Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какую нагрузку выдерживает швеллер — расчеты на прочность и жесткость

Какую нагрузку выдерживает швеллер — расчеты на прочность и жесткость

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.

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:

  • f/L = М∙L/(10∙Е∙Ix)≤[f/L], где

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

Читайте так же:
Что такое сож в токарном станке

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.

Нагрузка на швеллер

?Швеллер является одной из разновидностей фасонного проката.
Применяется швеллер в самых разных мирах подобных как : промышленность и станкостроение, машиностроение и сооружение.
В частности в строительстве швеллер используют подобно элементу больших стержневых конструкций ( мостов ), колонн и связей, в несущих сооружениях и опорах на объектах промышленного, или гражданского назначения

С развитием строительства постоянно требуется, который нельзя отменить прочность каркасов, конструкций.
После того, подобно человечеству научилось плавить железо, и появилась задача разработки данного материала, используемого в дальнейшем для укрепления высотных домов, изобрели швеллер стальной горячекатаный, способный выдерживать большие нагрузки, чем обыкновенный лист или бревно.
Сортамент швеллера, стоимость на который Вы обнаружите в должном разделе, таков : швеллер стальной гнутый равнополочный и неравнополочный.

Швеллер 12 П, также как и 10П, изготавливают используя технологию горячего проката, без дополнительной термической обработки.
Авторитет одного погонного метра, по ГОСТу, составляет 10, 4 килограмма.
Выпускается данный вид швеллера также стандартной длины, от двух до двенадцати метров и применяется в тех же областях и в тех же целях, что и швеллер 10 П. Однако это приведет к следующему, 12 П обладает несущей большей способностью, что в свою очередь дает неплохую возможность сэкономить на металлоемкости как всей конструкции в целом так и ее отдельных участков , если учесть что у швеллера 12П большая на 20% масса .
Швеллер 12 П используют для укрепления сооружений, изготовления перекрытий, межэтажных и кровельных, и укрепления различных малых мостиков.

Испокон веков человечество ставило себе задачу создать комфорт, уют и удобство в своём доме, квартире, месте, где работает, отдыхает, что привело человека в процессе эволюции из примитивного жилья в новые по современным меркам жилые многоэтажные комфортабельные комплексы.
С развитием и прогрессом в сооружении всегда требовался материал для увеличения прочностных качеств для строительства каркасов, устройств ( домов, ангаров ).
Когда научились плавить железо и встала задача разработки материала, который в последующем может использоваться для укрепления перекрытий высотных зданий, складских комплексов, изобрели швеллер — изделие из стали, которое могло выдержать ещё сильный нагрузку, чем обыкновенный листок или деревянное бревно за счёт дополнительных двух граней.

Читайте так же:
Чистить пятки электрический прибор

Точный стандарт устанавливает сортамент швеллеров с наклоном внутренних граней полок и швеллеры с параллельными гранями полок.
Поперечное сечение швеллеров должно отвечать указанному на черт.
1 и 2.
Номинальные размеры швеллеров, площадь поперечного сечения, масса 1 м и энциклопедические значения для осей необходимы соответствовать приведенным в табл.
1 и 2.
По точности прокатки швеллеры изготовляют : повышенной точности — Б ;
всегдашней точности — В.
Наибольшие отклонения по величинам и форме швеллеров ( черт.
1 — 3 ) необходимы соответствовать приведенным в табл.

Области применения швеллера, расчет на прогиб, характеристики

Швеллер – разновидность фасонного металлопроката, получаемая путем горячей прокатки или гибки, имеет поперечное сечение П-образной формы. Массово горячекатаная продукция изготавливается из стали обыкновенного качества (3 пс/3сп) или низколегированных марок. Изделия из низколегированных сталей (наиболее часто – 09Г2С) предназначены для эксплуатации при низких температурах. Исходной заготовкой при производстве гнутого швеллера является полоса, материалы – «черные» и коррозионностойкие стали, алюминий и его сплавы, медь и сплавы на ее основе (бронза, латунь). Профильные изделия из алюминия и его производных могут изготавливаться способом горячей прессовки без или с дальнейшей термообработкой (отжигом, закалкой с естественным или искусственным старением). Наибольшее распространение получил стальной горячекатаный и гнутый швеллер.

Горячекатаный стальной швеллер: нормативы, сортамент, характеристики

Сортамент этой продукции определяется ГОСТом 8240-89. Размер профиля характеризуется номером, который равен (примерно) высоте стенки, взятой в сантиметрах. В соответствии со стандартом выпускают продукцию:

  • С уклоном внутренних граней полок. В маркировке после номера присутствует буква «У». Норматив предусматривает производство изделий с высотой стенки 50-400 мм, шириной полки 32-115 мм, толщиной стенки 4,4-8,0 мм, толщиной полки 7,0-13,5 мм. Если в обозначении между номером профиля и буквой «У» присутствует буква «а», это означает, что изделие имеет увеличенную ширину и толщину полок. Основная область применения этого вида швеллера – строительство. Благодаря некоторому утолщению во внутренних углах, профиль обладает повышенными прочностными характеристиками. Такая металлопродукция используется в каркасном строительстве, для устройства перекрытий, сооружения ферм, лестниц, малых архитектурных форм, металлических конструкций различного назначения.
  • С параллельными внутренними гранями полок. В маркировке после номера указывается буква «П». Индекс «а» свидетельствует о наличии усиленных полок. В соответствии с нормативом, высота стенки изделий находится в диапазоне 50-400 мм, ширина полки – 32-115 мм, толщина стенки – 4,4-8,0 мм, толщина полки – 7,0-13,5 мм. Этот тип швеллера имеет сферы использования, схожие с изделиями с уклоном внутренних граней полок. Профиль с параллельными внутренними гранями эффективен в тех случаях, когда сопряжение с другими частями конструкции происходит по внутренней поверхности изделия.

Таблица геометрических характеристик горячекатаного швеллера

Номер швеллераВысота профиля, смШирина полки, ммТолщина стенки, ммТолщина полки, ммМасса 1 м, кг
С уклоном внутренних граней полок
5324,47,04,84
6,5У6,5364,47,25,9
8404,57,47,05
10У10464,57,68,59
12У12524,87,810,4
14У14584,98,112,3
16У16645,08,414,2
16аУ16685,09,015,3
18У18705,18,716,3
18аУ18745,19,317,4
20У20765,29,018,4
22У22825,49,521,0
24У24905,610,024,0
27У27956,010,527,7
30У301006,511,031,8
33У331057,011,736,5
36У361107,512,641,9
40У401158,013,548,3
С параллельными гранями полок
5324,47,04,84
6,5П6,5364,47,25,9
8404,57,47,5
10П10464,57,68,59
12П12524,87,810,4
14П14584,98,112,3
16П16645,08,414,2
16аП16685,09,015,3
18П18705,18,716,3
18аП18745,19,317,4
20П20765,29,018,4
22П22825,49,521,0
24П24905,610,024,0
27П27956,010,527,7
30П301006,511,031,8
33П331057,011,736,5
36П361107,512,641,9
40П401158,013,548,3
Читайте так же:
Смазка для открытых зубчатых передач

Расчет табличного веса швеллера осуществляется с использованием среднего значения плотности различных марок стали – 7,85 г/см3.

Гнутый стальной швеллер: ГОСТ, сортамент, технические характеристики

Исходной заготовкой при производстве гнутого профиля является стальная горяче- или холоднокатаная полоса. Процесс изготовления проходит на профилегибочных агрегатах. Гнутый металлопрофиль можно отличить от горячекатаного по скругленным наружным углам и одинаковой толщине стенки и полок, которая не превышает 8 мм. При гибке устраняются некоторые поверхностные дефекты. В отличие от горячекатаной металлопродукции, которая выпускается только равнополочной, гнутая производится как равно-, так и неравнополочной. Сортамент равнополочных изделий определяется ГОСТом 8278-83, неравнополочных – ГОСТом 8281-80. Их ассортимент гораздо шире перечня горячекатаного проката П-образного профиля. Высота стенки равнополочного профиля – 25-410 мм, ширина полки – 26-65 мм, толщина стенки – 2-8 мм.

Из-за прочности, уступающей аналогичной характеристике горячекатаных металлоизделий, различные марки гнутого швеллера применяются в качестве дополнительных усиливающих элементов в металлоконструкциях, при проведении отделочных работ, мероприятий по реконструкции ветхих строений, в которых невысокая масса металла имеет решающую роль.

Расчет швеллера на нагрузки

Стальной прокат с П-образным поперечным сечением – популярный тип металлопроката, востребованный в строительстве. При использовании швеллера для создания перекрытий и других ответственных строительных конструкций производят расчеты на изгиб и прогиб с помощью формул, таблиц, онлайн-калькуляторов. Для упрощения расчетов условия работы профильных изделий приводят к стандартным схемам. Основные из них:

  • Швеллер работает как однопролетная шарнирно-опертая балка, на которую оказывает воздействие распределенная нагрузка, такой тип расчета применяется при использовании металлопроката в межэтажных перекрытиях.
  • Консольная балка, жестко закрепленная с одного конца, нагрузка равномерно распределена. Такая схема характерна для козырьков, изготовленных путем приварки проката с одной стороны к выпускам из вертикальной ограждающей конструкции.
  • Шарнирно-опертая балка с двумя опорами и консолью. Этот вариант применяется в случае организации пролета с выпуском металлопроката за пределы стены для опирания балконной плиты.
  • Однопролетная балка с шарнирной опорой, на которую действуют одна или две сосредоточенные силы. Такая схема применяется для расчета несущей способности швеллера, выполняющего функцию перемычки, на которую опираются одна или две балки перекрытия.
Читайте так же:
Растворитель для резинового клея

Для онлайн-калькулятора, кроме схемы расчета, понадобятся: длина пролета, расчетная и нормативная нагрузка, расчетное сопротивление, тип швеллера (его площадь калькулятор определит самостоятельно). Результат – расчеты по прочности.

При покупке швеллера в компании ООО «РМК» вычисления для корректного подбора металлопроката вам поможет произвести менеджер.

Сортамент швеллеров, виды

Швеллер стальной горячекатаныйСтальной прокат этого вида используется как силовой элемент металлоконструкций. Характерная форма, напоминающая в поперечном сечении букву «П» определяет не только удобство применения, но и высокую стойкость к изгибающим и осевым нагрузкам. Производят швеллер по технологиям гибки и горячей прокатки из сталей различных марок, включая высоколегированные. Полки (боковые стенки) профиля могут быть как идеально перпендикулярными к широкой стороне, так и с наклоном с внутренней стороны.

Швеллер с одинаковой длиной боковых стенок получил название равнополочного, со стенками разной длины — неравнополочного. В каталоге швеллера находятся категории:

  • Горячекатаные;
  • Специальные;
  • Равнополочные;
  • Наравнополочные.

Параметры материала регулируются специальными ГОСТами. Это:

  • 8240-89 — широкого применения;
  • 5267.1-90 — для вагоностроения.
  • 19425-74 — для автомобильной промышленности.

Применяются и другие ГОСТы, регулирующие характеристики материала для более узких сфер использования, например, ГОСТ 21026-75 — швеллер, использующийся в конструкции вагонеток.

Швеллеры равнополочные

Наиболее массовая категория в ассортименте — равнополочные. По технологии производства подразделяется на швеллер горячекатаный и гнутый. Отличить их легко по внешнему виду — у гнутого углы закруглены, а толщина стенок равная по всему профилю.

Он более дешевый, чем произведенный горячей прокаткой.

Схема швеллераИзготавливается из сталей хорошо свариваемых марок, что позволяет создавать конструкции сложной конфигурации и нестандартных форм. Характеристики регламентированы в ГОСТ 8278–83. Материалом изготовления служит рулонная сталь обыкновенных, конструкционных и углеродистых марок, которая прокатывается на трубных станах.

Размеры находятся в широком диапазоне — высота в пределах 50- 400, а ширина 32 — 115 мм.

Большое значение в сфере применения гнутых разновидностей материала имеет уровень прокатки. Для этой категории предусмотрены три класса:

  • «А» — высокой точности;
  • «Б» — повышенной;
  • «В» — обычной.
Читайте так же:
Плетение из резинок без станка фигурки

Индексы указываются в маркировке конкретного артикула.

По форме профиля гнутый швеллер отличается, в каталоге выделены 4 основных типа:

  • «П» — с параллельными гранями, один из наиболее распространенных;
  • «У» — с уклоном граней;
  • «Л» — облегченной серии;
  • «С» — специальный.

Параметры каждого вида из любой серии сведены в соответствующие таблицы.

Таблица швеллеров 1

Таблица швеллеров 2

По данным, сведенным для каждой серии, определяются механические характеристики подходящего для конкретного проекта материала. В расчетах принимаются во внимание поперечная и продольная прочность, масса, свариваемость, коэффициент температурного расширения и другие параметры.

Сортамент равнополочных швеллеров очень широкий, что определяет их использование в самых различных отраслях.

Преимущественно гнутые марки материала применяют в качестве вспомогательных усиливающих элементов — монтаж каркасов под отделочные материалы, для производства рам промышленной и транспортной техники, для мебели, элементов дорожной инфраструктуры и т.д. Хотя прочностные характеристики гнутого швеллера очень высокие, он уступает горячекатаному по некоторым параметрам.

Прокатный швеллер

Производится по ГОСТ 8240-97. Подразделяется на два основных вида — с параллельными гранями и с уклоном. Визуально горячекатаный отличается от гнутого четко выраженными прямыми ребрами внешних граней. Углы по внешнему профилю строго соответствуют 900. Схема швеллера 2

Сортамент стального горячекатаного швеллера также очень широкий. Производится он в таких артикулах:

  • С уклоном граней с внутренней стороны (маркировка «У») — 5, 12, 14, 16, 18а, 20, 22, 30, 40 и других;
  • С параллельными полками (маркировка «П», «Э» или «Л») — П: 5П, 10П, 12П, 16аП, 18П, 20П, 27П, 30П, 36П, 40П.

Цифры в маркировке показывают расстояние между боковыми гранями) в сантиметрах. Существует два класса точности — «А» и «В», соответственно, высокой и обычной. Полный сортамент прокатных швеллеров вы найдете в каталоге компании «Альянс-Сталь», работающей в Самаре и других городах Приволжского федерального округа. Доставка транспортом компании или самовывозом, форма оплаты — по договоренности. Актуальные цены указаны в прайс-листе. Параметры материала для определенного вида использования выбираются по соответствующим таблицам.

Таблица швеллеров с наклонными гранями

Таблица швеллеров с параллельными гранями

Специфические параметры, используемые в таблицах:

  • W — момент сопротивления;
  • I — инерционный момент;
  • i —инерционный радиус.

Также при проектировании используются таблицы для сведения размеров и масс материала, изготовленного про ГОСТ. В расчетах принимается во внимание, что средняя плотность стали, из которой изготовлен швеллер, равна 7500 кг/м3.

Горячекатаный швеллер используется в ответственных конструкциях, испытывающих значительные нагрузки при эксплуатации. Особенности материала позволяют устанавливать элементы в наклонном, горизонтальном и вертикальном положении с соединением сваркой, болтами или клепкой. Строгая форма профиля обеспечивает плотный контакт с ровными плоскостями оснований при укладке на бетон, кирпич или блоки из разных материалов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector