Площадь поперечного сечения двутавра: параметры расчета

Двутавр – вид стального фасонного проката с поперечным сечением Н-образной формы, площадь которого зависит от номера и типа профиля. Металлопрокат этого типа производится способом горячей прокатки из углеродистых нелегированных или низколегированных сталей. ГОСТ 8239-89 регламентирует производство проката с уклоном внутренних граней полок, ГОСТ 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93 – продукции с параллельными гранями полок. Эта металлопродукция применяется в крупнопанельном строительстве, мостостроении, создании колонн, опор, подвесных путей. В зависимости от целевого назначения, выбирают изделия с оптимальной формой поперечного сечения.

Размеры сечения горячекатаного двутавра

Для составления технической документации требуется значение массы погонного метра проката. Его обычно рассчитывают по площади поперечного сечения двутавра и усредненной плотности стали – 7850 кг/м³.

При определении площади поперечного сечения используют следующие параметры:

• h – высота профиля, мм;
• b – ширина полки, мм;
• s – толщина стенки, мм;
• t – толщина полки для изделий с параллельными гранями полок и средняя толщина для продукции с уклоном внутренних граней, мм;
• R – радиус закругления перехода от стенки к полке;
• r – радиус закругления полки  (параметр характерен для продукции, выпускаемой по ГОСТу 8239-89).

Выбор размера и формы сечения балки-двутавра, в зависимости от назначения

• Изделия с уклоном внутренних граней 6-12%, постепенно утрачивающие популярность, применяются в строительстве. Прокат серии «М» используется для сооружения подвесных путей, «С» (угол наклона может достигать 16%) востребован для усиления шахтных стволов.
• Нормальные двутавры. Применяются в строительстве для изготовления перекрытий, стен, опор, лестниц, при сооружении инфраструктурных, гидротехнических объектов.
• Для широкополочной балки («Ш») характерна ширина полок, равная высоте профиля. Двутавровый прокат этого типа прекрасно воспринимает сжимающие усилия, поэтому чаще всего применяется для устройства конструкций с невысокими колоннами.
• Балка колонного типа («К») имеет усиленные полки и стенки, поэтому способна выдерживать значительные нагрузки. Используется в мостостроении, для создания опор различного назначения, колонн, стоек.

Размеры сечения двутавра — подбор, расчет, площадь сечения двутавровой балки

Балка с профилем Н-образной формы – мерный отрезок фасонной металлопродукции, изготовленный способом прокатки или сварки. Подбор размеров поперечного сечения двутавра осуществляется в соответствии с таблицами сортамента (совокупности основных характеристик), представленными в соответствующих ГОСТах.

При одинаковой высоте стенки различные виды двутавра имеют разное соотношение высоты стенки и ширины полок, неодинаковую толщину этих элементов, и следовательно разную площадь сечения. Профиль, изготовленный способом горячей прокатки, может иметь параллельные или наклонные внутренние грани.

Как подобрать форму сечения двутавровой балки, в зависимости от назначения?

Горячекатаный металлопрокат с параллельными внутренними полками граней бывает следующих групп, согласно ГОСТу 26020-83:

• «Б» – нормальная. Диапазон номеров – 10-60. Толщина стенки составляет до 1/58 ее высоты. Металлопродукция применяется при монтаже перекрытий путепроводов, возведении мостов и эстакад.

• «Ш» – широкополочная. Подразделяется на разрезную и неразрезную продукцию. Разрезные изделия, позволяющие получать две тавровые балки, применяют для укладки на один пролет, неразрезные – на один или несколько. Производство таких металлоизделий требует увеличенного (на 10-12%) расхода металла, что можно считать минусом. Плюсы: возможность установки в качестве самостоятельного элемента без дополнительных деталей, что существенно сокращает скорость проведения работ.

• «К» – колонная. Особенность сечения этого вида двутавра – увеличенная толщина полок. Продукция выполняет функции несущих элементов строений, применяется для устройства больших пролетов, способна выдерживать значительные крановые нагрузки. В сортаменте это самые тяжелые и износостойкие профили.

Расчет сечения двутавровой балки по нагрузке

Для точного определения необходимого номера и типа Н-образного профиля используются сложные формулы. В расчетах учитывают длину изделия, тип закрепления, наличие или отсутствие ребер жесткости, количество опор, шаг между отрезками металлопроката, нагрузку на перекрытие или со стороны верхнего этажа, марку стали.

В упрощенном варианте нагрузку на перекрытие с учетом собственного веса двутаврового профиля без цементной стяжки принимают равной 350 кг/м2, с цементной стяжкой – 500 кг/м2 (средние значения). Шаг между металлическими балками обычно – 1 м, в некоторых случаях в целях экономии шаг увеличивают до 1,2 м.

Таблица для выбора номера Н-образного профиля, в зависимости от нагрузки, длины пролета и шага между изделиями

Общая нагрузка, кг/м2	Длина пролета
	3 м при шаге			4 м при шаге			6 м при шаге
	1,0 м	1,1 м	1,2 м	1,0 м	1,1 м	1,2 м	1,0 м	1,1 м	1,2 м
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

подбор сечения. Виды колонная, широкополочная, монорельсовая балки

Размеры и характеристики

Самые востребованные номера двутавра

Сегодня ассортимент предложений рынка стройматериалов настолько велик, что позволяет выбрать без проблем требуемый, в полном соответствии со своими предпочтениями и возможностями. Когда речь заходит о консольных конструкциях, то в первую очередь упоминают БДК-1 и ее металлических собратьев. Как же правильно выбрать двутавр?

Конструктивно двутавр для перекрытия – это мерный отрезок профиля прокатного или сварного типа, имеющий постоянное сечение. В основе его правильного выбора лежит сортамент двутавровых балок, то есть размеры, характеристики, сечение и другое.

Металлическая двутавровая балка по способу производства бывает двух типов:

• сварная, которую изготавливают методом сваривания, ее размеры начинаются от 60 мм;
• горячекатаная, изготовленная из стальной заготовки по технологии горячей прокатки, размеры – до 60 мм.

Начиная от процесса производства, типоразмерных характеристик и требований к качеству исходного сырья, все регламентировано соответствующими ГОСТами (межгосударственный стандарт), с которыми вы можете ознакомиться в нашей рубрике “СНиПы и нормы”.

Размеры и характеристики ↑

Все возможные размеры и описание основных характеристик собраны в таблицах ГОСТа. Сортамент двутавровых балок – это не что иное, как совокупность всех этих данных, сгруппированная в списки по видам изделия, что значительно облегчает подбор.

 Группы двутавров по конструкции полок ↑

Конструктивно двутавровая полка может иметь параллельные или наклонные грани. В первую группу по условию применения включены:

• нормальная (маркируется буквой «Б»). Сортамент ее включает профили,имеющие номера 10 – 60. Толщина стенок у них минимальная и может равняться величине, достигающей до 1/55 высоты самого элемента. Чем тоньше окажется стенка, тем их сечение будет лучше работать на изгиб.

• широкополочная («Ш»). Они, в свою очередь, подразделяются на разрезной вариант и неразрезной. Первые, с облегченным весом и одинаковой высоты и ширины устанавливают в один пролет. Неразрезные, соответственно, укладывают одновременно на несколько. Соотношение высоты к ширине полки в этом случае: 1 к 2,5 – 1 к 1,16. Полки с увеличенной шириной обеспечивают особую устойчивость, поэтому такие изделия можно устанавливать без вспомогательных элементов как самостоятельные. Это приводит к уменьшению объема выполняемых работ, а, значит, и к сокращению расходов.

Наиболее характерное преимущество разрезных вариантов перед неразрезными в простоте монтажа и меньшей чувствительности к осадкам опор. Однако себестоимость их производство выше из-за большего расхода металла – примерно на 10–12%, что, несомненно, можно отнести к недостаткам. Консольные конструкции могут быть обоих типов, разрезными и многопролетными.

• двутавровая балка колонная («К») – с большой толщиной полок. Это дает возможность применять их в качестве несущего элемента строения. Изготавливают подобные изделия по технологии проката. Основная область применения – значительные пролеты и высокие крановые нагрузки. На фоне других конструкций этого типа они самые тяжелые и устойчивые к износу.

Во вторую группу входят, соответственно:

• обычные ГОСТ 8239-89, заменившие в 1989 году ГОСТ 8239 72:
• специальные, скажем, балка монорельсовая двутавровая.

Самые востребованные номера двутавра ↑

Сортамент этих изделий изменяется в пределах №№ 10–100, скажем, двутавровая балка  12, 18, 16, 27, 30, 35, 36, 61. Они характеризуются следующим размерами:

• высотой – 10-100 см,
• шириной полки – 5,5–32 см,
• толщиной стенки – 0,41–1,9 5 см и более.

Выбирают изделие соответственно предназначению и ГОСТ. Подбор сечения двутавровой балки основан на величине воздействующей на нее нагрузки.

Приведем всего лишь несколько примеров из огромного разнообразия видов и подвидов как обычных, так и специальных.

Сортамент двутавра № 20 ↑

20 используют при устройстве перекрытий и возведении несущих элементов межэтажных перекрытий (до 4 м), армировании изделий из бетона, железнодорожном строительстве и автомобилестроении. Последние сферы применения связаны с низким процентом содержания углерода, что позволяет сваривать. Их отличают повышенная устойчивость к сгибанию и скручиванию. Высота изделия – 200 мм. Изготавливают их исключительно прокатным способом.

Длина – мерная и изменяется в пределах 4–12 м. Существует возможность заказать подобные изделия, имеющие меньшую или большую длину. Индивидуально можно заказать также конструкции с нестандартной толщиной стенок или полок. Номинальные размеры изделия, включая толщину, регламентирует ГОСТ 8239-89.

Данные конструкции показывают высокие характеристики при воздействии горизонтальных нагрузок, чего абсолютно не скажешь о вертикальных. Этим объясняется, что во втором случае, к примеру, в вертикальных опорах, необходимо одновременно использовать другие элементы, которые обеспечат устойчивость к горизонтальным нагрузкам. Позиций – порядка 22.

 № 30 ↑

 

Основная область применения – крупнопанельное и каркасно-монолитное строительство. Из них возводят колонны, перекрытия, опоры и мостовые конструкции, используют как направляющие для мощной подъемной техники. В производстве используют два вида стали: низколегированную и углеродистую. Их также подразделят по точности изготовления на обычные (В) и с повышенной точностью (Б).

Цифра 30 указывает только на высоту изделия, при этом вариантов исполнения может быть два как с параллельными гранями полок, так и с наклонными. Это фактически – условный размер. Имеет порядка 38 позиций.

  ↑№ 18

• Стандартная конструкция имеет мерную длину – 400–12000 мм, изготавливаются также изделия, имеющие немерную и кратную длину.
• Специальная, соответственно, 400–13 000 мм, в номенклатуру изделия включены также виды с мерных и кратно мерных с остатком.

  ↑№ 25К1

Как видно из литеры «К», эти изделия чаще используют при возведении колонн. Число же 25 в номере указывает на высоту изделия. Это может быть совершенно самостоятельный элемент. В этом случае не требуются дополнительные усилия по обработке.

© 2021 stylekrov.ru

Двутавр 14 — stroyone.com

Двутавр Дв. 14 (Двутавр стальной горячекатаный)

Двутавр стальной горячекатаный Дв.14 по ГОСТ 8239-89 весом 13,7 кг за 1п/м (метр погонный).Высота профиля 140 мм, ширина полки 73 мм, средняя толщина полки 7,5 мм, при этом толщина стенки 4,9 мм. Двутавр стальной относится к металлопрокату и входит в общий каталог двутавров.

Двутавр стальной горячекатаный Дв.14 — stroyone

Сортамент двутавра горячекатаного Дв.14

Поперечное сечение двутавра горячекатаного

№ п/п	Параметр	Ед. Изм	Описание параметра	Значение
1	h (мм)	мм	Высота профиля	140
2	B (мм)	мм	Ширина профиля	73
3	S (мм) стенка	мм	Толщина стенки	4,9
4	t (мм) полка	мм	Средняя толщина полки	7,5
6	R (мм)	мм	Радиус скругления стенки	8
7	r (мм)	мм	Радиус скругления полки	3
8	F	см²	Площадь поперечного сечения	17,4
9	M (кг/м)	кг/м	Номинальная масса 1 метра двутавра	13,7
10	п.м/т	п.м/т	Кол-во п.м. в тонне	72,993
11	Ix	см⁴	Момент инерции	572
12	Wx	см³	Момент сопротивления	81,7
13	iix	мм	Радиус инерции	5,73
13	Sx	см³	Статический момент	46,8
14	Iy	см⁴	Момент инерции	41,9
15	Wy	см³	Момент сопротивления	11,5
16	iiy	мм	Радиус инерции	1,55

ГОСТ двутавров

Сортамент двутавров по ГОСТ 8239-89

Сфера применения двутавровой балки (двутавра) | Характеристики и преимущества

Двутавровые балки являются стандартным прокатным профилем, сечение которого напоминает форму буквы «Н». Стальные двутавры, согласно ГОСТу 8239-89, имеют небольшой уклон внутренних граней полок и делятся на три разновидности: нормальные, широкополочные и колонные.

Основные преимущества двутавра

Известно, что прочностные свойства металлопроката во многом зависят от формы поперечного сечения, и именно двутавровая балка обладает способностью выдерживать максимальные нагрузки на изгиб. Двутавр в 7 раз прочнее квадратного профиля, имеющего такую же площадь сечения, и в 30 раз жестче его. Однако у двутавровой балки имеется существенный недостаток — она обладает крайне низкой стойкостью к скручиванию, в частности, этот показатель в четыреста раз ниже, чем у трубы с аналогичной площадью сечения.

Но этот недостаток никак не отразился на популярности этого вида металлопроката, доказательством чему служат многочисленные преимущества двутавровой балки:

• относительно небольшой вес;
• возможность соединения балок несколькими способами: заклепками, сваркой, болтами;
• удобная транспортировка;
• высокая прочность, позволяющая использовать двутавр в качестве несущих элементов в строительстве зданий и сооружений.

Основные характеристики двутавровой балки

Поскольку данный вид металлопроката применяется в наиболее ответственных конструкциях, то при его изготовлении недопустимо любое отклонение от государственного стандарта, который регламентирует геометрические размеры готового изделия. Чтобы быть уверенным в качестве такого профиля как балка двутавровая, характеристики должны до мелочей соответствовать ГОСТу, в котором определены предельно допустимые отклонения размеров и формы, поскольку от этого зависит способность двутавра выдерживать довольно высокую нагрузку.

Стандартные размеры двутавровой балки зависят от номера профиля, который определяется по ее высоте. Так, высота двутавра 10 равняется 100 мм, а двутавра 60, соответственно, — 600 мм. В зависимости от номера профиля определяются и другие геометрические размеры: толщина центральной стенки, ширина, толщина и угол наклона полки.

При выборе балки необходим предварительный расчет нагрузки, и если параметры выбранного профиля отличаются от расчетных более, чем на 5%, необходимо заменить его на последующий номер профиля, чтобы иметь запас прочности.

Сфера применения двутавра ГОСТ 8239-89

Стальные горячекатаные балки обладают достаточным уровнем прочности, из-за чего и стали главным элементом многих современных конструкций. Применение двутавровой балки не ограничивается строительством многоэтажных зданий, складов и ангаров, они используются и в более сложных и ответственных сооружениях, например, при постройке мостов, подвесных путепроводов, подземных шахт и пр.

Использование двутавра позволяет снизить стоимость строительства, увеличить расстояние между пролетами, уменьшить вес несущих элементов, поэтому понятно, что современное строительство не может обойтись без такого универсального вида проката.

Если нужно купить двутавровую балку ГОСТ 8239-89 в розницу или оптом, свяжитесь с нами, заполнив форму ниже или позвонив по телефону на сайте.

Двутавр. Виды и применение.Материалы и производство.Особенности

Двутавр, или двутавровая балка – вид металлопроката с Н-образной формой поперечного сечения. Форма изделия делает его устойчивым к высоким нагрузкам. Благодаря этому материал используется в строительной сфере в качестве несущего элемента, к примеру, при укладке перекрытий.

Размеры и свойства

Длина двутавровой балки бывает в пределах 3, 6 и 12 м. На металлобазах и в строительных магазинах возможна порезка на другие ходовые размеры. Двутавры благодаря форме имеют самую высокую удельную прочность среди всего строительного фасонного металлопроката. Это обусловлено наличием двух широких ребер жесткости. Они эффективно работают в обе стороны. Благодаря этому балка из двутавра при одинаковом весе на погонный метр, к примеру, со швеллером, согнется при гораздо большей нагрузке.

Высота балки может составить 100-1000 мм, ширина полок 55-400 мм. Столь широкий диапазон размеров вызван обширностью использования двутавра в строительстве. По уровню жесткости и прочности двутавровая балка может приравниваться к монолитному бруску металла аналогичного размера. При этом ее масса как минимум в 10 раз ниже. Благодаря меньшему весу ее легче транспортировать, укладывать в конструкции, она стоит дешевле.

Сфера применения

Двутавровые балки рассчитаны на нагрузку на изгиб и сжатие. Их применяют как при строительстве металлокаркасных сооружений, так и армирования кладки, бетона. Наличие двутавра предотвращает не равномерную усадку, образование трещин кладки, сдвига здания.

Двутавры нашли применение в каркасной технологии строительства деревянных домов. Балки используются в качестве ростверка под столбчатый фундамент. Они объединяют столбы в единое основание, поверх которого собирается каркасное строение уже из дерева.  Двутавр полностью исключает прогиб основания в местах большей нагрузки. Давление строения распределяется равномерно по всем столбам.

Разбор сечения

Промышленностью производятся различные двутавровые балки Н-образного сечения, отличающиеся между собой по ряду параметров. Для оценки из качеств берутся во внимания размерные показатели отдельных поверхностей профиля, а также расчетные данные.

Они обозначаются латинскими буквами:

• h — высота.
• b — ширина.
• s — центральное сечение.
• t — сечение полки.
• r — радиус.
• A — площадь сечения поперечного среза.
• Jx, Jy — моменты инерции.
• Wx, Why — моменты сопротивления.
• is, it — радиусы инерции.

Касаемо размерных показателей и толщины сечения, то эти параметры вполне понятны. Они измеряются в миллиметрах. Естественно чем шире и толще поверхности, тем крепче балка. Однако на жесткость и прочностные параметры влияют не только размеры, но и металл, из которого сделан двутавр. Два одинаковых по размеру изделия из разных сталей поведут себя при нагрузке по-разному. Чтобы их различать, также введены расчетные показатели: момент сопротивления и момент инерции. Эти величины показывают уровень сопротивляемости балки к деформации. То есть, при какой нагрузке та согнется. Оба показателя крайне важны при строительстве. Ориентируясь на них в проекте можно определить количество балок под ту или иную нагрузку.

Виды двутавра по форме сечения

Для разных строительных задач осуществляется производства двутавра с особенными формами торцевой части. По этому критерию балки разделяют на 4 вида:

• С уклоном полок.
• Обычный.
• Широкополочные.
• Колонные.

Балки с уклоном полок имеют внутренний скос на  8-10 градусов. Такое сечение обеспечивает прокат максимальными показателями прочности и жесткости. Он используется при строительстве, где подразумевается многотонная нагрузка.

Обычный двутавр имеет строго параллельные между собой полки. Угол между ними и центральной частью профиля составляется 90 градусов. Это незначительно, но снижает стойкость изделия к нагрузкам, и соответственно стоимость металлопроката. Такой материал принято обозначать в технической документации буквой «Б». Его используют для сооружения менее нагруженных конструкций. Применение нормального двутавра для проектов, где по расчетам должна использоваться балка «А», запрещено с уклоном полок.

Широкополочная двутавровая балка отличается более широкими полками. Их размер больше в 1,5 раза, в сравнении с нормальным прокатом. Это способствует увеличению жесткости и стойкости к нагрузкам на 40%. Широкополочная балка маркируется буквой «Ш».

Колонные двутавры являются самыми прочными, поскольку имеют еще более расширенные полки. Это способствует увеличению их прочности и жесткости на 100%. Материал может использоваться в качестве несущей конструкции перекрытия, так применяться как стоечный профиль при сооружении масштабных металлоконструкций.

Как делается двутавр

Двутавровая балка производится по двум технологиям:

• Горячего проката.
• Сварки.

Сложная форма сечения не позволяет изготавливать двутавровый профиль методом холодного проката. Ни один тип стали при столь сильной деформации не способен сохранить целостность. Большинство балок являются горячекатаными. Стальная заготовка разогревается докрасна и прокатывается через систему вальцов. Как следствие она деформируется, укатываясь до Н-образного сечения.

Производство методом горячего проката делает металл внутри двутавра не напряженным. Его структура изначально не стремится согнуться в сторону. Это во-первых снижает риск его прогиба под нагрузкой, а во вторых, минимизирует перелом при критической перегрузке.

Сварной двутавр составляется из 3-х полос. Они в свою очередь изготавливаются горячим прокатом и подгоняются под строгие размеры. Две узкие полосы используются в качестве полок, а одна широкая применяется как основа. Полосы свариваются между собой электросваркой под флюсом. Это дает очень прочное соединение, но уступающее по крепости горячему прокату, являющемуся полностью монолитным.

Материалы изготовления

Двутавровая балка может изготавливаться из разных типов сталей:

• Углеродистые.
• Строительные.
• Низколегированные.
• Для мостостроения.

Углеродистые стали применяются для изготовления 80% двутавра представленного на рынке. Их популярность обусловлена простотой обработки, и оптимальным соотношением затрат на производство, и получаемой прочностью. Они имеют нормальные показатели стойкости к температурным колебаниям, отличаются умеренной скоростью коррозии.

Строительные стали представлены марками С235, С245 и С255. В них присутствует гораздо меньше примесей, что способствует большей устойчивости к нагрузкам, в частности деформации или слому. Их применяют для строительства тяжелых несущих конструкций.

Низколегированные прокатные стали отличаются большей устойчивостью к динамическим нагрузкам. Это делает возможным их использовать при кораблестроении, для изготовления вертолетных площадок и прочих конструкций, на которые может оказываться резкое давление.

Стали для мостостроения применяются для изготовления двутавра особенно ответственных конструкций. Они выдерживают максимальное количество циклов динамической нагрузки. Кроме мостов, их применяют для армирования небоскребов. Такой двутавр служит долго и надежно. Также для него характерна замедленная коррозия.

Похожие темы:

Виды стальных горячекатаных двутавров, статьи на сайте АО «Металлокомплект-М» в Москве

Двутавровая балка представляет собой стандартный профиль конструктивных элементов, сечение которого напоминает букву Н. Обычный тавр обладает профилем, похожим на букву Т. Если соединить два таких изделия вместе, то получится балка с Н-образным сечением, получившая название двутавра.

Конструкция профиля отличается высокими механическими характеристиками. Она примерно в 30 раз превосходит обычную прямоугольную балку по жесткости и в 7 раз по прочности. Изделие изготавливается из черного проката или древесины. Вне зависимости от используемого материала, балка обладает способностью выдерживать высокие нагрузки, что объясняет ее популярность в строительной сфере.

Существует несколько видов двутавров:

1. Обыкновенный. Он отличается сравнительно небольшой жесткостью, так как имеет малую толщину стенок (может составлять 1/55 от высоты профиля). Вследствие данной особенности такие двутавры не производят длиннее 19 метров. Высота ребер изделий варьируется от 10 до 60 см. Этот вид балок наиболее часто применяется в строительстве. При маркировке обозначается буквой Б.
2. Широкополочный. Эти балки могут быть разрезными и неразрезными. Первый вариант предназначен для установки в один пролет и отличается отношением толщины полки к высоте равной 1:1. Неразрезные монтируются в несколько пролетов. Соотношение толщины к высоте у таких профилей может находиться в пределах от 1:2,5 до 1:1,16. Широкополочные балки обладают лучшими характеристиками в сравнении с обычными, но также имеют более высокую стоимость. При маркировке они обозначаются буквой Ш.
3. Колонный. Данный профиль применяется при возведении колонн и других несущих элементов. Он характеризуется способностью выдерживать многотонные нагрузки за счет утолщенной конструкции. Такие балки являются наиболее дорогими. Маркируются буквой К.
4. Монорельсовый. Данный двутавр предназначен для организации транспортных путей, необходимых для перемещения различных грузов. Если необходимо работать с продукцией, масса которой превышает 5 тонн, то балки дополнительно укрепляют привариванием стальной полосы к нижней части. Профиль маркируется буквой М.
5. Специальный. Двутавр этого вида используется в машиностроении и при армировании шахтных стволов. Имеет увеличенную толщину стенок и полок. При маркировке обозначается буквой С.

Помимо этого, двутавровые балки бывают узкополочными и среднеполочными.

Структурная сталь A36 с широким фланцем Таблица свойств сечения двутавровой балки Размеры от W4 до W12 — Engineers Edge

Меню конструкционных материалов | Поставщик металлических изделий Меню инженерных материалов Стальной широкий профиль двутавровой балки ASTM Свойства различных размеров от W4 до W12 ASTM A36 Двутавровая балка с широким каналом — одна из наиболее широко используемых углеродистых сталей в промышленности. Сталь A36 поддается сварке, формованию и механической обработке.Цинкование стали повышает ее коррозионную стойкость. Вес на фут Площадь поперечного сечения Площадь Момент инерции Толщина стенки В следующей таблице приведены технические данные поперечного сечения для I-образной балки из конструкционной стали ASTM: дюйм × фунт / фут Площадь (в 2 ) d (дюйм) bf (дюйм) тс (дюйм) tw (дюйм) Ixx (в 4 ) Iyy (в 4 ) W12x336 98.8 16,82 13,385 2,955 1,775 4060 1190 W12x305 89,6 16,32 13,235 2,705 1,625 3550 1050 W12x279 81,9 15,85 13,14 2.47 1,53 3110 937 W12x252 74,1 15,41 13,005 2,25 1,395 2720 828 W12x230 67,7 15,05 12,895 2,07 1,285 2420 742 W12x210 61.8 14,71 12,79 1,9 1,18 2140 664 W12x190 55,8 14,38 12,67 1,735 1,06 1890 589 W12x170 50 14,03 12,57 1.56 0,96 1650 517 W12x152 44,7 13,71 12,48 1,4 0,87 1430 454 W12x136 39,9 13,41 12,4 1,25 0,79 1240 398 W12x120 35.3 13,12 12,32 1,105 0,71 1070 345 W12x106 31,2 12,89 12,22 0,99 0,61 933 301 W12x96 28,2 12,71 12,16 0.9 0,55 833 270 W12x87 25,6 12,53 12,125 0,81 0,515 740 241 W12x79 23,2 12,38 12,08 0,735 0,47 662 216 W12x72 21.1 12,25 12,04 0,67 0,43 597 195 W12x65 19,1 12,12 12 0.605 0,39 533 174 W12x58 17 12,19 10,01 0,64 0.36 475 107 W12x53 15,6 12,06 9,995 0,575 0,345 425 95,8 W12x50 14,7 12,19 8,08 0,64 0,37 394 56,3 W12x45 13.2 12,06 8,045 0,575 0,335 350 50 W12x40 11,8 11,94 8,005 0,515 0,295 310 44,1 W12x35 10,3 12,5 6,56 0.52 0,3 285 24,5 W12x30 8,79 12,34 6,52 0,44 0,26 238 20,3 W12x26 7,65 12,22 6,49 0,38 0,23 204 17.3 W12x22 6,48 12,31 4,03 0,425 0,26 156 4,66 W12x19 5,57 12,16 4,005 0,35 0,235 130 3,76 W12x16 4,71 11.99 3,99 0,265 0,22 103 2,82 W12x14 4,16 11,91 3,97 0,225 0,2 88,6 2,36 W10x112 32,9 11,36 10,415 1,25 0.755 716 236 W10x100 29,4 11,1 10,34 1,12 0,68 623 207 W10x88 25,9 10,84 10,265 0,99 0.605 534 179 W10x77 22.6 10,6 10,19 0,87 0,53 455 154 W10x68 20 10,4 10,13 0,77 0,47 394 134 W10x60 17,6 10,22 10,08 0,68 0.42 341 116 W10x54 15,8 10,09 10,03 0,615 0,37 303 103 W10x49 14,4 9,98 10 0,56 0,34 272 93,4 W10x45 13.3 10,1 8,02 0,62 0,35 248 53,4 W10x39 11,5 9,92 7,985 0,53 0,315 209 45 W10x33 9,71 9,73 7,96 0,435 0.29 170 36,6 W10x30 8,84 10,47 5,81 0,51 0,3 170 16,7 W10x26 7,61 10,33 5,77 0,44 0,26 144 14,1 W10x22 6.49 10,17 5,75 0,36 0,24 118 11,4 W10x19 5,62 10,24 4,02 0,395 0,25 96,3 4,29 W10x17 4,99 10,11 4,01 0.33 0,24 81,9 3,56 W10x15 4,41 9,99 4 0,27 0,23 68,9 2,89 W10x12 3,54 9,87 3,96 0,21 0,19 53,8 2,18 W8x67 19.7 9 8,28 0,935 0,57 272 88,6 W8x58 17,1 8,75 8,22 0,81 0,51 228 75,1 W8x48 14,1 8,5 8,11 0,685 0.4 184 60,9 W8x40 11,7 8,25 8,07 0,56 0,36 146 49,1 W8x35 10,3 8,12 8,02 0,495 0,31 127 42,6 W8x31 9.13 8 7,995 0,435 0,285 110 37,1 W8x28 8,25 8,06 6.535 0,465 0,285 98 21,7 W8x24 7,08 7,93 6,495 0.4 0,245 82,8 18,3 W8x21 6,16 8,28 5,27 0,4 0,25 75,3 9,77 W8x18 5,26 8,14 5,25 0,33 0,23 61,9 7,97 W8x15 4.44 8,11 4,015 0,315 0,245 48 3,41 W8x13 3,84 7,99 4 0,255 0,23 39,6 2,73 W8x10 2,96 7,89 3,94 0,205 0.17 30,8 2,09 W6x20 5,87 6,2 6,02 0,365 0,26 41,4 13,3 W6x16 4,74 6,28 4,03 0,405 0,26 32,1 4,43 W6x15 4.43 5,99 5,99 0,26 0,23 29,1 9,32 W6x12 3,55 6,03 4 0,28 0,23 22,1 2,99 W6x9 2,68 5,9 3,94 0,215 0.17 16,4 2,19 W5x19 5,54 5,15 5,03 0,43 0,27 26,2 9,13 W5x16 4,68 5,01 5 0,36 0,24 21,3 7,51 W4x13 3.83 4,16 4,06 0,345 0,28 11,3 3,86 © Copyright 2000-2021, ООО «Инжинирс Эдж» www.engineersedge.com Все права защищены Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты Дата / Время:

Что такое двутавровая балка и в чем ее 3 преимущества?

Двутавровая балка — это форма из конструкционной стали, используемой в зданиях, также известная как H, W, широкая, универсальная балка или рулонная балка.Они призваны играть ключевую роль в качестве опорного элемента в структурах. Эти балки способны выдерживать различные типы нагрузок.

Название было дано так из-за сходства поперечного сечения с буквой I. Эти балки часто используются для формирования балок и колонн различных размеров и спецификаций. Для инженеров-строителей и мастеров критически важно понимать важность двутавровых балок в стальных конструкциях.

Конструкция двутавра

Двутавровая балка спроектирована с использованием двух вытянутых плоскостей, называемых полками, соединенных перпендикулярным компонентом, называемым стенкой.Весь корпус этого элемента конструкции имеет двутавровое или Н-образное поперечное сечение. Наряду со сталью существуют балки из алюминиевых сплавов и низколегированных сталей, которые могут использоваться для различных целей, таких как мосты, строительные рамы и т. Д.

Балки

I производятся различных размеров, толщины, ширины и других спецификаций для различных применений. Заказчики классифицируют этот вид балки по типу материала и размерам. Например, балка глубиной 12 дюймов и весом 20 фунтов / фут определяется как 12 × 20.Подрядчики выбирают соответствующие размеры балок для нужд своего проекта. При принятии решений следует учитывать следующие факторы:

1. Прогиб. Толщина должна быть достаточной для минимизации прогиба.
2. Вибрация . При выборе следует стремиться к минимальной вибрации. В этом отношении важны жесткость и масса балки.
3. Гибка . Объемное тело должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать напряжения текучести.В противном случае происходит изгиб.
4. Изгиб. Скручивающие напряжения вызывают коробление двутавровой балки, что может привести к нежелательным последствиям. Соответственно следует подбирать фланцы.
5. Напряжение. Выбор двутавровой балки с правильной толщиной стенки жизненно важен для предотвращения волнистости или коробления при растяжении.

Двутавровые балки предназначены для изгиба, а не изгиба при высоких нагрузках. Плотность пучка неоднородна. Области, где расположены осевые волокна, имеют более высокую плотность, чтобы уравновесить точку наибольшего напряжения.Лучи, имеющие малую площадь поперечного сечения, более идеальны, поскольку требуется меньше материала без ущерба для желаемой формы.

Где используются балки?

Балка

двутавровая интенсивно используется в различных областях стальных конструкций. Обычно используются каркасы и жизненно важные опорные элементы. Прочная и поддерживающая конструкция обеспечивается за счет использования стальных двутавровых балок. Использование этих балок может быть экономически выгодным, поскольку они уменьшают необходимость использования слишком большого количества опорных компонентов.Универсальный и надежный характер делает их незаменимыми для каждого подрядчика и инженера.

Балки

двутавровые часто используются в строительстве, потому что они просто функциональны. Их однонаправленный изгиб — одно из их лучших уникальных свойств. Веб-компонент отвечает за сопротивление сдвиговым напряжениям, в то время как фланцы обеспечивают сопротивление изгибу. Они способны выдерживать самые разные нагрузки без потери устойчивости. Поскольку I-образная форма не требует использования чрезмерного количества стали, их можно считать рентабельными.Всегда найдется подходящий тип двутавровой балки для любого строительного назначения. Применимость этих балок для всех сценариев строительства не зря дала известное название «универсальная балка».

Вы можете узнать больше о нашей продукции здесь

Неравномерный профиль I / H (двутавр) | calcresource

Теоретические основы

Оглавление

Геометрия

Площадь A и периметр P двойного тройника с неравными фланцами можно найти по следующим двум формулам:

A = b_u t_u + b_d t_d + h_w t_w

P = 2b_u + 2b_d + 2h — 2t_w

Чистая высота стенки h_w, которая фигурирует в приведенных выше формулах, представляет собой чистое расстояние между двумя фланцами:

h_ {w} = h-t_u- t _d

Из-за симметрии вокруг оси y центр тяжести поперечного сечения должен также лежать на оси y.Следовательно, x_c = 0. Однако этого нельзя сказать о другой оси (x-x), поскольку вокруг нее не существует симметрии из-за неодинаковых фланцев. Поэтому следует рассчитать точное местоположение центроида. Чтобы найти расстояние y_c от удобной оси отсчета, скажем, нижнего края поперечного сечения, используются первые моменты площади стенки и двух полок относительно одного края (примечание: первые момент площади определяется как площадь, умноженная на расстояние от центра тяжести площади до опорной оси).То есть:

A \ y_ {c} = A_ {d} \ y_ {d} + A_ {u} \ y_ {u} + A_w \ y_ {w}

, где

• A_ {d} = b_ {d} t_ {d}, площадь нижнего фланца
• A_ {u} = b_ {u} t_ {u}, площадь верхнего фланца
• A_ {w} = h_ {w} t_ {w}, это площадь стенки,
• y_ {d} = \ frac {t_ {d}} {2}, это расстояние от центра тяжести нижнего фланца от нижнего края,
• y_ {u} = h- \ frac {t_ {u}} {2}, это расстояние от центра тяжести верхнего фланца от нижнего края,
• y_ {w} = t_ {d} + \ frac {h_ {w}} {2 }, это расстояние веб-центроида от нижнего края.

Из последнего выражения положение центроида можно вычислить напрямую, как:

\ y_ {c} = {A_ {d} \ y_ {d} + A_ {u} \ y_ {u} + A_w \ y_ {w} \ over A}

Момент инерции

Большая ось

Аналогичным образом, чтобы найти момент инерции неравной двутавровой балки, полное поперечное сечение делится на три меньших, одно для нижнего фланца, один для верхнего и один для стенки. Следовательно, момент инерции I_x относительно центральной оси xx определяется следующим образом:

I_x = I_ {x, d} + I_ {x, u} + I_ {x, w}

где,

• I_ {x, d} = \ frac {b_ {d} t_ {d} ^ 3} {12} + A_ {d} \ left (y_d-y_c \ right) ^ 2, момент инерции нижнего фланца относительно к центроидной оси xx,
• I_ {x, u} = \ frac {b_ {u} t_ {u} ^ 3} {12} + A_ {u} \ left (y_u-y_c \ right) ^ 2, момент инерции верхнего фланца относительно центральной оси xx,
• I_ {x, w} = \ frac {t_w h_w ^ 3} {12} + A_w \ left (y_w-y_c \ right) ^ 2, момент инерции полотна относительно центральной оси xx.

Для каждого из приведенных выше выражений была использована так называемая «теорема о параллельных осях» для оценки соответствующих моментов инерции трех частей. Дополнительную информацию об этой технике можно найти здесь.

Малая ось

И снова общая площадь поперечного сечения разделена на три части: одну для нижнего фланца, одну для верхней и одну для стенки. Однако на этот раз ось изгиба (y-y) также является осью симметрии (для всех трех частей), и поэтому вычисления немного проще (поскольку использование теоремы о параллельности оси не требуется).3} {12}, момент инерции полотна относительно центральной оси y,

Полярный

Полярный момент инерции описывает жесткость поперечного сечения по отношению к крутящим моментам, тогда как плоские моменты инерции описанные выше, относятся к изгибу. Расчет полярного момента инерции I_z вокруг оси z (перпендикулярной сечению) можно выполнить с помощью теоремы о перпендикулярных осях:

I_z = I_x + I_y

, где I_x и I_y — моменты инерции вокруг осей. x и y, которые взаимно перпендикулярны z и пересекаются в общей точке начала координат.

Приложения

Момент инерции (второй момент или площадь) используется в теории балок для описания жесткости балки при изгибе. Изгибающий момент M, приложенный к поперечному сечению, связан с его моментом инерции следующим уравнением:

M = E \ times I \ times \ kappa

где E — модуль Юнга, свойство материала, и \ kappa, кривизна балки из-за приложенной нагрузки. Следовательно, из предыдущего уравнения видно, что когда к поперечному сечению балки прилагается определенный изгибающий момент M, развиваемая кривизна обратно пропорциональна моменту инерции I.4.

Модуль упругого сечения

Модуль упругого сечения S_x любого поперечного сечения вокруг оси x (центроидный) описывает реакцию сечения при упругом изгибе при изгибе. Он определяется как:

S_x = \ frac {I_x} {Y}

, где I_x — момент инерции секции вокруг оси x, а Y — расстояние секции волокна (обычно самого дальнего) от того же ось x. Поскольку неравномерная двутавровая балка несимметрична относительно оси x, расстояние Y должно быть различным для верхнего и нижнего волокна секции.В результате можно было рассчитать два разных модуля сечения. Обычно представляет интерес меньшее волокно (соответствующее большему Y), потому что оно связано с более напряженным волокном, как объясняется далее в этом разделе.

Аналогично, модуль сечения S_y вокруг оси y, который для неодинаковой двутавровой балки также является осью симметрии, записывается как:

S_y = \ frac {I_y} {X}

, где I_y момент инерции сечения вокруг оси y и X, расстояние волокна боковой кромки от той же оси y.Однако на этот раз расстояние X одинаково для левого и правого волокон поперечного сечения и равно \ max (0,5b_ {u}; 0,5b_ {d}).

Упругое изгибающее напряжение

Если изгибающий момент M_x приложен к оси x, сечение будет реагировать нормальными напряжениями, линейно изменяющимися с расстоянием от нейтральной оси (которая в упругом режиме совпадает с центроидальной осью x). Вдоль нейтральной оси напряжения равны нулю. Абсолютный максимум \ sigma будет иметь место в самом удаленном волокне с величиной, определяемой формулой:

\ sigma = \ frac {M_x} {S_x}

Из последнего уравнения модуль упругости сечения можно учитывать при изгибе при изгибе, a свойство, аналогичное поперечному сечению A, для осевой нагрузки.3.

Модуль упругости сечения при пластике

Модуль упругости сечения при пластике аналогичен модулю упругости, но определяется исходя из предположения о полной пластической деформации поперечного сечения из-за изгиба при изгибе. В этом случае вся секция делится на две части, одну на растяжение и одну на сжатие, каждая из которых находится в однородном поле напряжений. Для материалов с равными напряжениями текучести при растяжении и сжатии это приводит к разделению сечения на две равные области, A_t при растяжении и A_c при сжатии, разделенных нейтральной осью.Это результат уравновешивания внутренних сил в поперечном сечении при пластическом изгибе. Действительно, сжимающая сила будет A_cf_y, если предположить, что предел текучести равен f_y при сжатии, и что материал по всей области сжатия уступил (таким образом, напряжения везде равны f_y). Точно так же растягивающая сила будет A_t f_y, используя те же предположения. Обеспечение равновесия:

A_cf_y = A_t f_y \ Rightarrow

A_c = A_t

Ось называется пластичной нейтральной осью , и для несимметричных секций не идентична упругой нейтральной оси (которая снова является центроидной) ).Неравномерное сечение I / H действительно несимметрично относительно сильной оси (оси x). В результате пластичная нейтральная ось неравномерного двутавра при сильном изгибе оси не проходит через центр тяжести.

Пластиковая нейтральная ось делит поперечное сечение на две равные части при условии, что материал имеет одинаковый предел текучести при растяжении и сжатии.

Вокруг сильной оси

Для неравномерной двутавровой балки ось x, параллельная фланцам, обычно является сильной осью поперечного сечения.Поскольку пластиковая нейтральная ось делит поперечное сечение на равные площади, оно должно быть:

A_c = A_t = \ frac {A} {2}

Вышеупомянутое выражение можно использовать для расчета положения нейтральной оси. . Во-первых, предположим, что пластиковая нейтральная ось находится на расстоянии y_ {pna} от нижнего края. Также предположим, что он находится где-то между двумя фланцами. В математических терминах:

t_d \ lt y_ {pna} \ lt h-t_u

Это всего лишь предположение.Хотя кажется интуитивно понятным расположение пластиковой нейтральной оси между двумя фланцами, это не всегда так. Это действительно зависит от относительных размеров двух фланцев. Тем не менее, будем считать, что сделанное выше предположение пока верно. Половина площади сечения ниже нейтральной оси пластика должна быть:

A_t = b_ {d} t_ {d} + t_w \ left (y_ {pna} -t_ {d} \ right) = \ frac {A} {2 }

Единственное, что неизвестно — y_ {pna}. Преобразуя уравнение, мы получаем:

y_ {pna} = t_ {d} + \ frac {A-2b_ {d} t_ {d}} {2t_w}

Последнее выражение позволяет вычислить расстояние от нейтральной оси пластика до нижний край, если наше первоначальное предположение верно.Для этого легко найти подходящие условия. Подставляя вычисленное y_ {pna} к предполагаемому неравенству, получаем:

t_d \ lt t_ {d} + \ frac {A-2b_ {d} t_ {d}} {2t_w} \ lt h-t_u \ Rightarrow

0 \ lt \ frac {A-2b_ {d} t_ {d}} {2t_w} \ lt h_w \ Rightarrow

0 \ lt A-2b_ {d} t_ {d} \ lt 2t_wh_w \ Rightarrow

0 \ lt A-2A_ {d} \ lt 2 (A-A_d-A_u)

где A_ {d} — площадь нижнего фланца, а A_ {u} — площадь верхнего фланца. Вышеприведенное неравенство эквивалентно выполнению двух следующих неравенств:

A_d \ lt {A \ over2}

A_u \ lt {A \ over2}

Другими словами, пластиковая нейтральная ось расположена между фланцами неравное сечение двутавровой балки, если ни одна из двух полок не занимает более половины общей площади сечения.2 \ over 2} + \\ & + A_w (y_w-y_ \ textit {pna}) + A_u (y_u-y_ \ textit {pna}) \ end {split}

где:

• y_ {u} = h- \ frac {t_ {u}} {2},
• y_ {w} = t_ {d} + \ frac {h_ {w}} {2},
• A_ {u} = b_ {u} t_ {u},
• A_ {w} = h_w t_w. 2 \ over 2 } + \\ + & A_w (y_ \ textit {pna} -y_w) + A_d (y_ \ textit {pna} -y_d) \ end {split}

  где:

  • y_ {d} = \ frac {t_ { d}} {2},
  • y_ {w} = t_ {d} + \ frac {h_ {w}} {2},
  • A_ {d} = b_ {d} t_ {d},
  • A_ {w} = h_w t_w.

  Вокруг слабой оси

  Для неравномерной двутавровой балки ось y, перпендикулярная фланцам, обычно является слабой осью. Это также ось симметрии поперечного сечения. В результате пластиковая нейтральная ось на этот раз не требует расчетов. Он идентичен центроидной оси y. Кроме того, гораздо легче оценить модуль пластичности. Этому способствуют три прямоугольные области, все симметрично расположенные вокруг оси y: две области для фланцев и одна для стенки.2} {4}

  Пластический изгиб

  Модуль пластичности связан с напряжениями поперечного сечения при изгибе в пластическом режиме, аналогично модуль упругости в упругом режиме. Если вокруг оси x приложен изгибающий момент M_x, и вся секция становится полностью пластифицированной, так что каждое волокно достигает предела текучести материала, \ sigma_y, тогда справедлива следующая формула:

  \ sigma_y = \ frac {M_x } {Z_x}

  Из последнего уравнения может быть определен изгибающий момент, который вызывает полную текучесть поперечного сечения, обычно называемый пластическим моментом.3.

  Радиус вращения

  Радиус вращения R_g поперечного сечения относительно оси определяется по формуле:

  R_g = \ sqrt {\ frac {I} {A}}

  где I момент инерции поперечного сечения вокруг той же оси и А его площади. Размеры радиуса вращения [Длина]. Он описывает, как далеко от центроида распределена область. Малый радиус указывает на более компактное сечение. Круг — это форма с минимальным радиусом вращения по сравнению с любым другим сечением той же площади A.

  Формулы неравномерного двутаврового сечения

  В следующей таблице перечислены основные формулы, относящиеся к механическим свойствам неравномерного двутаврового сечения (также называемого двутавровым сечением).

  Неравные свойства сечения I / H
  Количество	Формула
  Площадь:	A = b_ \ textit {u} \ t_ \ textit {u} + b_ \ textit {d} \ t_ \ textit {d} + h_w t_w
  Периметр:	P = 2b_ \ textit {u} + 2b_ \ textit {d} + 2h — 2t_w
  Центроид:	y_c = {A_d \ y_d + A_u \ y_u + A_w \ y_w \ over A}
  Моменты инерции	\ begin {split} I_x = & A_d \ left (y_d-y_c \ right) ^ 2 + A_u \ left ( y_u-y_c \ right) ^ 2 + A_w \ left (y_w-y_c \ right) ^ 2 + \\ & + \ frac {b_d \ {t_d} ^ 3} {12} + \ frac {b_u \ {t_u} ^ 3} {12} + \ frac {t_w h_w ^ 3} {12} \ end {split} I_y = \ frac {t_ {d} b_ {d} ^ 3} {12} + \ frac {t_ {u } b_ {u} ^ 3} {12} + \ frac {h_w t_w ^ 3} {12}
  Модуль упругости:	S_x = \ frac {I_x} {y_ \ textit {max}} \ quad, \ mathrm {где}: y_ \ textit {max} = \ mathrm {max} \ left \ {y_c; \ h-y_c \ right \} 913 06 S_y = \ frac {2I_y} {b_ \ textit {max}} \ quad, \ mathrm {where}: b_ \ textit {max} = \ mathrm {max} \ left \ {b_u; \ b_d \ right \}
  Модуль упругости:	Сильная ось Если A_d \ lt {A \ over2} \ textrm {и} A_u \ lt {A \ over2}: \ begin {split} Z_x = & { b_d y_ \ textit {pna} ^ 2 \ over 2} — {(b_d-t_w) (y_ \ textit {pna} -t_d) ^ 2 \ over2} + \\ & + {b_u (h-y_ \ textit {pna }) ^ 2 \ over 2} — {(b_u-t_w) (h-t_u-y_ \ textit {pna}) ^ 2 \ over2} \ end {split} Если A_d \ gt {A \ over2}: \ begin {split} Z_x = & {b_d y_ \ textit {pna} ^ 2 \ over 2} + {b_d (t_d-y_ \ textit {pna}) ^ 2 \ over 2} + \\ & + A_w (y_w -y_ \ textit {pna}) + A_u (y_u-y_ \ textit {pna}) \ end {split} Если A_u \ gt {A \ over2}: \ begin {split} Z_x = & {b_u ( h-y_ \ textit {pna}) ^ 2 \ over 2} + {b_u (h-t_u-y_ \ textit {pna}) ^ 2 \ over 2} + \\ & + A_w (y_ \ textit {pna} — y_w) + A_d (y_ \ textit {pna} -y_d) \ end {split} Слабая ось Z_y = \ frac {t_u b_u ^ 2} {4} + \ frac {t_d b_d ^ 2} { 4} + \ frac {h_w t_w ^ 2} {4} 9 0010
  Пластиковая нейтральная ось: (расстояние от нижнего края)	y_ {pna} = \ left \ {\ begin {array} {ll} & t_ {d} + \ frac {A-2A_d} {2t_w} & \ quad, \ \ textrm {if} A_d \ lt {A \ over2} \ textrm {и} A_u \ lt {A \ over2} \\ & {A \ over 2b_d} & \ quad, \ \ textrm {if} A_d \ ge {A \ over2} \\ & h- {A \ over 2b_u} & \ quad, \ \ textrm {if} A_u \ ge {A \ over2} \ end {array} \ right.
  где: h_w = h-t_d-t_u A_d = t_db_d A_u = t_ub_u A_w = t_wh_w y_d = {t_d \ over2} 9130 y_d = {t_d \ over2} 9130 } y_w = t_d + {h_w \ over2}

  Похожие страницы

  Понравилась эта страница? Поделись с друзьями!

  Секция I / H (двутавр) | calcresource

  Определения

  Оглавление

  Геометрия

  Площадь A и периметр P поперечного сечения I / H можно найти с помощью следующих формул:

  \ begin {split} & A & = 2b t_f + (h-2t_f) t_w \\ & P & = 4b + 2h — 2t_w \ end {split}

  Момент инерции

  Момент инерции I / H секции можно определить, если общая площадь разделен на три более мелких подобласти, A, B, C, как показано на рисунке ниже.3} {12}

  , где h высота секции, b ширина полок, t_f толщина полок и t_w толщина стенки.

  Момент инерции I_y секции I / H вокруг центральной оси y-y определяется путем объединения отдельных моментов инерции от двух полок (подзоны B и C) и стенки (подзона A). Центроиды этих подобластей выровнены с осью Y поперечного сечения, и поэтому их сложение допустимо (в противном случае мы должны были бы использовать теорему о параллельных осях).3} {12}

  , где h_w = h-2t_f — высота полотна в свету.

  Момент инерции (второй момент или площадь) используется в теории балок для описания жесткости балки при изгибе. Изгибающий момент M, приложенный к поперечному сечению, связан с его моментом инерции следующим уравнением:

  M = E \ times I \ times \ kappa

  где E — модуль Юнга, свойство материала, и \ kappa, кривизна балки из-за приложенной нагрузки. Следовательно, из предыдущего уравнения видно, что когда к поперечному сечению балки прилагается определенный изгибающий момент M, развиваемая кривизна обратно пропорциональна моменту инерции I.

  Полярный момент инерции описывает жесткость поперечного сечения по отношению к крутящему моменту, аналогично описанные выше плоские моменты инерции связаны с изгибом при изгибе. Расчет полярного момента инерции I_z вокруг оси zz (перпендикулярной сечению) можно выполнить с помощью теоремы о перпендикулярных осях:

  I_z = I_x + I_y

  , где I_x и I_y — моменты инерции вокруг осей. xx и yy, которые взаимно перпендикулярны zz и пересекаются в общем начале.4.

  Модуль упругости I-образного сечения

  Модуль упругости S_x сечения любого поперечного сечения для данной оси x-x (центроидный) описывает реакцию сечения при упругом изгибе вокруг этой оси. Он определяется как:

  S_x = \ frac {I_x} {Y}

  , где I_x — момент инерции секции вокруг оси xx, а Y — смещение данного волокна секции (параллельно той же оси xx) от центра тяжести. . Обычно интерес представляет модуль упругости, относящийся к наиболее удаленному волокну.Если поперечное сечение симметрично (двутавровое сечение) относительно оси (например, xx) и его размер, перпендикулярный этой оси, равен h, то Y = h / 2, и приведенная выше формула принимает вид:

  S_x = \ frac { 2 I_x} {h}

  Аналогично, для модуля сечения S_y вокруг оси yy, которая для сечения I / H также является осью симметрии, приведенные выше определения записываются как:

  S_y = \ frac {I_y} {X} \ Rightarrow S_y = \ frac {2 I_y} {b}

  Если изгибающий момент M_x приложен вокруг оси xx, сечение будет реагировать нормальными напряжениями, линейно изменяющимися с расстоянием от нейтральной оси ( которая в упругом режиме совпадает с центральной осью xx).3.

  Модуль упругости двутаврового сечения

  Модуль упругости сечения аналогичен модулю упругости, но определяется исходя из предположения о полной пластической текучести сечения в результате изгиба при изгибе. В этом случае вся секция делится на две части, одну на растяжение и одну на сжатие, каждая из которых находится в однородном поле напряжений. Для материалов с равными напряжениями текучести при растяжении и сжатии это приводит к разделению сечения на две равные области, A_t при растяжении и A_c при сжатии, разделенных нейтральной осью.Это результат уравновешивания внутренних сил в поперечном сечении при пластическом изгибе. Действительно, сжимающая сила будет A_cf_y, если предположить, что предел текучести равен f_y при сжатии, и что материал по всей области сжатия уступил (таким образом, напряжения везде равны f_y). Точно так же растягивающая сила будет A_t f_y, используя те же предположения. Обеспечение равновесия:

  A_cf_y = A_t f_y \ Rightarrow

  A_c = A_t

  Ось называется пластичной нейтральной осью , и для несимметричных секций не совпадает с упругой нейтральной осью (которая снова является центроидной один).Однако двутавровое сечение действительно является симметричным поперечным сечением как вокруг сильной, так и вокруг слабой оси. В результате пластическая нейтральная ось двутаврового сечения совпадает с упругой.

  Пластиковая нейтральная ось делит поперечное сечение на две равные части при условии, что материал имеет одинаковый предел текучести при растяжении и сжатии.

  Вокруг оси x

  Для двутаврового сечения ось x-x, параллельная фланцам, обычно является сильной осью поперечного сечения. Пластический модуль поперечного сечения определяется по общей формуле (при условии изгиба вокруг оси x):

  Z_x = A_c Y_c + A_t Y_t

  где Y_c, расстояние от центра тяжести области сжатия A_c от пластика. нейтральная ось, и Y_t, соответствующее расстояние от центра тяжести области растяжения A_t.

  В случае двутавровой балки пластиковая нейтральная ось проходит через центр тяжести, разделяя все сечение на две равные части. Воспользовавшись симметрией, получим: Y_c = Y_t. Найти эти центроиды несложно. Будем рассматривать часть выше нейтральной оси (предполагаемая при сжатии). Центроид этой детали расположен на расстоянии Y_c от пластической нейтральной оси. Удобно предположить, что вся часть эквивалентна разнице между внешним прямоугольником, имеющим размеры, b и h / 2, минус два меньших прямоугольника, как показано на следующем рисунке.2 \ over 4}

  Может возникнуть вопрос, почему мы не нашли пластические модули фланцев и стенки вокруг их соответствующих локальных центральных осей, а затем использовали теорему о параллельных осях, чтобы получить соответствующие модули вокруг центроида сечения, аналогично процедуре, которой мы следуем для момента инерции. К сожалению, теоремы о параллельных осях для расчета модуля пластичности не существует. Невозможно найти модуль пластичности вокруг параллельной оси без его первоначального пересчета.

  Теорема о параллельных осях для расчета модуля упругости отсутствует!

  Вокруг оси y

  Для двутаврового сечения ось y-y, перпендикулярная фланцам, обычно является слабой осью поперечного сечения. 2 \ over4}

  Теперь все двутавровое сечение рассматривается комбинация трех прямоугольников, два для фланцев и один для стенки, как показано на следующем рисунке.2} {4}

  , где h_w = h-2t_f.

  Радиус вращения

  Радиус вращения R_g поперечного сечения относительно оси определяется по формуле:

  R_g = \ sqrt {\ frac {I} {A}}

  где I момент инерции поперечного сечения относительно той же оси и A его площади. Размеры радиуса вращения [Длина]. Он описывает, как далеко от центроида распределена область. Малый радиус указывает на более компактное сечение. Круг — это форма с минимальным радиусом вращения по сравнению с любым другим сечением той же площади A.Двутавровое сечение будет иметь значительно больший радиус вращения, особенно вокруг оси x-x, потому что большая часть его площади поперечного сечения расположена далеко от центра тяжести, на двух фланцах.

  Формулы I / H секции

  В следующей таблице перечислены основные формулы, относящиеся к механическим свойствам I / H секции (также называемой двутавровой секцией). 2} {4}

  где:

  h_w = h-2t_f

  Похожие страницы

  Понравилась эта страница? Поделись с друзьями!

  Различия между стальными двутавровыми и двутавровыми балками

  Имея почти идентичную форму, непрофессионал мог легко перепутать стальные двутавровые балки подпорной стены и двутавровые балки.Так чем же именно эти двое отличаются друг от друга? И когда лучше выбрать одно?

  Назначение стальных балок

  Прежде чем мы углубимся в различия между стальными двутавровыми балками подпорной стены и двутавровыми балками, важно выяснить, почему именно эти опоры необходимы. В основном конструкционные балки используются для придания прочности стенам. Форма балки противостоит силе сдвига, что снижает вероятность разрыва. Стальные балки гарантируют целостность конструкции, добавляя устойчивости и прочности.

  Двутавровые балки подпорной стены и двутавровые балки

  Разница в форме между двутавровыми и двутавровыми балками подпорной стены может быть незначительной, но она есть. Двутавровая балка изготавливается из катаной стали и получила свое название, потому что поперечное сечение напоминает большую букву H. По сравнению с двутавровой балкой двутавровая балка состоит из более длинных полок и более толстой центральной стенки. Фланцы двутавровой балки имеют конусообразную форму.

  Механические различия между двутавровыми балками подпорной стены и двутавровыми балками

  Изображение Bbanerje, используется в соответствии с CC BY-SA 3.0 лицензия.

  1. Н-образные балки подпорной стены механически проще и, следовательно, быстрее и дешевле в производстве. Двутавровые балки легче сваривать, чем двутавровые, потому что внешние полки прямые.
  2. Поперечное сечение двутавровой балки сильнее поперечного сечения двутавровой балки, что означает, что она может выдерживать большую нагрузку. Для сравнения, поперечное сечение двутавровой балки может выдерживать прямую нагрузку и растяжение, но не может сопротивляться скручиванию, потому что поперечное сечение очень узкое.Это означает, что он может выдерживать силу только в одном направлении.
  3. Двутавровые балки подпорной стены тяжелее двутавровых балок, поэтому могут выдерживать большую нагрузку.
  4. Способ их изготовления означает, что двутавровые балки могут изготавливаться длиной до 330 футов, тогда как двутавровые балки могут изготавливаться только длиной до 100 футов из-за их сложной формы и размеров.

  Что лучше?

  На первый взгляд двутавровые балки подпорной стены кажутся лучшим вариантом, так как они дешевле и быстрее в изготовлении, и, как правило, они обладают большей несущей способностью.Однако, как и в случае с большинством жизненных выборов, окончательное решение зависит от ситуации.

  Сталь на протяжении многих лет является предпочтительным материалом в строительной отрасли, поскольку она прочная, легкая и легко монтируется. Он также широко изготовлен и долговечен. Благодаря превосходному соотношению прочности и веса, двутавровые балки подпорной стены обычно используются в качестве опор для мостов, платформ и антресолей. Они также часто используются в качестве опорных колонн в проектах жилых домов.

  С другой стороны, двутавровые балки обладают высокой прочностью на разрыв.Это означает, что они отлично выдерживают нагрузку при прямом давлении. Двутавровые балки часто используются при строительстве зданий и мостов со стальным каркасом.

  Узнайте больше о нашем ассортименте опор для стальных балок здесь. Чтобы получить дополнительную информацию о наших продуктах или узнать расценки, вы можете связаться с нами здесь или по телефону (03) 97207773.

  Балка стальная двутавровая, размеры сечения. Двутавровая балка длиной L = 4000 мм …

  Во всем мире существует большое количество стареющих металлических мостов, которые продолжают работать и должны выдерживать постоянно увеличивающиеся транспортные нагрузки.Многие из этих конструкций подвергаются циклическим нагрузкам и приближаются к расчетной усталостной долговечности. Для решения этой проблемы муниципалитеты часто рекомендуют рассмотреть вариант модернизации, чтобы продлить оставшийся срок службы дефектных элементов до того, как будет принято решение о замене всего моста. Это связано с тем, что затраты на переоборудование часто намного ниже затрат на снос и замену всего моста. Хотя методы усиления бетонных конструкций уже хорошо разработаны и используются во многих практических случаях, для металлических конструкций это не так.Совершенно очевидно, что необходимы исследования, направленные на разработку возможных методов модернизации, наряду с тщательными подходами к проектированию для усиления металлических элементов. Одна из основных целей этого исследовательского проекта — изучить применимость методологии построения диаграммы постоянного ресурса (CLD) для определения параметров упрочнения с целью предотвращения усталостных трещин в стареющих металлических элементах. Методология CLD — это подход, который позволяет прогнозировать срок службы материалов при высокой циклической усталости.Этот метод использует комбинированный эффект переменного напряжения, среднего напряжения и свойств материала для прогнозирования повреждений из-за циклических нагрузок. Результаты анализа CLD в этом исследовании показывают, что параметры упрочнения могут быть выбраны таким образом, чтобы переменные и средние напряжения вызывали лишь незначительные усталостные повреждения, и, следовательно, срок службы стареющей металлической детали увеличивается до бесконечности. Предлагаемый метод CLD особенно ценен, когда история напряжений металлических деталей из-за предшествующих транспортных нагрузок точно не известна.В этой исследовательской работе были описаны различные критерии усталостного разрушения пластичных и хрупких металлов. Были разработаны аналитические составы для прогнозирования поведения металлических балок после упрочнения ламинатами из связанного углеродным волокном полимера (CFRP). Разработанные аналитические решения были использованы для расчета таких свойств углепластика (например, модуля Юнга, уровня предварительного напряжения и размеров), чтобы металлическая деталь была переведена из режима конечной усталостной долговечности «с риском» на «безопасный» режим бесконечной усталостной долговечности. .Для проверки достоверности методологии были проведены обширные экспериментальные исследования. Результаты показали, что увеличение как жесткости, так и уровня предварительного напряжения ламината из углепластика может повысить сопротивление усталости металла за счет различных механизмов. Последний в основном сохраняет знакопеременное напряжение и снижает средний уровень напряжения, тогда как первый пропорционально снижает как среднее, так и знакопеременное напряжение. Другой основной целью этого исследования является разработка системы усиления несвязанного углепластика.Системы из углепластика без адгезии выгодны по сравнению с традиционными системами из углепластика, поскольку их можно наносить на шероховатую поверхность или поверхности с препятствиями (например, поверхности с головками заклепок или точечной коррозии). Были проведены различные экспериментальные и численные исследования для сравнения поведения при изгибе стальных балок, модернизированных с помощью связанных и несвязанных систем. Результаты показали, что когда металлические балки усилены предварительно напряженными слоями углепластика, сопротивление усталости образцов более чувствительно к величине уровня предварительного напряжения, чем к наличию связи.После лучшего понимания различий между связанными и несвязанными системами усиления, была разработана система трапециевидной предварительно напряженной несвязанной арматуры (PUR). Новая модифицированная система без приклеивания предлагает быструю установку на месте (т.е. не требует клея и подготовки поверхности) и адаптивный уровень предварительного напряжения, что существенно сокращает время и объем работ, необходимых для укрепления моста на месте. Работоспособность разработанной трапециевидной полиуретановой системы была исследована при лабораторных статических и циклических нагрузках.Критерий проектирования, основанный на подходе CLD, который был разработан ранее для усталостного упрочнения с использованием ламинатов из углепластика, был расширен для применения в несвязанных системах. Точность разработанной методологии и усталостные характеристики трапециевидной полиуретановой системы были проверены путем проведения обширных многоцикловых усталостных экспериментов. Кроме того, результаты анализа CLD, проведенного в этом исследовании, показали, что подход, принятый в настоящее время во многих конструктивных стандартах, который использует переменное напряжение в качестве единственного параметра, влияющего на усталостную долговечность, неконсервативен для моделей циклических напряжений растяжения (т.е., отношения напряжений 0

  Типы стальных балок, используемых для жилищного строительства

  Какие типы стальных балок используются для жилищного строительства?

  1. Балка шв
  2. Балка двутавровая
  3. Балка двутавровая
  4. Балка Т-образная
  5. Балка двутаврового профиля
  6. Швеллерные балки

  Сталь стала одним из важнейших строительных ресурсов, став основным материалом, используемым для различных жилых, коммерческих и промышленных строительных проектов.Это также один из самых богатых ресурсов в мире, а стальная продукция на Филиппинах является хорошим примером продажи стальных ресурсов в больших количествах.

  Обилие стали делает его более доступным для других типов строительных объектов, в которых изначально использовались такие материалы, как дерево. Это более очевидно в жилых проектах, которые обычно представляют собой небольшие проекты, в которых изначально в качестве основного ресурса использовались деревянные материалы.

  В последнее время все больше жилых проектов стало больше по объему и размеру, о чем свидетельствует рост количества проектов кондоминиумов, строящихся в разных частях мира.Эти более крупные проекты требуют использования прочных стальных балок для поддержки конструкции и противостояния элементам. При строительстве этих жилых объектов важно определиться, какой тип стальных балок следует использовать для конкретных сечений. Вот почему не менее важно знать больше о различных типах балок, используемых в проектах жилищного строительства.

  Ш-образный профиль

  Также известная как широкополочная балка, W-образная балка является одним из наиболее часто используемых типов стальных балок в проектах жилищного строительства.Этот тип стальной балки обычно используется благодаря своему меньшему весу, что идеально подходит для небольших жилых проектов, поскольку более тяжелая сталь может нарушить структурную целостность при использовании вместе с легкими материалами.

  W-образные балки

  также можно легко сварить, приклепать и прикрутить болтами, что может помочь повысить скорость и эффективность при завершении строительного проекта. В то время как стандартная двутавровая балка по-прежнему является более крупным и прочным вариантом для крупных проектов, W-образная балка — это меньшая и более доступная версия, которая позволяет легко интегрировать сталь в жилые проекты.

  Балка двутавровая

  Более длинная и тяжелая, чем двутавровые и W-образные балки, двутавровая балка лучше всего подходит для крупных жилых проектов, таких как строительство многоэтажных кондоминиумов. Эти большие здания требуют прочного фундамента для обеспечения оптимальной структурной целостности, что делает двутавровую балку лучшим вариантом, поскольку одна большая отдельная свая может выдержать около 1000 тонн веса. В связи с тем, что в разных частях мира реализуется все больше проектов строительства высотных зданий, двутавровые балки по-прежнему пользуются высоким спросом.

  Балка двутавровая

  Двутавровая балка, один из наиболее распространенных типов стальных балок, использовалась в самых разных строительных проектах, став неотъемлемой частью опорной конструкции здания. Балки также являются обычным товаром из стали на Филиппинах, где спрос на них высок. В отличие от двутавровой балки и двутавровой балки, двутавровая балка имеет конические полки. Двутавровую балку часто путают с двутавровой балкой, поскольку оба имеют схожую форму и использование. Двутавровые балки, которые наиболее распространены в промышленных проектах, также широко используются в жилых проектах, поскольку растущий городской ландшафт требует более высоких и прочных конструкций, которые могут выдерживать различные условия.

  Балка Т-образная

  Обычно используемая в качестве несущей секции балка Т-образного профиля используется как точка соединения и опорная база между деревянными или стальными балками. Эти балки являются обычным явлением в любом жилом проекте. Они позволяют устанавливать несколько секций двутавровых или двутавровых балок на значительном участке без нарушения структурной целостности, что позволяет строить многоуровневые проекты. Заклепки и болты используются для соединения балок вместе, обеспечивая прочное основание, которое может поддерживать окружающие базовые конструкции.Большинство балок с Т-образным сечением также расположено на стальных опорах и балках, что обеспечивает сбалансированную стальную внутреннюю конструкцию.

  Балка L-образного профиля

  Также известные как угловые балки, балки с L-образным сечением имеют форму угла в 90 градусов и могут иметь ножки разной длины, что придает им отчетливую L-образную форму. Эта балка известна своим исключительным соотношением прочности и веса, что делает ее идеальной стальной балкой для использования в проектах жилищного строительства. Эти балки также используются в углах кондоминиумов и жилых домов, что повышает долговечность одной из самых ответственных частей жилого дома.L-образные балки также могут использоваться для усиления других стальных балок, обеспечивая структуру, отчасти похожую на зажим, которая поможет предотвратить напряжение и поломку большой стальной балки.

  Швеллеры

  Одна из стальных балок, регулярно используемых в жилищном строительстве, С-образные или швеллерные балки известны своим отличным поперечным сечением. Экономичные и легкие, эти балки являются отличным материалом для жилых проектов, так как обычно используются для легких нагрузок.Этот тип стальных балок также используется как экономичный способ покрытия столбов и панелей.

  Key Takeaway

  По мере того, как мир продолжает стремиться к урбанизации, количество жилых проектов будет продолжать расти.