Допускаемые напряжения для швеллеров

Какой швеллер положить на пролет 6 метров. Расчет металлической балки перекрытия. Условные обозначения в маркировке швеллера — как в них разобраться

При расширении существующих или устройстве новых проемов в несущих стенах, проект перепланировки квартиры может содержать различные способы металлоусиления. Здесь мы рассмотрим такой распространенный вариант, как усиление швеллером.

Швеллерное усиление в форме П-образной рамы или горизонтальной перемычки подходит для бетонных и кирпичных несущих стен.

Рама или перемычка из металлических профилей принимает на себя нагрузку, которая до этого приходилась на демонтированный участок стены, что позволяет сохранить несущую способность стены, не снижая ее. Таким образом, усиление дверного проема швеллером позволяет предотвратить растрескивание или даже обрушение стены.

Примеры усиления проемов в бетонных стенах

Пример усиления проемов в кирпичных стенах

Читайте также: Диаметры отверстий под фундаментные болты

Расчет нагрузки на швеллер (расчет на прочность)

Зачастую швеллер применяется для изготовления металлоконструкций (крановых мостов, ферм, лестниц, цеховых пролетов и пр.), при монтаже быстровозводимых зданий и сооружений, каркасов гаражей, стеллажей складских помещений, перекрытий, оснований крыш, армирования и усиления узлов. Основное достоинство этого проката – высокая несущая способность, которая имеет место благодаря форме его сечения (П-образное), при относительно малой металлоемкости.
Методика расчета размера швеллера, таблица моментов сопротивления швеллера по ГОСТ — смотрите здесь.

П-образный профиль, как горячекатаный, так и гнутый в металлоконструкциях чаще всего работает либо просто на изгиб, либо на изгиб + растяжение/сжатие. Расчет швеллера на прогиб (на прочность) – является обязательным при проектировании изделия, в состав которого входит данный профиль. Он может быть проверочным и проектировочным. Рассмотрим на примере расчет распределенной нагрузки на швеллер, который имеет шарнирное закрепление.

Пусть имеется швеллер 10П, изготовленный из стали 09Г2С. Длина балки составляет 10 метров. Для того, чтобы определить допустимое значение нагрузки на швеллер (допустимые значения), необходимы некоторые справочные данные. Возьмем их из соответствующих ГОСТов и СНиПов.

Предел текучести стали 09Г2С (или нормативное сопротивление) составляет Rун = 345 МПа. Моменты сопротивления швеллера 10П берем из ГОСТ 8240-97, и их значения относительно осей Х и Y составляют: Wx=34,9 см3, Wy=7,37 см3. Максимальный изгибающий момент возникает балке с таким типом закрепления и нагружения посередине, и определяется из выражения: М = W∙Rун.

Произведем расчет допустимого момента для двух случаев расположения швеллера: 1) стенка расположена вертикально; 2) стенка расположена горизонтально. Тогда:

М1 = 34,9∙345=12040,5 Н∙м
М2 = 7,37∙345=2542,65 Н∙м

Зная момент, определим допустимые значения распределенной нагрузки на швеллер. Она составит:

q1 = 8∙М1/L2 = 8∙12040,5/102 = 963,24 Н/м или 96,3 кгс/м q2 = 8∙М2/L2 = 8∙2542,65/102 = 203,4 Н/м или 20,3 кгс/м

Получив значения допустимых распределенных нагрузок на швеллер, можно сделать вывод, что при данных условиях несущая способность швеллера расположенного по вертикали примерно в пять раз больше, чем в случае его расположения по горизонтали.

Сфера применения

В последнее время это изделие получило большую популярность в использовании. И это неудивительно. В строительной сфере это изделие просто незаменимо, оно дает не только прочность и надежность конструкции в целом, но и безопасность. При введении в эксплуатацию любого строительного объекта школа, административное здание или собственный дом, всегда используется специальный металлический уголок или швеллер. Непосредственно в самой конструкции его задача обеспечивать мощную поддержку для всех сложных частей. Специалисты советуют использовать его и в укладке фундамента, что дает большую прочность будущему объекту.

Еще это изделие широко применяют для осуществления перекрытий каркасов и для оборудования пандусов. Поэтому для обеспечения жесткости и устойчивости строения без него не обойтись. Помимо строительной сферы, он используется в автомобильной и вагоностроительной промышленности, в архитектурном и станкостроении. Благодаря тому, что изделие имеет прочный осевой изгиб, оно нашло свое применение практически во всех отраслях экономики.

Приобрести такое изделие можно в любом металлопрокатном производстве или металлобазе.

Кроме обычного, горячекатаного, также выпускается швеллер гнутый. Он изготавливается в результате прокатки стали на специальном профилегибочном стане. В изготовлении подобного изделия используется как горячекатаные, так и холоднокатаные заготовки. Они различаются от совершенных на сортовых прокатных станах ( горячекатаных ) визуально и имеют разные несущие способности и технические характеристики при одних величинах.

Для изготовления швеллера используют два главных вида производства – это горячий прокат и холодный изгиб. По технологии горячего проката выпускают швеллеры, у которых боковые грани, по взаимоотношению к основной, образуют резкий уголок. По технологии холодного изгиба производят гнутый, который нельзя отменить, в свою очередь, необходим для решения некоторых задач на производстве. Гнутый швеллер, не располагает уголков, поскольку производится на специальном профилегибочном оборудовании.

Слово швеллер происходит от немецкого Schweller, «юбка». Производится швеллер способом горячего проката стальных заготовок ( горячекатаный ) или излома. Эти металлопрофильные изделия могут различаться товарищ от друга типоразмерами, по способу изготовления, маркой стали, но непременно подлежат сертификации. Все параметры и геометрические размеры строго регламентируются ГОСТами. В сечении швеллер представляет собой свободный литеру ; именно ширина, или, вернее, высота швеллера ( в сантиметрах ) назначает его номер. Обе полки швеллера находятся по одну страну относительно стены ( в различие, например от двутавра ).

Читайте также: Углеродистая качественная конструкционная сталь

С его помощью возводятся отдельные части конструкций, или целые каркасы зданий и сооружений, в том числе крупногабаритных, таких подобно мостам и крупные промышленные сооружения. Это универсальное изделие, замещающее для формирования перекрытий в т.ч.

Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

При проектировании перекрытий, несущих металлоконструкций не достаточно одного прочностного расчета нагрузки на швеллер. Чтобы обеспечить надежность проектируемой конструкции, необходимо также произвести расчет на жесткость швеллера. Прогиб в данном случае не должен превышать допустимое значение. Эта проверка профиля является обязательной при проектировании перекрытий для жилых и прочих помещений. Для примера возьмем ту же балку, что и ранее. Распределенная нагрузка, действующая на нее, составляет 50 кгс/м или 500 Н/м. Момент инерции швеллера 10П имеет значение Ix = 175 см4. При проверке балки на жесткость, определяется ее относительный прогиб по формуле:

М – изгибающий момент, Н∙м L = 1000 см – длина хлыста E = 2,1∙105 МПа – модуль упругости стали Ix = 175 см4 – момент инерции сечения швеллера

Момент сопротивления швеллера, изгибающий момент равен: М = q∙L2/8 = 500∙102/8 = 6250 Н∙м.

Тогда относительный прогиб швеллера 10П составит: f/L = 6250∙1000/(10∙2,1∙105∙175) = 0,017 = 1/59

Если сравнивать с допустимыми значениями относительно прогиба согласно СНиПам, то данный швеллер нельзя использовать для межэтажных перекрытий, так как там допустимое значение составляет 1/200. Следовательно, несмотря на обеспечение прочности данной конструкции, необходимо подбирать больший профиль швеллера, и проверять его на жесткость.

Прайс-лист на балку ГОСТ 19425 серии М, ГОСТ 8239, СТО АСЧМ 20-93, ГОСТ 26020 (Б-нормальную, Ш-широкополочную, К-колонную) для перекрытий.

Цены на уголок равнополочный сталь 3 сп/пс и 09Г2С, оцинкованный, неравнополочный ст. 3 для гражданского и промышленного строительства.

Швеллер — это очень востребованное сегодня изделие, изготовленное из металла. Его главным отличительным свойством является сечение П-образной формы. Толщина готового изделия может составлять от 0,4 до 1,5 см, а высота стенок — 5-40 см.

Тонкополочные изделия изготавливаются с помощью обработки гибкой полосы при помощи специальных профильных станов. Швеллеры, производимые из цветных металлов, получают после обработки заготовки прессованием и выдавливанием, а стальные – по технологии горячей прокатки металлической заготовки на сортовых станах.

Как работает швеллер на нагрузку

Читайте также: Фундаментный болт с коническим концом тип 6.1 сталь 35 м12х300 ГОСТ 24319.1-2012

Все разновидности этого материала широко применяются в строительной отрасли.

Изготовление стального швеллера

Стальной швеллер (ГОСТ 8240-97) имеет ярко выраженное отличие от обычной балки, которое заключается в наличии особого сечения П-образной формы.

Такие металлоизделия получают путем прокатки заготовок горячим методом или с применением технологии холодной деформации стальных листов.

Его производят в виде стального сортового проката 3пс/сп5 и проката из сплавов 09г2с. Швеллеры в зависимости от формы делятся на две разновидности:

параллельный — внутренние грани расположены строго параллельно относительно друг друга;
уклонный — внутренние грани размещаются под уклоном.

Как упоминалось выше, швеллер — это очень востребованный и популярный материал, без которого не может обойтись ни одна стройка. Он применяется при возведении зданий и сооружений жилого и промышленного назначения, частных и загородных домов, заборов и ограждений, мостов, металлоконструкций и ферм.

Горячекатаный швеллер

Одной из разновидностей стального является горячекатаный швеллер, сечение которого также П-образной формы. Его изготовляют в виде двух полок, которые друг к другу расположены параллельно, и одной соединяющей стенки. Такой швеллер делится на 3 разновидности:

с кратной немерной длиной;
с кратной мерной длиной;
с мерной длиной.

Что касается размеров швеллера, то они могут быть и нестандартными, поскольку все зависит от пожеланий и требований заказчика. Внутренние грани должны иметь уклон не более 10 %. Горячекатаный швеллер – это универсальный материал для легкой и тяжелой отраслей промышленности.

Разновидности

Сегодня существуют другие разновидности горячекатаного швеллера, например специальный для вагоностроения и такой же для автомобилестроения.

Гнутый стальной швеллер производят из низколегированной, горячекатаной, холоднокатаной и углеродистой стали на гибочных станках. Он делится на два вида: неравнополочный и равнополочный.

Применяется такой металлопрокат в случаях, когда на возводимую конструкцию будут оказываться огромные нагрузки на изгиб.Для производства низколегированного стального швеллера используется (как видно из названия) низколегированная сталь.

Она характеризуется высокой стойкостью к различным динамическим нагрузкам и большим колебаниям температуры воздуха.

Швеллер: размеры

Таблица ниже содержит характеристики швеллеров марки У (грани расположены с уклоном).

Следующая таблица содержит характеристики горячекатаных швеллеров марки П с параллельными гранями.

t – толщина полки;
b – ее ширина;
h – высота готового изделия;
s – толщина стенки.

Таким образом, стальной швеллер – это изделие, предназначенное для придания возводимым конструкциям более высокой устойчивости. Всю осевую нагрузку такой металлопрокат принимает на себя и равномерно ее распределяет по своей поверхности. Благодаря этому обеспечиваются высокая жесткость и прочность металлоконструкции при нагрузках на изгиб.

Установка швеллера — как правильно установить на конструкциях?

Швеллер – вид фасонного проката, часто используемый для монтажа перекрытий. Перекрытие – нагружаемая конструкция, находящаяся внутри здания и разделяющая его на несколько уровней: этажи, мансарды, чердаки. Оно воспринимает нагрузки от элементов самого перекрытия, оборудования, мебели, людей с последующей их передачей на стены или колонны, что зависит от архитектуры здания.

Перекрытия бывают плитными и балочными. Второй вариант часто используется в малоэтажном частном строительстве, функцию балки может выполнять стальной швеллер.

Как правильно установить швеллер при устройстве перекрытия?

П-образный профиль применяется для создания цокольных, межэтажных и чердачных перекрытий. При установке швеллера учитывают следующие моменты:

швеллер устанавливают на полку, то есть поперечное сечение имеет вид буквы «С», а не «П». Это связано с тем, что момент сопротивления сечения в этом случае выше, чем при монтаже проката буквой «П»;
правильная установка швеллера в конструкциях подразумевает расположение букв «С» от середины перекрытия в противоположные стороны, так как центр тяжести этого профильного изделия располагается вне сечения его стенки. Положение центра тяжести зависит от модификации швеллера. Такая схема монтажа компенсирует касательные напряжения.

Способы закрепления швеллера при устройстве перекрытий

Межэтажная балка перекрытия – шарнирно-опертая, испытывает равномерно-распределенную нагрузку.
Козырек из двух швеллеров с железобетонным заполнителем – консольные балки с жесткой заделкой, нагружаются равномерно-распределенно.
Балка перекрытия, выпущенная за пределы стены, – шарнирно-опертая с равномерной нагрузкой.
Перемычка, предназначенная для опирания одной или двух балок перекрытия, – шарнирно-опертая с одной или двумя сосредоточенными нагрузками.
Козырек из двух профилей со стальным листом между ними и с установленной стеной – консольные балки с сосредоточенной нагрузкой.

От правильного выбора номера швеллера, шага между балками и способа закрепления во многом зависит надежность строительной конструкции.

Расчет нагрузки на двутавр

Двутавр – вид фасонного металлопроката, способный принимать большие нагрузки, по сравнению с уголком и швеллером. В частном строительстве металлопрокат с сечением Н-образного профиля используется только при создании крупногабаритных строений.

Для выбора подходящего номера двутавровой балки производят профессиональные расчеты на прочность и прогиб с помощью формул или с использованием онлайн-калькулятора.

Исходными данными являются: длина пролета, тип закрепления балки, характер нагрузки, планируемый шаг размещения профильного проката, наличие или отсутствие дополнительных опор, марку стали.

Выбор типа балки, в зависимости от запланированных нагрузок

Производители предлагают металлические двутавры с несколькими типами поперечного сечения, предназначенные для различных эксплуатационных условий.

Такая продукция, в зависимости от типа сечения, может применяться в крупногабаритном жилищном строительстве, при возведении зданий промышленного и гражданского назначения, в мостостроении.

Читайте также: Проблематика и сложности работы по оксидированию нержавеющей стали

Для каждого из них в соответствующем стандарте имеется таблица, в которой указаны размерные параметры, масса 1 м, момент и радиус инерции, момент сопротивления. Эти характеристики используются в расчетах на прогиб и прочность.

С уклоном внутренних граней полок 6-12 %

Производство этого металлопроката регламентируется ГОСТом 8239-89. Благодаря скруглению внутренних граней около стенки, обладают высокой прочностью и устойчивостью к прилагаемым усилиям.

С параллельными внутренними гранями полок

Эта продукция выпускается в соответствии с ГОСТом 26020-83, выделяют следующие типы:

Б – нормальный. Применяется для эксплуатации под средними нагрузками.
Ш – широкополочный. Может использоваться для разрезки по продольной оси для получения таврового профиля. Тавр укладывается на один пролет. Целый двутавровый профиль – на один или несколько пролетов. Эти металлоизделия очень массивны. Плюсом их использования является возможность использования в качестве самостоятельного элемента без применения усиливающих деталей.
К – колонный. Это наиболее массивные профили. Имеют широкие, утолщенные полки и стенки. Применяются при устройстве большепролетных конструкций.

Какую нагрузку выдерживает швеллер?

Швеллер представляет собой металлопрокат, который активно используется в строительстве. Причём, конкретную сферу строительства определить достаточно сложно (практически невозможно). Ведь швеллер применяется при строительстве практически любых конструкций. Однако, швеллер выполняется в различных конфигурациях из различных сплавов. А это означает, что и несущая способность у вариаций швеллера неодинакова.

Швеллер купить в Ростове не составит больших сложностей. Необходимо лишь чётко представлять характеристики швеллера перед приобретением. О том, как осуществить расчёт несущих способностей конструктивного металлопроката, Вы узнаете из нижеприведённой публикации.

Восприятие механических нагрузок

Основной задачей швеллер является именно восприятие и распределение механических нагрузок в строительных конструкциях различного вида. Другими словами, швеллер будет прогибаться под нагрузкой в любом случае.

Однако, существует допустимый изгиб и критический. При критическом изгибе швеллера начинается его пластическая деформация, а затем и разрушение изделия в принципе.

На изгиб швеллера напрямую влияет его геометрический размер.

Ниже перечислены характеристики конструктивного металлопроката, которые в принципе используются для выполнения расчёта на несущие способности:

нормативная нагрузка;
тип швеллера (конфигурация полок, специального назначения, облегченный и т.д.);
длина пролёта швеллера;
количество швеллеров, укладываемых рядом друг с другом;

Расчёт осуществляется математически. Сопромат предлагает несколько зависимостей, позволяющих с высокой степенью точности определить несущие характеристики швеллера (вне зависимости от типа и конфигурации).

Какую нагрузку выдерживает швеллер 10

Швеллер считается самым распространенным изделием металлопроката. Это металлическая заготовка в виде балки, которая имеет форму буквы «П». К основным полезным функциям швеллера относят увеличение устойчивости и жесткости разных сооружений, что позволяет последним выдерживать высокие нагрузки.

Изделие изготавливается методом горячей деформации металла на прокатном стане без применения впоследствии дополнительной термической обработки. Все нормы выпуска швеллера 10П указаны в нормах стандарта ГОСТа 8240-97.

Швеллер 10 технические характеристики

В каждом стандарте по ГОСТу указаны технические характеристики швеллера 10П в зависимости от вида и способа его изготовления. Но к основным можно отнести ширину и длину заготовки.

Стандартная длина швеллера 10 варьируется в пределах от 4м до 12м, но встречаются и нестандартные размеры длиною в 13м. В таком случае предприятия металлопроката изготавливают изделие на заказ. После длины проката указывается его маркировка — индекс «П», что означает наличие параллельных граней в металлическом изделии. Ширина швеллера между полками указывает на его номер в сортаменте.

При выпуске изделия применяют обычную сталь марок ПС 3 или СП 3, низколегированную — 09г2с, которая увеличивает прочность и надежность заготовки, так как сталь содержит в себе сплав марганца. Обычно отличить заготовку горячего проката от холодного можно по внешнему виду: горячекатаный швеллер имеет слегка округленный внешний угол. Масса одного метра изделия — 8.59кг.

Какую нагрузку может выдержать 10 швеллер

Благодаря своим техническим характеристикам и конструкции изделие способно выдерживать осевые нагрузки и весьма устойчиво к нагрузкам на изгиб. Небольшая толщина швеллера служит, как правило, для возведения перекрытий на небольшом плече, создании перекидных сооружений средней длины.

С помощью швеллеров делают опоры для высоковольтных линий электропередач, краны, нефтяные вышки и прочие конструкции. Также часто подобные образцы находят применение в станкостроении, машиностроении и вагоностроении.

Большому распространению в промышленном производстве швеллера 10П поспособствовали его высокие характеристики прочности и надежности, а также доступная цена.

Швеллеры бывают разного размера и поэтому для каждого вида работ необходимо подбирать специальный металлопрокат. А для этого нужно знать на какую нагрузку его можно рассчитывать. Расчет нагрузки швеллера производится из того какой вид балки, и куда идет нагрузка. Удобней сделать расчет, представляя схему балки.

Виды нагрузок и швеллеров

Вид А. К такому типу относятся балки, где имеются жесткие заделки. Нагрузка обычно поступает равномерно. Это могут быть козырьки над подъездами. Для их изготовления применяют сварку. Делают из двух швеллеров, присоединенных к стене, а пространство заполняется железобетоном.

Вид B. К этому типу относятся однопролетные балки, нагрузка распределяется равномерно. Обычно это балки междуэтажных перекрытий.

Вид C. Это шарнирно-опертые балки. Они имеют две опоры с консолью, нагрузка между ними распределяется равномерно. Это балки перекрытий, обычно они выпущены за пределы наружных стен. Это необходимо для создания опоры балконных плит.

Вид .E Это однопролетные шарнирно-опертые балки, где сосредоточена одна сила. Обычно это перемычки, на которую опираются балки перекрытия.

Вид F. Это консольные балки, где сосредоточена одна сила. Это может быть козырек над подъездом или входом в дом. Только в данном случае между швеллерами укладываются металлические листы, а них же сверху ставится стенка из кирпича.

Технология усиления швеллером

Для демонтажа проемов лучше применять метод алмазной резки, поскольку он проще и быстрее, а главное не повреждает стену, т.е. не приводит к образованию трещин, чего нельзя сказать об обычном перфораторе или болгарке. Ровные края проема после алмазной резки существенно ускоряют и упрощают работы по монтажу элементов усиления. Перед началом вырезания проема, необходимо подстраховаться и установить временные подпорки, которые разгрузят перекрытия. Также не следует забывать об обесточивании электросетей и переносе при необходимости электропроводки.

Самый простой и распространенный способ укрепления проемов в нашем случае — это П-образная швеллерная рама, которая монтируется по краям вырезанного проема и состоит из горизонтальной перемычки и вертикальных подпорок.

Вся конструкция крепится к стене при помощи химических анкерных болтов или ребристых кусков арматуры, а на полу она приваривается к опорным пяткам из толстых металлических пластин. Для установки такой конструкции могут использоваться два типа швеллеров и разные способы их монтажа на стену (об этом читайте ниже).

Поскольку зачеканивать раму из швеллеров после ее установки крайне затруднительно из за специфической конфигурации профиля, то она как правило монтируется на предварительно нанесенный слой цементного раствора. Для лучшей связки раствора со стеной на последней можно сделать насечки.

Любопытна технология крепежа швеллерного усиления с помощью химических анкеров. Для этого в просверленное отверстие вставляется касула с химическим клеевым составом, а затем устанавливается анкерный болт, который разбивает капсулу. Происходит реакция, и через 20 минут соединение затвердевает и болт затягивают гайкой. Такое соединение способно выдерживать огромные нагрузки, а главное, обеспечивает совместную работу материала стены и металла швеллера.

Если же в качестве анкерных стержней используется обычная арматура, то ее вставляют в заранее просверленные отверстия, заполненные цементно-полимерцементным раствором.

Шаг и взаимное расположение крепежных отверстий в стене определяются инженерными расчетами по проекту перепланировки и техническому заключению.

Обычный способ расчета нагрузки на швеллер

Чтобы произвести расчет надо сделать следующее:

Сначала собрать всю нагрузку, которая будет направлена на балку – нормативную и расчетную и при этом уже умноженную на коэффициент надежности по нагрузкам.
Полученный результат нужно умножить на шаг балок (в данном случае это касается швеллеров).
Далее необходимо сделать расчет максимально изгибающегося момента. Формула такова: М max будет равен расчетной нагрузке умноженной на длину швеллера (но в квадрате) единица измерения кНм.
Затем перейти к вычислению требуемого момента сопротивления балки. Формула такова: Wтр будет равен Мmax, который умножается на коэффициенты условий работы и все нужно поделить на произведение 1с равный 1,12 (это коэффициент для учета пластически деформаций).

Это получится требуемое сечение см кубических. При этом нужно принимать, чтобы номер швеллера был больше требуемого момента сечения. Все данные берутся по ГОСТу.

Читайте также: § 2. Основные правила и приемы рубки металлов.

Инструкция к калькулятору

Исходные данные

Длина пролета (L)

— расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.

Шаг балок (Р)

— шаг по центру балок, через который они укладываются.

Вид перекрытия

— в случае, если на последнем этаже Вы жить не будете, и он не будет сильно захламляться милыми Вашему сердцу вещами, то выбирается
«Чердачное»
, в остальных случаях —
«Междуэтажное»
.

Длина стены (Х)

— длина стены, на которую опираются балки.

Длина балки (А)

— самый большой размер балки.

. — данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).

Расчетное сопротивление R y —

данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:

С235 — Ry = 230 МПа;
С255 — Ry = 250 МПа;
С345 — Ry = 335 МПа;

Но обычно в расчете используется Ry = 210 МПа для того, чтобы обезопасить себя от разного рода «форс-мажерных» ситуаций. Все-таки в России живем — привезут металлопрокат из стали не той марки и все…

Модуль упругости Е

— этот параметр зависит от вида металла. Для самых распространенных его значение равно:

сталь — Е = 200 000 МПа;
алюминий — Е = 70 000 МПа.

Значения нормативной и расчетной нагрузок

указываются после их сбора на перекрытие .

Цена за 1 т

— стоимость 1 тонны металлопроката.

Результат

Расчет по прочности:

требуемый момент сопротивления профиля. Находится по сортаменту (есть ГОСТах на профили). Направление (х-х, y-y) выбирается в зависимости от того, как будет лежать балка. Например, для швеллера и двутавра, если Вы хотите их поставить (т.е. больший размер направлен вверх —
[
и
Ι
), нужно выбирать «x-x».

Расчет по прогибу:

минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и
W треб.
Другие параметры:

Количество балок

— общее количество балок, которое получается при укладки их по стене
X
с шагом
P
.

Общая масса

— вес всех балок длиной
А
.

— затраты на покупку металлических балок перекрытия.

Как правильно выбрать швеллер для перекрытий, зная расчеты его на изгиб

При строительстве жилого дома, гаража, летних домиков на дачном участке, прочих зданий и сооружений каждый сталкивается с необходимостью правильного расчета и монтажа перекрытия. Перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, находящуюся внутри здания, которая делит его на смежные помещения по вертикали (этажи, чердак и т.п.). Кроме того, данная конструкция является несущей, потому как она воспринимает все нагрузки, приходящие от мебели, людей, оборудования и самого перекрытия и передает их либо на стены, либо на колонны (зависит от типа сооружения).

Расчет нагрузки на швеллер (расчет на прочность)

Методика расчета размера швеллера, таблица моментов сопротивления швеллера по ГОСТ — смотрите здесь.

Расчет на изгиб швеллера от APEX metal, используемого для перекрытий

Произведем расчет швеллера для перекрытия исходя из следующих условий. Имеется помещение, размером 6х8 м. Шаг хлыстов швеллера перекрытия составляет р=2 м. Логично предположить, что швеллер следует укладывать вдоль короткой стены, что позволит снизить максимальный изгибающий момент, действующий на него. Нормативная нагрузка на один квадратный метр составит 540 кг/м2, а расчетная – 624 кг/м2 (согласно СНиП, учитывая коэффициенты надежности для каждой составляющей нагрузки). Пусть швеллер перекрытия с каждой стороны опирается на стену длиной 150 мм. Тогда рабочая длина швеллера будет составлять:

Нагрузка на один погонный метр швеллера составит (нормативная и расчетная соответственно):

qн=540∙р=540∙2=1080 кг/м=10,8 кН
qр=540∙р=624∙2=1248 кг/м=12,48 кН

Максимальный момент в сечении швеллера будет равен (для нормативной и расчетной нагрузки):

Мн= qн∙L2/8=10,8∙6,22/8=51,9 кН∙м
Мр= qр∙L2/8=12,48∙6,22/8=60 кН∙м

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

Ry=240 МПа – сопротивление стали С245, расчетное γ=1 – коэффициент условий работы

Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

Момент сопротивления швеллера, изгибающий момент равен: М = q∙L2/8 = 500∙102/8 = 6250 Н∙м.

Тогда относительный прогиб швеллера 10П составит: f/L = 6250∙1000/(10∙2,1∙105∙175) = 0,017 = 1/59

Испытание нагрузкой шпренгельного прогона

Швеллер — это один из видов фасонного стального проката. В поперечном сечении он имеет форму буквы «П». Такая форма обеспечивает швеллеру такие показатели жесткости, которые делают возможным его употребление в самых разных отраслях — от тяжелого машиностроения до строительства дачных домиков. Швеллеры применяются в автомобиле- и вагоностроении, из них делают различные опоры и ограждения, ими укрепляют входные ворота и оконные проемы.

Предварительные соображения

Калькулятор предусматривает расчёт балок для различных схем их крепления и нагрузки. Нагрузка балок может быть распределённой (“q” на схемах 3,4,5,9,15 и др.) или сосредоточенной (“P” на схемах 1,2,6,7,8 и др.)

Читать также: Как найти прослушку в машине самому

Крепление балок может быть: а)консольным с жесткой заделкой одного из концов (например, схемы 1,2,3 и другие); б)”заделка – заделка”, когда оба конца балки жестко защемлены (заделаны), схемы 6,7,8,9; в)”шарнир – шарнир”,(схемы 12,13,14,15 и другие),причём левый шарнир неподвижный а правый подвижный; г)”заделка – шарнир”,(схемы 9,10,11 др.)

Жесткая заделка балки предотвращает поворот балки и перемещение её в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскости. Подвижный шарнир допускает поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскости и перемещение вдоль её собственной оси.

Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации балки под нагрузкой. Основным видом этой деформации является её прогиб, величина которого наряду с приложенной к балке нагрузкой зависит также от длины балки, размеров её поперечного сечения и физических характеристик материала, в данном случае от его модуля упругости (“E”). Модуль упругости углеродистой стали равен (2-2.1)10^5 MПа; легированной (2.1-2.2)10^5 MПа; поэтому в калькуляторе принято среднее значение 2.1*10^5 MПа, что составляет 2142000кг/см2.

Из размерных характеристик поперечного сечения балки для расчёта прогиба используется момент инерции сечения (“I”); величина прогиба зависит также от положения проверяемой точки балки относительно опор. Допустимая величина прогиба балок определяется их назначением и местом в строительных конструкциях и регламентируется соответствующим СНиП; в легких случаях она не должна превышать 1/120 – 1/250 длины балки.

ПОЭТОМУ НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВЕРЯТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА НА ДОПУСТИМОСТЬ.

При строительстве ответственных объектов и конструкций применяют швеллера, которые обладают высокой прочностью и способны выдерживать существенные нагрузки, а также возникающие сдвиговые и осевые напряжения без потери несущих свойств. Однако могут наступать такие ситуации, когда здание было возведено с ошибками в расчётах предполагаемых нагрузок или они были изменены в ходе эксплуатации в результате чего был достигнут предел его прочности.

Это означает, что дальнейшая эксплуатация конструкции невозможна, так как велика вероятность создания аварийной ситуации. Поэтому единственным выходом из сложившейся ситуации без изменений условий нагружения будет выполнение усиления конструкции.

Усиление швеллера на прогиб и изгиб

Одним из самых простых способов усиления швеллера является установка подпоры. Она позволит существенно разгрузить несущую балку без внесения существенных изменений в готовую конструкцию. Способ соединения должен в полной мере соответствовать типу нагружения: в случае постоянного действия поперечной силы можно выполнять любые соединения деталей способных обеспечить высокую надёжность и прочность, а вот при динамических — стоит использовать клёпаные и болтовые соединения.

В некоторых ситуациях установка подпорки невозможна из-за особенностей эксплуатации объекта. Следовательно, придётся увеличивать поперечное сечение путём приваривания стальных накладок или уголков в продольном направлении либо приварить еще один швеллер таким образом, чтобы получилась симметричная конструкция. Благодаря этому основная нагрузка сместится с точки возможного разрыва металла и распределится равномерно по площади балки новой формы.

Ещё одним способом усиления швеллера считается перераспределение нагрузки между всей конструкцией при помощи конструктивных изменений каркаса или его элементов. Это позволит снизить возникшие изгибающие напряжения и обеспечить необходимый запас прочности. Однако при этом не стоит забывать о проведении новых расчётов объекта, так как проблема может стать более серьёзной.

Усиление швеллера на кручение

Чтобы усилить швеллер на скручивание следует обеспечить установку симметричной конструкции методом сварки. Считается, что сварные швы в углах балки способны её ослабить, так как при нагреве металла она может продеформироваться, а накладной металл, особенно при локальной установке, принять на себя нагрузку. Поэтому нужно использовать специальные методы двухсторонней сварки.

Стандартным методом усиления считается приваривание второго швеллера параллельно установленному, чтобы получить в итоге двутавр или коробку. Оба варианта являются примерно одинаковыми по эффективности, но их реализация возможна только при полном доступе ко всей поверхности стального каркаса, в противном случае придётся разрушать часть отделки, а также устанавливать временные страховочные опоры.

Вторым способом увеличения устойчивости к кручению является выполнение бетонирования.

Номера, литеры и ГОСТы

По способу производства швеллер бывает гнутый и горячекатаный профиль. Различить их легко даже не специалисту — горячекатанный швеллер имеет четко выраженное ребро, а гнутого швеллера оно будет несколько закругленным. Прочие особенности различных видов швеллера определяются уже по их маркировке.

В частности, литеры А,Б и В в отношении партий горячекатанных швеллеров будут обозначать, что прокатка производилась с высокой (А), повышенной (Б) или обычной точностью (В).

Номер швеллера обозначает высоту его сечения, выраженную в сантиметрах.

Ширина профиля соответствует ширине полки и может колебаться в промежутке от 32 до 115 мм. Маркировка швеллера, например 10П, отражает его высоту и тип профиля. Высота сечения швеллера — это вообще главный параметр в его маркировке. Номер швеллера — это его высота с сантиметрах, а соседствующие с ним буквы обозначают, что сечение швеллера может быть:

1) с уклоном граней (серии У и С), где У — это уклон, а С или Сб — специальные серии. 2) с параллельными гранями (серии П, Э и Л), где Э означает экономичную серию, а Л — легкую. Литеры С (например — 18С, 20С и т.д.), можно встретить в изделиях, предназначенных для автомобильной промышленности или для строительства железнодорожных вагонов (ГОСТ 5267.1-90). Встречаются еще иногда и экзотические виды швеллеров. Например, ГОСТ 21026-75 определяют параметры швеллеров с отогнутой полкой (их используют при производстве вагонеток для шахт и рудников).

Самые востребованные размеры швеллеров

Наибольшей популярностью у потребителей пользуются швеллеры с номерами от 8 до 20 Их геометрические параметры в категориях П (то есть с параллельными гранями) и сериях У (с уклоном внутренних граней) совпадают, разница наблюдается только в радиусах закругления и углах наклона полок.

применяется в основном для укрепления конструкций внутри зданий бытового и производственного назначения. При его производстве используются полуспокойные (3ПС) и спокойные (3СП) углеродистые стали, для которой характерна отличная свариваемость.

широко используется в машиностроении, станкостроении и в других областях промышленности. Он также успешно используется при возведении мостов, стен и несущих опор при строительстве корпусов производственных зданий.

Сравнение двутавра и швеллера на прочность, в зависимости от прилагаемой нагрузки

Основное различие между свойствами двутавровой балки и швеллера заключается в различной реакции на нагрузки, в частности – на скручивание, что объясняется разницей в нахождении центра тяжести.

Двутавр. Максимальный объем металла, особенно в изделиях широкополочной и колонной серий, сосредоточен в полках. Симметричные относительно стенки полки двутавра воспринимают основные вертикальные нагрузки и обеспечивают высокий момент инерции. Стенка работает в основном на сжатие. Этот симметричный профиль может подвергнуться скручиванию только в тех случаях, когда на него уложено перекрытие с неравномерной нагрузкой. Двутавр, благодаря массивности, высокой стоимости и прочностным характеристикам, используется в основном в крупномасштабном строительстве для создания перекрытий, испытывающих высокие нагрузки.
Швеллер. Его главная особенность – несовпадение главной оси инерции со стенкой. Такая продукция хорошо работает при косом изгибе. Для создания легкой и прочной металлоконструкции швеллер сваривают в коробку с усилением шва металлическими пластинами. Создание такого металлоизделия требует больших трудозатрат. Швеллер чаще всего используется для создания каркасных конструкций, изготовления перекрытий небольших строений – дач, гаражей, хозпостроек, – а также лестниц.

И швеллер, и двутавр относятся к профильному прокату, не рассчитанному на восприятие серьезных усилий, направленных перпендикулярно стенке.

Калькулятор предусматривает расчёт балок на изгиб и прогиб, из горячекатаного и другого проката следующей номенклатуры:

уголка равнополочного;
уголка неравнополочного;
швеллера с уклоном и с параллельными гранями полок;
двутавров с уклоном полок и с параллел. гранями полок различных модификаций, а также тавровых балок (тавров).

Размеры проката углового профиля оговариваются ГОСТ 8509-93 и 8510-86; швеллеров – 8240-97; двутавров – 26020-83; тавров – ТУ 14-2-685-86; (получаемых продольным разрезом пополам горячекатаных двутавров с парал-ыми гранями полок по ГОСТ 26020-83) – смотрите калькулятор веса двутавра.

При вычислении массы 1 метра длины проката плотность стали в этих стандартах принята равной 7,85 г/см3 (7.85 кг/дм3 или 7850кг/м3).

ПРИМЕЧАНИЕ. Размеры выбранного швеллера, двутавра и тавра указываются в строке “РАЗМЕРЫ ВЫБРАННОГО ПРОФИЛЯ”; размеры полок уголков в их таблицах; толщина уголков выбирается отдельно после появления возможных толщин выбранного номера уголка в вышеуказанной строке.

Сколько может весить швеллер

Номер швеллера	Масса 1 метра в кг	Метров в тонне
5	4,84	206,6
6,5	5,9	169,5
8	7,05	141,8
10	8,59	116,4
12	10,4	96,2
14	12,3	81,3
16	14,2	70,4
18	16,3	61,3
20	18,4	54,3
22	21	47,6
24	24	41,7
30	31,8	31,4

Условные обозначения в маркировке швеллера — как в них разобраться?

А поскольку главное назначение швеллера состоит в том, чтобы выдерживать нагрузки, то из его маркировки прежде всего требуется узнать параметры, которые позволят эту нагрузку рассчитать, а именно — состав стали, ее прочность, качество прокатки и так далее.

Что же можно узнать из маркировки?

К примеру, перед нами упаковка горячекатанных швеллеров, на которой написано: 30П-В ГОСТ 8240-97/Ст3сп4-1 ГОСТ 535-88

Это значит, что перед нами швеллер 30П — то есть с параллельными гранями и высотой сечения 30 см. Буква В указывает на обычную точности прокатки В, выполненный из стали Ст3, четвертой категории, первой группы.

Тот же швеллер, но только из стали 09Г2С повышенной точности прокатки получит обозначение 30П-Б ГОСТ 8240-97/345 ГОСТ 19281-89

, в котором 345 будет означать прочность стали, соответствующую сорту 09Г2С.

А вот в маркировке А 300х80х6 Б ГОСТ 8278-83/2-Ст3сп ГОСТ 11474-76

буква А будет обозначать высокую точность профилирования стальной заготовки (штрипсы) из второй категории стали Ст3сп, из которой изготовлен гнутый равнополочный швеллер размерами 300х80х6 (где 300 мм — высота сечения изделия, 80 мм — ширина полок, а 6 мм — толщина полок и стенок)

Швеллер в наличии на складе в Москве

Швеллер является продукцией прокатного производства, которая имеет U-образное поперечное сечение. В зависимости от технологии производства, швеллеры бывают горячекатаные и гнутые.

Размеры и форма г/к швеллеров общего назначения регламентируются стандартом ГОСТ 8240-97. Ширина проката согласно указанному нормативному документу может быть от 32 до 115 мм, а высота 50 – 400 мм.

В обозначении номера профиля зашифрована высота швеллера в сантиметрах (цифра) и серия или тип профиля (буква).

Размеры гнутого швеллера регламентируются стандартом ГОСТ 8278-83. В соответствии этому документу высота профиля может принимать значение от 25 до 410 мм, толщина швеллера – от 2 до 8 мм, и ширина может быть 26 – 160 мм.

В APEX METAL вы сможете приобрести швеллер наиболее востребованных размеров из стали марок Ст3 и 09Г2С:

серии П с параллельными гранями – типоразмеры профиля 5П – 30П;
серии У с уклоном граней – типоразмеры профиля 6,5У – 30У;
гнутый швеллер с размерами от 50х40х3 до 250х125х6.

Значения высоты и ширины полки, ширины и толщины стенки по ГОСТ 8240-97 смотрите на странице – Как правильно расшифровать условное обозначение швеллера.

Виды нагрузок и швеллеров

«Козырек над подъездом». К такому типу относятся балки, где имеются жесткие заделки. Нагрузка обычно поступает равномерно. Это могут быть козырьки над подъездами. Для их изготовления применяют сварку. Делают из двух швеллеров, присоединенных к стене, а пространство заполняется железобетоном.

«Межэтажные перекрытия»Жестко закрепленные однопролетные балки, нагрузка на которые распределена равномерно. Обычно это балки перекрытий между этажами.

«Шарнирная балконная опора». Балки имеют две опоры с консолью, нагрузка между ними распределяется равномерно, но они выпущены за пределы наружных стен. Это необходимо для создания опоры балконных плит.

«Под две перемычки». Это однопролетные шарнирно-опертые балки, на которых действуют две сосредоточенные силы. Обычно это перемычки, на которые опирается другая пара балок-перекрытий.

«Под одну перемычку». Это однопролетные шарнирно-опертые балки, где сосредоточена одна сила. Обычно это перемычки, на которые опирается одна балки другого перекрытия.

После того как будет уточнено к какому виду относится данный швеллер и куда будет идти основная нагрузка подбирается формула расчета.

Расчет швеллера на прогиб и изгиб

Швеллер — это наверно самый популярный металлопрокат, применяемый в строительстве. Посудите сами, он может использоваться в качестве балок перекрытия, косоуров лестниц, перемычек и многих других строительных конструкциях. Также швеллер довольно часто применяется для усилений конструкций.

2. Инструкция к калькулятору

Но как известно, нельзя бездумно брать тот или иной металлопрокат. Ведь бывает так, что самое большое его сечение не может выдержать приходящуюся на него нагрузку. Поэтому, если Вы хотите применять в строительстве своего сооружения швеллер, необходимо его сначала рассчитать на прогиб и изгиб. А в этом может помочь данный калькулятор.

Расчет швеллера на прогиб и изгиб (подбор номера швеллера по прогибу и прочности) в калькуляторе производится для следующих расчетных схем:

Тип 2 — консольная балка с жесткой заделкой с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: козырек, выполненный путем жесткой приварки двух швеллеров к стене с одной стороны и заполнением пространства между ними железобетоном.

Тип 3 — шарнирно-опертая балка на двух опорах с консолью с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: балки перекрытия, которые выпущены за пределы наружной стены для опирания балконной плиты.

Тип 4 — однопролетная шарнирно-опертая балка с одной сосредоточенной силой. Пример: перемычка с опертой на нее балкой перекрытия.

Тип 5 — однопролетная шарнирно-опертая балка с двумя сосредоточенными силами. Пример: перемычка, на которую опираются уже две балки перекрытия.

Тип 6 — консольная балка с одной сосредоточенной силой. Пример: парад фантазий — тот же козырек, что и в типе 2, только здесь между швеллерами располагается металлический лист, на котором стоит кирпичная стенка.

Также хотелось бы рассказать об особенности данного калькулятора. Она заключается в том, что Вы в режиме онлайн можете одновременно подбирать швеллеры по размеру и по ГОСТам.

Примечание: если Вам еще необходимо рассчитать вес швеллера и затраты на его покупку, то Вам сюда.

Инструкция к калькулятору

Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.

Исходные данные

Длина пролета (L) — пролет, который должна перекрыть балка.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. В случае с третьей схемой — длина консоли.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, по которым подбирается швеллер на прогиб и изгиб.

Замечание. Если вам нужно рассчитать балку перекрытия и нагрузка у вас выражена в кг/м2, то перевести ее можно путем умножения на шаг балок. Например, расчетная нагрузка на перекрытие 400 кг/м2, шаг балок 0,6 м, тогда нагрузка, которую нужно указать в графе исходных данных будет равна 400·0,6=240кг/м.

Fmax — отношение длины пролета к единице, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Наиболее распространенные значения этого параметра приведены в таблице 1.

Количество швеллеров — здесь можно выбрать, количество швеллеров, которые составляют одну балку. Имеется в виду, что швеллеры лежат рядом, а не друг на друге.

Расположение — ориентация швеллера по отношению к приложенной нагрузке (см. рисунок).

Расчетное сопротивление Ry — данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали С235, то Ry = 230 Мпа. (Примечание: проектировщики иногда для перестраховки Ry берут 210 МПа, так как в России может быть всякое). Наиболее распространенные значения выписаны в таблицу 2.

Дальше Вы выбираете определенный вид швеллера по ГОСТ (в данном случае это ГОСТ 8240-97), который нужно проверить на прогиб и изгиб.

Какую нагрузку выдерживает швеллер