Вага двотаврової балки розрахунок навантаження, несуча здатність, міцність
Технічні характеристики металевого профілю необхідні, щоб їх правильно застосовувати в будівництві, адже незважаючи на велику різноманітність сфер застосування, суть залишається одна - створити надійну несучу конструкцію. Вона дозволяє перетворювати архітектуру споруд:
- збільшує ширину прольотів будівель;
- значно, приблизно на 35%, зменшити масу несучих конструкцій;
- істотно збільшити рентабельність проектів.
Говорячи про переваги конструкції, не можна не відзначити і мінуси, хоча їх небагато. Основні з них - це
- необхідність застосовувати при створенні ребер жорсткості додаткову арматуру;
- досить істотні трудовитрати, які потрібні для її виготовлення.
Однак, слід зазначити, що з іншого боку додаткові ребра жорсткості дають можливість:
- зменшити загальну металоємність звареної металоконструкції, так як відчутно зменшують товщину стінок. Таким чином вдається знизити її вартість, але цілком зберегти механічні характеристики;
- крім цього полегшена конструкція економічна і з точки зору пристрої фундаменту, оскільки після зниження загальної маси можна використовувати фундамент під БМЗ (швидкобудуюємі будівлі).
Щоб знайти двутавр, відповідний для конкретного випадку, потрібно зробити деякі розрахунки. Зазвичай для цього використовують таблиці або онлайн калькулятори. В їх основі лежать задані два параметри: відстань від однієї стіни до іншої і майбутня навантаження на будівельну конструкцію.
Міцність двотаврової балки визначається такими параметрами, як:
- довжина,
- метод закріплення,
- форма,
- площа поперечного перерізу.
Більшого поширення набули вироби з буквою «Н» в перерізі.
Жорсткість металевої конструкції двутавра в 30 разів перевищує жорсткість квадратного профілю, а міцність, відповідно, в 7 разів.
Довжина даної металоконструкції буває різною, наприклад, в разі ГОСТ 8239-89 це 4 -12 метрів, тобто в залежності від сортаменту розміри і вага балки двотаврової відрізняються. Крім довжини величина ваги визначається товщиною металу і розмірами граней. Тому для виконання різних розрахунків було введено поняття «вага метра балки двотаврової».
При покупці зварної конструкції обов'язково потрібно провести розрахунок на міцність, а для конкретного використання ще й розрахунок на прогин. Грамотний розрахунок навантаження на двутавровую балку дозволить забезпечити стійкість конструкції до проектних впливів, тобто здатність сприймати їх без руйнування.
Навантаження власної ваги
Щоб визначити в разі необхідності вага двотаврової балки користуються спеціальними таблицями, де розписані її характеристики, наприклад, габарити, марка стали і т. Д. У таблиці представлена теоретична маса 1 м профілю.
балка двотаврова розміри і вага (ГОСТ 8239-89)
Приклад розрахунку двотавру
Припустимо необхідно розрахувати вагу двутавра № 12 довжиною в 3 метра. Згідно таблиці умовна маса погонного метра даного профілю дорівнює 11,50 кг. Якщо перемножити отримані значення, то отримаємо величину загальної маси - 34,5 кг.
Точніше значення ваги зварної металоконструкції можна порахувати, використовуючи спеціальні онлайн калькулятори.
У калькуляторі вибирають відповідний номер двутавра і вводять необхідний метраж. Як бачите, отримане значення більше розрахованого нами на 0,12 кг.
Несуча здатність
Серед усіх типів балок двотаврова має найбільшу міцність, більш того, вона стійка до температурних перепадів. Допустиме навантаження на двутавр буває вказана на маркуванні, як розмір. Чим більше число, вказане в його найменуванні, тим більше навантаження може сприймати балка.
Будь-розрахунок передбачає початкове знання розмірів прокатного або зварного профілю, його довжини і ширини. Прояснимо сенс значення ширини на прикладі найпопулярнішої балочной опори - колони.
Припустимо, що в перерізі колони лежить квадрат зі стороною 510 мм, тоді на неї можна буде обперти профіль, для якого ширина не може перевищувати 460 мм. Це пов'язано з тим, що двутавр доведеться приварювати до залізобетонної подушці, а для зварювальних швів знадобиться запас, по крайней мере, в 40 мм.
Після визначення ширини переходять до вибору профілю і розрахунку навантаження, що впливає на профіль. Вона являє собою сукупність дій від перекриття, а також впливів тимчасового і постійного характеру.
Навантаження, що виражає величину нормативного навантаження, збирають на довжину 1 м профілю.
Але, розрахунок несучої здатності двотаврової балки передбачає врахування іншого впливу. Щоб отримати розрахункове навантаження, розраховане нормативне вплив множиться на так званий коефіцієнт міцності по навантаженню. Залишається до результату додати вже нараховану масу вироби і знайти його момент опору.
Отриманих даних досить, щоб з сортаменту підібрати профіль, необхідний для виготовлення зварного профілю. Як правило, з урахуванням прогину конструкції рекомендується вибирати профіль вище на два порядки.
Зварна металева конструкція повинна використовувати приблизно 70-80% від максимально допустимого прогину.
Якщо несуча здатність двотавру виявляється недостатньою, то виникає необхідність її посилення. Для різних елементів звареної конструкції це питання вирішується по-різному.
Наприклад, для елементів, що сприймають навантаження типу розтягування, стиснення або вигину, використовують такий варіант підсилення: збільшують перетин, інакше кажучи, підвищують жорсткість, скажімо, приварив додаткові деталі.
Теоретично - це один з найкращих варіантів посилення, однак, при його реалізації не завжди вдається отримати необхідний результат. Справа в тому, що елементи в процесі зварювальних робіт нагріваються, а це несе за собою зменшення несучої здатності.
Якою мірою можна очікувати такого зниження залежить від розмірів двутавра і режиму та напрямки зварювальних робіт. Якщо для поздовжніх швів максимальне зниження виявляється в межах 15%, то для швів в поперечному напрямку воно може досягти і 40%.
Розрахунково і експериментально було доведено, що оптимального результату посилення під навантаженням можна отримати при максимальній напрузі в 0,8 Ry. тобто 80% розрахункового опору сталі, яка була використана для виготовлення двутавра.