Расчет двутавра: Расчёт металлической балки онлайн (калькулятор)
Содержание
Расчет прочности и жесткости прокатной балки двутаврового сечения
1 – балка настила; 2 – вспомогательная балка
Цель: Проверка режима расчета сопротивления сечений
Задача: Проверить расчетное сечение прокатного двутаврового профиля для второстепенных балок пролетом 6 м в балочной клетке усложненного типа. Верхний пояс второстепенных балок раскреплен балками настила, расположенными с шагом 1 м.
Источник: Металлические конструкции: учебник для студ. Учреждений высш. проф. Образования / [Ю. И. Кудишин, Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева и др.]; под. Ред. Ю. И. Кудишина. — 13-е изд., испр. — М. : Издательский центр «Академия», 2011. С 183.
Соответствие нормативным документам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330, ДБН В.2.6-163:2010.
Имя файла с исходными данными:
4.4.sav;
отчет — Kristall4.4.doc
Исходные данные:
| Ry = 23 кН/cм2, | Сталь марки C235; | |||||||||||||||||||||||||||||
| M = 508,5 кНм | Расчетный изгибающий момент; | |||||||||||||||||||||||||||||
| γc = 1 | Коэффициент условий работы; | |||||||||||||||||||||||||||||
| l = 6 м | Пролет балки; | |||||||||||||||||||||||||||||
| сх = 1,1 | Коэффициент для учета пластических деформаций; | |||||||||||||||||||||||||||||
| Wx = 2034,982 см3 iy = 21,777 см, iz = 3,39 см.  {3}. \]2. Гибкость элемента в плоскости и из плоскости действия момента: \[ \lambda_{y} =\frac{\mu l}{i_{y} }=\frac{6,0\cdot 100}{21,777}=27,552; \] \[ \lambda_{z} =\frac{\mu l}{i_{z} }=\frac{6,0\cdot 100}{3,39}=176,99. \] Сравнение решений:
Комментарии:
сортамент, таблица с размерами и весом, расчет нагрузкиЧто из себя представляет двутавр? Если сказать простым языком, то это балка, которая имеет определенную форму и изготавливается из специальной профильной стали. В зависимости от конструктивных особенностей может выглядеть, как буква «Н». Содержание
Где находят применение двутавры?Применение двутавров в конструкциях Самое распространенное применение стальные двутавры находят при строительстве зданий, промышленных складов, мостов, самолетных ангаров, трубопроводов и других конструкций. Это связанно с тем, что металлоемкость балок за счет подбора нужных размеров и веса, а также определенным образом подобранного сечения, всегда бывает намного эффективней, чем у простой горячекатаной балки. Применяют их также в строительстве (в качестве элементов перекрытий), в автомобильной промышленности, а также при возведении колонн, подвесных путей, дорожных эстакад. Но наиболее частым применением является использование этих балок при установке каркасов с большими пролетами при строительстве промышленных зданий. Основные преимуществаДля того, чтобы жесткость и несущая способность конструкции из двутавра превысила возможности прокатного профиля следует использовать двутавр 30 или 20. Чаще всего производятся балки из металлопроката размером не больше 60Б. Вес полученной конструкции снижается по сравнению с прокатной до 10% при выборе балки 30, которую довольно легко подобрать нужной длины. Одна бистальная балка двутавр может включать разные марки металла: из высокопрочной стали начали делать те, которые более напряжены, а из малоуглеродистой стали — менее напряженные. Это существенно отразилось на цене, такие конструкции стали стоить намного меньше. Следует отметить и возможность безотходного использования двутавров, так как есть возможность заказать двутавровую балку нужной. Размеры двутавров c характеристиками (сортамент)Все необходимые размеры двутавров, если это необходимо, можно найти в специальных ГОСТах. В этом документе описываются основные характеристики и геометрические размеры для разных наименований. Из всех представленных наименований составлен список, который называется сортаментом. Посмотрев этот сортимент, можно узнать, какие существуют двутавры, а также описание их основных параметров. Также сортамент вносит некоторые «аксиомы», которые являются некими непреложными истинами, и их нужно обязательно знать и помнить:
Определение размеров, а также разновидности двутавров определяют по номерам проката, которые могут быть представлены следующими цифрами : 10, 12, 14, 16 и так далее. Расчет весаЧтобы определить вес двутавра, обязательно нужно узнать две его составляющие. Следует знать его номер, который должен соответствовать ГОСТу, и быть в таблице сортамента, где указаны основные параметры конструкции. Там же можно узнать и о его массе и сечении. Но нужно помнить, что в таблицах указывается лишь условная масса двутавра. Если быть более точным, то в таблицах указанна масса всего лишь одного погонного метра. Если необходимо произвести расчет двутавра (требуемого количества), тогда это придется сделать самостоятельно. Пример для расчёта веса необходимого количества двутавраДопустим, что вы имеете 3 метра двутавра под номером 10. Открываем таблицу весов и находим необходимые данные: погонный метр двутавра 10 условно весит 9,46 килограмма. Вам остается только умножить на листке бумаги или с помощью калькулятора имеющееся у вас количество двутавра (у нас в примере — 3 метра) на найденное значение условного веса погонного метра (9,46), полученный результат будет означать общий вес двутавра (в нашем примере – 28,38 кг). Итак, всем понятно, что для проведения практических расчетов необходимо иметь справочные данные об условном весе погонного метра (в соответствии с ГОСТом), которые содержит таблица двутавров. Что ещё нужно знатьДвутавр Чтобы понять, что такое полка двутавра, достаточно взглянуть на его чертеж. Если посмотреть на него внимательно, то можно увидеть, что у него всего лишь две полки. Для полок в двутаврах также имеют значение их размеры. Прежде всего, это такие параметры, как ширина всей полки и ее толщина. Обычно справочную информацию по этим двум параметрам можно тоже найти в сортаменте двутавров. Важные параметры при расчете нагрузокКак уже понятно из чертежей, сечение двутавра должно образовывать характерную фигуру определенной формы. Уже указывалось ранее, что форма поперечного сечения похожа на букву «Н». Но для профессионалов, чтобы получить расчет двутавра, эта характеристика не играет важной роли. Здесь на первый план выступает такой параметр, как площадь поперечного сечения. Эту информацию очень часто также можно найти в соответствующих ГОСТах, она указывается в сортименте двутавров. Сколько весит двутавр 30Чтобы ответить на данный вопрос и узнать, сколько будет весить данный вид металлических изделий, лучше всего обратиться к таблице веса двутавров или заглянуть в ГОСТ. Вес двутавра 30 по ГОСТу — это своеобразный эталон, которым обязаны руководствоваться все производители, без каких-либо исключений, выпускающие металлопрокат. Такое положение дел очень устраивает всех потребителей. В этом случае, если есть эталон, то можно заказать определенную марку продукции и быть уверенным, что размеры и другие характеристики будут одинаковыми у двутавров от разных производителей. В большинстве своем, масса двутавра подразумевает вес одного погонного метра. Если следовать параметрам и показателям, указанным в ГОСТе, то вес двутавра 30 будет равен 36,5 кг, а вес двутавра 20 – 21 кг за один погонный метр. С весом двутавра вроде бы все понятно, но иногда кроме веса необходимо получить и информацию по другим характеристикам металлических конструкций. В этом случае, если есть чертеж, то лучше ориентироваться по нему. Вес двутавров Приведем некоторые значения весов одного погонного метра разных двутавров из таблицы сортамента. двутавр 10 — 9,46 кг один погонный метр двутавр 12 — 11,5 кг один погонный метр двутавр 14 — 13,7кг один погонный метр двутавр 16 — 15,9кг один погонный метр двутавр 18 — 18,4 кг один погонный метр двутавр 20 — 21 кг один погонный метр двутавр 24 — 27,3 кг один погонный метр двутавр 30 — 36,5 кг один погонный метр Чертеж — ясное представление информации в наглядном видеИспользование чертежей при выполнении расчетов удобно уже тем, что информация выглядит не запутанной, а представлена в наглядной и понятной форме. Все условные обозначения очень хорошо читаются и распознаются. По этим обозначениям, впоследствии, можно легко разобраться в справочной информации в таблице двутавров, ведь они как раз строятся в соответствии с условными обозначениями. Таким образом, условные обозначения связаны с геометрическими характеристиками и размерами, которые, в свою очередь, привязываются к физическим параметрам, которые имеет балка двутавр. Для примера рассмотрим основные обозначения при характеристике: h — в основном этой буквой обозначают чаше всего высоту конструкции. Очень часто, бывает так, что некоторые строители понятие высота двутавра заменяют на ширину. Если люди работают давно друг с другом, то, конечно же, они понимают, что под шириной двутавра подразумевается его высота. Но когда произносят — ширина двутавра, а называют при этом параметр его высоты, это звучит очень неграмотно. b- этой буквой обозначают ширину для полок двутавра. Это понятие тоже очень часто проходит трансформацию в устах строителей, и чаще всего, можно услышать «ширина граней». Такое название тоже некорректно, поэтому лучше сразу привыкать говорить правильно — ширина полок двутавра. s — здесь тоже очень часто происходит путаница, но правильней будет называть этот параметр — толщина стенок двутавра. t — следует особо подчеркнуть, что это параметр означает среднюю толщину полки двутавра. Нужно это обязательно запомнить, ведь часто в разных местах балки может быть разный уклон между внутренними гранями. Если посмотреть в справочники, то там под данным буквенным обозначением указывают именно среднюю толщину полки, которая измеряется в определенных местах. Примерный чертеж двутавра R — этой буквой описывают радиус внутреннего скругления у двутавров. Такое обозначение возникло в процессе изготовления двутавров. Так как внутренние грани у полки соединяются не под углом, а при помощи небольшого закругления. Это закругление и его радиус также прописаны в ГОСТе. r — это тоже радиус, но обозначающий закругление полки. Наружная грань полки описанного двутавра представляет собой плоскую поверхность, а внутренняя грань изготавливается с небольшим скруглением при переходе в конец полки. Радиус этого скругления и указывается в ГОСТе, а также в качестве справочной информацией о длутаврах представлен и в таблице сортамента. Таким образом, зная все характеристики и параметры металлических балок (в частности двутавров) можно с легкостью проводить различные расчеты для строительных нужд. А если будет сделан верный расчет двутавра, то это значит, что все конструкции, в которых будут использоваться двутавры, будут очень надежны и востребованы. Расчетные модули > Балки > Стальная балка
Нужно больше? Задайте нам вопрос
В этом разделе для каждой вкладки ввода мы рассмотрим только элементы, которые являются уникальными для типа материала СТАЛЬ. Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео:
Общие сведения о типичных вводных данных для всех лучей см. в разделе «Лучи».
Этот модуль предлагает полное проектирование однопролетных и многопролетных стальных элементов. Среди его возможностей:
• Одно- или многопролетные балки. •Концевая фиксация может быть штифтовой, фиксированной, свободной или комбинированной. • Анализ и проектирование стальных элементов в соответствии с AISC 360-05. • Можно выбрать методы проектирования ASD или LRFD. • Предоставляется полная база данных стальных профилей. •Длины сжатой кромки без скобок могут быть заданы различными способами. •Предусмотрен автоматический выбор элементов.
Общие данные При использовании стали эта вкладка включает поля ввода для установки значений предела текучести и модуля упругости, а также возможность установить коэффициент Cb равным 1, как показано на снимке экрана ниже:
Если значение Cb не равно 1, программа автоматически вычисляет Cb на основе момента и направления кривизны в различных точках балки.
Для удобства модуль включает встроенную базу данных стали. Нажмите кнопку справа от записи Fy, и вы увидите следующую таблицу, которая предлагает ряд часто используемых марок стали:
Данные о пролете балки При выборе стали размер балки выбирается специально для стали. 1 — Просто введите имя AISC в поле Имя стальной секции и нажмите [Tab]. 2 — Нажмите кнопку доступа к базе данных и выберите из встроенной базы данных разделов AISC. 3 — Нажмите кнопку [Проект], чтобы модуль оценил стальные профили из базы данных в соответствии с вашими критериями. 4 — Выберите стальной профиль на вкладке Quick-List, как показано ниже:
Нагрузки на пролет Нет отличий от других материалов.
Нагрузки Все пролеты Нет отличий от других материалов.
Комбинации нагрузок Нет отличий от других материалов.
Вкладка «Результаты» На этом наборе вкладок представлены подробные результаты текущего расчета. Вертикальные вкладки на левом краю экрана позволяют выбрать три основные области, доступные для просмотра: Расчеты, Эскиз и Диаграмма.
На вкладке «Расчеты» предлагаются следующие варианты результатов:
Сводные результаты содержат подробные сведения о сдвиге, моменте и прогибе для определяющих сочетаний нагрузок.
Макс. Комбинации предоставляют подробные результаты для каждого сегмента балки для каждой комбинации нагрузок. В крайнем левом столбце перечислены комбинации нагрузок и учитываемая длина без связей.
Эти результаты представляют собой консолидацию очень подробных дополнительных результатов на вкладке Сводка M-V-D.
M-V-D Резюме. Напряжения показывают очень подробную информацию о моментах и сдвигах для каждой балки и для каждой комбинации нагрузок. Для многопролетных балок, использующих автоматическое размещение несбалансированной динамической нагрузки, могут быть тысячи строк результатов.
M-V-D Резюме — Прогибы показывают очень подробные результаты прогибов для всех сочетаний нагрузок.
Реакции опор показывает реакции каждой опоры для каждого состояния нагрузки. Вкладка «Эскет комбинации:
Ключевые факторы для расчета и анализа конструкционных балок Расчет балки является неотъемлемой частью строительства. Материалы для балок и конструкции балокБольшинство конструкционных балок изготавливаются из дерева, клееного бруса, предварительно напряженного бетона, монолитного бетона, железа или композитных материалов. Каждый из этих строительных материалов по-разному реагирует на нагрузку, и у каждого есть свои уникальные преимущества. Деревянные балки Деревянные балки широко используются в жилых домах. Деревянные балки могут быть надрезаны или соединены вместе для дополнительной прочности. Деревянные балки недороги и их легко изменить в соответствии со спецификациями строителя. Однако они также подвержены гниению и заражению насекомыми. В настоящее время доступны специально обработанные деревянные балки, которые устойчивы к разложению, влаге и насекомым, что делает их привлекательным материалом для изготовления балок для большинства домовладельцев. ПерекладиныПерекладины представляют собой специально сконструированные балки, которые соединяют стальной лист с соседними деревянными панелями, образуя единую составную конструкционную балку. Перекладины прочные, но менее дорогие и легкие, чем сплошные стальные балки. Добавление деревянных элементов позволяет прибить балки к существующим деревянным конструкциям. Конструкция лафетной балки приводит к уменьшению габаритных размеров балки. Они используются для поддержки тяжелых вертикальных нагрузок при сохранении строгого бюджета строительства. Перекидные балки также очень полезны при добавлении дополнительной несущей способности к существующей балке. Стальные двутавровые балки Одним из очень распространенных типов стальных балок является двутавровая балка. I-образная балка имеет форму заглавной буквы I, хотя эту конструкцию также иногда называют W-образной. Конструкция двутавровой балки является наиболее эффективным использованием конструкционной стали, поскольку она перемещает основную часть стали в те части балки, которые фактически сопротивляются нагрузкам. Бетонные балкиБетонные балки чаще всего используются в коммерческом строительстве, например, при возведении многоуровневых парковок, больниц и крупных отелей. Бетонные балки также широко используются в качестве опор для мостов и автомагистралей. Некоторые бетонные балки используются в сочетании со стальными балками для обеспечения дополнительной прочности. Более новые бетонные балки могут также содержать гибридный материал традиционного бетона, смешанный с полимером, армированным стекловолокном (GFRP) или углеродным FRP. Бетон — прочный строительный материал, но он подвержен воздействию воды и растрескиванию. В балки часто включают железные стержни, чтобы добавить прочности и устойчивости в местах, подверженных большим нагрузкам. Консольные балкиКонсольные балки создают эффект подвески. Эти балки позволяют создать эркер, балконы и некоторые мосты. В конструкциях с консольными балками весовая нагрузка распределяется обратно на основные балки конструкции, позволяя части конструкции выходить за поддерживаемые периметры фундамента конструкции. Вальмовые балкиВальмовые балки популярны в кровельных конструкциях. Вальмовая балка обеспечивает поддержку других несущих балок, ответвляющихся под симметричными углами. Такая конструкция часто используется в жилом строительстве. Как выполнить анализ балки в 3 этапаПроцесс, используемый для определения пригодности деревянной, стальной или даже бетонной балки, практически одинаков. После выбора балки метод следующий:
1 — Определение нагрузокПервым шагом в расчете конструкции балки является определение величины нагрузки или веса, который балка будет воспринимать. Есть две основные категории нагрузок: Временные нагрузки. Временная нагрузка — это тип нагрузки, временно воздействующей на конструкцию (например, нагрузки от снега, ветра, транспортных средств и т. д.). Величина временных нагрузок будет определена или указана в местных строительных нормах. Постоянные нагрузки – Постоянные нагрузки постоянно прикреплены к конструкции (например, нагрузки от строительных материалов, мебели и т. д.). Иногда вес материалов точно известен и может быть сложен для определения общей статической нагрузки. Чаще всего предполагается статическая нагрузка и дается приблизительный вес. 2 — Расчет напряжений Существует два типа напряжений, которые обычно рассчитываются при расчете балки: напряжение изгиба и напряжение сдвига. Более полное определение напряжения изгиба и напряжения сдвига можно найти здесь. Чтобы рассчитать напряжения изгиба и сдвига, необходимо сначала рассчитать максимальный изгибающий момент и максимальный сдвиг, возникающие в балке. Максимальный момент и сдвиг, скорее всего, произойдут в разных местах. Высококачественное программное обеспечение для проектирования конструкционных балок может рассчитать возможности для данной конструкции балки, сравнивая значения напряжения изгиба и сдвига с известными инженерными значениями конструкции, чтобы обеспечить целостность конструкции. Двумя другими элементами информации, необходимыми для определения напряжений, будут модуль сечения и площадь поперечного сечения используемой балки. Модуль сечения и площадь поперечного сечения можно рассчитать или, в большинстве случаев, посмотреть в таблицах (например, в Национальной спецификации проектирования (NDS) для деревянных балок или в Руководстве AISC по стали для стальных балок). После того, как вся информация будет сведена в таблицу, определите номинальное максимальное напряжение изгиба и номинальное максимальное напряжение сдвига. 3 — Сравните фактические напряжения с допустимыми напряжениямиВ большинстве случаев допустимые напряжения приведены в таблицах в каком-либо руководстве по проектированию (например, в NDS для дерева или в Руководстве AISC по стали для стали). После того, как допустимые напряжения определены, определение адекватности балки сводится к простому сравнению фактических напряжений с допустимыми напряжениями. Расчет прогиба балкиОдним из важных моментов, не обсуждаемых в этой статье, является прогиб или прогиб балки. Балка может быть достаточно прочной конструктивно, но все же прогибаться так сильно, что это влияет на фактическую работу балки. Прогиб является очень важным расчетом и будет рассмотрен в отдельной статье. Экономьте время и деньги с помощью программного обеспечения для расчета конструкционных балокПроектирование балок может быть сложным процессом. Опытный строитель может знать, какой тип балки используется для достижения желаемого визуального стиля конструкции, но способна ли эта балка адекватно выдерживать нагрузку конструкции? Оставляет ли это возможность дальнейшего расширения структуры? Существует ли более дешевая балка, которая соответствовала бы конструкции конструкции? Программное обеспечение для проектирования конструкций, такое как StruCalc, может помочь избавить процесс проектирования от догадок. Программное обеспечение для проектирования конструкционных балок также предоставляет список возможных материалов балок, которые помогут создать устойчивую конструкцию без превышения заданного бюджета строительства. Вам нужна сплошная балка или можно использовать пустотелую балку? Вам нужна двутавровая конструкция или прямоугольная балка? Программное обеспечение для проектирования несущих балок может помочь вам разобраться во всех вариантах. Программное обеспечение для проектирования несущих балок является разумным вложением средств для любого инженера-строителя, строительного подрядчика или индивидуального строителя нового дома.  |
1 Пример для расчёта веса необходимого количества двутавра
Специалисты подсчитали, что при уменьшении отходов можно сэкономить до 15%.
При этом можно воспользоваться табличными данными, которые указаны в сортаменте двутавров.
А сама конструкция полок такова, что выглядят они абсолютно идентично друг другу. Что касается их размеров, то они также определяются существующими ГОСТами.
Сортамент определяет, сколько весит всего лишь один метр погонный интересуемой продукции.
Другими словами, в разных местах балки может быть разная толщина, маленькая на конце полки и чуть-чуть побольше в тех местах, где полка соприкасается со стеной двутавра.
Свой радиус закругления для полки имеет каждый номер соответствующего двутавра.
Вы можете выбрать секцию 4 способами:
Архитекторы и инженеры-строители должны сбалансировать затраты, строительные нормы и требования клиентов в своих проектах. Таким образом, конструкция балки требует тщательного изучения. В этом посте мы рассмотрим материалы балки и примеры конструкции балки, а также расскажем, как выполнить трехэтапный анализ балки.
Двутавровые балки также прочны и доступны по цене. Стальные балки могут быть обработаны для предотвращения коррозии и окисления, особенно при использовании вблизи или под водой. В результате стальные двутавровые балки очень популярны в строительстве, но их можно использовать и в жилых домах.
Бетонные балки также желательны из-за их способности поглощать звук и вибрацию.
Программное обеспечение для проектирования конструкционных балок учитывает жесткость, прочность и размер желаемой балки. Затем рассчитывается потенциальная несущая нагрузка проектируемой балки. Расчеты, основанные на желаемых качествах, раскрывают все жизнеспособные возможности конструкции балки. Также могут быть выполнены расчеты, показывающие экономическую эффективность каждого варианта конструкции балки.