Нагрузка двутавр: схемы крепления, выбор номера профиля
Содержание
применение, максимальные нагрузки, что влияет на расчеты
09.08.2021
1 370
Строительство
Двутавр — прочный металлический стальной профиль из сортового проката. Его сечение напоминает «Н». Такая форма придает конструкции дополнительную жесткость, показатели которой в 30 раз больше по сравнению с обычной балкой квадратного типа аналогичной площади.
Применение и основные параметры
Н-образная балка металлическая имеет маркировку, в которую включены буквенные и цифровые обозначения. Первая цифра — высота металлопрофиля (в см), а буква — назначение металлоизделия. Это может быть:
- «Б» — металлопрокат нормального типа. Его используют в качестве самостоятельного несущего элемента крупногабаритных конструкций. Применяют в опорах и колоннах;
- «К» — балки колонные. Грани по ширине и высоте имеют практически одинаковые показатели.
Они высокоустойчивы на сжимающие усилия. Используют при строительстве дорог, перекрытий, стоек, эстакад; - «У» — металлопрофиль узкополочного типа. Ширина полки у него меньше, чем у стандартной балки. Подходит при конструировании подвесных элементов и путей, каркасов в виде рам;
- «Ш» — балки с широкой полкой. Это направляющие элементы и несущие опоры;
- «М» — монорельсовый или мостовой вид проката. Используется в подвесных конструкций;
- «С» — металлоизделие спецназначения. Назначение — чаще для шахтного строительства;
- «Д» — отдельная, дополнительная серия.
Они высокоустойчивы на сжимающие усилия. Используют при строительстве дорог, перекрытий, стоек, эстакад;
Выпускаются двутавры стальные горячекатаные без маркировки. Они относятся к обычному типу и имеют наклон граней от шести до двенадцати процентов.
Изготавливается металлоизделия горячекатаным и сварным методом. В первом случае сталь подвергают термической обработке и формируют металлоизделие до нужных параметров. Обладают монолитностью.
Благодаря отсутствию швов не нужны дополнительные армирующие элементы.
Горячекатаная балка
Сварной двутавр производят из отдельных фрагментов, которые соединяются между собой сварочным швом. При ее использовании требуется усилить конструкцию при помощи ребер жесткости. Вес такой балки меньше, чем у монолитной. Это позволяет снизить массу несущих объектов, в которых она применяется.
Процесс производства сварной балки
Двутавр подходит:
- для перекрытий в конструкциях с высокой нагрузкой;
- межэтажных несущих элементов;
- монтажа стержневого (колонного) профиля;
- обвязки свайного фундамента;
- мостовых сооружений;
- армирования шахтовых вертикальных стволов;
- строительства элементов ферм;
- колонн, рам.
Выбор металлической балки по номеру и примеры расчета
Согласно ГОСТу Р 57837-2017 по высоте выпускаются металлоизделия от 10 до 100 см.
В частном и профессиональном строительстве чаще применяются балки с цифровым обозначением от 20 до 40.
По размеру лучше выбирать двутавр с маркировкой под номером:
- 20 — для армирования объектов из бетона, а также выступает в качестве несущего элемента. Но если нужно распределить большие вертикальные нагрузки, используется металлопрофиль с наибольшей жесткостью;
- 24 — для укрепления бетонных сооружений;
- 25 — используется при возведении колонн и разнообразных металлоконструкций;
- 30 — и для опор, перекрытий, и для направляющих подъемной техники;
- 40 — востребован в вагоностроении. Также используется при строительстве мостовых сооружений, в горной промышленности.
При расчете важно помнить о нагрузке, метрических показателях пролетов и весе.
При расчете важно помнить о нагрузке, метрических показателях пролетов и весе.
| Номер двутавра | Размер профиля | Площадь поперечного сечения | |||||
| h | b | s | t | R | r | ||
| 10 | 100 мм | 55 мм | 4,5 мм | 7,2 мм | 7,0 мм | 2,5 мм | 12 см2 |
| 12 | 120 мм | 64 мм | 4,8 мм | 7,3 мм | 7,5 мм | 3,0 мм | 14,7 см2 |
| 14 | 140 мм | 73 мм | 4,9 мм | 7,5 мм | 8,0 мм | 3,0 мм | 17,4 см2 |
| 16 | 160 мм | 81 мм | 5,0 мм | 7,8 мм | 8,5 мм | 3,5 мм | 20,2 см2 |
| 18 | 180 мм | 90 мм | 5,1 мм | 8,1 мм | 9,0 мм | 3,5 мм | 23,4 см2 |
| 20 | 200 мм | 100 мм | 5,2 мм | 8,4 мм | 9,5 мм | 4,0 мм | 26,8 см2 |
| 22 | 220 мм | 110 мм | 5,4 мм | 8,7 мм | 10 мм | 4,0 мм | 30,6 см2 |
| 24 | 240 мм | 115 мм | 5,6 мм | 9,5 мм | 10,5 мм | 4,0 мм | 34,8 см2 |
| 27 | 270 мм | 125 мм | 6,0 мм | 9,8 мм | 11 мм | 4,5 мм | 40,2 см2 |
| 30 | 300 мм | 135 мм | 6,5 мм | 10,2 мм | 12 мм | 5,0 мм | 46,5 см2 |
| 33 | 330 мм | 140 мм | 7,0 мм | 11,2 мм | 13 мм | 5,0 мм | 53,8 см2 |
| 36 | 360 мм | 145 мм | 7,5 мм | 12,2 мм | 14 мм | 6,0 мм | 61,9 см2 |
| 40 | 400 мм | 155 мм | 8,3 мм | 13,0 мм | 15 мм | 6,0 мм | 72,6 см2 |
| 45 | 450 мм | 160 мм | 9,0 мм | 14,2 мм | 16 мм | 7,0 мм | 84,7 см2 |
| 50 | 500 мм | 170 мм | 10,0 мм | 15,2 мм | 17 мм | 7,0 мм | 100,0 см2 |
| 55 | 550 мм | 180 мм | 11,0 мм | 16,5 мм | 18 мм | 7,0 мм | 118,0 см2 |
| 60 | 600 мм | 190 мм | 12,0 мм | 17,8 мм | 20 мм | 8,0 мм | 138,0 см2 |
- h — высота профиля
- b — ширина полки
- s — толщина стенки
- t — толщина полки
- r — радиус сопряжения
Например:
- профиль 16 согласно ГОСТу 8239-89 имеет нагрузку с максимальным показателем в 300 кг на 1 п.
м. При этом шаг укладки составляет около 1 м, а пролет около 6 м; - балка 20 имеет уже увеличенную нагрузку (до половины тонны на 1 п.м. Шаг увеличивается до 1,2 м.
Как на расчет влияет вид стали
Еще на этапе проектирования проводится расчет балки на изгиб и деформацию. Это позволяет предотвратить нежелательные последствия в ходе эксплуатации возведенного строения. Все размеры и величины должны полностью отвечать утвержденным стандартам. Играет роль и марка стали. Металл имеет свой индивидуальный химический состав, вес, плотность. Поэтому необходимо учитывать:
- особенности климата той локации, где производится строительство здания или иного объекта;
- вес, который будет приходится на балки.
По механическим свойствам и химическому составу чаще всего используются для производства двутавра обыкновенные углеродистые виды стали (ГОСТ 380-2005), строительный металл (стандарт 27772-88), низколегированные прокатные марки стали (ГОСТ 19281-89), мостотроительный металл (документ 4784-97), сплавы с содержанием алюминия (ГОСТ 4784-97).
На расчет тот или иной вид металла в первую очередь влияет из-за своего веса. В зависимости от плотности стали, меняется и масса металлоизделия. И это важно учитывать при расчете нагрузок.
Как узнать нагрузку, которая влияет на деформацию
Вычисление нагрузки необходимо для того, чтобы определить номер двутавра из общего списка сортамента. Оно осуществляется по табличным данным, утвержденным в ГОСТ Р 57837-2017 и ГОСТ 8239-89, а также формулам. Числа, которые получатся в итоге, будут влиять как на процесс проектирования и строительства, так и на эксплуатацию возведенной конструкции.
При подсчете, необходимо учитывать:
- массу и размеры перекрытия,
- нормативную давящую массу,
- расчетный вес,
- нормативное сопротивление.
Существует универсальная формула расчета (в качестве нормативных чисел берутся все представленные размеры и вес в таблице ГОСТа 8239-89.
Сначала необходимо узнать ширину пролета в кубическом объеме.
После этого нормативную нагрузку умножить на предыдущий показатель. Число, которое у вас получится, нужно разделить на инерционный момент (об этом мы расскажем чуть ниже).
Итог нужно умножить на 0,013 (неизменный показатель). После этого следует сравнить полученные данные с допустимыми значениями в госстандарте. Если они больше или меньше, то рекомендуется использовать металлоизделие иного типоразмера.
ГОСТы
ГОСТ Р 57837-2017 регулирует технические условия производства. Распространяется на металлоизделия из легированной и нелегированной стали, которые используют для металлоконструкций с болтовыми или сварными соединениями. Хорошая сварка балок двутаврового сечения — одно из преимуществ этого стройматериала. В стандарте представлены размеры по типу проката.
ГОСТ 8239-89 контролирует качество проката путем горячего проката с параллельными полочными гранями.
Полный сортамент представлен в стандарте 26020-83.
Вес 1 метра (таблица)
Вы можете найти точный вес 1 метра в таблице ГОСТа 8239-89.
Представим значения востребованных видов двутавра:
|
Номер металлоизделия
|
Вес 1 м в кг
|
|
10
|
9,5
|
|
12
|
11,5
|
|
14
|
13,7
|
|
16
|
15,9
|
|
18
|
18,4
|
|
20
|
21
|
|
22
|
24
|
|
24
|
27,3
|
|
27
|
31,5
|
|
30
|
36,5
|
|
33
|
42,2
|
|
36
|
48,6
|
|
40
|
57
|
|
45
|
66,5
|
|
50
|
78,5
|
|
55
|
92,6
|
|
60
|
108
|
Таблица размеров
Ниже представим размеры (таблица) двутавров:
|
Номер металлоизделия
|
Высота в мм
|
Полка по ширине
|
Полка по толщине
|
Стенка двутавра (толщина)
|
Внутреннее закругление (радиус)
|
Радиус закругления двутавровой полки
|
|
10
|
100
|
55
|
4,5
|
7,2
|
7
|
2,5
|
|
12
|
120
|
64
|
4,8
|
7,3
|
7,5
|
3
|
|
14
|
140
|
73
|
4,9
|
7,5
|
8
|
3
|
|
16
|
160
|
81
|
5
|
7,8
|
8,5
|
3,5
|
|
18
|
180
|
90
|
5,1
|
8,1
|
9
|
3,5
|
|
20
|
200
|
100
|
5,2
|
8,4
|
9,5
|
4
|
|
22
|
220
|
110
|
5,4
|
8,7
|
10
|
4
|
|
24
|
240
|
115
|
5,6
|
9,5
|
10,5
|
4
|
|
27
|
270
|
125
|
6
|
9,8
|
11
|
4,5
|
|
30
|
300
|
135
|
6,5
|
10,2
|
12
|
5
|
|
33
|
330
|
140
|
7
|
11,2
|
13
|
5
|
|
36
|
360
|
145
|
7,5
|
12,3
|
14
|
6
|
|
40
|
400
|
155
|
8,3
|
13
|
15
|
6
|
|
45
|
450
|
160
|
9
|
14,2
|
16
|
7
|
|
50
|
500
|
170
|
10
|
15,2
|
17
|
7
|
|
55
|
550
|
180
|
11
|
16,5
|
18
|
7
|
|
60
|
600
|
190
|
12
|
17,8
|
20
|
8
|
Момент инерции и сопротивления двутавра
Для наглядности прикрепим картинку:
Чтобы вычислить момент инерции двутавра, необходимо:
- ширину полки по оси (b) умножить на высоту двутавра (a) в кубическом параметре;
- ширину полки до поперечного основания (b1) умножить на расстояние между полками (a1) в кубе;
- от первого получившегося значения отнять второе;
- итог разделить на 12.
Чтобы посчитать момент сопротивления двутавра, нужно проделать все то же самое до предпоследнего пункта. Итоговое число разделить не на 12, а на 6 умноженное на а (высоту).
Швеллер и двутавр: в чем разница
Имеет ли швеллер и двутавр отличия? Безусловно. Балка более прочна. Показатели жесткости выше. Она превосходит швеллер еще и потому, что:
- для ее изготовления применяются виды металла, которые выдерживают большие механические нагрузки и высокую температуру;
- используется в сложных конструкциях;
- имеет хорошую несущую способность.
Если говорить про отличия двутавра и швеллера, то второй вариант удобен в монтаже на поверхностях с плоским основанием. С ним легче работать при частном строительстве. Балка же подходит для крупномасштабных проектов.
ГОСТ 380-2005
*.pdf, 0.2 MB
ГОСТ 4784-97
*.
pdf, 0.37 MB
ГОСТ 8239-89
*.pdf, 0.65 MB
ГОСТ 19281-89
*.pdf, 0.42 MB
ГОСТ 26020-83
*.pdf, 0.12 MB
ГОСТ 27772-88
*.pdf, 0.19 MB
ГОСТ Р 57837-2017
*.pdf, 0.63 MB
Популярные статьи
47101
Когда подорожает металлолом в 2022 году?
Когда подорожает металлолом в 2022 году? Прогнозы, текущая ситуация, динамика цен на черный и цветной лом.
30419
Когда подорожает металлолом? Прогноз цен на 2023 год
Резкое падение цен на металлолом в середине 2022 года и восстановление спроса к 2023.
24319
Цены на металл во втором полугодии 2022 года
Цены на металл во втором полугодии 2022 года: прогнозы и мнения. Что ждет металлургических гигантов в России.
19156
Динамика цен на металлолом Октябрь 2022
Динамика цен на металлолом в сентябре-октябре 2022 года. Графики внутреннего и внешнего рынка, прогнозы и причины падения.
17773
Особенности выбора арматуры
Стальная арматура лишь на первый взгляд кажется простым изделием. На самом деле существует несколько технологических процессов производства арматурного проката.
16499
ТОП-30 производителей металлочерепицы
Металлочерепица является одним из лучших кровельных материалов. Мы составили рейтинг лучших производителей металлической черепицы по объему производства и продаж.
16014
Прогноз цен на медь в 2023 году
Прогноз цен на медь в 2023 году: мировые цены, товары из меди, причины падения
14756
Прогноз цен на металлолом в 2023 году
Прогноз цен на металлолом в 2023 году зависит от предпосылок 2022 года.
Выделим ключевые причины возможного снижения или роста расценок лома чермета, цветмета.
14148
Падение цен на металл -50% летом 2022
Снижение цен на металл в России 2022. Все предпосылки, текущая ситуация, прогнозы.
13144
ТОП-15 строительные рынки Москвы
Крупные и популярные строительные рынки Москвы. Адреса, особенности деятельности, полезная информация о торговых комплексах.
Вам будет интересно
74
ТОП-10 журналов металлургов в России
Список бумажных и электронных журналов для металлургов. Информация о каждом журнале: тематика цветные или черные металлы, дата первого печатного издания, количество вышедших номеров, цена подписки, периодичность выпуска.
126
Нержавейка: магнитится или нет?
Какие марки нержавеющей стали не магнитятся? Классификация нержавеющей стали.
351
Цены на металлолом: март 2023
Цены на металлолом в марте 2023 года. Внутри страны потребление лома упало на 25%, ломосбор — на 32%.
428
Цены на металл в России: март 2023
Какие факторы повлияли на повышение цен на металл в марте 2023 года?
1097
Динамика цен на металлолом: март 2023
График роста цен на металлолом в марте 2023 года.
152
Полиметалл
Полиметалл — компания, зарегистрированная на территории Российской Федерации, занимающаяся добычей золота, меди и серебра.
302
Плотность металлов
Таблица плотности основных металлов и сталей России.
350
Динамика цен на листовой металл: март 2023
График изменение цен на листовой металл весной 2023 года. Стоимость листа подрастает из-за сезонности и начала строительства.
Двутавровая балка
Запрос на расчет стоимости: Двутавровой балкой (двутавром) называют конструкцию стандартного профиля, выполненную из проката черных металлов с сечением в форме буквы H. Такой профиль обеспечивает большую прочность по сравнению с балками квадратного профиля одинаковой площади сечения. Металлические двутавры используются при сооружении перекрытий и мостовых объектов. Их часто применяют в тех случаях, когда необходимо произвести армирование стволов шахт, в автопроме и вагоностроении. Двутавры необходимы и при возведении домов на металлокаркасе. Максимальная нагрузка на двутавры по стандарту ASTM может быть следующей (в соответствии с классификацией балок): A36 — до 36 ksi A572 — от 42 ksi до 60 ksi (обычно 50 ksi) A992 — от 50 ksi до 65 ksi Начало применения двутавровых балок в строительстве — начало XX века. В настоящее время двутавры являются необходимым и незаменимым элементом несущей конструкции объекта благодаря своей простой конфигурации и прочности, которая способна выдержать огромные нагрузки. Сечение двутавровых балок признано наиболее надежным и выгодным. В несущих конструкциях двутавры в основном работают на изгиб. При производстве очень важным параметром является длина изделия. Особенно она необходима для вычисления коэффициента искривления балки. Для производства двутавров используются углеродистые низколегированные стали, недорогие и очень прочные. Изготовление балок осуществляется с помощью горячей прокатки материала или приварки полок к основанию. Однако у последнего метода есть серьезный недостаток: изготовленные этим способом балки имеют меньший запас прочности. Преимущества двутавровых металлических балок
Существует несколько классификаций и разновидностей двутавров, в зависимости от которых к их качеству и конфигурации могут быть предъявлены различные требования. Колонные балки, обозначенные буквой К, способны выдерживать самые значительные нагрузки, а те же показатели широкополочных двутавров чуть меньше. Однако на обоих видах полки расположены параллельно. Их параметры должны полностью соответствовать ГОСТ 26020–83. Параметры двутавров с уклоном должны соответствовать значениям, указанным в различных документах. Например, обычные балки сверяются с ГОСТ 8239–89, а специальные двутавры, применяемые при сооружении стволов шахт и армирования разнообразных изделий, проверяются с показателями ГОСТ 19425–74. Специальные двутавры могут быть разделены на два типа: высокоточные (обозначаются буквой «А») и стандартной точности (обозначаются буквой «В»). При производстве двутавровых металлических балок обязательна их заключительная обработка антикоррозийными препаратами. Например, для защиты металлоконструкций может применяться оцинковка, которая гарантированно повышает срок службы металлоконструкций. Главное требование к металлическим балкам, произведенным на заводах и предприятиях по изготовлению металлоконструкций — 100%–ное соответствие размеров и других параметров чертежу. При контрольной проверке учитывается заданное поперечное сечение и высота изделия, ширина и толщина полки, радиусы внутреннего закругления и закругления полки. При этом допустимое отклонение внутренних граней не должно превышать показатель в 6–12%. Профили, длина которых менее 3 метров, считаются остатком производства. Ограничения по кривизне готовых изделий составляют не более 0,2% от длины профиля. |
В строительстве наиболее целесообразно использовать двутавр длиной 4–12 м, которая может быть мерной, кратной мерной или немерной.
Это позволяет сократить цену на изделия.
Нагрузки на балку — Калькулятор опорной силы
Онлайн-калькулятор опорной силы балки
Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета опорных сил — R 1 и R 2 — для балок высотой от 6 до несимметрично загружает.
Длина балки (м, фут)
Сила F1 (Н, фунт f )
Расстояние от R
8 9,00009 1
Расстояние от R
8 1
0002 Force F2 (N, lb f )
D istance from R 1 (m, ft)
Force F3 (N, lb f )
D ISTANCE от R 1 (M, FT)
FIRCH F4 (N, LB F )
D ISTANCE от R 1 (M, Ft).
Усилие F5 (Н, фунт F )
D ISTANCE от R 1 (M, FT)
FIRCE F6 (N, LB F )
D ISITANSE. 1 (м, футы)
- Сделать ярлык для этого калькулятора на главном экране?
Для уравновешенной балки, нагруженной грузами (или другими нагрузками) силы реакции — R — на опорах равно силы нагрузки — F .
Силовой баланс может быть выражен как
F 1 + F 2 + …. + F N = R 1 + R 2 (1)
+ R 2 (1)
+ R 2 (1)
+ R 2 (1)
+ R 2 (1) где
F = сила от нагрузки (Н, фунт f )
R = сила от опоры (Н, фунт f )
Дополнительно в алгебре баланса0119 сумма моментов равна нулю . моментный баланс может быть выражен как
F 1 A F1 + F 2 A F2 + …. + F N A FN = R A R1 9. + R a r2 (2)
где
a = расстояние от силы до общей точки отсчета — обычно расстояние до одной из опор (м, 1 фут)0165
Пример – Балка с двумя симметричными нагрузками
A Длинная балка длиной 10 м с двумя опорами нагружается двумя равными и симметричными нагрузками F 1 и F 2 9000 9,000 9 кг 9,000 9, каждая Опорные силы F 3 и F 4 могут быть рассчитаны
(500 кг) (9,81 м/с 2 ) 2 + (509 м/с 2) 90 209 м/с 2 (9,8010 кг) = Р 1 + Р 2
=>
R 1 + R 2 = 9810 N
= 9,8 кН
Примечание! Нагрузка от веса массы — м — равна мг Ньютона — где г = 9,81 м/с 2 .
При симметричных и равных нагрузках опорные усилия также будут симметричными и равными. Использование
R 1 = R 2
Приведенное выше уравнение может быть упрощено до
R 1 = R 2 = (9810 N) / 2
= 4905 N
= 4,
96666666666669666666666666666666666666666666666666666666. Мобильные приложения от The Engineering ToolBox
- Beam Supports App
— бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.
Пример — Балка с двумя несимметричными нагрузками
A 10 м длинная балка с двумя опорами нагружена двумя грузами, 500 кг 1 м от конца ( R 1 ), а другой груз 1000 кг 6 м от конца тот же конец. Баланс сил можно выразить как
(500 кг) (9,81 м/с 2 ) + (1000 кг) (9,81 м/с 2 ) = R 1 + R 2 0
=>
Ч 1 + r 2 = 14715 N
= 14,7 кН
Алгебраическая сумма моментов (2) может быть выражена как
(500 кг) (9,81 м/с 2 (500 кг) (9,81 м/с 2 (500 кг) (9,81 м/с 2 (500 кг) (9,81 м/с 2 (500 кг) 1 м) + (1000 кг) (9,81 м/с 2 ) (6 м) =?R 1 (0 м) + R 2 (10 м)
=>
2 R 2 = 6377 (Н)
= 6,4 кН
F 3 можно рассчитать:
R 1 = (14715 N) — (6377 N)
= 8338 N
= 8,3 кН
.
