Нагрузка на балку: Расчёт металлической балки онлайн (калькулятор)

Сбор нагрузок на перекрытие и балку

Сбор нагрузок производится всегда, когда нужно рассчитать несущую способность строительных конструкций. В частности, для перекрытий нагрузки собираются с целью определения толщины, шага и сечения арматуры железобетонного перекрытия, сечения и шага балок деревянного перекрытия, вида, шага и номера металлических балок (швеллер, двутавр и т.д.).

Сбор нагрузок производится с учетом требований СНиПа 2.01.07-85* (или по новому СП 20.13330.2011) «Актуализированная редакция» [1].

Данное мероприятие для перекрытия жилого дома включает в себя следующую последовательность:

1. Определение веса «пирога» перекрытия.

В «пирог» входят: ограждающие конструкции (например, монолитная железобетонная плита), теплоизоляционные и пароизоляционные материалы, выравнивающие материалы (например, стяжка или наливной пол), покрытие пола (линолеум, паркет, ламинат и т.д.).

Для определения веса того или иного слоя нужно знать плотность материала и его толщину.

2. Определение временной нагрузки.

К временным нагрузкам относятся мебель, техника, люди, животные, т.е. все то, что способно двигаться или переставляться местами. Их нормативные значения можно найти в таблице 8.3. [1]. Например, для квартир жилых домов нормативное значение равномерно распределенной нагрузки составляет 150 кг/м2.

3. Определение расчетной нагрузки.

Делается это с помощью коэффициентов надежности по нагрузки, которые можно найти в том же СНиПе. Для веса строительных конструкций и грунтов — это таблица 7.1 [1]. Что касается равномерно распределенной временной нагрузки и нагрузки от материалов, то здесь коэффициент надежности берется в зависимости от нормативного значения по пункту 8.2.2 [1]. Так, по нему, если вес составляет менее 200 кг/м2 коэффициент равен 1,3, если равен или более 200 кг/м2 — 1,2. Также данный пункт регламентирует значение нормативной нагрузки от веса перегородок, которая должна равняться не менее 50 кг/м2.

4. Сложение.

В конце необходимо сложить все расчетные и нормативные значения с целью определения общего значения для дальнейшего использования их в расчете на несущую способность.

В случае сбора нагрузок на балку ситуация та же. Только после получения конечных значений их нужно будет преобразовать из кг/м2 в кг/м. Делается это с помощью умножения общей расчетной или нормативной нагрузки на величину пролета.

Для того, чтобы материал был более понятен, рассмотрим два примера. В первом примере соберем нагрузки на перекрытие, а во втором на балку.

А после рассмотрения примеров с целью экономии времени можно воспользоваться специальным калькулятором. Он позволяет в режиме онлайн собрать нагрузки на перекрытие, стены и балки перекрытия.

Пример 1. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие жилого дома.

Имеется перекрытие, состоящее из следующих слоев:

1. Многопустотная железобетонная плита — 220 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) — 30 мм.

3. Утепленный линолеум.

На перекрытие опирается одна кирпичная перегородка.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) перекрытия. Для наглядности весь процесс сбора нагрузок произведем в таблице.

Пример 2. Сбор нагрузок на балку перекрытия.

Имеется перекрытие, которое опирается на деревянные балки, состоящее из следующих слоев:

1. Доска из сосны (ρ=520 кг/м3) — 40 мм.

2. Линолеум.

Шаг деревянных балок — 600 мм.

Также на перекрытие опирается перегородка из гипсокартонных листов.

Определение нагрузок на балку производится в два этапа:

1 этап — составляем таблицу, как описано выше, т.е. определяем нагрузки, действующие на 1 м2.

2 этап — преобразовываем нагрузки из 1кг/м2 в 1 кг/п.м.

Определение нормативной нагрузки на балку:

q_норм = 225,8кг/м2*(0,3м+0,3м) = 135,48 кг/м.

Определение расчетной нагрузки на балку:

q_расч = 279,4кг/м2*(0,3м+0,3м) = 167,64 кг/м.

Добавить комментарий

Нормативная нагрузка на вспомогательную балку

<sub>qn
= a2(pn
+ gn,н
+
gn,бн)
= 3 (12,55 + 0,628 + 0,114) = 39,88 кН/м.</sub>

Расчетная
нагрузка

q
= a₂(p_nγ_fp
+ g_n,нγ_fg
+
g_n,бнγ_fg)
=

=
3 (12,55 · 1,2 + 0,628 · 1,05 + 0,114 · 1,05) = 47,52 кН/м.

Расчетный изгибающий
момент

M_max
= ql²/8
= 47,52 ∙ 6²
/ 8 = 213,84 кН∙м.

Максимальная
поперечная сила у опоры

Требуемый
момент сопротивления

W_n,min
= M_max/(c_xβR_yγ_c)
= 21384 / (1,12 · 1 · 24 · 1) = 795,54 см³,

По
сортаменту выбираем ближайший номер
двутавра, у которого W_x
> W_n,min.
Принимаем I40,
имеющий момент сопротивления W_x
= 953 см³;
момент инерции сечения I_x
= 19062 см⁴;
статический
момент полусечения S_x
= 545 см³;площадь сечения
А =
72,6 см²;
ширину пояса b_f
= 155 мм; толщину пояса t_f
= 13 мм; толщину
стенки t_w
= 8,3 мм; радиус
внутреннего закругления R
= 15 мм; линейную
плотность (массу 1 м пог. ) 57 кг.

Уточнение
коэффициента с_x,
M
и Q
с учетом
собственного веса вспомогательной
балки.

Площадь пояса

Площадь стенки

Отношение
A_f
/A_w
= 20,15 / 32,3 = 0,62.

По
табл. 4.2 определяем коэффициент с_x= 1,108.

Равномерно
распределенная нагрузка от собственного
веса вспомогательной балки

Нормативная
нагрузка на вспомогательную балку

Расчетная нагрузка

_{q
= 47,52 + qn,вбγfg
= 47,52 + 0,57 ∙ 1,05 = 48,12 кН/м.}

Расчетный
изгибающий момент

M_max
= ql²/8
= 48,12 · 6²
/ 8 = 216,54 кН∙м.

Поперечная сила

Проверка
несущей способности балки.Проверка прочности по нормальным
напряжениям в середине балки:

Резерв несущей
способности

Несмотря на
большое недонапряжение сечение принято,
так как при изменении сечения в меньшую
сторону, принимая ближайший профиль
I36 с W_x= 743 см³,
перенапряжение составит 9%.

Проверка
прочности по касательным напряжениям
вблизи опоры:

В местах
приложения локальной нагрузки к верхнему
поясу (рис. 4.9), а также в опорных сечениях
балки, не укрепленных ребрами жесткости,
стенку следует дополнительно проверить
на местное напряжение σ_locпо формуле

где σ_loc=F/(l_ef
t_w)
= 57,04 / (12,9 · 0,83) = 5,33 кН/см²,

здесь F =
2Q = 2 · 28,52 = 57,04 кН
– расчетное значение сосредоточенной
силы, равное двум реакциям от балок
настила;

l_ef
= b + t_f′= 7,3 + 2 · 2,8 = 12,9 см –условная длина
распределения сосредоточенной нагрузки
на стенку вспомогательной балки;

b= 73 мм – ширина пояса балки настила;

t‘_f
=t_f+R= 13 + 15 = 28 мм
– расстояние от наружной грани полки
до начала внутреннего закругления
стенки.

Рис. 4.9.Схема распределения
сосредоточенной нагрузки

На стенку прокатной балки

Общую устойчивость
вспомогательных балок проверять не
надо, поскольку их сжатые пояса надежно
закреплены в горизонтальном направлении
часто расположенными и приваренными к
ним балками настила.

Проверка жесткости.Прогибы,
определяемые от нормативных нагрузок,
не должны превышать их предельных
значений, установленных нормами
проектирования. Для однопролетной
балки, нагруженной равномерно
распределенной нагрузкой, проверка
прогиба производится по формуле

где f_u=l/250 = 2,4 см при пролетеl = 6 м (см. табл.
4.1).

Принятое сечение
удовлетворяет условиям прочности и
жесткости.

Определяем
вес вспомогательной балки на 1м²
рабочей площадки:

ЧТО ТАКОЕ ЛУЧ | ИСПОЛЬЗОВАНИЕ | ТИПЫ

  ЧТО ТАКОЕ ЛУЧ?

Балка — конструктивный элемент, который в основном сопротивляется вертикальным
гравитационные силы, а также горизонтальные нагрузки на него. Нагрузки, приложенные к
балка создает реактивные силы в точках опоры балки.

Структурный элемент, который
сопротивляется силам, приложенным поперечно или сбоку к оси (балке)
называется лучом.

В нем нагрузки действуют противоположно продольным
оси, которая создает поперечные силы и изгибающий момент. Боковая нагрузка, действующая
балки является основной причиной изгиба балки. Они несут ответственность
для передачи нагрузки от плиты к колонне. нагрузка  distribution system,

Slab

↓

Beam

↓

Column

↓

Foundation

The beam connected to the луч и это соединение
называется непрямой опорой
Эта балка соединена с колонной, и это соединение называется прямой опорой

СТАНДАРТНЫЙ РАЗМЕР БАЛОК

Согласно кодам IS Для жилых зданий 225 мм × 300 мм или 9 ʺ × 12 ʺ  

ТАКЖЕ ЧИТАЙТЕ:
РАЗМЕР БЕТОННОЙ ПЛИТЫ, БАЛКИ И КОЛОННЫ

НАЗНАЧЕНИЕ БАЛОК

Является структурным элементом
который в основном способен выдерживать нагрузки, сопротивляющиеся его изгибающим усилиям. Они
изготавливаются из стали или железобетона (ЖБК). Мы используем его в кадре до

1.
Выдерживать нагрузки

2.
Противодействовать изгибающему моменту и поперечным силам.

3.
Соедините каркас вместе.

4.
Обеспечение равномерного распределения грузовых нагрузок.

Разное
в балках использовались арматуры различного назначения, такие как

§  Поддержка
бары –  Эти бары расположены в верхней части
балка и просто функция, чтобы удерживать стремена на месте.

§  Основные стержни – загрузки
можно носить с его помощью (Моменты).

§ стремена
– С его помощью можно компенсировать 90 004 напряжения сдвига.
(сдвигающая сила).

Обычно они характеризуются своим профилем (форма, поперечное сечение, длина, материал) .
Этот элемент железобетонных конструкций несет нагрузки и располагается горизонтально, чтобы
выдерживать напряжения изгиба и сдвига.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТРЕМЕН В БАЛКЕ.

1.  Используется для противодействия сдвигающей силе. Это тоже
известное как поперечное армирование в балке.

2.  Перерезывающие усилия на концевых опорах максимальные
(просто опертыми балками) и нулем в середине пролета, поэтому зазор между
стремена или кольца закрыты на конце по сравнению с центром.

3. Стремена изготавливаются прямоугольной формы
с арматурными стержнями, и они охватывают верхние и нижние стержни
луч.

4.  Прокладывается по диагонали и вертикали во избежание сдвига
отказы в случае возникновения трещин в балках.

ТИПЫ БАЛОК

В целом, балки характеризуются их
форма поперечного сечения, их длина и условия их равновесия.

ПО УСЛОВИЯМ ПОДДЕРЖКИ
УСЛОВИЯ:

1. ПРОСТООПОРНЫЕ БАЛКИ

Эти балки часто используются в общем строительстве.
Его поддерживаются с обоих концов

·
Свободно опертая балка – это балка, опирающаяся на два
поддерживает и может свободно перемещаться по горизонтали.

·
Не имеет сопротивления момента на опоре

—

2. НЕПРЕРЫВНЫЕ БАЛКИ

Балка с более
чем две опоры. Такой тип балки называют неразрезной балкой. Два или более
между этими балками используются опоры, и эти балки просто идентичны
свободно опертые балки.

·
Две или более вертикальные опоры, используемые на опорах.

·
Это самые экономичные балки по сравнению с другими.

·
Балка с выступом называется двойным выступом.
луч с обеих сторон.

Обязательно
читать: Удаление
бетонной опалубки: знайте правильное время | расчеты | спецификация

—

3. ФИКСИРОВАННЫЕ БАЛКИ

Балка, закрепленная с обоих концов, называется фиксированной балкой.
Вертикальное перемещение или вращательный момент балки не допускается. В этих лучах нет
развивается изгибающий момент. Неподвижные балки находятся только под действием поперечной силы и
обычно используется в фермах, а также других конструкциях.

·
Оба конца балки жестко закреплены
поддерживать.

—

4. НАВИСАЮЩАЯ БАЛКА

Балка, поддерживаемая двумя точками, но висячая или нет
поддерживаемая третьей точкой, называется нависающей балкой. это комбинация
из свободно опертой балки и консольной балки.

—

5. КОНСОЛЬНЫЕ БАЛКИ

Балка,
балка, закрепленная на одном конце и свободная на другом, называется висячей балкой.
(консольные балки). Эти балки воспринимают как изгибающий момент, так и касательное напряжение.
Эти балки обычно используются на фермах мостов и других конструктивных элементах.

·
Он закреплен одним концом в стене или колонне, другим
сторона свободна.

·
В кантилевере зона сжатия расположена
внизу и натяжение вверху

ТИПЫ
НАГРУЗОК НА БАЛКИ

1: ТОЧЕЧНАЯ НАГРУЗКА ИЛИ
СОЧЕТАННАЯ НАГРУЗКА

Точечная нагрузка определяется как нагрузка, приложенная в одной точке по всей длине пролета.

·
Он также известен как сосредоточенная нагрузка 9.0004 .

·
Действуйте на небольшом расстоянии.

·
Обозначается буквой P, а стрелка показывает нагрузку
направление.

2: РАСПРЕДЕЛЕННАЯ НАГРУЗКА:

Эта нагрузка подразделяется на два типа нагрузок, таких как
as,

РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННАЯ НАГРУЗКА
(UDL)

Величина нагрузки равномерно распределяется по
весь пролет называется равномерно распределенной нагрузкой.

·
Обозначается q или w.

РАВНОМЕРНО ИЗМЕНЯЮЩАЯСЯ НАГРУЗКА
(УВЛ)

Равномерно распределенная нагрузка
(UDL) — это нагрузка, которая распределяется или распределяется по всей области
элемент

·
Он также известен как  неравномерно
распределенная нагрузка .

·
Он также делится на два типа Трапециевидный или
Треугольная нагрузка.

3: ПАРА СИЛ

Эта сила действует с одинаковым интервалом при одинаковой нагрузке и
противоположные силы.

В случае неравномерной загрузки
одна сила заставляет их повернуть .

Указывается как кг.м, тыс.фунтов,
Нм, фунт-фут  и т. д.

ТАКЖЕ ЧИТАЙТЕ:

1.   BBS
балки

2.   Резка
длина хомутов

Обязательно
читать: Знать
Разница между опалубкой, опалубкой, центрированием и подмостками

Если вам нравится это
информацию, поделитесь ею с друзьями

4.2 Общие типы нагрузок для балок и рам

>>Когда вы закончите читать этот раздел, проверьте свое понимание с помощью интерактивного теста внизу страницы.

Ряд распространенных типов нагрузки на балки и рамы показан на рисунке 4.1. Это не исчерпывающий список, но он показывает все типы нагрузок, с которыми мы будем иметь дело в этой книге. Из них наиболее распространенными являются две верхние, точечная нагрузка и равномерно распределенная нагрузка . Точечная нагрузка — это всего лишь одна сила, действующая на одну точку балки или элемента рамы. Равномерно распределенная нагрузка, также называемая равномерная нагрузка — это нагрузка, равномерно распределенная по некоторой длине балки или элемента рамы. В конструкциях эти равномерные нагрузки обычно исходят от площадных нагрузок, действующих на поверхность пола или стены, которым должна сопротивляться соединенная балка или колонна. Эта площадная нагрузка умножается на ширину ответвления , обычно расстояние между соседними балками или колоннами, чтобы преобразовать площадную нагрузку в равномерную линейную нагрузку, как показано на рисунке. Эти равномерные нагрузки даны в единицах силы на единицу расстояния (например, кН/м). В дополнение к равномерной нагрузке, нагрузка на элементы конструкции может распределяться другими способами, такими как треугольная или трапециевидная распределенная нагрузка, показанная на рисунке 4.1 (среди прочего). Мы также столкнемся с точечными моментами, как показано на рисунке. Эти точечные моменты часто могут быть вызваны другими элементами или элементами, соединенными с балкой или элементом рамы, которые не включены непосредственно в схему свободного тела. Чаще всего вы будете сталкиваться с точечными моментами в фиксированных местах конечной реакции.

Рисунок 4.1: Общие типы нагрузки

Как мы можем работать с этими типами равномерной или другой распределенной нагрузки при выполнении расчетов равновесия? Способ сделать это состоит в том, чтобы рассмотреть эквивалентную общую нагрузку или эффективную силу , вызванную распределенной нагрузкой, которая действует в центре тяжести распределения. Расположение этого центроида зависит от типа распределения нагрузки, как показано в правой части рисунка 4.1. Для равномерной нагрузки действующая сила равна общей нагрузке, определяемой нагрузкой на единицу длины, умноженной на общую длину (или $wL$). Это также равно площади под диаграммой распределенной нагрузки, в данном случае прямоугольника. Для равномерной нагрузки центроид находится в центре распределения ($L/2$). Это то место, куда вы бы поместили действующую силу, чтобы использовать ее в расчетах равновесия. Для треугольной нагрузки эффективной нагрузкой снова является общая нагрузка, равная площади под распределением, в данном случае $wL/2$ ($\frac{1}{2}bh$), и она действует в центре тяжести треугольника, расположенного на одной трети длины от высокой стороны.