Нагрузка на металлический двутавр

Расчет двутавровой балки

Стальная двутавровая балка – вид фасонного проката, поперечное сечение которого имеет форму буквы «Н». Чаще всего применяется в многоэтажном жилом и промышленном строительстве. Для подбора сечения двутавровой балки производят расчеты на прогиб и прочность с помощью формул или онлайн-калькулятора. В качестве исходных данных используют планируемую схему крепления, длину свободного пролета, нагрузки, материал изготовления двутавра.

Нагрузка собственного веса ↑

Чтобы определить в случае необходимости вес двутавровой балки пользуются специальными таблицами, где расписаны ее характеристики, к примеру, габариты, марка стали и т. д. В таблице представлена теоретическая масса 1 м профиля.

балка двутавровая размеры и вес (ГОСТ 8239-89)

Пример расчета двутавра ↑

Предположим необходимо рассчитать вес двутавра № 12 длиной в 3 метра. Согласно таблице условная масса погонного метра данного профиля равна 11,50 кг. Если перемножить полученные значения, то получим величину общей массы – 34,5 кг.

Точнее значение веса сварной металлоконструкции можно посчитать, используя специальные онлайн калькуляторы, один из которых предоставлен на нашем сайте в рубрике “Калькуляторы” .

В калькуляторе выбирают соответствующий номер двутавра и вводят необходимый метраж. Как видите, полученное значение больше рассчитанного нами на 0,12 кг.

Выбор номера двутавровой балки

При подборе по предельному состоянию между 2-мя номерами делают выбор в пользу изделия, имеющего более массивное сечение.

Примеры выбора двутавровой балки по номеру:

• 10-ый – пролет 3-4 м, шаг 1 м, воздействие – 300 кг/пм;
• 16-ый – пролет 6 м, шаг 1 м, нагрузка– 300 кг/пм;
• 20-ый пролет 3-4 м, шаг 1,1 / 1,2 м, усилие – 400-500 кг/м.

Чтобы определить номер профиля посредством онлайн-калькулятора, кроме значения типовой схемы крепления двутавра, воздействия усилий и нагрузка, следует указать параметр длины пролета, материал изделия.

Подбор двутавра на практике

Ну что же, самое время перейти к практике. Например, посчитали вы балку, построили эпюры и нужно теперь подобрать двутавр удовлетворяющий условию прочности. Для этого вам необходимо:

Проанализировать эпюру изгибающих моментов и определить положение наиболее опасного сечения. Опасным считаем то сечение, в котором изгибающий момент максимален. Скажем, у вас он будет равен 30 кНм.

Далее необходимо определить минимально допустимый момент сопротивления из условия прочности. Допустимое напряжение примем равным 160 МПа:

Нашли момент сопротивления. Далее по сортаменту двутавров (ГОСТ 8239-89) выбираем номер профиля,у которого момент сопротивления будет ближайшим большим к нашему расчетному. Это двутавр № 20а у которого момент сопротивления равен 203 см 3 .

Делаем проверочный расчет. Вычисляем напряжение с табличным значением момента сопротивления:

Так как получили напряжение меньшее, чем допустимое, можно сделать вывод, что подобранный двутавр удовлетворяет условию прочности. В некоторых учебниках, авторы допускают перенапряжение для стандартного металлопроката не больше 5%. То есть, можно было взять и посчитать напряжение для двутавра №20, у которого момент сопротивления чуть меньше, чем наше расчетное значение. И возможно, что перенапряжение бы было меньше 5 %.

3 Как марки стали влияют на расчеты?

При расчете прочности несущей балки в обязательном порядке учитывается марка стали, которая использовалась в процессе производства, и тип производственного проката. Для сложных конструкций и возведения перекрытий жилых зданий, коммерческих помещений, мостов необходимо выбирать балки из максимально прочных марок стали. Изделия с более высокой прочностью обладают меньшими габаритными размерами, но при этом способны выдерживать большие нагрузки.

Таким образом, расчет на прочность рекомендуется проводить несколькими способами, а полученные данные сравнить для получения максимально точных результатов вычислений. При определении прочности необходимо знать нормативные и расчетные напряжения и учитывать такие параметры, как поперечные и продольные силы, а также крутящие моменты. Существует несколько вариантов расчетных калькуляторов, с помощью которых определяется максимально и минимально допустимая нагрузка на прочность.

Классификация двутавровых балок

Двутавровые балки отличаются по нескольким показателям, в связи с этим имеют различную маркировку. Параметры профилей разных марок можно найти в таблице сортаментов изделий. Исходя из конструкции, двутавры делятся на три основных вида: стандартный профиль, широкополочный и колонный. Также существует несколько дополнительных категорий.

Нормальный или стандартный двутавр (Б) используется при средних нагрузках. Применяют в основном при строительстве зданий и сооружений, эстакад, мостов и тоннелей, а также для железнодорожного транспорта.

Широкополочный двутавр (Ш) применяется при повышенных нагрузках. Он обладает долговечностью благодаря форме и расположению полок. Профиль характерен высокими показателями прочности, жесткости и коэффициентом сопротивления при сжатии и изгибе.

Колонный тип двутавра (К) отличается толщиной перемычек и полок, что делает изделие устойчивым к механическим нагрузкам. Местом применения являются колонны и опорные конструкции. Одним из минусов данного типа является мощное сечение балок, что приводит к увеличению веса.

Монорельс (М) имеет специальное назначение. Так как полки двутавра располагаются под наклоном, его используют для создания системы транспортировки на производственных складах.

Специальный двутавр (С) с различными расположениями полок: параллельным или под наклоном. В основном применяется при выполнении армирования шахт.

Узкополочный двутавр (У) характеризуется уменьшенной шириной полок. Используется в качестве опор для слабонагруженных конструкций.

Дополнительный двутавр (Д) не попадает ни в одну из обозначенных категорий. Изготавливают такие балки на заказ по индивидуальным параметрам.

Двутавровая балка имеет различные параметры, что определяет их сферу применения. При этом выпуск двутавров строго регламентируется государственными нормативными документами. Благодаря контролю производства, стандартам и нормам с помощью двутавровых профилей можно обеспечить прочность и долговечность возводимого сооружения.

Особенности двутавра

Балки двутавровые являются вариантом фасонного проката, выполненного из стали высокого качества. При этом может использоваться низколегированная или углеродистая сталь. По своей форме двутавр напоминает брус. При этом их применяют для наклонной или горизонтальной установки. Балки двутавровые чаще выпускаются в форме «Н», что придает им дополнительные прочностные характеристики.

Балка металлическая двутавровая: процесс производства

Двутавр всегда производят в несколько этапов. Металл изначально раскраивают на полосы необходимых параметров. Для улучшения проварки необходимо разделять кромки при помощи специализированного станка. Приготовленные полосы устанавливают на сборочном станке. Они укладываются на входной конвейер. После этого их зажимают, позиционируют и надежно фиксируют. Работы по сварке осуществляются на специальном станке.

Обычно двутавр включает три элемента. Автомат для сварки приваривает поясные швы. При этом ребра жесткости необходимо приваривать при помощи полуавтомата или ручным способом. Подготовленный двутавр зачищают от жира, ржавчины и налета грязи. Затем двутавровые балки покрывают краской и лаком.

Описание

Стальные балки перекрытия представляют собой металлический брус определённой длины и определённой формы поперечного сечения. Как правило, металлические балки исполняются из высокопрочной стали марки Ст 5 с формой поперечного сечения типа двутавр и швеллер.

Балки производятся именно в таких формах поперечного сечения, потому что расчёт показывает, что такая форма является более экономически выгодной по сравнению с другими геометрическими фигурами.

Кроме того, расчёты показывают, что балка именно двутаврогого сечения лучше всего воспринимает давление и такие нагрузки, как изгиб, кручение и их совместное действие.

Продолжая перечислять преимущества двутавровых балок, можно отметить немаловажный факт того, что такая форма сечения помогает уменьшить вес конструкции.

Это помогает снизить нагрузку, например, на стены и фундамент здания, если в межэтажном перекрытии использовать металлические балки перекрытия. Также, из преимуществ можно отметить простоту монтажа любой конструкции из балок, скорость выполнения работ.

Все значения площадей и массы профиля представлены в таблицах ГОСТ 8239-72. Чтобы её произвести, необходимо произвести расчёт профиля по прочностным характеристикам и вычислить подходящую площадь. Точная методика представлена ниже.

Таким образом, видно, что в качестве бруса перекрытия стоит использовать именно стальные балки, так как они во многом выигрывают по сравнению с конкурирующими материалами.

Где используют стальные двутавры

Металлическая балка применяется в различных сферах строительства: в промышленном, гражданском и крупнопанельном для возведения перекрытий, колонных металлоконструкций, мостов, опор и подвесных путей.

Специальную информацию о размерах, несущей способности двутавровой балки, нагрузки на перекрытие и расчет прочности этого проката, вы всегда получите у специалистов METAL БЮРО по телефону +7 (495) 232-2233 или через ответ по заявке на закупку металла.

Двутавровая балка – один из видов металлического профиля, как правило, изготавливаемый из углеродистой и низколегированной стали. Находит широкое применение в строительстве, так как обладает высочайшими показателями жесткости и прочности.

Калькулятор веса двутавровой балки от сервиса KALK.PRO позволяет рассчитать массу металлопроката на основании известных параметров сортамента и его длины. Алгоритм программы основан на табличных значениях ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные», ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок».

В расчетах используются все возможные серии двутавровых балок, такие как 12, 14, 16, 18, 20, 30, 25б1, 30б1 и т.д. При необходимости, вы сразу же можете воспользоваться марочником металлов или заглянуть в ГОСТы, в соответствующих вкладках инструмента.

По умолчанию считается вес 1 метра двутавровой балки.

Рассчитать вес двутавра

1. Выберите тип металла (по умолчанию Сталь).
2. Подтвердите тип сортамента – Балка / Двутавр.
3. Выберите способ расчета – Расчет веса.
4. Выберите тип балки – Двутавр нормальный / С уклоном полок / Широкополочный / Колонный / Сварной / Дополнительной серии.
5. Укажите серию балки.
6. Введите длину металлопроката L, м.

Перевод балки из тонн в метры

1. Выберите тип металла (по умолчанию Сталь).
2. Подтвердите тип сортамента – Балка / Двутавр.
3. Выберите способ расчета – Расчет длины.
4. Выберите тип балки – Двутавр нормальный / С уклоном полок / Широкополочный / Колонный / Сварной / Дополнительной серии.
5. Укажите серию балки.
6. Введите вес металлопроката W, кг.

Формула расчета веса двутавра

Вес двутавровой балки, также можно рассчитать классическим способом вручную – для это необходимо подставить значения из таблиц ГОСТ в простую математическую формулу:

Формула расчета веса двутавра: m = ρ × (2 × b × t + (h — 2 × t) × s) × L

• h – высота балки;
• t – толщина полки;
• b – ширина полки;
• s – толщина стенки;
• ρ – плотность металла;
• L – длина проката.

Балка двутавровая – Размеры и вес (таблица)

Для определения размера и веса двутавра используют таблицы из государственных стандартов и стандарта ассоциации предприятий продукции черной металлургии. Для обозначения типов стальных балок с уклоном внутренних граней используют ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные», для двутавров с параллельными гранями – ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок». В последнем нормативном документе, также используются обозначения:

• Ш – широкополочный;
• К – колонный;
• Б – нормальный;
• Д – дополнительной серии.

Производство горячекатанных и сварных двутавровых балок

Производство двутавровых балок может производиться двумя способами: горячей прокаткой и сваркой.

При прокатке раскаленные слитки перемещаются по прокатному стану, подвергаясь обработке множеством валков – так что в результате их поперечное сечение уменьшается и меняет форму, а длина резко увеличивается.

Горячая прокатка – надежный способ производства двутавровых балок с одинаковыми стандартными параметрами, что обеспечивает высокую производительность процесса.

Однако, у прокатных станов есть и свои недостатки:

• во-первых – они не могут обеспечить высокое качество поверхностей у получаемых изделий, они получаются неровными из-за того, что на них остается довольно много окалины.
• во-вторых – прокатные станы могут выпускать только весьма ограниченный сортамент продукции, поскольку их переналадка очень сложна и трудоемка.
• в-третьих — размеры прокатных станов имеют свои пределы, которые ограничивают и размеры двутавровых горячекатаных балок.

Поэтому, если для создания каких-то конструкций требуются двутавровые балки с возможностями большими, чем у двутавра марки 60Б, то применяется сварной профиль.

Высота сварной двутавровой балки может достигать 1500 мм, допустимая длина – до 15 000 мм, ширина полки – до 8000 мм.

Технология производства сварных двутавровых балок позволяет менять физические свойства этого профиля путем использования в одном изделии различных марок стали (т.н. комбинированные или дву-стальные балки).

При этом для испытывающих наибольшие нагрузки элементов балки используются марки стали с повышенной прочностью, а менее напряженнее производятся из обычной малоуглеродистой стали. Данный способ дает возможность снизить количество отходов и цену двутавровой балки без потери ее несущей способности.

Сварная технология используется при изготовлении тонкостенных, разнополочных, перфорированных, а также балок переменного сечения. При этом сечение сварного профиля сравнительно легко поддается оптимизации, что позволяет уменьшить вес металлоконструкции.

Однако, поскольку технологический процесс производства сварных двутавровых балок включает такие термические процессы, как резку заготовок и сварку под флюсом, то он неизбежно будет связан с возможностью возникновения тепловых деформаций металла и образованию т.н. «грибовидного профиля».

Поэтому после сварки двутавровые балки должны проходить дополнительную прокатку для выправления геометрии полок. После прокатки через систему роликов поверхность профиля очищают и наносят на нее защитное покрытие.