Расчет металлической балки перекрытия
Бывают случаи, когда деревянные балки для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.
Содержание:
1. Калькулятор
2. Инструкция к калькулятору
В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба.
Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.
Калькулятор
 |
Калькуляторы по теме:
Инструкция к калькулятору
Исходные данные
Условия эксплуатации:
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.
Характеристики балки:
Длина балки (А) — самый большой размер балки.
Вес 1 п.м. — данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).
Расчетное сопротивление Ry — 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.
Нагрузка:
Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие.
Цена за 1 т — стоимость 1 тонны металлопроката.
Результат
Расчет по прочности:
W
Расчет по прогибу:
Jтреб — минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и Wтреб.
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.
Стоимость — затраты на покупку металлических балок перекрытия.
svoydomtoday.ru
Таблицы расчета перекрытий
Расчет балок перекрытия
Расчет деревянных балок перекрытия в доме ведется по II предельному состоянию (по прогибам). Относительный прогиб 1/250 (по СНиП «Нагрузки и воздействия»). На практике это говорит о том, что балка перекрытия при нагружении ее равномерно распределенной нагрузкой 400 кг/м2 или 250, 200 кг/м2 в отдельных случаях, прогнется в центре на величину равную L/250, где L — расчетная длина балки (расстояние в свету между опорами).
Например, если расчетная длина балки 6 м (6000 мм), то прогиб в центре при максимальной нагрузке будет 6000/250 = 24 мм. Т.е. в данном примере 24 мм — максимально допустимый прогиб балки, при котором возможна комфортная эксплуатация перекрытия — не будет вибраций, скрипов, ощущения «батута».
Ниже приведены таблицы соотношения типа двутавровых балок, шага их установки, расчетной нагрузки и максимального пролета, при которых выполняются данные условия.
Примечания:
- Балки серии W изготавливаются длиной 6 метров. Максимальный пролет, который они перекрывают 5,8м (при минимальном опирании 100 мм с двух сторон)
- Балки серии L изготавливаются длиной до 13,5 метров.
- Рекомендуемые шаги — 0,4 и 0,6 м для межэтажных перекрытий; 0,6 и 0,8 для чердачных перекрытий.
- Максимальный пролет — расстояние «в свету» между соседними опорами.
- Шаг балок — межосевое расстояние двух соседних балок.
Таблица расчета балок межэтажного и цокольного перекрытия
Расчет нагрузки 400 кг/м2 для деревянных перекрытий
| Высота балки, мм | Тип балок / шаг балок | Максимальные пролеты, м | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | ||
| 240 | Балка GreenLum-240W | 4,95 | 4,50 | 4,16 | 3,93 |
| 300 | Балка GreenLum-300W | 5,80 | 5,35 | 4,96 | 4,70 |
| 360 | Балка GreenLum-360W | 5,80 | 5,80 | 5,75 | 5,38 |
| 400 | Балка GreenLum-400W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 |
| 240 | Балка GreenLum-240L | 5,45 | 4,95 | 4,55 | 4,30 |
| 240 | Балка GreenLum-240L с полкой 89 мм | 6,05 | 5,50 | 5,10 | 4,80 |
| 300 | Балка GreenLum-300L | 6,50 | 5,90 | 5,45 | 5,15 |
| 300 | Балка GreenLum-300L с полкой 89 мм | 7,20 | 6,55 | 6,10 | 5,75 |
| 360 | Балка GreenLum-360L | 7,45 | 6,75 | 6,30 | 5,90 |
| 360 | Балка GreenLum-360L с полкой 89 мм | 8,30 | 7,50 | 7,00 | 6,60 |
| 400 | Балка GreenLum-400L | 8,10 | 7,35 | 6,80 | 6,40 |
| 400 | Балка GreenLum-400L с полкой 89 мм | 9,00 | 8,15 | 7,50 | 7,10 |
| 460 | Балка GreenLum-460L | 9,00 | 8,15 | 7,50 | 7,10 |
| 460 | Балка GreenLum-460L с полкой 89 мм | 10,00 | 9,05 | 8,40 | 7,90 |
| 500 | Балка GreenLum-500L | 9,60 | 8,70 | 8,05 | 7,60 |
| 500 | Балка GreenLum-500L с полкой 89 мм | 10,60 | 9,60 | 8,95 | 8,40 |
| 600 | Балка GreenLum-600L | 11,00 | 9,95 | 9,25 | 8,70 |
| 600 | Балка GreenLum-600L с полкой 89 мм | 12,00 | 11,00 | 10,20 | 9,60 |
Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия
Расчет для нагрузки 200 кг/м2 без нагрузки на деревянные перекрытия от стропильной системы
| Высота балки, мм | Тип балок / шаг балок | Максимальные пролеты, м | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | ||
| 240 | Балка GreenLum-240W | 5,65 | 5,52 | 4,95 | 4,68 | 4,50 |
| 300 | Балка GreenLum-300W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,60 | 5,35 |
| 360 | Балка GreenLum-360W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 |
| 400 | Балка GreenLum-400W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 |
| 240 | Балка GreenLum-240L | 6,20 | 5,80 | 5,45 | 5,15 | 4,95 |
| 240 | Балка GreenLum-240L с полкой 89 мм | 6,90 | 6,45 | 6,05 | 5,75 | 5,50 |
| 300 | Балка GreenLum-300L | 7,40 | 6,90 | 6,50 | 6,15 | 5,90 |
| 300 | Балка GreenLum-300L с полкой 89 мм | 8,25 | 7,70 | 7,20 | 6,90 | 6,60 |
| 360 | Балка GreenLum-360L | 8,50 | 7,90 | 7,50 | 7,10 | 6,80 |
| 360 | Балка GreenLum-360L с полкой 89 мм | 9,45 | 8,80 | 8,30 | 7,90 | 7,55 |
| 400 | Балка GreenLum-400L | 9,25 | 8,60 | 8,10 | 7,70 | 7,40 |
| 400 | Балка GreenLum-400L с полкой 89 мм | 10,25 | 9,55 | 9,00 | 8,50 | 8,15 |
| 460 | Балка GreenLum-460L | 10,25 | 9,55 | 9,00 | 8,50 | 8,15 |
| 460 | Балка GreenLum-460L с полкой 89 мм | 11,40 | 10,60 | 10,00 | 9,50 | 9,05 |
| 500 | Балка GreenLum-500L | 11,00 | 10,15 | 9,55 | 9,10 | 8,65 |
| 500 | Балка GreenLum-500L с полкой 89 мм | 12,15 | 11,30 | 10,60 | 10,05 | 9,65 |
| 600 | Балка GreenLum-600L | 12,50 | 11,65 | 11,00 | 10,40 | 9,95 |
| 600 | Балка GreenLum-600L с полкой 89 мм | 13,30 | 12,90 | 12,15 | 11,55 | 11,05 |
Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия
Расчет для нагрузки 250 кг/м2 с нагрузкой на перекрытие от стропильной системы
| Высота балки, мм | Тип балок / шаг балок | Максимальные пролеты, м | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | ||
| 240 | Балка GreenLum-240W | 5,25 | 4,95 | 4,60 | 4,35 | 4,15 |
| 300 | Балка GreenLum-300W | 5,80 | 5,80 | 5,50 | 5,20 | 4,95 |
| 360 | Балка GreenLum-360W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,70 |
| 400 | Балка GreenLum-400W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 |
| 240 | Балка GreenLum-240L | 5,77 | 5,36 | 5,04 | 4,79 | 4,58 |
| 240 | Балка GreenLum-240L с полкой 89 мм | 6,43 | 5,97 | 5,61 | 5,33 | 5,10 |
| 300 | Балка GreenLum-300L | 6,88 | 6,39 | 6,01 | 5,71 | 5,46 |
| 300 | Балка GreenLum-300L с полкой 89 мм | 7,68 | 7,13 | 6,70 | 6,37 | 6,09 |
| 360 | Балка GreenLum-360L | 7,92 | 7,35 | 6,92 | 6,57 | 6,28 |
| 360 | Балка GreenLum-360L с полкой 89 мм | 8,80 | 8,17 | 7,69 | 7,31 | 6,99 |
| 400 | Балка GreenLum-400L | 8,58 | 7,97 | 7,50 | 7,12 | 6,81 |
| 400 | Балка GreenLum-400L с полкой 89 мм | 9,54 | 8,85 | 8,33 | 7,91 | 7,57 |
| 460 | Балка GreenLum-460L | 9,54 | 8,85 | 8,33 | 7,91 | 7,57 |
| 460 | Балка GreenLum-460L с полкой 89 мм | 10,59 | 9,83 | 9,25 | 8,79 | 8,40 |
| 500 | Балка GreenLum-500L | 10,16 | 9,43 | 8,87 | 8,43 | 8,06 |
| 500 | Балка GreenLum-500L с полкой 89 мм | 11,27 | 10,46 | 9,84 | 9,35 | 8,94 |
| 600 | Балка GreenLum-600L | 11,64 | 10,81 | 10,17 | 9,66 | 9,24 |
| 600 | Балка GreenLum-600L с полкой 89 мм | 12,89 | 11,97 | 11,26 | 10,70 | 10,23 |
enter-city.ru
Расчет двутавровых и железобетонных балок перекрытий дома
Стальные (металлические) двутавровые балки перекрытий
Двутавровая металлическая балка перекрытий обладает рядом неоспоримых преимуществ, только при одном недостатке — высокой стоимости. Металлической двутавровой балкой можно перекрыть большие пролеты со значительной нагрузкой, металлическая стальная балка негорюча и устойчива к биологическим воздействиям. Однако, металлическая балка может корродировать при отсутствии защитного покрытия и наличия в помещении агрессивных сред. При пожаре металлические балки «текут» и прогибаются — поэтому их необходимо закрывать теплоизоляционными еегорючими базальтовыми плитами.Вес одного метра двутавровой балки можно посмотреть в таблице веса двутавровых балок
В большинстве случаев в самодеятельном строительстве при расчетах в вышеуказанной программе или других ей подобных, следует считать, что металлическая балка имеет шарнирные опоры (то есть концы не фиксированы жестко — например, так как в каркасной стальной конструкции). Нагрузку на перекрытие со стальными двутавровыми металлическими балками с учетом собственного веса следует расчитвать как 350(без стяжки) -500 (со стяжкой) кг/м 2
Шаг между двутавровыми металлическими балками рекомендуется делать равным 1 метру. В случае экономии возможно увеличение шага между металлическими балками до 1200 мм.
Таблица для выбора номера двутавровой металлической балки при различном шаге и длине прогонов
Общая нагрузка, кг/м2 | Пролет 6 м. № двутавра при шаге, мм | Пролет 4 м. № двутавра при шаге, мм | Пролет 3 м. № двутавра при шаге, мм | ||||||
1000 | 1100 | 1200 | 1000 | 1100 | 1200 | 1000 | 1100 | 1200 | |
300 | 16 | 16 | 16 | 10 | 12 | 12 | 10 | 10 | 10 |
400 | 20 | 20 | 20 | 12 | 12 | 12 | 10 | 10 | 10 |
20 | 20 | 20 | 12 | 12 | 12 | 10 | 12 | 12 | |
Железобетонные балки перекрытий
При устройстве железобетонных балок нужно использовать следующие правила (по Владимиру Романову):1. Высота железобетонной балки должна быть не менее 1/20 длины проема. Делим длину проема на 20 и получаем минимальную высоту балки. Например при проеме в 4 м высота балки должна быть не менее 0,2 м.
2. Ширину балки расчитывают исходя из соотношения 5 к 7 (5 — ширина, 7 — высота).
3. Армировать балку следует минимум 4 прутками арматуры d12-14 (снизу можно толще) — по два сверху и снизу. Таблицы соотношения длины и массы арматуры различного сечения.
4. Бетонировать за один раз, без перерывов, чтобы ранее уложенная порция раствора не успела схватиться до укладки новой порции. С бетономешалкой бетонировать балки сподручнее, чем заказывать миксер. Миксер хорош для быстрой заливки больших объемов.
Рекомендуемые размеры прямоугольных поперечных сечений балок
Ширина сечения. | Высота сечения, мм | ||||||||
мм | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 1000 | 1200 | Далее кратно 300 |
150 | + | + | |||||||
200 | + | + | + | ||||||
300 | + | + | + | ||||||
400 | + | + | + | ||||||
500 | + | + | |||||||
Далее кратно 100 | + | + | |||||||
вес арматуры
диаметр арматуры | вес арматуры в 1 м (кг) | вес одного хлыста арматуры 11,75 м (кг) | количество метров в тонне арматуры |
| 5,5 | 0,187 | 2,19 | 5347 |
| 6,0 | 0,222 | 2,60 | 4504 |
| 8,0 | 0,395 | 4,64 | 2531` |
| 10,0 | 0,617 | 7,25 | 1620 |
| 12,0 | 0,888 | 10,43 | 1126 |
| 14,0 | 1,210 | 14,21 | 826 |
| 16,0 | 1,580 | 18,56 | 633 |
| 18,0 | 2,000 | 23,50 | 500 |
| 20,0 | 2,470 | 29,00 | 405 |
| 22,0 | 2,980 | 35,00 | 335 |
| 25,0 | 3,850 | 45,23 | 260 |
| 28,0 | 4,830 | 56,75 | 207 |
| 32,0 | 6,310 | 74,14 | 158 |
Вес двутавра и количество метров в тонне двутавра
stroitel-wad.blogspot.com
Таблица нагрузки на двутавровую балку: расчет нагрузки на прогиб
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. 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.
Типовые схемы расположения двутавра
Один из исходных параметров, учитываемых в расчетах, – схема закрепления балки и вид прилагаемой нагрузки. Большинство вариантов сводится к основным схемам:
Сбор нагрузок
Перед началом расчета производят сбор сил, действующих на двутавровую балку. В зависимости от продолжительности воздействия,их разделяют на временные и постоянные.
Таблица нагрузок на двутавровые балки
| Постоянные | Собственная масса балки и перекрытия. В упрощенном варианте вес межэтажного перекрытия без цементной стяжки с учетом массы балки принимают равным 350 кг/м2, с цементной стяжкой – 500 кг/м2 | |
| Длительные | Полезные | Зависят от назначения здания |
| Кратковременные | Снеговые, зависят от климатических условий региона | |
| Особые | Взрывные, сейсмические. Для балок, работающих в стандартных эксплуатационных условиях, не учитываются. В онлайн-калькуляторах обычно не учитываются | |
Нагрузки разделяют на нормативные и расчетные. Нормативные устанавливаются строительными нормами и правилами. Расчетные равны нормативной величине, умноженной на коэффициент надежности. При усилии менее 200 кг/м2 коэффициент обычно принимают равным 1,3, при более 200 кг/м2 – 1,2. Шаг между балками принимают равным 1 м. В некоторых случаях, если это допустимо в конкретных эксплуатационных условиях, в целях экономии материалов его принимают равным 1,1 или 1,2 м.
При расчетах принимают во внимание марку стали. Для использования в условиях высоких нагрузок и при минусовых температурах востребованы двутавровые балки, изготовленные из низколегированных сталей.
Способы выбора оптимального размера сечения профиля
Наиболее точным вариантом подбора номера и типа двутаврового профиля является проведение профессиональных расчетов. Именно этот способ применяется при проектировании ответственных крупногабаритных объектов. При строительстве небольших зданий можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Совет! По результатам расчетов онлайн-калькуляторы обычно предлагают два или более вариантов профиля. Для обеспечения надежности строения рекомендуется отдавать предпочтение профилю с большим номером.
Для примерного определения размера профиля можно воспользоваться таблицей соответствия номера двутавровой балки максимально допустимой нагрузке:
| Общая нагрузка, кг/м2 | Длина пролета | ||||||||
| 3 м при шаге, м | 4 м при шаге, м | 6 м при шаге, м | |||||||
| 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | |
| 300 | 10 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 16 | 16 | 16 |
| 400 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 12 | 20 | 20 | 20 |
| 500 | 10 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 20 | 20 | 20 |
Из этой таблицы видно, что для двутавровой балки номер 10 максимальная длина пролета составляет 4 м при шаге 1,2 м, нагрузка – 400 кг/м2, для номера 16 длина пролета может достигать 6 м, нагрузка, которую он может выдержать, – 300 кг/м2, для профиля 20 – 6 м и нагрузка 400 кг/м2.
www.navigator-beton.ru
Расчет несущей способности балок, вес двутавровой балки
Несущая способность однопролетной металлической балки при равномерно распределенной нагрузке и шарнирном закреплении на опорах
1. Например, мы в качестве балок ддя перекрытия помещения размерами 4 на 6 метров использовали 4 профильных трубы сечением 100х100 мм с толщиной стенки 5 мм. Тогда длина пролета балки составит l = 4 м, а шаг балок 6/5 = 1.2 м. Согласно сортаменту для квадратных профильных труб момент сопротивления такой металлической балки составит Wz = 54.19 см3.
2. Расчетное сопротивление стали следует уточнять у производителя, ну а если оно точно не известно, то можно принимать наименьшее из возможных, т.е. R = 2000 кг/см2.
Калькулятор балок – расчет для разнотипных конструкций
Тогда максимальный изгибающий момент, который может выдержать такая балка:
M = WzR = 54.19·2000 = 108380 кгсм или 1083.8 кгм.
4. При пролете 4 м максимальная распределенная нагрузка на погонный метр составляет:
q = 8M/l2 = 8·1083.8/42 = 541.9 кг/м.
5. При шаге балок 1.2 м (расстоянии между осями балок) максимальная плоская равномерно распределенная нагрузка на квадратный метр составит:
q = 541.9/1.2 = 451.6 кг/м2 (сюда входит и вес балок).
Вот и весь расчет.
Несущая способность однопролетной металлической балки при действии сосредоточенных нагрузок и шарнирном закреплении на опорах
Если на металлические балки перекрытия сверху уложены сначала лаги, а потом уже делается перекрытие по лагам, то на такие металлические балки будет действовать не одна равномерно распределенная нагрузка, а несколько сосредоточенных. Впрочем перевести сосредоточенные нагрузки в эквивалентную равномерно распределенную совсем не сложно — достаточно просто разделить значение равномерно распределенной нагрузки, которую мы уже определили, на коэффициент перехода.
Например, если мы по металлическим балкам уложили лаги через каждые 0.5 метра, то есть всего 4/0.5 +1 = 9 лаг — сосредоточенных нагрузок. При этом крайние лаги можно вообще в расчет не брать и тогда количество сосредоточенных сил будет = 7, а коэффициент перехода от сосредоточенных нагрузок к эквивалентной равномерно распределенной составит γ = 1.142.
Тогда максимальная равномерно распределенная нагрузка, которую может выдержать данная металлическая балка, составит:
q = 451.6/1.142 = 395.4 кг/м2
Конечно же металлические балки могут быть и многопролетными или иметь жесткое закрепление на одной или двух опорах, т.е. быть статически неопределимыми. В таких случаях изменится только формула определения максимального изгибающего момента (см. расчетные схемы для статически неопределимых балок), но весь алгоритм расчета останется таким же.
Вес двутавровой балки – важный фактор несущей способности
Технические характеристики металлического профиля необходимы, чтобы их правильно применять в строительстве, ведь несмотря на большое разнообразие сфер применения, суть остается одна – создать надежную несущую конструкцию. Она позволяет преобразовывать архитектуру сооружений:
- увеличивает ширину пролетов зданий;
- значительно, примерно на 35%, уменьшить массу несущих конструкций;
- существенно увеличить рентабельность проектов.
Говоря о достоинствах конструкции, нельзя не отметить и минусы, хотя их немного. Основные из них – это
- необходимость применять при создании ребер жесткости дополнительную арматуру;
- достаточно существенные трудозатраты, которые нужны для ее изготовления.
Однако, следует отметить, что с другой стороны дополнительные ребра жесткости дают возможность:
- уменьшить общую металлоемкость сварной металлоконструкции, так как ощутимо уменьшают толщину стенок. Таким образом удается понизить ее стоимость, но целиком сохранить механические характеристики;
- помимо этого облегченная конструкция экономична и с точки зрения устройства фундамента, поскольку после снижения общей массы можно использовать фундамент под БМЗ (быстровозводимые здания).
Чтобы найти двутавр, подходящий для конкретного случая, требуется произвести некоторые расчеты. Обычно для этого используют таблицы или онлайн калькуляторы. В их основе лежат заданные два параметра: расстояние от одной стены до другой и будущая нагрузка на строительную конструкцию.
Прочность двутавровой балки определяется такими параметрами, как:
- длина,
- метод закрепления,
- форма,
- площадь поперечного сечения.
Большее распространение получили изделия с буквой «Н» в сечении.
Жесткость металлической конструкции двутавра в 30 раз превышает жесткость квадратного профиля, а прочность, соответственно, в 7 раз.
Длина данной металлоконструкции бывает разной, к примеру, в случае ГОСТ 8239-89 это 4 –12 метров, то есть в зависимости от сортамента размеры и вес балки двутавровой отличаются. Помимо длины величина веса определяется толщиной металла и размерами граней. Поэтому для выполнения различных расчетов было введено понятие «вес метра балки двутавровой».
При покупке сварной конструкции обязательно требуется расчет на прочность, а для конкретного использования еще и расчет на прогиб. Грамотный расчет нагрузки на двутавровую балку позволит обеспечить устойчивость конструкции к проектным воздействиям, то есть способность воспринимать их без разрушения.
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.
В калькуляторе выбирают соответствующий номер двутавра и вводят необходимый метраж. Как видите, полученное значение больше рассчитанного нами на 0,12 кг.
Несущая способность
Среди всех типов балок двутавровая имеет наибольшую прочность, более того, она устойчива к температурным перепадам. Допустимая нагрузка на двутавр бывает указана на маркировке, как размер. Чем больше число, указанное в его наименовании, тем большую нагрузку может воспринимать балка.
Любой расчет предполагает изначальное знание размеров прокатного или сварного профиля, его длины и ширины. Проясним смысл значения ширины на примере самой популярной балочной опоры – колонны.
Предположим, что в сечении колонны лежит квадрат со стороной 510 мм, тогда на нее можно будет опереть профиль, для которого ширина не может превышать 460 мм. Это связано с тем, что двутавр придется приваривать к железобетонной подушке, а для сварочных швов понадобится запас, по крайней мере, в 40 мм.
После определения ширины переходят к выбору профиля и расчету нагрузки, воздействующей на профиль. Она представляет собой совокупность воздействий от перекрытия, а также воздействий временного и постоянного характера.
Нагрузку, выражающую величину нормативной нагрузки, собирают на длину 1 м профиля.
2.4. Общий порядок расчета балки
Но, расчет несущей способности двутавровой балки предполагает учет другого воздействия. Чтобы получить расчетную нагрузку, рассчитанное нормативное воздействие умножается на так называемый коэффициент прочности по нагрузке. Остается к результату прибавить уже подсчитанную массу изделия и найти его момент сопротивления.
Полученных данных достаточно, чтобы из сортамента подобрать профиль, необходимый для изготовления сварного профиля. Как правило, с учетом прогиба конструкции рекомендуется выбирать профиль выше на два порядка.
Сварная металлическая конструкция должна использовать примерно 70–80% от максимально допустимого прогиба.
Усиление
Если несущая способность двутавра оказывается недостаточной, то возникает необходимость ее усиления. Для различных элементов сварной конструкции этот вопрос решается по-разному.
К примеру, для элементов, воспринимающих нагрузки типа растяжения, сжатия или изгиба, используют такой вариант усиления: увеличивают сечение, иначе говоря, повышают жесткость, скажем, приварив дополнительные детали.
Теоретически – это один из лучших вариантов усиления, однако, при его реализации не всегда удается получить требуемый результат. Дело в том, что элементы в процессе сварочных работ нагреваются, а это несет за собой уменьшение несущей способности.
В какой степени можно ожидать такого понижения зависит от размеров двутавра и режима и направления сварочных работ. Если для продольных швов максимальное понижение оказывается в пределах 15%, то для швов в поперечном направлении оно может достичь и 40%.
Поэтому при усилении двутавра под нагрузкой категорически запрещено накладывать швы в направлении, поперечном к элементу.
Расчетно и экспериментально было доказано, что оптимального результата усиления под нагрузкой можно получить при максимальном напряжении в 0,8 Ry, то есть 80% расчетного сопротивления стали, которая была использована для изготовления двутавра.
Расчет стальной прокатной балки.
Стр 1 из 2Следующая ⇒
Исходные данные:
Тип балочной клетки – упрощенный.
Шаг главной балки=1,4м.
Пролет главной балкиl=6,8м.
Тип конструкции перекрытия А.
Нормативная пролетная нагрузка
Допустимый прогиб
Требуется произвести расчет главной балки прокатного двутаврого сечения
по первой и второй группе предельных состояний.
Как правильно произвести расчеты металлической балки?
Выполнить эскиз сечения
балки и узел опирания.
Общие исходные данные для решения задачи.
1. Коэффициент условия работы =0.9
2. Коэффициент надежности по назначению здания =0.95
3. Материал: сталь, марки ВСт3nс6-2
4. Модуль упругости прокатной стали Е=2.06*105Мпа
Решение
1.Составляеться конструктивная и расчетная схема балки.
2. Подсчет нагрузок на балку. Определение силовых факторов. Грузовая
площадь приходящаяся на один метр длины балки.
Сбор нагрузок на 1 м длины балки
| Вид нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка, Па | Коэффициент надежности по нагрузкам | Расчетная нагрузка |
| Постоянные (от перекрытия) 1. От паркета дубового | 1,4 | 190,4 | 1,2 | 228,48 |
| 2. От мастики битумной | 1,4 | 44,1 | 1,2 | 52,92 |
| 3. От цементно-песчаной стяжки | 1,4 | 1,3 | ||
| 4. От звукоизоляции | 1,4 | 79,8 | 1,2 | 95,76 |
| 4. От ж/б плиты | 1,4 | 1,1 | ||
| 5. Собственный вес двутавра балки (I 45) | 1,05 | 698,25 | ||
| Итого постоянные | 7139,3 | 7963,41 | ||
| Временные Полезная на перекрытие | =5000*1,4= | 1,2 | ||
| Полная | 14139,3 | 16363,41 |
Определение силовых факторов:
а) расчетный изгибающий момент и поперечная сила от расчетных нагрузок
б) расчетный изгибающий момент и поперечная сила от нормативных нагрузок
3.Марка стали: сталь ВСт3пс6-2
4. Требуемый момент сопротивления балки:
5. Принимаем двутавр №30.
h=300мм – высота сечения
— момент сопротивления сечения
— момент инерции сечения
Масса 1 м длины двутавра 36,5к
6. Проверяется достаточность высоты подобранного двутавра
Условиевыполняется.
7. Масса 1м длинны подобранного двутавра и масса 1м длины предварительно
принятого не совпадают, требуется пересчет.
Сбор нагрузок на 1 м длины балки
| Вид нагрузки | Подсчет | Нормативная нагрузка, Па | Коэффициент надежности по нагрузкам | Расчетная нагрузка |
| Постоянные (от перекрытия) 2. От паркета дубового | 1,4 | 190,4 | 1,2 | 228,48 |
| 2. От мастики битумной | 1,4 | 44,1 | 1,2 | 52,92 |
| 3. От цементно-песчаной стяжки | 1,4 | 1,3 | ||
| 4. От звукоизоляции | 1,4 | 79,8 | 1,2 | 95,76 |
| 4. От ж/б плиты | 1,4 | 1,1 | ||
| 5. Собственный вес двутавра балки (I 30) | 1,05 | 383,25 | ||
| Итого постоянные | 6839,3 | 7648,41 | ||
| Временные Полезная на перекрытие | =5000*1,4= | 1,2 | ||
| Полная | 13839,3 | 16048,41 |
Определение силовых факторов:
8. Проверка прочности подобранного двутавра:
Условие выполняется.
9.Проверка жесткости подобранного двутавра
Предполагаемый абсолютный прогиб проектируемой балки
Условие выполняется.
12Следующая ⇒
astgift.ru
Двутавровые балки перекрытия – что узнать перед использованием? + Видео
Двутавровые балки перекрытия с каждым годом обретают все большую популярность благодаря своим неоспоримым достоинствам. Познакомимся с их видами, производством и уделим внимание особенностям расчета элементов.
1 Первое знакомство с двутавром
Что собой представляет двутавр? Это профиль, сечение которого по форме напоминает букву «Н». Такое решение самым благоприятным образом отразилось на характеристиках изделия. Например, если сравнивать двутавр со стандартными конструкциями квадратного сечения, то его жесткость и прочность выше в 30 и 7 раз соответственно. Наиболее распространенными считаются металлические изделия, однако такие конструкции также изготавливают и из дерева.
Профиль с сечением по форме буквы «Н»
Рекомендуем ознакомиться
Этот профиль очень часто используется при монтаже перекрытия и возведении мостовых сооружений. Кроме того, встретить двутавровые балки можно в автомобильной промышленности, вагоностроении, еще они незаменимы, если речь идет об армировании шахтных стволов. Основными характеристиками этого вида металлопроката считают высоту самого двутавра, ширину, среднюю толщину, а также радиус закругления полок. Еще учитывается и радиус внутреннего закругления. Все эти показатели и определяют дальнейшее применение элемента. Например, для поверхностных путей используют балки серии М с уклоном внутренних граней полок равным 12°. Если речь идет о прокате серии С, применяемом для армирования шахтных стволов, то этот параметр увеличивается и составляет 16°.
2 Особенности классификации и маркировки
Внутренние грани полок двутавра могут располагаться параллельно либо с уклоном. В зависимости от условий применения и соотношения размеров прокат делится на следующие типы. Нормальные, широкополочные и колонные элементы обозначаются символами «Б», «Ш» и «К» соответственно. Если в маркировке обнаружите букву «Д», то речь идет о профиле дополнительной серии. Еще широкополочные и нормальные двутавры могут обозначаться сочетанием символов «ДШ» и «ДБ».
Двутавровые балки перекрытия
Кроме того, такие конструкции делятся на сварные и горячекатаные. Первые получают путем сваривания стенки и поясов. А вот вторые изготавливают на специальных прокатных станах. Если горячекатаные изделия имеют одинаковые размеры по всей длине, а также полностью состоят из одного и того же металла, то со сварными элементами можно экспериментировать. Их пояса могут состоять из листового или профильного проката, гнутого профиля либо швеллера. При этом характеристики и свойства поясов одного и того же двутавра иногда отличаются, так как состоят из различного металла. Существуют изделия переменного сечения. Это дает возможность более рационально использовать металл и упрочнить конструкцию в местах повышенной эксплуатации.
3 Достоинства и недостатки такого металлопроката
В этом пункте суммируем все плюсы, которыми обладают двутавровые балки. Прежде всего стоит отметить их отменные прочностные характеристики, благодаря которым этот материал можно использовать даже в качестве перекрытия очень длинных пролетов. При этом монтаж элементов не составит огромного труда, да и при необходимости вы всегда сможете обработать поверхность. Такой прокат не подвержен ни деформации, ни усадке. Его по праву можно назвать универсальным, ведь такая балка встречается как в конструкции потолка, так и стен.
Внутренние грани полок двутавра с уклоном
Еще достоинства и недостатки элементов во многом зависят от их вида. Например, горячекатаные конструкции монолитные, и нет необходимости применять дополнительную арматуру, даже если речь идет об очень сильных нагрузках. К тому же они более просты в изготовлении и экономичны. Сварной профиль имеет дополнительные ребра жесткости, благодаря которым можно снизить толщину стенок и соответственно себестоимость изделия. Плюс такие элементы изготавливают по индивидуальным заказам, и их размеры устанавливает клиент. Это позволяет минимизировать отходы во время строительства. Также по требованию заказчика конструкция может быть усеченной, равно- либо неравнополочной, иметь перфорацию, фланцевые соединения.
А вот к минусам монолитного проката стоит отнести высокую емкость металла, вызванную утолщением стенок, а также вес и размеры конструкции. Дело в том, что такие двутавровые балки изготавливаются только в соответствии с ГОСТом, а значит, их параметры, в том числе и длина, должны полностью соответствовать размерам, указанным в документации. Поэтому очень часто мы вынуждены самостоятельно резать элемент, а излишки приходится списывать в отходы, что нерационально. Недостатками сварных изделий можно назвать необходимость использования дополнительной арматуры для создания ребер жесткости, что увеличивает трудозатраты.
4 Правила калькуляции двутавров
Как видно, выбор двутавровых конструкций довольно большой, но чтобы использование этого элемента было рационально и конструкция получилась надежной, следует правильно подобрать профиль. В этом пункте мы рассмотрим, как найти подходящий двутавр. Если планируете использовать изделие для перекрытия, необходимо знать такие параметры, как расстояние между стенами и максимальную нагрузку, которая будет приходиться на будущую конструкцию. Далее провести расчет можно с помощью специальных онлайн-калькуляторов либо вычислить параметры самостоятельно.
Заглянув в ГОСТ, вы найдете таблицы, в которых указаны обозначения, размеры, площадь сечения профиля и линейная плотность материала. Также существуют таблицы, где оговаривается масса одного метра изделия. Чтобы узнать вес всего элемента, необходимо умножить массу его метра на длину. А вот для расчета несущей способности двутавровой конструкции нужно уточнить и ширину полок. Причем этот параметр должен соответствовать и сечению несущей колонны. Например, если это квадрат со стороной 510 мм, тогда необходимо подобрать профиль шириной не более 460 мм. Это обусловлено тем, что двутавр нужно будет приваривать и требуется оставить запас для сварочных швов.
Таблица размеров двутавра
Для расчета нагрузки следует сначала узнать нормативное воздействие (нагрузка, приходящаяся на 1 м профиля). Затем это значение умножаем на коэффициент прочности по нагрузке и полученный результат суммируем с массой изделия. Таким образом, мы вычисляем момент сопротивления, а там дело за малым, осталось только подобрать из сортамента нужный профиль.
При этом следует учитывать, что металлическая конструкция может использовать максимум 80% от допустимого прогиба.
Современные технологии значительно упрощают нашу жизнь и если нет никакого желания самостоятельно заниматься расчетами и подбирать нужный вариант по справочникам, то можно воспользоваться онлайн-калькулятором. С ним работать очень просто, необходимо всего-то заполнить пустые поля и программа выдаст оптимальные варианты. Нужно указать конструкцию, в которой будет использоваться двутавровая балка, например, она необходима для перекрытия. Затем уточняете максимальный пролет и шаг установки профиля. Шагом называется расстояние между двумя элементами, расположенными параллельно друг к другу. Рекомендуемая величина составляет 1 м, но в некоторых случаях можно увеличить его до 1,2 м. Также необходимо знать расчетную нагрузку, приходящуюся на квадрат и угол наклона стропил. Теперь вы знаете, какой именно элемент лучше всего подойдет для конкретного перекрытия.
5 Усиление своими руками – делаем безопасно
Безусловно, лучше всего подобрать двутавр с нужной несущей способностью и использовать его, но иногда такой возможности нет и необходимо усилить конструкцию самостоятельно. Этому вопросу мы и уделим внимание. Стоит отметить, что усиление различных узлов происходит неодинаково.
Выбор двутавра с нужной несущей способностью
Если на элемент перекрытия приходятся нагрузки на сжатие, растяжение либо изгиб, то необходимо увеличить сечение изделия. Сделать это можно, приварив дополнительные детали к профилю. Однако действовать нужно обдуманно и руководствоваться размерами двутавра, а также направлением сварочных работ. Дело в том, что во время этой операции металл нагревается, и несущая способность элементов может, напротив, снизиться. Для продольных швов максимально возможное понижение этой характеристики не превышает 15%. А вот если речь о поперечном направлении, то несущая способность может снизиться на целых 40%. Так что накладывать швы в поперечном направлении нельзя.
tutmet.ru
Стальные (металлические) двутавровые балки перекрытий — Студопедия.Нет
Расчет деревянных балок перекрытий
Деревянные балки перекрытий
Деревянные балки перекрытий дома часто являются наиболее экономичным вариантом. Деревянные балки легки в изготовлении и монтаже, имеют низкую теплопроводность по сравнению со стальными или железобетонными балками. Недостатки деревянных конструкций — более низкая механическая прочность, требующая больших сечений, низкая пожаростойкость и устойчивость к поражению микроорганизмами и термитами (если они водятся в вашей местности). Поэтому, дерево перекрытий требуется тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами, например ХМ-11 или ХМББ производства фирмы Антисептик (С-Петербург). Современные варианты деревянных балок перекрытий — это балки из клееного бруса (как с вертикальным расположением ламелей, так и с горизонтальным), двутавровые деревянные клееные балки (как полностью деревянные,так и комбинация OSB и дерева), дерево-металлические балки перекрытий(комбинация дерева и пространственных силовых элементов из металла) и пространственные деревянные балки, элементы которых скреплены металлозубчатыми пластинами.
Балки межэтажных перекрытий могут служить опорными балками для выступающих деревянных балконов.
Как рассчитать необходимое сечение традиционной деревянной балки перекрытий?
Оптимальный пролет для деревянных конструкций — 2,5- 4 метра. Лучшее сечение для дерева: прямоугольное с соотношением высоты к ширине 1,4:1. В стену балки заводят не менее чем на 12 см и гидроизолируют по кругу, кроме торца. Желательно закрепить балку анкером, заделанным в стену.
При выборе расчета сечения учитывают нагрузку собственного веса, которая для балок междуэтажных перекрытий, как правило, составляет 190-220 кг/м2, и нагрузку временную (эксплуатационную), её значение принимают равной 200 кг/м2. Балки перекрытия укладывают по короткому сечению пролёта. Шаг монтажа деревянных балок рекомендуется выбирать равным шагу установки стоек каркаса.
Для расчета минимального и оптимального сечения можно воспользоваться он лайн калькулятором Романова для деревянных балок перекрытий Для деревянно-металлических балок перекрытий можно воспользоваться онлайн калькулятором ХТС балок.
Ниже приведены несколько таблиц, со значениями минимальных сечений деревянных балок для различных нагрузок и длин пролетов:
Таблица сечений деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки, при нагрузке 400кг/м2. — рекомендуется расчитывать именно на эту нагрузку
Таблица. Сечения деревянных балок перекрытия
Если вы не используете утеплитель или не планируете нагружать перекрытия (например, перекрытие необитаемого чердака), то можно использовать таблицу для меньших значений нагрузок деревянных балок перекрытий:
Таблица. Минимальные сечения деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и нагрузки, при нагрузках от 150 до 350 кг/м2.
Если вы используете вместо балок прямоугольного сечения круглые бревна, можно пользоваться следующей таблицей:
Таблица. Минимальный допустимый диаметр круглых бревен, используемых в качестве балок междуэтажных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг на 1 м 2
Таблица. Максимальные пролеты балок перекрытий. Общие случаи
Таблица. Максимальные пролеты балок чердачного перекрытия. Неэксплуатируемый чердак.
Таблица. Максимальные пролеты балок перекрытий. Особые случаи
Стальные (металлические) двутавровые балки перекрытий
Двутавровая металлическая балка перекрытий обладает рядом неоспоримых преимуществ, только при одном недостатке — высокой стоимости. Металлической двутавровой балкой можно перекрыть большие пролеты со значительной нагрузкой, металлическая стальная балка негорюча и устойчива к биологическим воздействиям. Однако, металлическая балка может корродировать при отсутствии защитного покрытия и наличия в помещении агрессивных сред. При пожаре металлические балки «текут» и прогибаются — поэтому их необходимо закрывать теплоизоляционными еегорючими базальтовыми плитами.
Вес одного метра двутавровой балки можно посмотреть в
таблице веса двутавровых балок
В большинстве случаев в самодеятельном строительстве при расчетах в вышеуказанной программе или других ей подобных, следует считать, что металлическая балка имеет шарнирные опоры (то есть концы не фиксированы жестко — например, так как в каркасной стальной конструкции). Нагрузку на перекрытие со стальными двутавровыми металлическими балками с учетом собственного веса следует расчитвать как 350(без стяжки) -500 (со стяжкой) кг/м 2
Шаг между двутавровыми металлическими балками рекомендуется делать равным 1 метру. В случае экономии возможно увеличение шага между металлическими балками до 1200 мм.
Таблица для выбора номера двутавровой металлической балки при различном шаге и длине прогонов
studopedia.net