорированный» и чаще всего применяются при строительстве временных конструкций (например — строительных лесов) или складских стеллажей.

Для создания таких сооружений лучше подходят швеллеры с малыми номерами, поскольку вес стеллажа (а значит и швеллера, из которого он собран) не должен быть слишком большим.

При внутренней отделке помещений швеллеры используются в качестве «охранного» каркаса при прокладке проводов электросетей высокого напряжения.

Иногда швеллеры используют еще в качестве направляющего грузоподъемного устройства, в том числе, как пандусы для колясок и тележек.

В общем, применение швеллеров может быть разнообразным, но все-таки главное их назначение — это укрепление конструкций и способность выдерживать длительные нагрузки.

Сколько может весить швеллер

Номер швеллераМасса 1 метра в кгМетров в тонне
54,84206,6
6,55,9169,5
87,05141,8
108,59116,4
1210,496,2
1412,381,3
1614,270,4
1816,361,3
2018,454,3
222147,6
242441,7
3031,831,4

Условные обозначения в маркировке швеллера — как в них разобраться?

А поскольку главное назначение швеллера состоит в том, чтобы выдерживать нагрузки, то из его маркировки прежде всего требуется узнать параметры, которые позволят эту нагрузку рассчитать, а именно — состав стали, ее прочность, качество прокатки и так далее.

Что же можно узнать из маркировки?

К примеру, перед нами упаковка горячекатанных швеллеров, на которой написано: 30П-В ГОСТ 8240-97/Ст3сп4-1 ГОСТ 535-88

Это значит, что перед нами швеллер 30П — то есть с параллельными гранями и высотой сечения 30 см. Буква В указывает на обычную точности прокатки В, выполненный из стали Ст3, четвертой категории, первой группы.

Тот же швеллер, но только из стали 09Г2С повышенной точности прокатки получит обозначение 30П-Б ГОСТ 8240-97/345 ГОСТ 19281-89, в котором 345 будет означать прочность стали, соответствующую сорту 09Г2С.

А вот в маркировке А 300х80х6 Б ГОСТ 8278-83/2-Ст3сп ГОСТ 11474-76 буква А будет обозначать высокую точность профилирования стальной заготовки (штрипсы) из второй категории стали Ст3сп, из которой изготовлен гнутый равнополочный швеллер размерами 300х80х6 (где 300 мм — высота сечения изделия, 80 мм — ширина полок, а 6 мм — толщина полок и стенок)

Виды нагрузок и швеллеров

Вид A

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

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

Вид C

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

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

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.

Видео по теме:

Как работает швеллер на нагрузку

Какую нагрузку выдерживает швеллер – расчеты на прочность и жесткость

Цены на стальной швеллер и балку

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 так же:
Что такое доска дюймовка

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.

Нагрузка, выдерживаемая швеллером

Швеллер имеет характерную п-образной форму с поперечным сечением. У швеллера существует две части — стенки и полки. На поперечном срезе под стенкой подразумевают «перемычки», а под полками — ножки, имеющие форму буквы «П». Данный металлопрокат используется строителями преимущественно при постройке объектов в машиностроительной сфере, так как он не подвержен коррозии и более долговечен.

Вес гнутого швеллера зависит от его размеров. Обычно используется теоретическое значение, которое рассчитывается с определенной погрешностью. Например, масса одного метра составляет около 1 кг (1.03) для изделия, имеющего h:b:s 32:20:2, а при соотношении 120:70:4 – более 8 кг (8.32).

Основные области, где используется гнутый швеллер, – это каркас облицовки для внутренних или наружных стен. Он также подходит для создания каких-либо перегородок, полок или других складских конструкций.

Изготовление гнутого швеллера

Швеллер такого типа изготавливается в соответствии с ГОСТ. Он может быть равнополочным, производство которого регламентируется ГОСТ 8278, и неравнополочным — ГОСТ 8281. В общем случае изготовление профилей гнутых стальных должно производиться с учетом ГОСТ 11475. Данный стандарт распространяет свое действие на гнутые профили из стали различной формы, которые производятся на специальных станках с использованием заготовок:

  • Горячекатаных. Технология горячего проката предполагает изменение кристаллической решетки стали. Данный метод производства отлично зарекомендовал себя для изготовления балок, швеллеров и других простых форм.
  • Холоднокатаных. Швеллер гнутый стальной получают и из холодного проката. Подобный способ производства позволяет создать изделия, которые имеют повышенную (на 20%) устойчивость к деформации. Такая технология требует выполнения работ при сравнительно низкой температуре, поэтому кристаллическая решетка стали не меняется.
  • Низколегированных. Эти стали имеет специальные легирующие добавки, которые повышают их эксплуатационные характеристики. Очевидно, что стоимость подобных изделий будет выше, чем в первых двух случаях, однако и надежность увеличится.

Нужно сказать, что подобные профили вне зависимости от типа сырья могут монтироваться двумя способами. Первый вариант предполагает использование болтового соединения, а второй – сварной шов.

Профили производятся на специальных агрегатах, поэтому от того момента как сырье поступило в цех, до получения готовой продукции проходит несколько этапов. Технология проведения работ зависит от выбранного способа профилирования. Если оно осуществляется непрерывно, то нарезка производится уже самим агрегатом после того, как отформован отрезок определенной длины. Альтернативой данному варианту является поштучное профилирование. Оно предполагает предварительную нарезку заготовки, после чего они отправляются в агрегат, который и изготавливает гнутый швеллер.

Профили производятся на станке, поэтому снижение качества изделий возможно лишь в том случае, если калибровка валков была выполнена неправильно. Основные дефекты готового изделия – это серповидность, представляющая собой искривление в горизонтальной плоскости, винтообразность, волнистость, изгиб и искажение формы.

Технические требования к производству

При производстве гнутых профилей допускается использовать только стали определенных марок. На поверхности изделий не должно быть трещин, раковин, вкатанной окалины, различных загрязнений и вздутий. Согласно стандарту 11474 допускаются отдельные забоины, риски, отпечатки или вкатанные пузыри, которые не будут препятствовать выявлению дефектов.

Фактически гнутый швеллер имеет не так много отличий от стандартного, но даже неспециалист сможет различить два типа этих изделий.

Кромки и торцы заготовок не должны иметь зазубрин, расслоений или затянутой кромки. В небольшом количестве забоины и вмятины допустимы, если они не выводят размеры изделия за номинальные. Наличие трещин недопустимо для первой группы по качеству, однако для второй они могут иметь протяженность до 10 мм в месте изгиба для профиля толщиной 2 мм. Если данный параметр находится в пределах 2..5 мм, то протяженность может быть уже 15 мм, а для толщины более 5 мм – 20 мм и выше.

Читайте так же:
Что такое саманный кирпич — сфера применения

Швеллер гнутый ГОСТ 8278 83

Данный стандарт регламентирует изготовление равнополочных стальных гнутых. Он распространяется на все изделия такого типа, получаемые с помощью профилегибочных станов с использованием заготовок из рулонной горячекатаной или холоднокатаной стали, а также низкоуглеродистой или низколегированной. В процессе производства должны соблюдаться определенные требования, например, предельные отклонения.

Согласно стандарту 8278 они выбираются с учетом двух параметров: точности профилирования изделия и высоты его стенки. Когда стенка профиля менее 50 мм, для высокого класса точности допускается отклонение 0.75 мм. Для повышенной точности — 1 мм и для обычной 1 мм. В пределах 50..100 мм отклонения выглядят: 1.25, 1.3, 1.5 для трех классов точности соответственно. В диапазоне от 100 до 150 мм при высокой (и повышенной) точности профилирования и толщине стенки более 2.5 мм возможно отклонение в 1.5 мм, а для обычной — 2 мм.

Здесь мы приводим только часть требований, опуская большую часть статистической информации, которая содержится в таблицах, приведенных в ГОСТ. Для того, чтобы изучить её вы можете обратиться к первоисточнику, однако в большинстве случаев в ней нуждаются только узкие специалисты.

Отклонения от угла 90 градусов должны быть не более 1 градуса 30 минут для ширины полки менее 10 см, и 1 градуса для больших размеров. В противном случае швеллер, нагрузка на который будет достаточно высока, может не справиться с ней и станет причиной повреждения или обрушения сооружений.

Согласно стандарту 8287 длина гнутого профиля может выбираться в пределах от 3 до 11.8 м. Если используются немерные длины, то они могут составлять не более 7% массы партии. Допускается также выпускать длины, кратные мерным. Величина предельных отклонений длины выбирается в зависимости от длины. Для 6-метровых изделий точность порезки может составлять +40 мм, а для длин более 7 м: 40 мм+(5мм*количество_метров).

Швеллер гнутый ГОСТ 8281 80

Стандарт регламентирует параметры неравнополочного профиля. Согласно данному документу швеллер может производиться из кипящей углеродистой или полуспокойной стали имеющей временное сопротивление разрыву более 460 единиц. Допускается также производство из углеродистых спокойных и низколегированных, имеющих ту же величину сопротивления разрыву.

Отклонение по толщине не распространяется на место изгиба, а предельные отклонения от 90 градусов выбираются в зависимости от ширины полки и бывают трех категорий: до 100 мм, выше 100 мм, повышенной точности. Гнутый швеллер неравнополочный может быть от 4 до 11.8 м. Основные правила в данном случае те же, что для равнополочных профилей.

Подводя итоги, отметим, что выше мы рассмотрели основные виды гнутых швеллеров, рассказали об их использовании, производстве и стандартах, действие которых распространяется на эти изделия.

.. | Сравнение швеллера и балки

Сравнение швеллера и балки

Для того, чтобы понять, что лучше применить в строительстве и монтаже, двутавр или швеллер, специалисты анализируют конструкции зданий и необходимые материалы. Строителю, решившему впервые построить дом или профессионалу порой трудно самому разобраться в этом вопросе. Тогда необходимо обратиться к тем специалистам, которые, рассчитав объём работ, предоставляют на выбор несколько вариантов металлопроката. Потребление швеллера или двутавра зависит от требуемой прочности конструкции, области применения проката, типоразмера металла, наличия его на складах металлоторгующих компаний. Компания АО «Металлоторг» всегда рада предложить полную линейку швеллерной или двутавровой стали на 40 филиалах в разных областях России. Мы готовы поставить недостающий типоразмер под заказ с другого филиала или напрямую с заводов-производителей.

Двутавр стальной выпускают по следующим госстандартам: 8239-89, 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93. Производится балка: стальной сортамент от 100 мм до 1000 мм. Швеллер стальной горячекатаный производят по стандарту 8240-97, а швеллер гнутый по ГОСТ 8278. Горячекатаные бывают с высотой 50 — 400 мм,а гнутый профиль: размером от 25 мм до 400 мм.

По применению швеллер более универсален, для металлоконструкций он более удобен, т. к. полки располагаются с одной стороны, чем удобно его соединять с другими составляющими конструкции. Его применяют и в строительстве зданий, и в автомобильной, судостроительной промышленности в качестве деталей для техники. Если он обладает необходимой прочностью и способен выдержать требуемую нагрузку, то швеллер металлический используют для перекрытий. Однако балка двутавровая прочней и жёстче в этом плане, на неё проще укладывать остальные элементы перекрытия зданий. Двутавр прочнее в качестве несущей конструкции, если установлен при этом вертикально. При боковых нагрузках, перпендикулярно их вертикали, более надёжным оказывается швеллер. Это происходит за счёт перемещения центра тяжести у последнего в сторону поперечных граней полок.

Факт того, что полки двутавровой балки изготавливают по обе стороны, причём на одинаковое расстояние, по сравнению со швеллером, придаёт двутавру большую прочность и жёсткость. Усилия, возлагаемые на швеллерный прокат, распределяются неравномерно. Балка двутавровая нагрузка действует вертикально, на обе полки, стенка при этом противодействует сжатию.

Профессионалы сравнивают указанные виды металлопроката не по номерам, а по примерно одинаковым размерам полок и стенки проката. Также необходимо учитывать данные ГОСТов, в частности радиус закругления; моменты сопротивления относительно осей Х и У — Wx и Wy. Ось Х у обоих рассматриваемых видов проката проходит перпендикулярно через середину стенки, параллельно полкам. Wx характеризует сопротивляемость нагрузкам, которые направлены перпендикулярно полкам — при том,что оба вида проката установлены на нижнюю полку. Wy определяет сопротивление воздействиям перпендикулярно стенке и вдоль полок. Величина Wх у испытуемого металла всегда больше Wy. А чем больше соответствующие величины, тем прочнее сравниваемый металлопрокат.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию