Несущая способность балки двутавровой: Расчет нагрузки на двутавр – подробная инструкция

Содержание

Прочностной расчет. Сравнение

Сравним несущие способности 3-х видов балок: деревянная двутавровая балка ICJ (с полками из LVL бруса), деревянный брус, цельный LVL брус.

Расчет будем вести по 1 и 2 предельному состоянию (по потере эксплуатационных свойств и по прогибам). Важным и определяющим для нас будет расчет по 2 предельному состоянию (по прогибам). Именно значение прогиба под нагрузкой при равных условиях загружения будет для нас критерием сравнения.

Условия для расчета:

  • Расчетная длина (расстояние в свету между соседними опорами) 5,8 м
  • Нагрузка на м 2 перекрытия 400 кг
  • Шаг балок 0,4 м
  • Нагрузка на м.пог. балки 400кг/м2 х 0,4= 160 кг
Двутавровая балка
ICJ-300L
Брус сухой строганный деревянный 100х240 ммЦельный прямоугольный LVL брус 69х260
Характеристики:

Момент инерции 9 476,5 см4

Момент сопротивления  631,8 см3

Модуль упругости 12 000 МПа

Расчетное сопротивление 22,0 МПа

Характеристики:

Момент инерции 11 520,0 см4

Момент сопротивления  960,0 см3

Модуль упругости 9 000 МПа

Расчетное сопротивление 14,0 МПа

Характеристики:

Момент инерции 8 788,0 см4

Момент сопротивления  676,0 см3

Модуль упругости 14 000 МПа

Расчетное сопротивление 26,5 МПа

 
Производим расчет по первому предельному состоянию:
(где, R — расчетное сопротивление изгибу,
M-максимальный момент (M=q*L2/8; M=160*5,82/8=672,8 кНм),
W-момент сопротивления)
R=M/W

R=672,8 кНм/631,8*10-6 см3= 1,06 кНм2 = 10,6 МПа < Rрасч =22 МПа

Выполнено.

R=M/W

R=672,8 кНм/960*10-6 см3= 0,7 кНм2 = 7 МПа < Rрасч =14 МПа

Выполнено.

R=M/W

R=672,8 кНм/676*10-6 см3= 0,99 кНм2 = 9,9 МПа < Rрасч =26,5 МПа

Выполнено.

 
Производим расчет по второму предельному состоянию:

(f/L < fпред/L
где fпред — предельный прогиб, по СНиП II-25-80 для перекрытий равный 1/250
f/L=5*q*L3/(384*E*J))

f/L=5*160*5,8 / (384*12000*105*9476,5*10-8)=0,00358

<fпред/L=0,004

Выполнено.

f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*11520*10-8)= 0,00392

<fпред/L=0,004

Выполнено.

f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*8788*10-8)= 0,00392

<fпред/L=0,004

Выполнено.

Вывод: все 3 материала с данными геометрическими характеристиками примерно равны по своей несущей способности и удовлетворяют условиям прогибов.
 
Сравним цены и эксплуатационные характеристики
  • Цена за м.пог: 352 р
  • Вес м.пог: 3,95 кг
  • Качество: высокое
  • Изготовение: 2-3 дня
  • Цена за м.пог: 324 р
    (розница 13 500 р/м3)
  • Вес м.пог: 10,8 кг
  • Качество: низкое
  • Изготовение: неизвестно
  • Цена за м.пог: 538 р
    (розница 30 000 р/м3)
  • Вес м.пог: 8,4 кг (480 кг/м3)
  • Качество: высокое
  • Изготовение: 2-4 недели

По своим прочностным характеристикам равны:

 Двутавр ICJ-240W Брус 80х200 LVL брус 51х200 
Цена 244 р/м.пог 216 р/м.пог 306 р/м.пог
Вес 3.52 кг 7.2 кг 4.6 кг
Геометрия точная плохаяточная
Качество высокое низкоевысокое

 Двутавр ICJ-300W Брус 75х250 LVL брус 57х260 
Цена 264 р/м. пог 253 р/м.пог 444 р/пог
Вес 3.87 кг 8,4 кг 7,4 кг
Геометрия точная плохаяточная
Качество высокое низкоевысокое

 Двутавр ICJ-240L Брус 100х240  LVL брус 69х260  
Цена 332 р/м.пог 232 р/м.пог 397 р/пог
Вес 3.63 кг 9,0 кг 6,0 кг
Геометрия точная плохаяточная
Качество высокое низкоевысокое

 Двутавр ICJ-300L Брус 100х240  LVL брус 69х260  
Цена 352 р/м.пог 324 р/м.пог 538 р/пог
Вес3. 95 кг10.8 кг8.6 кг
Геометрияточнаяплохаяточная
Качество высокое низкоевысокое

 Двутавр ICJ-360L Брус 100х300  LVL брус 75х300  
Цена 362 р/м.пог 405 р/м.пог 675 р/пог
Вес 4.30 кг 12 кг 10.2 кг
Геометрия точная плохаяточная
Качество высокое низкоевысокое

 Двутавр ICJ-400L Брус 150х300  LVL брус 90х360  
Цена 414 р/м.пог 609 р/м.пог 972 р/пог
Вес 5,60 кг 18 кг 14,6 кг
Геометрия точная плохаяточная
Качество высокое низкоевысокое

Двутавровая балка — классификация, способ производства, сфера применения, преимущества

Двутавр (балка двутавровая) — разновидность сортового металлопроката, отличающаяся высокой несущей способностью. Имеет узнаваемое Н-образное сечение, которое и предопределяет технические характеристики изделия. Один из самых востребованных материалов в различных промышленных сферах.


Вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте с актуальными ценами на новую двутавровую балку и двутавр б/у.



Назначение и сфера применения


Двутавровые балки используются в качестве несущих элементов при возведении металлоконструкций и в крупнопанельном строительстве. Применение проката данного типа позволяет упростить проектные решения без потери несущей способности сооружений. Чаще всего двутавры используются для решения следующих технических задач:


  • Строительство промышленного и гражданского направления (основная часть используется при сооружении перекрытий и армировании проемов).


     

  • Металлоконструкции колонного типа.


     

  • Возведение мостовых конструкций.


     

  • Армирование шахтных стволов и устройство сопряжений горных выработок.

Допускается применение балок этого типа при сооружении любых конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по несущей способности. Рекомендовано размещение двутавра в теле бетонной конструкции, при открытом монтаже требуется обязательная антикоррозийная обработка.


Преимущества изделия


Специфическая форма сечения обеспечила отличную несущую способность этого конструктивного элемента. По сравнению со стандартными прямоугольными профилями двутавр обладает повышенной в 7 раз прочностью и более чем в 30 раз жесткостью. По своим конструктивным особенностям двутавр близок швеллеру, но последний в основном используется при возведении более легких конструкций, он не сможет эффективно работать при значительной нагрузке.


Массовость применения двутавровых балок определена следующими преимуществами.


  • Высокая устойчивость к деформациям на изгиб и кручение.
  • Повышенная несущая способность.
  • Уменьшенный вес по сравнению с другими типами металлопроката с аналогичными техническими характеристиками.

Особенности производства


На практике применяют две основных методики изготовления двутавровых балок.


  1. Технология горячего проката, позволяющая обеспечить выпуск изделий в промышленных масштабах.
  2. Изготовление двутавров с применением сварочных технологических линий. Сварные балки отличаются более точной геометрией, но уступают горячекатаным по некоторым техническим параметрам.

Производство данного вида несущих конструктивных элементов осуществляется с применением высокоуглеродистых низколегированных сталей, что предопределяет обязательную антикоррозийную обработку при открытом монтаже.


В соответствии с ГОСТ 27772-88, регламентирующим производство горячекатаного фасонного проката, для изготовления двутавров должна применяться сталь следующих марок: С 235, 245, 255, 275, 285, 345, 345К, 375.


Существующие классы и соответствующие ГОСТы


Все выпускаемые методом проката разновидности двутавров можно разделить на три основных класса, требования к которым определяются действующими стандартами.


  1. Горячекатаные стальные с углом наклона полок 6-120 в соответствии с ГОСТ 8239-89.
  2. Стальные специальные с углом внутренних граней 12 или 16 градусов по ГОСТ 19425-74. Двутавр с гранью в 16 градусов отличается повышенной несущей способностью и прочностью. Элементы из таких балок используют в особо сложных условиях эксплуатации, например, при армировании шахтных стволов. 
  3. Горячекатаные стальные с параллельным направлением полок на основании ГОСТ 26020-83.

Сварные изделия выпускаются на основании технических условий производителя ТУ У 01412851.001-95. Отдельные производители используют свои собственные ТУ для производства того или иного типа двутавров.


По особенностям сечения выделяют следующие категории продукции:


  • Балки с нормальной шириной полок (Б).
  • Двутавры с увеличенной шириной полок (Ш).
  • Колонные двутавровые балки (К).
  • Монорельсовые двутавры (М).
  • Балки специальной серии для особо сложных условий (С).

Производители осуществляют отгрузку партий с кратной, кратной мерной, немерной длиной двутавров. Стандартные размеры предполагают изготовление изделий длиной от 4 до 13 метров, производство балок, выходящих за пределы указанных параметров, может быть организовано по согласованию непосредственно с производителем.


Особенности расчета потребности


При определении количества необходимого для различных конструкций материала, выбора способа транспортировки необходимо знать соотношение размеров и массы двутавровых балок. Необходимость перевода одной величины в другую возникает так же при разработке проектной документации.


Решить данную проблему можно при помощи онлайн калькуляторов, а в случае их отсутствия рекомендуется воспользоваться специальными таблицами, приведенными в нормативных документах.


Так для горячекатаных стальных двутавров соотношение приведено в следующей таблице.


А для определения общей площади поверхности двутавров того же ГОСТа, рекомендуем воспользоваться следующей таблицей.



Такие справочные данные существенно упростят расчет и разработку проектной документации.


 


 

Общий | Грузоподъемность двутавра с цепным падением | Практик-механик

Карла
Нержавеющая сталь