Расчет несущей способности балки двутавровой балки: Расчет нагрузки двутавровой балки: На прочность, на прогиб
Содержание
Калькулятор расчета деревянных балок перекрытия и стропильной системы!
Как пользоваться онлайн калькулятором расчета балок перекрытия и стропил
Чтобы правильно произвести прочностной расчет балки перекрытия и подобрать необходимый тип двутавровой балки, вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором. На основе полученных вычислений можно точно рассчитать количество, необходимое для устройства стропильной системы или укладки лаг. Расчет деревянных балок перекрытия возможен только после того, как будет известно расстояние между стенами (расчетная длина балки). Кроме того, необходимо знание величины предполагаемой нагрузки на всю конструкцию.
Для межэтажных перекрытий, в том числе цокольного, используйте значение 400 кг/м2; для чердачного — 200 кг/м2 (или 250 кг/м2, если нагрузка от стропильной системы передается непосредственно на чердачное перекрытие). Для стропильной системы 220 кг/м2 для Московского региона, для других регионов принимайте значения в зависимости от снегового района.
Заказать бесплатный расчет балок по проекту или проконсультироваться у специалистов нашей компании можно по телефону
+7(495)105-91-63
+7(812)425-65-03
+7(843)207-04-92
+7(4722)77-73-16
+7(800)333-79-86
+7(421)240-08-29
+7(818)246-42-27
+7(861)212-30-63
+7(800)333-37-59
Так же Вы можете прислать чертежи для расчета на [email protected]
Онлайн калькулятор расчета деревянных балок перекрытия и стропил
Где используются балки
ПерекрытиеСтропила
Вам необходимо выбрать конструкцию, для которой вы будете использовать балки: будет ли это расчет перекрытий (применяются в качестве лаг) или стропильной системы (используются в качестве стропил).
Расчетная длина балки (м)
Длина при расчете перекрытия – это наибольший пролет, т.е. наибольшее расстояние между соседними стенами «в свету», на которые опирается балка.
Длина при расчете стропильной системы – это расстояние по скату кровли между двумя опорами. Например, в двускатной кровле расчетной длиной будет считаться расстояние по скату от конька до мауэрлата (опоры на стену).
Измеряется в метрах (пример: 7.8 м).
Шаг балки (0.2 м – 1.2 м)
Шаг (понятие, используемое при расчете) – это межцентровое расстояние между балками. В перекрытии дома с черновым полом (настилом) из плитных материалов, таких как OSB-3, ЦСП, мы рекомендуем использовать шаг в 0.4 м (40 см). Это связано с прогибом самого плитного материала при большем шаге балок. При более сложном «пироге» перекрытия можно использовать любой другой шаг.
Измеряется в метрах (пример: 0.4 м).
Расчетная нагрузка (кг/м2)
Расчетной нагрузкой называется сумма временной и постоянной нагрузок. В СНиПе «Нагрузки и воздействия» расчетная нагрузка на перекрытие равна 400 кг/м2, на стропильную систему — 220 кг/м2. В частных случаях можно использовать другие значения.
Измеряется в килограммах на квадратный метр (пример: 400 кг/м2).
Отправить чертежи на бесплатный расчет
Узнать
цены на балки
Заказать
обратный звонок
Компания «ИнтерСити» производит износоустойчивые деревянные двутавры. Благодаря отличным эксплуатационным свойствам, изделия могут использоваться в различных конструкциях. Однако нужно помнить, что самостоятельно производить расчет балки перекрытия «на глаз» не следует. Ошибка может привести к прогибу конструкции под нагрузкой и, как следствие, потере возможности дальнейшей эксплуатации. Последующий ремонт или замена балок — очень трудоемкий и дорогой процесс. Отнеситесь серьезно к подбору и расчету конструкции перекрытий и стропил; излишняя экономия и подбор без расчета по принципу «всегда так строили» может привести к серьезным проблемам.
Расчет металлической балки перекрытия на прогиб и на жесткость
Металлические балки двутавровые
Кроме повсеместно ведущегося строительства многоэтажных зданий с большим числом квартир, широкое распространение получило сооружение частных домов, причем не только небольших одноэтажных, но и довольно крупных, с двумя и более этажами, иногда и с мансардой наверху или обитаемым чердаком. Для таких домов уже не подходит каркасный метод; материалом часто служит, вместо дерева, кирпич или железобетон. Возведение крупных частных домов должно вестись по всем правилам строительной науки, так как ошибки при проектировании или воплощении проекта могут привести к нежелательным последствиям.
Если строящийся дом представляет собой капитальное здание – из бетона, кирпича, шлакоблока, то для потолочных перекрытий, межэтажных и чердачных, целесообразно применить железобетонные плиты. Наиболее подходящий тип каркаса, способный выдержать вес таких перекрытий, – это каркас, элементом которого является металлическая балка двутаврового профиля.
Именно этот вид проката, установленный своей стенкой вертикально, обладает наибольшей несущей способностью. Естественно, фундамент и стены дома при этом должны быть достаточной прочности, чтобы выдерживать дополнительный вес от 0,5 до 1 тонны – столько металла, в зависимости от количества балок и номера профиля может понадобиться для потолочного перекрытия.
Чтобы избежать лишних затрат и лишнего веса каркаса потолка, а также не допустить обрушения или значительного прогиба балок, необходимо заранее рассчитать их параметры и по результатам расчета подобрать нужный прокат. Расчет сводится к вычислению следующих величин: требуемого момента сопротивления и минимального момента инерции сечения балки, а исходя из последнего – максимального относительного прогиба.
Примечание Расчет ведется по двум характеристикам – на прочность и на жесткость. По полученным значениям момента сопротивления и момента инерции в таблицах ГОСТ находят требуемый номер проката.
Исходные данные для расчетов
Для каркаса потолочных перекрытий малогабаритных частных домов обычно используется двутавр 10 – 20 номеров. Характеристики этих профилей приводятся в ГОСТ 8239-72 – их линейные размеры, площади сечения, максимальные моменты сопротивления по вертикали Wy и минимальные моменты инерции Jy.
Необходимо знать тип плит, которые будут опираться на балочный каркас, а также размеры несущего периметра дома. Можно применить пустотные железобетонные плиты ПК-12-10-8 (1180 х 990 мм, масса 380 кг), а размеры дома взять 4,5 х 6 м. Балки укладываются вдоль короткой стены; шаг укладки при таком размере плит равен 1000 мм (стыки плит совпадают с продольными осями балок, при минимальном зазоре 1 см). Это потребуется для расчета распределенной нагрузки, и исходя из нее – линейной нагрузки на балку, вес самой балки по сравнению с распределенной нагрузкой мал, и при вычислении линейной нагрузки им можно пренебречь.
Распределенная нагрузка при таком типе плит будет равна 325 кгс / м2. К этому надо добавить нагрузку возможных перегородок на верхней стороне перекрытия (75 кгс / м2) и возможную временную нагрузку (200 кгс / м2). В итоге нагрузка, распределенная по площади:
Q = 325 + 75 + 200 = 600 кгс / м2,
а линейная нагрузка
q = Q * p = 600 кгс / м = 6 кгс / см.
Эта величина используется в дальнейших расчетах.
Как подобрать форму сечения двутавровой балки, в зависимости от назначения?
Горячекатаный металлопрокат с параллельными внутренними полками граней бывает следующих групп, согласно ГОСТу 26020-83:
- «Б» – нормальная. Диапазон номеров – 10-60. Толщина стенки составляет до 1/58 ее высоты. Металлопродукция применяется при монтаже перекрытий путепроводов, возведении мостов и эстакад.
«Ш» – широкополочная. Подразделяется на разрезную и неразрезную продукцию. Разрезные изделия, позволяющие получать две тавровые балки, применяют для укладки на один пролет, неразрезные – на один или несколько. Производство таких металлоизделий требует увеличенного (на 10-12%) расхода металла, что можно считать минусом. Плюсы: возможность установки в качестве самостоятельного элемента без дополнительных деталей, что существенно сокращает скорость проведения работ.
«К» – колонная. Особенность сечения этого вида двутавра – увеличенная толщина полок. Продукция выполняет функции несущих элементов строений, применяется для устройства больших пролетов, способна выдерживать значительные крановые нагрузки. В сортаменте это самые тяжелые и износостойкие профили.
Расчет на прогиб
Изгибающий момент для каждой балки вычисляется, исходя из величины линейной нагрузки q, шага укладки балок p и длины перекрываемого пролета L. Так как балки укладываются вдоль короткой стороны, то L = 4,5 м = 450 см (конечно, сами балки длиннее – около 5 м, так как опираются на стены, но шарнирными опорами для них служат именно внутренние края стен).
Искомая величина момента, в таком случае:
My = (q * L2) / 8 = 6 * 4502 / 8 = 151875 кгс * см.
Максимальный момент сопротивления сечения балки можно рассчитать, разделив изгибающий момент на расчетное сопротивление стали – например, марки С235, равное 2150 кгс / см2:
Wy = 151875 / 2150 = 70,6 см3.
Это полученное значение надо сравнить с величиной момента сопротивления сечения двутавровой балки. Из таблицы ГОСТ 8239-72 видно, что вычисленный показатель примерно соответствует (с запасом) моменту сопротивления для профиля 14 (81,7 см3). Следовательно, этот номер проката будет удовлетворять требованиям к прочности балок.
Выбор сечения двутавра – другие виды изделий
Подбор сечения профиля для специального горячекатаного профиля будет отличаться. Во многом это определяется уклоном внутренних граней полок. ГОСТ 19425-74 еще ГОСТом Р 57837-2017 заменить гениальная мысль не пришла в головы (шутка). Если кратко, то существует два основных вида специальной двутавровой балки. Первый – М (подвесная, монорельсовая). Соотношение основания двутавра к ширине полок примерно 2/1 или 3/1. С – для армирования стволов шахт. Сечение отличается значительным уклоном внутренних граней полок.
Обращайте внимание что все еще есть на рынке и двутавровая балка У. Буква указывает на то что это узкополочный прокат. Характерная черта сечения – узкие полки.
И последний тип горячекатаного двутавра – Д. Это обозначает дополнительный. По ГОСТ Р 57837-2017 маркируется как ДК и ДБ. Изготавливается по требованиям заказчика. Какое нужно сечение, такое и сделают под заказ. Особенно актуально когда стоит сложная, нетривиальная инженерная задача при проектировании уникальных металлоконструкций. Среди характерных черт сечения – ширина полки. Она меньше чем ширина полки у широкополочного двутавра. Но при этом ширина полки двутавра Д меньше чем ширина полки у двутавра нормального типа. Хотя бывают и исключения.
Подводя итог скажем так. Подбор сечения двутавра определяется сложными расчетами. Форма профиля зависит от основных параметров проката и определяет его тип. Иногда характеристики типа определяют вид сечения. С особой тщательностью надо выполнять выбор сечения двутавра для нагруженных конструкций. Остались вопросы? Требуется двутавровая балка? Обращайтесь!
Расчет на жесткость
Жесткость балок характеризуется максимальной величиной прогиба при заданных исходных параметрах. В случае распределенной нагрузки прогиб вычисляется по формуле:
f = 5 * q * L4 / (384 * E * Jy), где
- q – линейная нагрузка на балку;
- L – длина пролета;
- E – модуль упругости материала, для стали С235 равный 2,1 * 106 кгс / см2;
- Jy – минимальный момент инерции для данного профиля.
Для принятых ранее исходных данных, с учетом того, что из расчета на прочность наиболее подходящим профилем оказался № 14, для которого Jy, по табличным значениям ГОСТ, равен 572 см4, можно получить:
f = 2,6 см,
а в относительной мере, с учетом того, что длина пролета 450 см – 1 / 172. Это превышает максимально допустимый прогиб, принятый равным 1 / 250.
Поэтому расчет приходится повторить и вычислить прогиб для другого номера проката. Для № 16, у которого момент инерции равен 873 см4, абсолютный прогиб получается 1,74 см, а относительный – 1 / 256, что является приемлемым.
Требования
Все требования, предъявляемые к балкам из металла, четко обозначены в ГОСТах и СНиПах. Основными требованиями являются:
- Прочность. В зависимости от типа материала, используемого при изготовлении изделия, показатели прочности могут отличаться, но они должны соответствовать значениям, указанным в нормативных документах.
- Период эксплуатации. Металлические конструкции, согласно ГОСТ, должны прослужить минимум 80 лет.
- Устойчивость к коррозии. Готовые элементы должны быть дополнительно обработаны составами, предотвращающими образование коррозии.
Итоги расчета
Итак, для помещения размером 4,5 х 6 м каркас потолочного перекрытия из железобетонных плит ПК-12-10-8 с распределенной нагрузкой 600 кгс / м2 может быть устроен из двутавровых балок профиля № 16 стали марки С235, расположенных вдоль короткой стороны с шагом 1 м. Можно рассчитать, что для такого здания понадобится 7 таких балок длиной по 5 м, и, зная массу и цену погонного метра, вычислить общую массу балочного каркаса и его стоимость.
Так, для приведенного примера общее количество погонных метров – 35; масса балочного каркаса из профиля № 16 – 525 кг.
Особенности процесса монтажа
Процедура устройства перекрытий с использованием металлических балок имеет определенные особенности, которые необходимо знать и четко соблюдать.
Обязательно наличие четкой схемы постройки с произведенными расчетами на прочность и изгиб изделий.
- К боковым граням балок крепятся бруски сечением 60х60, после чего размещается накат из досок.
- Накат накрывается слоем утеплителя, выполняющего функции звуко и теплоизоляции.
- Шаг между стальными балками не должен превышать 150 см, оптимальное расстояние – 100 см.
- Глубина опирания концов металлических конструкций на стены – максимум 25 см.
- Чтобы добиться большей звукоизоляции можно использовать не обычные, а пружинные скобы.
Плюсы и минусы применения в зданиях
Конструкции из металла обладают рядом преимуществ, благодаря которым материал широко используется:
- повышенной прочностью;
- огнестойкостью;
- устойчивостью к внешним факторам;
- повышенной надежностью;
- большим периодом эксплуатации;
- возможностью усилить уже построенное здание;
- увеличенной несущей способностью.
Однако такие балки имеют и свои недостатки, которые также следует учитывать:
- сложность проведения строительных работ;
- необходимость задействовать тяжелую технику;
- металл может подвергаться коррозии;
- требуется производить сложные подсчеты, с чем у новичка могут возникнуть серьезные сложности.
Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83
Наименование профиля двутавра | Высота (h), мм | Ширина полки (b), мм | Толщина стенки (s), мм | Средняя толщина полки (t), мм | Масса 1 м балки, кг | Метров балки в тонне |
Нормальные двутавры | ||||||
Балка 10Б1 | 100 | 55 | 4.1 | 8.1 | 123.46 | |
Балка 12Б1 | 117.6 | 64 | 3.8 | 8.7 | 114.94 | |
Балка 12Б2 | 120 | 64 | 4.4 | 10.4 | 96.15 | |
Балка 14Б1 | 137. 4 | 73 | 3.8 | 10.5 | 95.24 | |
Балка 14Б2 | 140 | 73 | 4.7 | 12.9 | 77.52 | |
Балка 16Б1 | 157 | 82 | 4 | 12.7 | 78.74 | |
Балка 16Б2 | 160 | 82 | 5 | 15.8 | 63.29 | |
Балка 18Б1 | 177 | 91 | 4.3 | 15.4 | 64.94 | |
Балка 18Б2 | 180 | 91 | 5.3 | 18.8 | 53.19 | |
Балка 20Б1 | 200 | 100 | 5.6 | 22.4 | 44.64 | |
Балка 23Б1 | 230 | 110 | 5.6 | 25.8 | 38.76 | |
Балка 26Б1 | 258 | 120 | 5.8 | 28 | 35.71 | |
Балка 26Б2 | 261 | 120 | 6 | 31.2 | 32.05 | |
Балка 30Б1 | 296 | 140 | 5.8 | 32.9 | 30.4 | |
Балка 30Б2 | 299 | 140 | 6 | 36. 6 | 27.32 | |
Балка 35Б1 | 346 | 155 | 6.2 | 38.9 | 25.71 | |
Балка 35Б2 | 349 | 155 | 6.5 | 43.3 | 23.09 | |
Балка 40Б1 | 392 | 165 | 7 | 48.1 | 20.79 | |
Балка 40Б2 | 396 | 165 | 7.5 | 54.7 | 18.28 | |
Балка 45Б1 | 443 | 180 | 7.8 | 59.8 | 16.72 | |
Балка 45Б2 | 447 | 180 | 8.4 | 67.5 | 14.81 | |
Балка 50Б1 | 492 | 200 | 8.8 | 73 | 13.7 | |
Балка 50Б2 | 496 | 200 | 9.2 | 80.7 | 12.39 | |
Балка 55Б1 | 543 | 220 | 9.5 | 89 | 11.24 | |
Балка 55Б2 | 547 | 220 | 10 | 97.9 | 10.21 | |
Балка 60Б1 | 593 | 230 | 10.5 | 106.2 | 9. 42 | |
Балка 60Б2 | 597 | 230 | 11 | 115.6 | 8.65 | |
Балка 70Б1 | 691 | 260 | 12 | 129.3 | 7.73 | |
Балка 70Б2 | 697 | 260 | 12.5 | 144.2 | 6.93 | |
Балка 80Б1 | 791 | 280 | 13.5 | 159.5 | 6.27 | |
Балка 80Б2 | 798 | 280 | 14 | 177.9 | 5.62 | |
Балка 90Б1 | 893 | 300 | 15 | 194 | 5.15 | |
Балка 90Б2 | 900 | 300 | 15.5 | 213.8 | 4.68 | |
Балка 100Б1 | 990 | 320 | 16 | 230.6 | 4.34 | |
Балка 100Б2 | 998 | 320 | 17 | 258.2 | 3.87 | |
Балка 100Б3 | 1006 | 320 | 18 | 285.7 | 3.5 | |
Балка 100Б4 | 1013 | 320 | 19.5 | 314.5 | 3. 18 | |
Широкополочные двутавры | ||||||
Балка 20Ш1 | 193 | 150 | 6 | 30.6 | 32.68 | |
Балка 23Ш1 | 226 | 155 | 6.5 | 36.2 | 27.62 | |
Балка 26Ш1 | 251 | 180 | 7 | 42.7 | 23.42 | |
Балка 26Ш2 | 255 | 180 | 7.5 | 49.2 | 20.33 | |
Балка 30Ш1 | 291 | 200 | 8 | 53.6 | 18.66 | |
Балка 30Ш2 | 295 | 200 | 8.5 | 61 | 16.39 | |
Балка 30Ш3 | 299 | 200 | 9 | 68.3 | 14.64 | |
Балка 35Ш1 | 338 | 250 | 9.5 | 75.1 | 13.32 | |
Балка 35Ш2 | 341 | 250 | 10 | 82.2 | 12.17 | |
Балка 35Ш3 | 345 | 250 | 10.5 | 91.3 | 10.95 | |
Балка 40Ш1 | 388 | 300 | 9. 5 | 96.1 | 10.41 | |
Балка 40Ш2 | 392 | 300 | 11.5 | 111.1 | 9 | |
Балка 40Ш3 | 396 | 300 | 12.5 | 123.4 | 8.1 | |
Балка 50Ш1 | 484 | 300 | 11 | 114.4 | 8.74 | |
Балка 50Ш2 | 489 | 300 | 14.5 | 138.7 | 7.21 | |
Балка 50Ш3 | 495 | 300 | 15.5 | 156.4 | 6.39 | |
Балка 50Ш4 | 501 | 300 | 16.5 | 174.1 | 5.74 | |
Балка 60Ш1 | 580 | 320 | 12 | 142.1 | 7.04 | |
Балка 60Ш2 | 587 | 320 | 16 | 176.9 | 5.65 | |
Балка 60Ш3 | 596 | 320 | 18 | 205.5 | 4.87 | |
Балка 60Ш4 | 603 | 320 | 20 | 234.2 | 4.27 | |
Балка 70Ш1 | 683 | 320 | 13.5 | 169. 9 | 5.89 | |
Балка 70Ш2 | 691 | 320 | 15 | 197.6 | 5.06 | |
Балка 70Ш3 | 700 | 320 | 18 | 235.4 | 4.25 | |
Балка 70Ш4 | 708 | 320 | 20.5 | 268.1 | 3.73 | |
Балка 70Ш5 | 718 | 320 | 23 | 305.9 | 3.27 | |
Колонные двутавры | ||||||
Балка 20К1 | 195 | 200 | 6.5 | 41.5 | 24.1 | |
Балка 20К2 | 198 | 200 | 7 | 46.9 | 21.32 | |
Балка 23К1 | 227 | 240 | 7 | 52.2 | 19.16 | |
Балка 23К2 | 230 | 240 | 8 | 59.5 | 16.81 | |
Балка 26K1 | 255 | 260 | 8 | 65.2 | 15.34 | |
Балка 26K2 | 258 | 260 | 9 | 73.2 | 13.66 | |
Балка 26K3 | 262 | 260 | 10 | 83. 1 | 12.03 | |
Балка 30К1 | 296 | 300 | 9 | 84.8 | 11.79 | |
Балка 30К2 | 304 | 300 | 10 | 96.3 | 10.38 | |
Балка 30К3 | 300 | 300 | 11.5 | 108.9 | 9.18 | |
Балка 35К1 | 343 | 350 | 10 | 109.7 | 9.12 | |
Балка 35К2 | 348 | 350 | 11 | 125.9 | 7.94 | |
Балка 35К3 | 353 | 350 | 13 | 144.5 | 6.92 | |
Балка 40К1 | 393 | 400 | 11 | 138 | 7.25 | |
Балка 40К2 | 400 | 400 | 13 | 165.6 | 6.04 | |
Балка 40К3 | 409 | 400 | 16 | 202.3 | 4.94 | |
Балка 40К4 | 419 | 400 | 19 | 242.2 | 4.13 | |
Балка 40К5 | 431 | 400 | 23 | 291.2 | 3. 43 | |
Двутавры дополнительной серии (Д) | ||||||
Балка 24ДБ1 | 239 | 115 | 5.5 | 27.8 | 35.97 | |
Балка 27ДБ1 | 269 | 125 | 6 | 31.9 | 31.35 | |
Балка 36ДБ1 | 360 | 145 | 7.2 | 49.1 | 20.37 | |
Балка 35ДБ1 | 349 | 127 | 5.8 | 33.6 | 29.76 | |
Балка 40ДБ1 | 399 | 139 | 6.2 | 39.7 | 25.19 | |
Балка 45ДБ1 | 450 | 152 | 7.4 | 52.6 | 19.01 | |
Балка 45ДБ2 | 450 | 180 | 7.6 | 65 | 15.38 | |
Балка 30ДШ1 | 300.6 | 201.9 | 9.4 | 72.7 | 13.76 | |
Балка 40ДШ1 | 397.6 | 302 | 11.5 | 124 | 8.06 | |
Балка 50ДШ1 | 496.2 | 303.8 | 14.2 | 155 | 6.45 |
Если на двутавр существуют ГОСТ ы, то изготовление тавровой балки осуществляется по ТУ 14-2-685-86
Обозначение здесь такое же, как и у двутавровой балки.
Тавры колонные и Тавры ШТ по ТУ 14-2-685-86 имеют следующие размеры
Тавры ШТ по ТУ 14-2-685-86. Наименование профиля, вес.
Необходимо рассчитать несущую способность стальной балки при реконструкции жилого дома.
Google Answers: Необходимо рассчитать несущую способность стальной балки при реконструкции жилого дома.
|