Как рассчитать швеллер на прогиб: Расчет швеллера на прогиб и изгиб

Содержание

как он работает на нагрузку? Расчет. Какую нагрузку на изгиб выдерживает швеллер 8 и 10, 12 и 16? Несущая способность других моделей

Швеллер – популярный вид проката, который активно используют в строительстве. Отличием профиля от других вариаций сортамента металла является особая форма поперечного сечения в виде буквы П. Средняя толщина стенки готового изделия лежит в пределах от 0,4 до 1,5 см, а высота способна достигать отметки в 5–40 см.

Виды

Ключевая задача швеллера – восприятие нагрузок с последующим их распределением с целью обеспечения устойчивости и долговечности конструкции, в составе которой он используется.

В процессе эксплуатации одним из распространенных видов деформаций выступает прогиб, именно его чаще всего испытывает профиль. Однако это не единственный вид механического воздействия, с которым сталкивается стальной элемент.

Среди других нагрузок – допустимый и критический изгибы. При первом происходит пластическая деформация изделия с последующим разрушением. При проектировании металлических каркасов инженеры проводят специальные расчеты, в которых определяют несущую способность здания, конструкции и элемента в отдельности, что позволяет подобрать оптимальное поперечное сечение. Для успешного проведения вычислений проектировщики пользуются следующими данными:

  • нормативная нагрузка, которая приходится на элемент;
  • тип швеллера;
  • длина перекрываемого элементом пролета;
  • число швеллеров, которые выкладывают рядом друг с другом;
  • модуль упругости;
  • типоразмеры.

Расчет предельной нагрузки подразумевает проведение стандартных математических действий. В сопромате есть несколько зависимостей, благодаря которым удается определить несущую способность элемента и подобрать его лучшую конфигурацию.

Какую нагрузку выдерживает?

Швеллер – один из востребованных типов металлического проката, который используют для возведения стальных каркасов различных зданий и сооружений. Материал в основном работает на растяжение или прогиб. Производители выпускают разные профили с измененными размерами поперечных сечений и марками стали, что отражается на несущей способности элементов. Другими словами, вид проката определяет, какую нагрузку он способен выдержать, и для швеллеров 10, 12, 20, 14, 16, 18 и других вариаций значение максимального нагружения будет разным.

Наиболее востребованными считаются следующие марки швеллеров от 8 до 20, демонстрирующие максимальную несущую нагрузочную способность благодаря эффективной конфигурации поперечного сечения. Элементы делят на две группы: П – с параллельными гранями, У – с уклоном полок. Геометрические параметры марок, вне зависимости от группы, совпадают, разница кроется только в угле наклона граней и радиусе их закругления.

Швеллер 8

Используется в основном для укрепления стальных конструкций, которые находятся внутри здания или сооружения. Для производства таких элементов применяют стали спокойные или полуспокойные углеродистые, которые обеспечивают высокую свариваемость швеллеров.

Запас прочности у изделия небольшой, поэтому он хорошо держит нагрузки и не деформируется.

Швеллер 10

Отличается повышенным запасом прочности благодаря улучшенному сечению, поэтому выбор проектировщики часто останавливают на нем. Востребован как в строительстве, так и в машиностроительной и станкостроительной сферах.

Швеллер 10 применяют для мостов, корпусов производственных зданий, где элементы устанавливают в качестве несущих опор для формирования стен.

Расчет

Горизонтальная укладка швеллера приводит к необходимости расчета нагрузок. Прежде всего нужно начать с расчетного чертежа. В сопромате при формировании схемы нагрузок выделяют следующие виды балок.

  • Однопролетная с опиранием на шарниры. Самая простая схема, в которой нагрузки распределяются равномерно. В качестве примера можно выделить профиль, который используют при устройстве межэтажных перекрытий.
  • Консольная балка. Отличается от предыдущей жёстко закрепленным концом, положение которого не меняется вне зависимости от типов нагружения. В этом случае нагрузки тоже распределяются равномерно. Обычно такие виды крепления балок используют для устройства козырьков.
  • Шарнирно опертая с консолью. В этом случае шарниры находятся не под концами балки, а на определенных расстояниях, что приводит к неравномерному распределению нагрузки.

Также отдельно рассматривают схемы балок с теми же вариантами опираний, в которых учитываются сосредоточенные нагрузки на метр. Когда будет сформирована схема, необходимо изучить сортамент, в котором приведены основные параметры элемента.

Третий шаг подразумевает сбор нагрузок. Выделяют два типа нагружения.

  • Временное. Дополнительно делят на кратковременные и длительные. Первые включают ветровые и снеговые нагрузки, вес людей. Вторая категория подразумевает воздействие временных перегородок или слоя воды.
  • Постоянное. Здесь необходимо учитывать вес самого элемента и конструкций, которые на него опираются в каркасе или узле.
  • Особые. Представляют нагрузки, которые возникают в непредвиденных ситуациях. Это может быть воздействие взрыва или сейсмическая активность района.

Когда все параметры будут определены, а схема составлена, можно приступать к расчету с применением математических формул из СП металлических конструкций. Рассчитать швеллер – значит, проверить его на прочность, прогиб и другие условия. При невыполнении их сечение элемента увеличивают, если конструкция не проходит, или уменьшают, если остается большой запас.

Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

Проектирование межэтажных или кровельных перекрытий, несущих металлоконструкций требует, помимо основного расчета нагрузки, проведение дополнительных вычислений по определению жесткости изделия.

Согласно условиям СП величина прогиба не должна превышать допустимых значений, указанных в таблице нормативного документа в соответствии с маркой швеллера.

Проверка жёсткости является обязательным условием при проектировании. Перечисли этапы расчета.

  • Сначала собирают распределенную нагрузку, которая действует на швеллер.
  • Далее из сортамента берут момент инерции швеллера выбранной марки.
  • Третий этап подразумевает определение величины относительного прогиба изделия с помощью формулы: f/L = М∙L/ (10∙Е∙Ix) ≤[f/L]. Ее тоже можно найти в СП металлических конструкций.
  • Затем вычисляют момент сопротивления швеллера. Это изгибающий момент, который определяется по формуле: М = q∙L2/8.
  • Последний пункт – определение относительного прогиба по формуле: f/L.

Когда все вычисления будут проведены, останется сравнить полученный прогиб с нормативным значением согласно соответствующему СП. Если условие выполняется, выбранная марка швеллера считается актуальной. В обратном случае, если значение сильно выше, подбирают больший профиль.

Если результат сильно ниже, то отдают предпочтение швеллеру с меньшим поперечным сечением.

Как установить швеллер на перекрытие– The-master.ru

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

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые . Из названия второго вида следует, что они . Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Расчет перекрытия по металлическим балкам

Необходимо ответственно подходить к выполнению расчетов, приняв решение сделать пол или потолок на основе стальных профилей.

При этом необходимо учитывать комплекс факторов:

  • общий вес;
  • нагрузочную способность;
  • площадь формируемой поверхности;
  • расстояние между балками;
  • ширину пролета.

Выбор подходящего номера металлопроката, соответствующего высоте профиля, осуществляется с учетом воспринимаемой нагрузки.

Несущая способность составляет:

  • 0,075 т/м2 – для перекрытий чердачных помещений;
  • 0,150 т/м2 – для цокольной основы и межэтажных оснований.

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
  • схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Технология усиления швеллером

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

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

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

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

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

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

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

В углах металлоконструкции выполняется сварка ее вертикальных и горизонтальных элементов. Затем она покрывается специальной грунтовкой для защиты от коррозии.

Для усиления дверных проемов в кирпичных стенах может применяться т.н. комбинированное усиление, поскольку такие стены бывают намного толще бетонных. Как выглядит такое усиление? Как правило, это два швеллера, которые устанавливаются параллельно в качестве верхней перемычки и связываются стяжками через стену. Боковое обрамление такого проема выполняется из уголков. Все параллельные элементы такой рамы дополнительно стягивают поперечно приваренными пластинами.

При усилении проемов в кирпичной стене верхняя швеллерная перемычка устанавливается до начала резки проема, для чего стена штробится в нужных местах. При этом соответствующие пазы делаются несколько шире проема.

Вид стены, подготовленной к установке швеллера:

А вот швеллерная перемычка уже смонтирована (на картинке видно, что усиление комбинированное — сверху швеллер, а по бокам уголки, стянутые хомутами):

Еще примеры комбинированного усиления проемов (в кирпичной и бетонной стене):

Верхняя швеллерная перемычка без вертикальных подпорок часто применяется для усиления оконных проемов. Таким способом также укрепляют проемы на верхних этажах многоэтажек или в коттеджах – то есть там, где нет большой нагрузки. Длина профиля в этом случае подбирается так, чтобы он был шире проема и опирался на стену, будучи уложенным в пазы. Впрочем, иногда оконный проем усиливают и по контуру.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

Как рассчитать и выбрать размер швеллера — на странице «Моменты сопротивления швеллера по ГОСТ»

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

  • L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

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

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

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

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

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

  • Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

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

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Железобетонное перекрытие

Ваше имя или e-mail: У Вас уже есть учётная запись? Если планируется перекрытие с лестничным проемом, то необходимо усиление арматурного каркаса по периметру и устройство бортовой опалубки.

Стальные балки силового каркаса либо прокатные, либо составные профили. В исходном варианте профлист укладывается не только на стены, но и на каркас из стальных балок прогоны , который и является несущим.

Количество и параметры балок высчитываются индивидуально, исходя из габаритов перекрываемого пролета и предполагаемых нагрузок, в среднем шаг составляет от 1,5 до 3 м, но на каждый лист должно приходиться три точки опоры — по центру и по краям. Профлисты укладываются поперек длинной стороны пролета, широкими гофрами вниз, по длине на прогонах внахлест, минимум на одну волну, по ширине встык.

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

  • σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа< Ry = 240 МПа, что подтверждает условие прочности

Проверка на жесткость, изгиб швеллера где относительный прогиб f/L должен быть менее 1/150 и определяется по выражению:

  • f/L = Мн∙L/(10∙Е∙Ix) = 60∙103∙620/(10∙2,1∙105∙4180) = 1/236<1/150

Условие жесткости обеспечивается. Следовательно, данный швеллер можно использовать для перекрытия по описанной схеме. Уменьшить номер швеллера можно, если хлысты укладывать с меньшим шагом.

Источник

При создании, расширении проемов различного характера – оконных, дверных, важно их качественное укрепление. Установка швеллера – самый популярный способ укрепления таких конструкций. Он широко используется для несущих сооружений из железобетона, кирпича. Как только стальной каркас устанавливается, вся нагрузка, которая до этого принималась удаленными частями перегородок, переходит на швеллер.

Подобное усиление положительно сказывается на строении: оно защищено от разрушения, образования трещин. Высота граней швеллера равна от 5 до 40 мм – это выражается цифрой на маркировке. Отличительной характеристикой изделия является п-образный формат. Металлоизделия имеют сопротивление на изгиб, сжатие, выдерживает значительные нагрузки строительных элементов. Они придают любой металлоконструкции дополнительную устойчивость, надежность. Изделия изготавливаются на производстве при ГОСТе 8240-89

.

Виды швеллеров

Швеллер – это разновидность металлического профиля П-образного сечения (высотой 50—400 мм, с толщиной стенки 4—15 мм и шириной полок от 32 до 115 мм ). Стальные швеллера получают главным образом горячей прокаткой заготовки на сортовых станах, а также холодной или горячей прокаткой рулонной стали на профилегибочных станах. Швеллер предназначен для придания жесткости и устойчивости конструкции, в которой он применяется. Он хорошо работает на изгиб и воспринимает осевые нагрузки.

Швеллеры (ГОСТ 8240-89) делятся на:

  • швеллер с уклоном внутренних граней полок (ставится буква У).
  • швеллер с параллельными гранями полок (ставится буква П).

Как укрепляют проемы швеллерами?

Для создания металлического каркаса необходимы точные результаты замеров и аккуратно сделанный проём. Если эти условия выполнены успешно, то крепление швеллера происходит быстро, легко, комфортно – нет пыли, грязи, лишнего шума. Еще один бонус – межкомнатные перегородки остаются сохраненными. Приведем краткий пример работ по оформлению проема металлопрофилем:

  • перед вырезанием проема специалистами устанавливаются страховочные стойки, которые на период монтажу укрепят конструкцию и примут на себя нагрузку от нее;
  • проводится разметка границ будущего проема;
  • далее – демонтаж элементов стены;
  • после этого проем укрепляется стальной балкой.

Швеллерный элемент монтируется из стоек, расположенных вертикально. Они обрамляют края свободного пространства. К стенкам привариваются полосы из металла горизонтальным форматом. Конструкция крепится к перегородке при помощи болтов, анкеров. В некоторых случаях – химическими анкерами, которые представляют собой капсулы с клеем. Они вкладываются в просверленные отверстия.

Дальше ставятся анкерные болты, которые разбивают клеевую смесь, вызывая химическую реакцию. Введенная смесь твердеет, после чего анкеры закручиваются гайками. Такое соединение имеет высокие качества надежности, оно долговечно, отсутствует потребность в дальнейших ремонтных работах. Индивидуально для каждого проекта рассчитывается расстояние между крепежами. Расчеты производятся инженерами на основании технического заключения. Каждый этап работ подробно описывается в проектной документации.

Способы монтажа швеллеров на стену

1. Накладка У-образного швеллера внахлест. Это самый простой и способ. Его недостаток состоит в том, что полки У-образного профиля скруглены и скошены, и при установке профиля, между швеллером и поверхностью стены образуется пустое пространство. Чтобы добиться как можно более плотного прилегания конструкции, зазор зачеканивается инъектированием, либо швеллер устанавливается на заранее нанесенный раствор.

2. Накладка У-образного швеллера заподлицо. Это более аккуратный способ монтажа швеллеров подобной формы, поскольку оштукатуривать стену после усиления проема будет проще: нет выступающих деталей. В этом случае перфоратором немного скашивают края стены, чтобы добиться более плотного соединения металла и бетона. Это весьма трудоемкая и не слишком распространенная процедура, поэтому чаще крепят, как в первом случае. К тому же, перфоратор — не слишком «филигранный» инструмент, и подобрать нужный угол наклона очень непросто.

3. Накладка П-образного швеллера на стену внахлест. Как и в первом случае, это очень простой способ, но требующий идеально ровной поверхности стены. При этом швеллер П-образной формы образует меньшие зазоры, чем У-образный.

4. Установка П-образного швеллера заподлицо. Также позволяет (аналогично п.2) легко оштукатурить стену после окончания работ по монтажу усиления проема. Боковые пазы для полок швеллера вырезаются алмазной пилой для получения ровной поверхности. Дорого, но красиво.

5. Как чаще всего укладывают швеллер на практике. Как мы уже отмечали, перфоратор не отличается ювелирной точностью, поэтому торец стены часто «подгогяется» под установку швеллера «на глаз». При этом рабочие часто халтурят и срубают края очень грубо — принцип показан на картинке. Промежуток между стеной и швеллером заполняется строительным мусором. При этом ни о каком заполнении полости раствором речь, конечно же, не идет.

Примечание: п ри установке швеллера внахлест он подбирается на размер-два больше стены, а при монтаже заподлицо — по размеру стены.

Как организовывается проем в кирпичной стене?

Перед запуском работ происходит монтаж горизонтальной перемычки, состоящей из двух швеллеров. Это необходимо, чтобы кирпичная кладка оставалась в целостности. Штробление стены происходит над местом сконструированным проемов с обеих сторон. В получившиеся ниши вставляются П-образные металлопрофили.

Способы вставки:

  1. Один из не самых лучших способов вмонтировать швеллер в стену — использование изделие с уклонными полками с нахлёстом проёма. Из-за образованного пустого пространства швеллер с течением времени начинает соскальзывать и конструкция теряет прочность. Как правило, такое решение используют не профессионалы или же в случаях, когда нет других материалов укрепить стену.
  2. Более изощрённый способ монтирования швеллера У в поверхность — заподлицо. В этом случае конструкция прочно держится и не теряет своих качеств в процессе эксплуатации. Из-за силы трения и давления вероятность потери соединения приближена к нулю. Минус данной конструкции в том, что её очень сложно создать — для этого потребуются специальные инструменты и точный замер.
  3. Один из самых распространённых методов усиления проёма — использование изделия с параллельными полками и монтаж внахлёст. Популярность такого способа обусловлена минимальными трудозатратами — стена не нуждается в ювелирной резке. Помимо этого, такое соединение имеет достаточную прочность, чтобы предотвратить осыпание и трещины в проёме.
  4. Наконец, самый крепкий и качественный из всех возможных вариантов монтажа — использование швеллера П с монтажом заподлицо. Данный способ эстетичен, его результаты впоследствии легко обрабатываются отделкой. Минус — дороговизна, так как нужно будет воспользоваться алмазной пилой.

Свободные пространства, получившиеся между металлом и кирпичом, затираются цементно-песчаным раствором. Источник

Способы закрепления швеллера при устройстве перекрытий

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

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

Недопустимое крепление швеллера анкерными болтами к стене

Если вы приварили швеллер к пластине, а эту пластину закрепили к стене четырьмя распорными анкерами (или другим количеством анкеров – не имеет значения), это будет шарнир

. Болты испытывают выдергивающее усилие, пластина – гибкая, все это приведет к повороту балки на опоре. Это не мгновенное разрушение конструкции, а растянутое во времени. Поначалу поворот происходит очень медленно и незаметно, но он постоянно увеличивается – и это будет происходить до критического момента, когда самый слабый элемент в конструкции не выдержит и вызовет аварийное состояние. И каким бы надежным и мощным ни был швеллер, если узел его крепление не надежен, вся конструкция считается аварийной.

Недопустимое крепление кронштейна из швеллера к существующей стене

Если вы выбьете в существующей стене нишу (не важно, на всю толщину стены или не на всю), приварите к швеллеру пластину и уложите все это на пластичный раствор, а нишу потом забетонируете (или заполните раствором), то такой вариант тоже является шарниром

. Чем меньше глубина заделки в стену, тем больше возможности у швеллера повернуться, и тем быстрее возникнет аварийное состояние. Но даже если заглубить швеллер на всю толщину стены, все равно у него останется возможность поворота, т.к. качественного заполнения раствором не получится при малых размерах ниши, швеллер под нагрузкой будет выкрашивать этот раствор и стремиться выскочить из гнезда. Такой вариант крепления возможен только для балки, опирающейся двумя концами, или для балкона с подкосом или стойкой на конце.

Крепление швеллера к стене – швеллер сверху

В данном варианте швеллер приваривается к пластине, которая крепится анкерными болтами к монолитному поясу (или монолитной подушке). Помимо этого важно заанкерить верхнюю часть швеллера, чтобы препятствовать повороту. Для этого к нему приваривается сверху уголок, который будет заделан в кладку стены, служащей в том числе пригрузом для швеллера. Уголок – это один из вариантов анкеровки. Можно также к верхней полке швеллера приварить металлический элемент, который в свою очередь будет приварен к закладной детали в монолитном поясе или в перекрытии. Главное – создать надежный анкер, препятствующий повороту швеллера.

Следует обратить внимание, что для надежной конструкции балкона нужно не только выполнить расчет швеллера, но и расчет узла его опирания. Рассмотрим это на примере.

Пример.
Расчет консольной конструкции балкона в виде швеллерной балки без подкоса и узла опирания швеллера.

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Задача перекрытий в здании — выполнять несущую и ограждающую функции, обеспечивать пространственную жесткость сооружения, его устойчивость, разделять этажи, соединять между собой стены, передавая им нагрузку. В малоэтажном строительстве есть несколько вариантов обустройства межэтажных перекрытий. Один из них – перекрытие по металлическим балкам. Их можно также использовать для устройства чердачных и подвальных перекрытий.

Преимущества металлических перекрытий

Металлоконструкции в отличие от деревянных балок надежнее в плане пожаробезопасности, стойкости к биологической угрозе (плесень, грибок). Они:

  • значительно прочнее деревянных балок, при меньшей толщине выдерживают большие нагрузки. Их использование позволяет сэкономить место, дать больше полезного пространства;
  • могут быть уложены на пролеты до 24 метров. Двутавровое (швеллерное) сечение металлопроката сохраняет статичность, устойчиво к изменениям амплитуды перекрытий, не подвержено прогибам.

К недостаткам металлических перекрытий многие относят невысокие теплоизоляционные, звукоизоляционные параметры, а также вероятность коррозии. Предотвратить последнюю можно путем тщательной антикоррозийной обработки металла перед монтажом. Чтобы устранить недостатки по звукоизоляции, концы двутавров оборачивают войлоком, наглухо заделывают в кирпичные стены цементным раствором, фиксируют анкерными болтами.

Большой вес металла, возможно, потребует применения крана при монтаже конструкции. Изменить размеры балок, обрезать или нарастить их, используя сварочный аппарат, будет очень трудно. Вследствие этого надо очень точно снимать размеры пролетов, прежде чем заказать металлопрокат на предприятии.

Единственные ограничения в применении перекрытий по металлическим балкам – финансовая сторона, а также размер, тип строения. Несущая часть постройки, стены здания должны выдерживать вес металлопроката, поэтому прежде, чем покупать материалы, надо рассчитать нагрузки на балочные перекрытия.

Монтируем перекрытие монолитное по металлическим балкам

Застройщиков привлекает цельная конструкция, изготовленная из бетона, усиленного арматурной решеткой.

После установки металлических балок, сооружения опалубки и обеспечения ее устойчивости производите работы по формированию монолитной плиты из железобетона по следующему алгоритму:

  1. Проверьте отсутствие щелей в деревянной опалубке и, если необходимо, загерметизируйте их.
  2. Соберите арматурный каркас, применяя металлические прутки с размером сечения 10–12 мм.
  3. Уложите каркас в опалубку, обеспечив постоянный интервал до поверхности будущей бетонной плиты 4–5 см.
  4. Залейте бетонную смесь в опалубку и тщательно уплотните бетонный массив с помощью вибратора.
  5. Не подвергайте твердеющий раствор нагрузкам на протяжении 4 недель и затем демонтируйте опалубку.

Обратите внимание на размер опорной поверхности по периметру плиты, который должен составлять более 150 мм.

Рассчитать шаг швеллера межэтажного перекрытия. Расчет металлической балки перекрытия

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

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

Виды перекрытий и швеллер для перекрытия от APEX metal

По назначению перекрытия можно разделить на: цокольные, межэтажные и чердачные. Первые отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала. Из названия второго вида следует, что они направлены на разделение между собой этажей здания. Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плитные и балочные. Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит. Балочные перекрытия чаще всего используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки, и материал наполнитель.

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • во-первых, его необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном;
  • во-вторых, схема их укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке.

Следовательно, такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Расчет на изгиб швеллера от APEX metal, используемого для перекрытий

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

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

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

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

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

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

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

Расчет на изгиб швеллера – подбор сечения и проверка на жесткость

По справочнику (ГОСТ) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx=310 см3, Ix=4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

  • σ=Мр/(γ∙Wx)∙1000=60∙1000/(1∙310)=193 Мпа

Проверка на жесткость, изгиб швеллера где относительный прогиб f/L должен быть менее 1/150 и определяется по выражению:

Условие жесткости обеспечивается. Следовательно, данный швеллер можно использовать для перекрытия по описанной схеме. Уменьшить номер швеллера можно, если хлысты укладывать с меньшим шагом.

http://apex-metal.ru

Для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.

В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба .

Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Длина пролета (L) — расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.

Шаг балок (Р) — шаг по центру балок, через который они укладываются.

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

Длина стены (Х) — длина стены, на которую опираются балки.

Характеристики балки:

Длина балки (А) — самый большой размер балки.

Вес 1 п.м . — данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).

Расчетное сопротивление R y — данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:

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

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

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

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

Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие .

Цена за 1 т — стоимость 1 тонны металлопроката.

Результат

Расчет по прочности:

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

Расчет по прогибу:

J треб — минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и W треб.

Другие параметры:

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

Общая масса — вес всех балок длиной А .

Стоимость — затраты на покупку металлических балок перекрытия.

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

Номера, литеры и ГОСТы

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

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

Номер швеллера обозначает высоту его сечения, выраженную в сантиметрах.

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

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

Самые востребованные размеры швеллеров

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

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

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

Очень схож со швеллером «восьмеркой», но имеет более высокие прочностные характеристики и несущую способность, что позволяет снижать металлоемкость конструкций, возводимых с его участием.

Один из наиболее востребованных типов швеллеров. используется в строительных конструкциях для жесткого армирования несущих деталей, придавая им металлоконструкции особую прочность и жесткость. Швеллер 14 бывает обычной точности и повышенной.

Швеллер 20 выступает как несущий элемент при усилении мостов, при армировании перекрытий (в том числе и сложном) многоэтажных домов, в кровельных прогонах.

Благодаря высоким эксплуатационным качествам, «двадцатка» часто применяется в конструкциях с высокими нагрузками — как динамическими, так и статическими.

Встречаются и нестандартные применения швеллеров. Перфорированный (то есть «дырчатый») швеллер позволяет, к примеру, монтировать металлические конструкции без проведения сварочных работ, что значительно сокращает время монтажа. Для перфорации лучше всего подходят швеллеры с большой высотой полок и широким расстоянием между ними. Такие изделия обозначаются буквами ШП — «Швеллер Перфорированный» и чаще всего применяются при строительстве временных конструкций (например — строительных лесов) или складских стеллажей.

Для создания таких сооружений лучше подходят швеллеры с малыми номерами, поскольку вес стеллажа (а значит и швеллера, из которого он собран) не должен быть слишком большим.

При внутренней отделке помещений швеллеры используются в качестве «охранного» каркаса при прокладке проводов электросетей высокого напряжения.

Иногда швеллеры используют еще в качестве направляющего грузоподъемного устройства, в том числе, как пандусы для колясок и тележек.

В общем, применение швеллеров может быть разнообразным, но все-таки главное их назначение — это укрепление конструкций и способность выдерживать длительные нагрузки.

Сколько может весить швеллер

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

Условные обозначения в маркировке швеллера — как в них разобраться?

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

Что же можно узнать из маркировки?

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

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

Тот же швеллер, но только из стали 09Г2С повышенной точности прокатки получит обозначение 30П-Б ГОСТ 8240-97/345 ГОСТ 19281-89 , в котором 345 будет означать прочность стали, соответствующую сорту 09Г2С.

А вот в маркировке А 300х80х6 Б ГОСТ 8278-83/2-Ст3сп ГОСТ 11474-76 буква А будет обозначать высокую точность профилирования стальной заготовки (штрипсы) из второй категории стали Ст3сп, из которой изготовлен равнополочный швеллер размерами 300х80х6 (где 300 мм — высота сечения изделия, 80 мм — ширина полок, а 6 мм — толщина полок и стенок)

Виды нагрузок и швеллеров

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

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

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

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

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

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

Прикидочный способ расчета нагрузки на швеллер

Чтобы произвести расчет надо сделать следующее:

Сперва определить полную нагрузку, которая будет действовать на балку – и умножить ее на нормативный коэффициент надежности по нагрузкам.

Полученный результат умножить на шаг балок (в данном случае это касается швеллеров).

Все данные для швеллера берутся по ГОСТу.

Формула такова: изгибающий момент Мmax будет равен расчетной нагрузке умноженной на длину швеллера в квадрате. Единица измерения — килоНютоны на метр. (1 кНм = 102 кгсм)

Затем перейти к вычислению нужного момента сопротивления балки.

Формула такова: момент сопротивления Wтр будет равен Мmax, который умножен на коэффициенты условий работы и поделен на 1,12 (это коэффициент для учета пластически деформаций).

Таким образом получим требуемое сечение. Но при этом нужно помнить, что номер швеллера должен быть больше требуемого момента сечения.

Начнем с того, что такое перекрытие?

Перекрытие — это такая конструкция, которая разделяет по высоте смежные помещения.

Говоря простым языком, перекрытие — это конструкция для образование этажей, как для отделения жилого помещения от чердачного и подвального, так и для отделения жилых помещений. Отличают между собой междуэтажное, цокольное, подвальное и величина выдерживаемой нагрузки (ее определяет тип балок и расстояние между балками перекрытия), а также обшивка балок.

Арматурный каркас под монолитное междуэтажное перекрытие

Требования к перекрытиям

Конструкция должна обладать необходимой прочностью для того, чтобы выдерживать не только нагрузку своего веса, а и дополнительную — такую как вес людей, мебели, оборудования. Величина предполагаемой нагрузки на один квадратный м перекрытия определяется в зависимости от того, как используется помещение.

Выполняется соответствующий расчет. Вот какие могут быть нагрузки:

Исходя из этого, определяется, какой использовать брус, и как его укладывать.

Нагрузка на один квадратный метр цокольного перекрытия должна быть не менее 210 кг.

Перекрытия должны быть достаточно жесткими для того, чтобы не образовывались прогибы. Брус деревянных перекрытий можно использовать как лаги для пола следующего этажа. Чтобы определить, какой использовать брус, необходимо немного соприкоснуться с сопроматом. Выполняют такой расчет лаг, обычно, архитекторы, а те, кто хочет строить своими руками — пользуются таблицами.

При реконструкции или строительстве нового элемента разделения помещений необходимо позаботится о звукоизоляции. Как это сделать и какие к звукоизоляции требования — это определяют нормативные строительные документы. Для этого требуется тщательно закрывать имеющиеся щели на стыках элементов конструкции и применять соответствующие материалы, чтобы заполнить расстояние между балками.

Перекрытия, которые разделяют помещение, имеющие, при этом, разницу в температуре, должны соответствовать теплозащитным требованиям нормативных документов. Для этого используем утеплители, которые укладываются между балками. Их количество определяет расчет. Чтобы лаги не стали мостиками холода, к выбору материала лаг необходимо подходить с соответствующими знаниями.

Схема балочного перекрытия, состоящего из балок и внутреннего заполнения.

Любая конструкция перекрытия должна противостоять длительному огненному воздействию. Предел огнестойкости у различных конструкций колеблется от 15 до 50 минут. Железобетонные перекрытия, в этом смысле — самые стойкие, деревянные — самые слабые. Поэтому, прежде чем использовать деревянный брус, необходимо осуществить пропитку древесины бруса соответствующим огнестойким материалом или использовать оштукатуривание готовой конструкции.

Вернуться к оглавлению

Виды перекрытий

По типу конструкции выделяют два типа перекрытия. Первый тип — это балочное. Оно состоит из балок и внутреннего заполнения. Второй тип — безбалочная конструкция. Безбалочное выполняется из однородных элементов, таких как плиты-настилы или панели-настилы.

Вернуться к оглавлению

Балочные деревянные перекрытия

Каркасом такого перекрытия являются деревянные балки (лаги), которые следует крепить на равномерном расстоянии друг от друга. Расчет этого расстояния производится в зависимости от сечения балки и ширины пролета между опорными стенами.

Специалисты уже давно произвели такой расчет. Расстояние между подскажет таблица:

Сечение (для деревянной балки)см х см Ширина пролета перекрытия3 м Ширина пролета перекрытия3,5 м Ширина пролета перекрытия4 м Ширина пролета перекрытия4, 5 м Ширина пролета перекрытия5 м
Брус 5 х 16 0,8 м 0,6 м 0,45 м
Брус 6 х 20 1,25 м 0,80 м 0,70 м 0,55 м 0,45 м
Брус 10 х10 0,60 м 0,45 м 0,35 м
Брус 14 х 18 1,8 1,48
Брус 15 х 20 2,4 2,0
Брус 16 х 22 2,5

Конструкции балочных деревянных перекрытий прекрасно подойдут для постройки частного загородного дома.

К сожалению, это не все недостатки перекрытия, использующего металлические конструкционные материалы. Еще к недостаткам такого перекрытия следует отнести:

  1. Образование ржавчины во влажных помещениях.
  2. Необходимость в грузоподъемных механизмах при монтаже.
  3. Хорошая звуко- и теплопроводность (с этими недостатками борются путем обертывания торцов металлических конструкций войлоком).

Накат на таких балках бывает не только из досок, но и из плит. Это могут быть облегченные железобетонные плиты или плиты из других легких и прочных строительных материалов — их применение регламентирует расчет.

Чтобы избежать коррозии несущих балок, используют железобетонные балки перекрытия. Такие балки укладывают на расстоянии 0,6 -1,0 м. Заполняют пространство между балками легкобетонными плитами или легкобетонными блоками. Поверх такого перекрытия делают стяжку под пол, а потолок штукатурят под побелку, покраску или обои.

Вернуться к оглавлению

Безбалочные перекрытия

Выполняют, одновременно, и несущую, и ограждающую (разделяющую) функции. В их конструкции нет балочных ригелей, и состоят они из монолитной плиты или нескольких плит или панелей. Существует три разновидности безбалочных перекрытий:

  1. Сборные.
  2. Монолитные.
  3. Сборно-монолитные.

Сборные перекрытия нельзя смонтировать своими руками, так как для этого требуется грузоподъемный механизм и стропальщики. Зато такое перекрытие быстро собирается и выдерживает большие нагрузки. Собирается оно из пустотелых или П-образных железобетонных плит. Для монтажа покрытий могут использоваться лаги из дерева.

Своими руками, чаще всего, изготавливают . Его можно выполнять постепенно и неспеша. Самым трудоемким и ответственным этапом в его выполнении является монтаж подвесной опалубки и армирование. Заливка слоя бетона в 8 — 12 см, по сравнению с этими кропотливыми работами, кажется отдыхом. Заливают бетон марки М200 своими руками, арматуру используют любую.

Для настилания пола на такую конструкцию, желательно, уложить деревянные лаги. Для настила линолеума или плитки лаги укладывать не надо.

Расчет металлической балки перекрытия. Швеллер — использование и нагрузка Какой швеллер использовать для перекрытия

Обеспечивает устойчивость не только надёжным фундаментом, но и системой прочных перекрытий. Они необходимы также в любом для того, чтобы под ним оборудовать подвал или гараж, а над ним возвести крышу. Перекрывающие конструкции занимают до 20 и более процентов всех расходов на строительство. Поэтому их монтаж – дело очень серьёзное и ответственное.

Монтаж межэтажных перекрытий в доме из бруса

  • Межэтажные;
  • Цокольные;
  • Подвальные.

Наибольшая нагрузка в доме выпадает на подвал и цоколь. Их горизонтальные перегородки должны выдерживать вес предметов кухонного оборудования, а также тяжесть внутренних стен, разделяющих первый этаж на прихожую, столовую.

Схема для обустройства бетонных межэтажных перекрытий

К тому же они вместе с фундаментом должны обеспечивать устойчивую жёсткость корпуса из любого материала: дерева, кирпича, газобетона. У некоторых возвышается над уровнем земли. Если он отапливаемый, то перекрывающая его конструкция практически ничем не отличается от межэтажных устройств.

У горизонтальной перегородки, призванной разделять этажи, нагрузка сравнительно небольшая: собственный вес, мебель, жильцы. Важно, чтобы для комфортного проживания она имела хорошую звукоизоляцию. или эта проблема не такая уж острая. Для них важным является влогоизоляция и утепление.

Виды перекрытий по материалу

  • Деревянные;
  • Железобетонные;
  • Металлические.

Однако в некоторых случаях при строительстве дома можно обойтись без них, потому что по конструктивному устройству используются следующие виды перекрытий:


Одни перекрывающие системы держатся на горизонтальных балках. Для монтажа других балок они не требуются, достаточно плит нужных размеров, заказанных на заводе. Укладываются в доме с использованием грузоподъёмной техники. А монолитные перекрытия заливаются прямо на стройплощадке. Сборно-монолитные устройства между этажами – это сочетание балочных опор и бетонного монолита.

Кессонные горизонтальные конструкции используются обычно для обустройства потолка. На нижней их стороне имеются рёбра, составляющие прямоугольники, в совокупности напоминают поверхность вафли. В частном домостроении используются очень редко. А шатровое перекрытие – это плоская плита, окаймлённая рёбрами. Обычно её одной достаточно для потолка всей комнаты, под размер которой она изготавливается.

Арочные устройства необходимы тогда, когда требуется перекрыть фигурные пролёты домов. В частных одно и двухэтажных домах используются плиты газобетона. Перекрывающая конструкция из него обладает очень хорошей звукоизоляцией, долго сохраняет тепло, поэтому в межэтажных перегородках дополнительное утепление может быть лишним. Материал лёгкий, без запаха, от него не исходят какие-либо испарения или вредные вещества.

Огнестойкость его также очень высокая. Но ему нужна эффективная гидроизоляция, так как он хорошо впитывает влагу окружающей среды.

В строительной практике используются перегородки со смешением различных материалов. Деревянные балки, чтобы повысить прочность, усиливают металлом. У монолитных конструкций применяется разнообразная не съёмная опалубка. Иногда их основная часть – это пустотелые бетонные панели, а потолок полукруглого эркера – плиты газобетона, которым легко придать любую форму и толщину при помощи ручной пилы.

Вариант конструкции перекрытия из газобетонных блоков

Такое разнообразие материалов расширяет архитектурные возможности перекрывающих устройств, их звукоизоляцию и утепление.

Требования к перекрытиям

Ко всем межэтажным устройствам предъявляются общие требования:

  1. Прочность – способность выдержать вес всех элементов здания.
  2. Жёсткость, позволяющая не прогибаться под тяжестью собственного веса, тяжёлых вещей на этаже.
  3. Эффективная теплоизоляция и звукоизоляция перекрытий.
  4. Огнестойкость, которая характеризуется устойчивостью к огню в течение некоторого времени.
  5. Срок эксплуатации, соответствующий примерно времени использования всего здания.

Балки из дерева

В строительстве загородных домов имеют широкое распространение лиственничные или сосновые цельные балки. Применяются для монтажа перекрытий шириной в 5 м. А для больших пролётов используются клеёные, прочность которых значительно выше.

Монтаж перекрытий из деревянных балок

Оцилиндрованный брус – замечательный стройматериал для перекрытий. Его укладывают северной стороной книзу, определив её на торце по плотности годичных колец в деревянном бревне. На Руси издавна строили избы более прочным боком кругляка наружу.

Высокой прочностью обладает деревянный двутавр. Его профиль – буква «Н», склеенная в заводских условиях из трёх деталей. Некоторые умельцы собирают его в домашней мастерской или на даче. Межэтажные перегородки с их использованием обеспечивают эффективное утепление и замечательную звукоизоляцию.

Схема конструкции деревянных перекрытий из бревен

Очень удобны не только для подшивки потолка, укладки изолирующих материалов и настила чернового пола, но и для монтажа всех коммуникаций. Ниши в двутавре будто специально предназначены для скрытой прокладки труб водопровода, газопровода и электропроводов.

Используются балки из дерева практически в любом малоэтажном жилище: деревянном, блочном. Но больше всего они подходят строениям из блоков газобетона. Этот материал пористый, по прочности уступает всем другим и не выдерживает точечной нагрузки несущих балок. Поскольку древесина нетяжёлая, её вес вполне выдерживают газоблочные стены. Монтаж перекрывающей конструкции возможен без привлечения сложных технических средств. А обойдётся она застройщику сравнительно недорого.

Укладка деревянных балок

Строители знают о недостатках дерева и стараются свести их к минимуму. Перед монтажом перекрытия все деревянные детали обрабатывают антисептиками, предотвращающими гниение, повреждения насекомыми. Места соприкосновения балок из бруса с кирпичом, бетонными плитами и блоками газобетона изолируют различными материалами.

А чтобы повысить пожарную безопасность, древесину подвергают обработке растворами, не позволяющими ей вспыхнуть сразу же при появлении открытого огня.

Монтаж межэтажных конструкций начинают с заранее подготовленных несущих балок. Они укладываются параллельно короткой стене жилища. Шаг укладки зависит от ширины пролёта, но в среднем он равняется 1 м. Дальше потребуются несложные материалы, обеспечивающие утепление, а также не обойтись без следующих инструментов:

Процесс укладки деревянного перекрытия из балок и досок

  • пилы;
  • молотка;
  • монтажного ножа;
  • рулетки;
  • строительного степлера.

Балки укрепляют анкерами в нишах кирпичной стены. Но перед закладкой делают косой срез на торцах бруса и пропитывают его антисептиком. Область соприкосновения древесины с кирпичом просмаливают, оборачивают рубероидом. Концы опор в нишах должны закрываться наглухо. Щели можно ликвидировать монтажной пеной.

Затем на несущие балки укладывают лаги для пола, а под них, чтобы уменьшить колебание конструкции, кладут резиновые прокладки. Снизу выполняют подшивку для потолка. Чердачным и подвальным перекрывающим устройствам необходимо утепление. Межэтажным перегородкам без него можно обойтись, но хорошая звукоизоляция обязательна.

Начнем с того, что такое перекрытие?

Перекрытие — это такая конструкция, которая разделяет по высоте смежные помещения.

Говоря простым языком, перекрытие — это конструкция для образование этажей, как для отделения жилого помещения от чердачного и подвального, так и для отделения жилых помещений. Отличают между собой междуэтажное, цокольное, подвальное и величина выдерживаемой нагрузки (ее определяет тип балок и расстояние между балками перекрытия), а также обшивка балок.

Арматурный каркас под монолитное междуэтажное перекрытие

Требования к перекрытиям

Конструкция должна обладать необходимой прочностью для того, чтобы выдерживать не только нагрузку своего веса, а и дополнительную — такую как вес людей, мебели, оборудования. Величина предполагаемой нагрузки на один квадратный м перекрытия определяется в зависимости от того, как используется помещение.

Выполняется соответствующий расчет. Вот какие могут быть нагрузки:

  • для цокольного перекрытия и междуэтажного — не менее 210 кг нагрузки на кв. м площади перекрытия.

Исходя из этого, определяется, какой использовать брус, и как его укладывать.

Нагрузка на один квадратный метр цокольного перекрытия должна быть не менее 210 кг.

Перекрытия должны быть достаточно жесткими для того, чтобы не образовывались прогибы. Брус деревянных перекрытий можно использовать как лаги для пола следующего этажа. Чтобы определить, какой использовать брус, необходимо немного соприкоснуться с сопроматом. Выполняют такой расчет лаг, обычно, архитекторы, а те, кто хочет строить своими руками — пользуются таблицами.

При реконструкции или строительстве нового элемента разделения помещений необходимо позаботится о звукоизоляции. Как это сделать и какие к звукоизоляции требования — это определяют нормативные строительные документы. Для этого требуется тщательно закрывать имеющиеся щели на стыках элементов конструкции и применять соответствующие материалы, чтобы заполнить расстояние между балками.

Перекрытия, которые разделяют помещение, имеющие, при этом, разницу в температуре, должны соответствовать теплозащитным требованиям нормативных документов. Для этого используем утеплители, которые укладываются между балками. Их количество определяет расчет. Чтобы лаги не стали мостиками холода, к выбору материала лаг необходимо подходить с соответствующими знаниями.

Схема балочного перекрытия, состоящего из балок и внутреннего заполнения.

Любая конструкция перекрытия должна противостоять длительному огненному воздействию. Предел огнестойкости у различных конструкций колеблется от 15 до 50 минут. Железобетонные перекрытия, в этом смысле — самые стойкие, деревянные — самые слабые. Поэтому, прежде чем использовать деревянный брус, необходимо осуществить пропитку древесины бруса соответствующим огнестойким материалом или использовать оштукатуривание готовой конструкции.

Вернуться к оглавлению

Виды перекрытий

По типу конструкции выделяют два типа перекрытия. Первый тип — это балочное. Оно состоит из балок и внутреннего заполнения. Второй тип — безбалочная конструкция. Безбалочное выполняется из однородных элементов, таких как плиты-настилы или панели-настилы.

Вернуться к оглавлению

Балочные деревянные перекрытия

Каркасом такого перекрытия являются деревянные балки (лаги), которые следует крепить на равномерном расстоянии друг от друга. Расчет этого расстояния производится в зависимости от сечения балки и ширины пролета между опорными стенами.

Специалисты уже давно произвели такой расчет. Расстояние между подскажет таблица:

Сечение (для деревянной балки)см х см Ширина пролета перекрытия3 м Ширина пролета перекрытия3,5 м Ширина пролета перекрытия4 м Ширина пролета перекрытия4, 5 м Ширина пролета перекрытия5 м
Брус 5 х 16 0,8 м 0,6 м 0,45 м
Брус 6 х 20 1,25 м 0,80 м 0,70 м 0,55 м 0,45 м
Брус 10 х10 0,60 м 0,45 м 0,35 м
Брус 14 х 18 1,8 1,48
Брус 15 х 20 2,4 2,0
Брус 16 х 22 2,5

Конструкции балочных деревянных перекрытий прекрасно подойдут для постройки частного загородного дома.

К сожалению, это не все недостатки перекрытия, использующего металлические конструкционные материалы. Еще к недостаткам такого перекрытия следует отнести:

  1. Образование ржавчины во влажных помещениях.
  2. Необходимость в грузоподъемных механизмах при монтаже.
  3. Хорошая звуко- и теплопроводность (с этими недостатками борются путем обертывания торцов металлических конструкций войлоком).

Накат на таких балках бывает не только из досок, но и из плит. Это могут быть облегченные железобетонные плиты или плиты из других легких и прочных строительных материалов — их применение регламентирует расчет.

Чтобы избежать коррозии несущих балок, используют железобетонные балки перекрытия. Такие балки укладывают на расстоянии 0,6 -1,0 м. Заполняют пространство между балками легкобетонными плитами или легкобетонными блоками. Поверх такого перекрытия делают стяжку под пол, а потолок штукатурят под побелку, покраску или обои.

Вернуться к оглавлению

Безбалочные перекрытия

Выполняют, одновременно, и несущую, и ограждающую (разделяющую) функции. В их конструкции нет балочных ригелей, и состоят они из монолитной плиты или нескольких плит или панелей. Существует три разновидности безбалочных перекрытий:

  1. Сборные.
  2. Монолитные.
  3. Сборно-монолитные.

Сборные перекрытия нельзя смонтировать своими руками, так как для этого требуется грузоподъемный механизм и стропальщики. Зато такое перекрытие быстро собирается и выдерживает большие нагрузки. Собирается оно из пустотелых или П-образных железобетонных плит. Для монтажа покрытий могут использоваться лаги из дерева.

Своими руками, чаще всего, изготавливают . Его можно выполнять постепенно и неспеша. Самым трудоемким и ответственным этапом в его выполнении является монтаж подвесной опалубки и армирование. Заливка слоя бетона в 8 — 12 см, по сравнению с этими кропотливыми работами, кажется отдыхом. Заливают бетон марки М200 своими руками, арматуру используют любую.

Для настилания пола на такую конструкцию, желательно, уложить деревянные лаги. Для настила линолеума или плитки лаги укладывать не надо.

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

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые. Из названия второго вида следует, что они. Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
  • схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

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

  • L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

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

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

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

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

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

  • Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

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

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

  • σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа

Проверка на жесткость, изгиб швеллера где относительный прогиб f/L должен быть менее 1/150 и определяется по выражению:

  • f/L = Мн∙L/(10∙Е∙Ix) = 60∙103∙620/(10∙2,1∙105∙4180) = 1/236

Условие жесткости обеспечивается. Следовательно, данный швеллер можно использовать для перекрытия по описанной схеме. Уменьшить номер швеллера можно, если хлысты укладывать с меньшим шагом.

Для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.

В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба .

Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Длина пролета (L) — расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.

Шаг балок (Р) — шаг по центру балок, через который они укладываются.

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

Длина стены (Х) — длина стены, на которую опираются балки.

Характеристики балки:

Длина балки (А) — самый большой размер балки.

Вес 1 п.м . — данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).

Расчетное сопротивление R y — данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:

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

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

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

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

Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие .

Цена за 1 т — стоимость 1 тонны металлопроката.

Результат

Расчет по прочности:

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

Расчет по прогибу:

J треб — минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и W треб.

Другие параметры:

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

Общая масса — вес всех балок длиной А .

Стоимость — затраты на покупку металлических балок перекрытия.

Одним их основных конструкционных элементов, применяющихся для устройства перекрытий чердаков или помещений второго этажа в основном в малоэтажном индивидуальном строительстве, является деревянная или металлическая балка, выполняющая одновременно функции лаги пола и основы для крепления потолочных покрытий. Широкому распространению балочных перекрытий способствовали небольшая стоимость исходных строительных материалов и возможность устройства перекрытий без применения грузоподъемных механизмов.

Прогиб лаг


Заходя в некоторые, особенно старые, дома даже невооруженным глазом можно заметить прогиб потолков второго, или, что бывает реже, пола первого этажа, являющийся следствием неправильного расчета несущей способности лаги или превышения допустимой нагрузки на перекрытия. Как позывает практика эксплуатации многоэтажных домов постройки первой половины 50-х годов ХХ века, где использовались деревянные межэтажные перекрытия, к 2000-му году величина прогиба потолков составляла от 70 до 100 мм, что приводило к необходимости проведения капитальных ремонтов здания с усилением несущих элементов перекрытий. И это при условии, что проводится точный инженерный расчет нагрузок и сечения лаг на стадии проектирования. А что говорить об индивидуальной застройке, когда расчет несущей способности лаги производился «на глазок» по совету «грамотных» специалистов.

Очень часто на величину прогиба лаг влияет и качество применяемого материала, избыточная влажность древесины, недостаточная толщина металлопроката, из которого изготовлена балка, и еще множество различных причин, приводящих к провисанию, к примеру, перекрытия второго этажа под нагрузкой. Неверный расчет несущей способности может привести не только к возникновению прогиба лаги, но и полному разрушению конструкции и обрушению этажа вниз, причем когда этого никто не ожидает.

Когда необходимо усиливать лаги?


Если хозяин дома заметил провисание верхнего этажа, то первое, что необходимо сделать, провести несложные измерения и оценить состояние конструкций, величину статической нагрузки, чтобы определить величину провисания потолка или изменения кривизны пола для принятия решения о необходимости усиления лаг.

Любые перекрытия под действием собственного веса, статической нагрузки установленных на них конструкций и предметов прогибаются с течением времени. Допустимая величина провисания принимается 1:300, то есть, если трехметровая балка прогнулась на 10 мм, поводов для беспокойства нет, но если эта величина больше, то необходимо принимать меры к устранению деформации и усилению конструкции.

Усиление металлоконструкций

Металлические конструкции, использованные в качестве балок межэтажного перекрытия, можно усилить при помощи дополнительных изделий из металлопроката при помощи сварки или болтового соединения. Для этого разбирается поверхность пола или потолка, если необходимо, под балки перекрытия заводятся регулируемые подпорки для устранения деформации, и производится усиление конструкции стандартными изделиями из металлопроката необходимого сечения, расчет которого выполняется с применением специальных таблиц и методик.

Усиление деревянных элементов


Существующие конструкционные элементы деревянного перекрытия в зависимости от их состояния можно усилить несколькими способами:

  1. При помощи накладок из бруса, выполнив несложный математический расчет, когда из табличного значения сечения необходимой балки перекрытия отнимается ширина существующего бруса. Брус и балка скрепляются при помощи болтов с металлическими накладками, препятствующими разрушению древесины в месте крепления и ослаблению конструкции. Существующая балка приподнимается домкратами до получения ровной поверхности пола, после чего накладка и балка скрепляются между собой;
  2. Используя в качестве накладок металлические полосы толщиной 10 мм и шириной на 10-20% меньше высоты бруса. Для предотвращения деформации полосы и снижения прочности количество крепежных болтов должно быть увеличено на 25% по сравнению с деревянными элементами. Накладки устанавливаются с одной или двух сторон балки в зависимости от величины нагрузки на несущие элементы пола верхнего этажа;
  3. Деревянные балки перекрытия, поврежденные насекомыми или гнилостными бактериями можно усиливать при помощи протезов, сваренных из прутка в виде пространственной фермы, или при помощи из швеллера необходимого размера. Швеллер, устанавливаемый в качестве протеза, подбирается из стандартного ряда металлопроката, а для изготовления пространственной прутковой фермы требуется выполнить достаточно сложный расчет прочности, который под силу только квалифицированному специалисту.
  4. Усиление несущей способности межэтажных конструкций можно выполнить путем установки дополнительного количества балок, но эти работы требуют изготовления отверстий в несущих стенах, что в некоторых случаях выполнить затруднительно.

Используя металлические элементы для усиления несущих межэтажных конструкций, особенно это касается разрушенных частей, подлежащих удалению, следует предусмотреть установку элементов, на которые будут закрепляться половые доски верхнего этажа. Крепление должно быть надежным и долговечным, исключающим возможность разбалтывания и появления скрипов.

Усиленные различными способами лаги позволяют увеличить грузоподъемность несущих межэтажных конструкций и общую безопасность эксплуатации существующих строений без значительных капиталовложений и большого объема строительных работ.

Расчет балок на прогиб. Максимальный прогиб балки: формула расчета

Балка – элемент в инженерии, представляющий собой стержень, который нагружают силы, действующие в направлении, перпендикулярном стержню. Деятельность инженеров зачастую включает в себя необходимость расчета прогиба балки под нагрузкой. Этой действие выполняется для того, чтобы ограничить максимальный прогиб балки.

Типы

На сегодняшний день в строительстве могут использоваться балки, изготовленные из разных материалов. Это может быть металл или дерево. Каждый конкретный случай подразумевает под собой разные балки. При этом расчет балок на прогиб может иметь некоторые отличия, которые возникают по принципу разницы в строении и используемых материалов.

Деревянные балки

Сегодняшнее индивидуальное строительство подразумевает под собой широкое применение балок, изготовленных из дерева. Практически каждое строение содержит в себе деревянные перекрытия. Балки из дерева могут использоваться как несущие элементы, их применяют при изготовлении полов, а также в качестве опор для перекрытий между этажами.

Ни для кого не секрет, что деревянная, так же как и стальная балка, имеет свойство прогибаться под воздействием нагрузочных сил. Стрелка прогиба зависит от того, какой материал используется, геометрических характеристик конструкции, в которой используется балка, и характера нагрузок.

Допустимый прогиб балки формируется из двух факторов:

  • Соответствие прогиба и допустимых значений.
  • Возможность эксплуатации здания с учетом прогиба.

Проводимые при строительстве расчеты на прочность и жесткость позволяют максимально эффективно оценить то, какие нагрузки сможет выдерживать здание в ходе эксплуатации. Также эти расчеты позволяют узнать, какой именно будет деформация элементов конструкции в каждом конкретном случае. Пожалуй, никто не будет спорить с тем, что подробные и максимально точные расчеты – это часть обязанностей инженеров-строителей, однако с использованием нескольких формул и навыка математических вычислений можно рассчитать все необходимые величины самостоятельно.

Для того чтобы произвести правильный расчет прогиба балки, нужно также брать во внимание тот факт, что в строительстве понятия жесткости и прочности являются неразрывными. Опираясь на данные расчета прочности, можно приступать к дальнейшим расчетам относительно жесткости. Стоит отметить, что расчет прогиба балки – один из незаменимых элементов расчета жесткости.

Обратите ваше внимание на то, что для проведения таких вычислений самостоятельно лучше всего использовать укрупненные расчеты, прибегая при этом к достаточно простым схемам. При этом также рекомендуется делать небольшой запас в большую сторону. Особенно если расчет касается несущих элементов.

Расчет балок на прогиб. Алгоритм работы

На самом деле алгоритм, по которому делается подобный расчет, достаточно прост. В качестве примера рассмотрим несколько упрощенную схему проведения расчета, при этом опустив некоторые специфические термины и формулы. Для того чтобы произвести расчет балок на прогиб, необходимо выполнить ряд действий в определенном порядке. Алгоритм проведения расчетов следующий:

  • Составляется расчетная схема.
  • Определяются геометрические характеристики балки.
  • Вычисляется максимальную нагрузку на данный элемент.
  • В случае возникновения необходимости проверяется прочность бруса по изгибающему моменту.
  • Производится вычисление максимального прогиба.

Как видите, все действия достаточно просты и вполне выполнимы.

Составление расчетной схемы балки

Для того чтобы составить расчетную схему, не требуется больших знаний. Для этого достаточно знать размер и форму поперечного сечения элемента, пролет между опорами и способ опирания. Пролетом является расстояние между двумя опорами. К примеру, вы используете балки как опорные брусья перекрытия для несущих стен дома, между которыми 4 м, то величина пролета будет равна 4 м.

Вычисляя прогиб деревянной балки, их считают свободно опертыми элементами конструкции. В случае балки перекрытия для расчета принимается схема с нагрузкой, которая распределена равномерно. Обозначается она символом q. Если же нагрузка несет сосредоточенный характер, то берется схема с сосредоточенной нагрузкой, обозначаемой F. 3/12, где:

b – ширина сечения;

h – высота сечения балки.

Вычисления максимального уровня нагрузки

Определение максимальной нагрузки на элемент конструкции производится с учетом целого ряда факторов и показателей. Обычно при вычислении уровня нагрузки берут во внимание вес 1 погонного метра балки, вес 1 квадратного метра перекрытия, нагрузку на перекрытие временного характера и нагрузку от перегородок на 1 квадратный метр перекрытия. Также учитывается расстояние между балками, измеренное в метрах. Для примера вычисления максимальной нагрузки на деревянную балку примем усредненные значения, согласно которым вес перекрытия составляет 60 кг/м², временная нагрузка на перекрытие равна 250 кг/м², перегородки будут весить 75 кг/м². Вес самой балки очень просто вычислить, зная ее объем и плотность. Предположим, что используется деревянная балка сечением 0,15х0,2 м. В этом случае ее вес будет составлять 18 кг/пог.м. Также для примера примем расстояние между брусьями перекрытия равным 600 мм. 3/48*E*J, где:

F – сила давления на брус.

Также обращаем внимание на то, что значение модуля упругости, используемое в расчетах, может различаться для разных видов древесины. Влияние оказывают не только порода дерева, но и вид бруса. Поэтому цельная балка из дерева, клееный брус или оцилиндрованное бревно будут иметь разные модули упругости, а значит, и разные значения максимального прогиба.

Вы можете преследовать разные цели, совершая расчет балок на прогиб. Если вы хотите узнать пределы деформации элементов конструкции, то по завершении расчета стрелки прогиба вы можете остановиться. Если же ваша цель – установить уровень соответствия найденных показателей строительным нормам, то их нужно сравнить с данными, которые размещены в специальных документах нормативного характера.

Двутавровая балка

Обратите внимание на то, что балки из двутавра применяются несколько реже в силу их формы. Однако также не стоит забывать, что такой элемент конструкции выдерживает гораздо большие нагрузки, чем уголок или швеллер, альтернативой которых может стать двутавровая балка.

Расчет прогиба двутавровой балки стоит производить в том случае, если вы собираетесь использовать ее в качестве мощного элемента конструкции.

Также обращаем ваше внимание на то, что не для всех типов балок из двутавра можно производить расчет прогиба. В каких же случаях разрешено рассчитать прогиб двутавровой балки? Всего таких случаев 6, которые соответствуют шести типам двутавровых балок. Эти типы следующие:

  • Балка однопролетного типа с равномерно распределенной нагрузкой.
  • Консоль с жесткой заделкой на одном конце и равномерно распределенной нагрузкой.
  • Балка из одного пролета с консолью с одной стороны, к которой прикладывается равномерно распределенная нагрузка.
  • Однопролетная балка с шарнирным типом опирания с сосредоточенной силой.
  • Однопролетная шарнирно опертая балка с двумя сосредоточенными силами.
  • Консоль с жесткой заделкой и сосредоточенной силой.

Металлические балки

Расчет максимального прогиба одинаковый, будь это стальная балка или же элемент из другого материала. Главное — помнить о тех величинах, которые специфические и постоянные, как к примеру модуль упругости материала. При работе с металлическими балками, важно помнить, что они могут быть изготовлены из стали или же из двутавра. Прогиб металлической балки, изготовленной из стали, вычисляется с учетом, что константа Е в данном случае составляет 2·105Мпа. Все остальные элементы, вроде момента инерции, вычисляются по алгоритмам, описанным выше.

Расчет максимального прогиба для балки с двумя опорами

В качестве примера рассмотрим схему, в которой балка находится на двух опорах, а к ней прикладывается сосредоточенная сила в произвольной точке. До момента прикладывания силы балка представляла собой прямую линию, однако под воздействием силы изменила свой вид и вследствие деформации стала кривой.

Предположим, что плоскость ХУ является плоскостью симметрии балки на двух опорах. Все нагрузки действуют на балку в этой плоскости. В этом случае фактом будет то, что кривая, полученная в результате действия силы, также будет находиться в этой плоскости. Данная кривая получила название упругой линии балки или же линии прогибов балки. Алгебраически решить упругую линию балки и рассчитать прогиб балки, формула которого будет постоянной для балок с двумя опорами, можно следующим образом.

Прогиб на расстоянии z от левой опоры балки при 0 ≤ z ≤ a

F(z)=(P*a2*b2)/(6E*J*l)*(2*z/a+z/b-z3/a2*b)

Прогиб балки на двух опорах на расстоянии z от левой опоры при а ≤ z ≤l

f(z)=(-P*a2*b2)/(6E*J*l)*(2*(l-z)/b+(l-z)/a-(l-z)3/a+b2), где Р – прикладываемая сила, Е – модуль упругости материала, J – осевой момент инерции.

В случае балки с двумя опорами момент инерции вычисляется следующим образом:

J=b1h13/12, где b1 и h1 – значения ширины и высоты сечения используемой балки соответственно.

Заключение

В заключение можно сделать вывод о том, что самстоятельно вычислить величину максимального прогиба балки разных типов достаточно просто. Как было показано в этой статье, главное — знать некоторые характеристики, которые зависят от материала и его геометрических характеристик, а также провести вычисления по нескольким формулам, в которых каждый параметр имеет свое объяснение и не берется из ниоткуда.

Прочностной расчет. Сравнение

Двутавровая балка
ICJ-300L
Брус сухой строганный деревянный 100х240 мм Цельный прямоугольный LVL брус 69х260
Характеристики:

Момент инерции 9 476,5 см4

Момент сопротивления  631,8 см3

Модуль упругости 12 000 МПа

Расчетное сопротивление 22,0 МПа

Характеристики:

Момент инерции 11 520,0 см4

Момент сопротивления  960,0 см3

Модуль упругости 9 000 МПа

Расчетное сопротивление 14,0 МПа

Характеристики:

Момент инерции 8 788,0 см4

Момент сопротивления  676,0 см3

Модуль упругости 14 000 МПа

Расчетное сопротивление 26,5 МПа

  Производим расчет по первому предельному состоянию:
(где, R — расчетное сопротивление изгибу, M-максимальный момент (M=q*L2/8; M=160*5,82/8=672,8 кНм), W-момент сопротивления)
R=M/W

R=672,8 кНм/631,8*10-6 см3= 1,06 кНм2 = 10,6 МПа < Rрасч =22 МПа

Выполнено.

R=M/W

R=672,8 кНм/960*10-6 см3= 0,7 кНм2 = 7 МПа < Rрасч =14 МПа

Выполнено.

R=M/W

R=672,8 кНм/676*10-6 см3= 0,99 кНм2 = 9,9 МПа < Rрасч =26,5 МПа

Выполнено.

  Производим расчет по второму предельному состоянию:

(f/L < fпред/L
где fпред — предельный прогиб, по СНиП II-25-80 для перекрытий равный 1/250
f/L=5*q*L3/(384*E*J))

f/L=5*160*5,8 / (384*12000*105*9476,5*10-8)=0,00358

<fпред/L=0,004

Выполнено.

f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*11520*10-8)= 0,00392

<fпред/L=0,004

Выполнено.

f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*8788*10-8)= 0,00392

<fпред/L=0,004

Выполнено.

Вывод: все 3 материала с данными геометрическими характеристиками примерно равны по своей несущей способности и удовлетворяют условиям прогибов.
  Сравним цены и эксплуатационные характеристики
  • Цена за м.пог: 352 р
  • Вес м.пог: 3,95 кг
  • Качество: высокое
  • Изготовение: 2-3 дня
  • Цена за м.пог: 324 р
    (розница 13 500 р/м3)
  • Вес м.пог: 10,8 кг
  • Качество: низкое
  • Изготовение: неизвестно
  • Цена за м.пог: 538 р
    (розница 30 000 р/м3)
  • Вес м.пог: 8,4 кг (480 кг/м3)
  • Качество: высокое
  • Изготовение: 2-4 недели

Швеллер 7 метров для перекрытия. Расчет металлической балки перекрытия. Балочные деревянные перекрытия

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

Номера, литеры и ГОСТы

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

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

Номер швеллера обозначает высоту его сечения, выраженную в сантиметрах.

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

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

Самые востребованные размеры швеллеров

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

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

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

Очень схож со швеллером «восьмеркой», но имеет более высокие прочностные характеристики и несущую способность, что позволяет снижать металлоемкость конструкций, возводимых с его участием.

Один из наиболее востребованных типов швеллеров. используется в строительных конструкциях для жесткого армирования несущих деталей, придавая им металлоконструкции особую прочность и жесткость. Швеллер 14 бывает обычной точности и повышенной.

Швеллер 20 выступает как несущий элемент при усилении мостов, при армировании перекрытий (в том числе и сложном) многоэтажных домов, в кровельных прогонах.

Благодаря высоким эксплуатационным качествам, «двадцатка» часто применяется в конструкциях с высокими нагрузками — как динамическими, так и статическими.

Встречаются и нестандартные применения швеллеров. Перфорированный (то есть «дырчатый») швеллер позволяет, к примеру, монтировать металлические конструкции без проведения сварочных работ, что значительно сокращает время монтажа. Для перфорации лучше всего подходят швеллеры с большой высотой полок и широким расстоянием между ними. Такие изделия обозначаются буквами ШП — «Швеллер Перфорированный» и чаще всего применяются при строительстве временных конструкций (например — строительных лесов) или складских стеллажей.

Для создания таких сооружений лучше подходят швеллеры с малыми номерами, поскольку вес стеллажа (а значит и швеллера, из которого он собран) не должен быть слишком большим.

При внутренней отделке помещений швеллеры используются в качестве «охранного» каркаса при прокладке проводов электросетей высокого напряжения.

Иногда швеллеры используют еще в качестве направляющего грузоподъемного устройства, в том числе, как пандусы для колясок и тележек.

В общем, применение швеллеров может быть разнообразным, но все-таки главное их назначение — это укрепление конструкций и способность выдерживать длительные нагрузки.

Сколько может весить швеллер

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

Условные обозначения в маркировке швеллера — как в них разобраться?

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

Что же можно узнать из маркировки?

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

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

Тот же швеллер, но только из стали 09Г2С повышенной точности прокатки получит обозначение 30П-Б ГОСТ 8240-97/345 ГОСТ 19281-89 , в котором 345 будет означать прочность стали, соответствующую сорту 09Г2С.

А вот в маркировке А 300х80х6 Б ГОСТ 8278-83/2-Ст3сп ГОСТ 11474-76 буква А будет обозначать высокую точность профилирования стальной заготовки (штрипсы) из второй категории стали Ст3сп, из которой изготовлен равнополочный швеллер размерами 300х80х6 (где 300 мм — высота сечения изделия, 80 мм — ширина полок, а 6 мм — толщина полок и стенок)

Виды нагрузок и швеллеров

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

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

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

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

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

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

Прикидочный способ расчета нагрузки на швеллер

Чтобы произвести расчет надо сделать следующее:

Сперва определить полную нагрузку, которая будет действовать на балку – и умножить ее на нормативный коэффициент надежности по нагрузкам.

Полученный результат умножить на шаг балок (в данном случае это касается швеллеров).

Все данные для швеллера берутся по ГОСТу.

Формула такова: изгибающий момент Мmax будет равен расчетной нагрузке умноженной на длину швеллера в квадрате. Единица измерения — килоНютоны на метр. (1 кНм = 102 кгсм)

Затем перейти к вычислению нужного момента сопротивления балки.

Формула такова: момент сопротивления Wтр будет равен Мmax, который умножен на коэффициенты условий работы и поделен на 1,12 (это коэффициент для учета пластически деформаций).

Таким образом получим требуемое сечение. Но при этом нужно помнить, что номер швеллера должен быть больше требуемого момента сечения.

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

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые. Из названия второго вида следует, что они. Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
  • схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

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

  • L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

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

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

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

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

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

  • Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

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

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

  • σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа

Проверка на жесткость, изгиб швеллера где относительный прогиб f/L должен быть менее 1/150 и определяется по выражению:

  • f/L = Мн∙L/(10∙Е∙Ix) = 60∙103∙620/(10∙2,1∙105∙4180) = 1/236

Условие жесткости обеспечивается. Следовательно, данный швеллер можно использовать для перекрытия по описанной схеме. Уменьшить номер швеллера можно, если хлысты укладывать с меньшим шагом.

Для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.

В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба .

Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Длина пролета (L) — расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.

Шаг балок (Р) — шаг по центру балок, через который они укладываются.

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

Длина стены (Х) — длина стены, на которую опираются балки.

Характеристики балки:

Длина балки (А) — самый большой размер балки.

Вес 1 п.м . — данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).

Расчетное сопротивление R y — данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:

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

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

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

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

Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие .

Цена за 1 т — стоимость 1 тонны металлопроката.

Результат

Расчет по прочности:

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

Расчет по прогибу:

J треб — минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и W треб.

Другие параметры:

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

Общая масса — вес всех балок длиной А .

Стоимость — затраты на покупку металлических балок перекрытия.

2))

Что такое отклонение?

Прогиб – это степень смещения элемента конструкции под действием нагрузки. 2)) для расчета Формула прогиба балки, прогиба швеллера или стержня Z при нагрузке в середине определяется как степень смещения элемента конструкции под действием нагрузки.Прогиб балки обозначается символом ɗ .

Как рассчитать прогиб швеллера или стержня Z при нагрузке посередине с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для расчета прогиба швеллера или стержня Z при нагрузке посередине, введите максимальную безопасную нагрузку (Ш) , длину балки (Д) , площадь поперечного сечения (А) и глубину балки . (D) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить отклонение для канала или стержня Z при расчете нагрузки в середине с заданными входными значениями -> 1450.2))

Что такое отклонение?

Прогиб – это степень смещения элемента конструкции под действием нагрузки. Прогиб элементов балки обычно рассчитывается на основе уравнения балки Эйлера – Бернулли, а прогиб пластины или элемента оболочки рассчитывается с использованием теории пластины или оболочки. 2)) от до рассчитать прогиб балки, прогиб швеллера или стержня Z при распределенной нагрузке. Формула определяется как степень, в которой элемент конструкции смещается под нагрузкой.Формула помогает найти приблизительный безопасный прогиб в дюймах для стальных балок* (Percoyd Iron Works). Формула применима для балок, поддерживаемых с обоих концов, и допустимого напряжения волокна для стали, 16 000 фунтов/дюйм2 (1,127 кгс/см2) для железа. Прогиб балки обозначается символом ɗ .

Как рассчитать прогиб швеллера или стержня Z при распределенной нагрузке с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для расчета прогиба швеллера или стержня Z при распределенной нагрузке, введите максимальную безопасную распределенную нагрузку (Ш) , длину балки (Д) , площадь поперечного сечения (А) и глубину балки. (D) и нажмите кнопку расчета.2)) .

Расчет нагрузки, прогиба и вращения для медицинских опорных конструкций

Благодаря простоте монтажа и регулируемости, швеллер Unistrut часто используется при строительстве подвесных систем крепления медицинского оборудования. Безопасное и эффективное использование катетеризаторов, рентгенологического оборудования, осветительных приборов и сервисных штанг, подвешенных к опорным конструкциям Unistrut, требует надлежащих расчетов нагрузки, прогиба и поворота.В этом посте Tech Talk обсуждается, как выполнять точные расчеты, чтобы обеспечить как оптимальную производительность оборудования, так и безопасность вашей установки.

Одной из распространенных ошибок является неправильное использование «таблиц нагрузок на балки, которые можно найти в Общем инженерном каталоге Униструт и на сайте Сервисной компании Униструт. Обратите внимание, что приведенные ниже стандартные «таблицы балок» содержат МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМУЮ РАВНОМЕРНУЮ НАГРУЗКУ . В большинстве реальных случаев потребуется некоторый тип «понижающего коэффициента», чтобы правильно определить фактическую грузоподъемность стойки.

Чтобы помочь инженерам и архитекторам выполнять точные расчеты, мы также включили примечания и примеры расчетов, как показано здесь:

  1. Нагрузки на балку даны в виде общей равномерной нагрузки (Вт-фунты), а не равномерной нагрузки (Вт-фунты/фут или Вт-фунты/дюйм).
  2. Нагрузки на балку основаны на простом пролете и предполагаются надлежащим образом закрепленными в поперечном направлении. Несвязанные пролеты могут снизить несущую способность балки. Перейдите на связанную страницу, чтобы узнать о понижающих коэффициентах для нераскрепленных длин от 2 до 20 футов.
  3. Для перфорированного канала умножьте нагрузку на балку на следующий коэффициент:

    • Серия «КО» …….95%
    • Серия «Т» ……….85%
    • Серия «HS» …….90%
    • Серия «SL» ……..85%
    • Серия «h4» ……..90%
    • Серия «DS» ……..70%
  4. Вычтите вес швеллера из нагрузки на балку.
  5. Для сосредоточенных точечных нагрузок на середину пролета умножьте нагрузку на балку на 50 % и соответствующий прогиб на 80 %. Перейдите по этой ссылке, чтобы получить информацию о других условиях нагрузки.
  6. Все нагрузки на балку относятся к изгибу вокруг оси 1-1.Пример расчета №1. Вот пример расчета, демонстрирующий диаграммы нагрузки на балку и коэффициенты снижения нагрузки.

Допустим, у нас есть 6-футовый пролет P1000sl, и мы хотим узнать, какова грузоподъемность при точечной нагрузке. Согласно таблицам, P1000 подходит для максимально допустимой равномерной нагрузки (не нагрузки на фут) в 560 фунтов. Ссылаясь на приведенные ниже примечания, у нас есть следующие снижения нагрузки:- X 0,85 для sl- X ,5 для точечной нагрузки в центре- X ,78 снижения нагрузки на стр. 62 в Общем инженерном каталоге Unistrut (издание 17A) Поэтому 560 фунтов х .85 х 0,5 х 0,78 = 185 фунтов. Пример расчета №2. Допустим, у нас есть 5-футовый пролет P1001, и мы хотим увидеть грузоподъемность для точечной нагрузки. Согласно диаграммам, P1001 подходит для максимально допустимой равномерной нагрузки (не нагрузки на фут) в 1910 фунтов.

Ссылаясь на приведенные ниже примечания, у нас есть следующие снижения нагрузки:- X 0,5 для точечной нагрузки в центре- X 0,97 снижение нагрузкиПоэтому 1910 фунтов x 0,5 x. 97 = 926 фунтов.

Обратите внимание, что здесь предполагается, что соединение стойки способно выдержать нагрузку.Вы и ваш инженер несете ответственность за проверку всех расчетов и подключений, а также за проверку того, что все элементы установлены в соответствии с требованиями Unistrut. Сервисная компания «Юниструт» не несет ответственности за неправомерное использование предоставленной информации. Местные нормы могут диктовать более строгие требования. Катетеризация и рентгеновское оборудование также очень чувствительны к отклонению и/или вращению. «Типичная» опора для катетеризации или радиологии требует отклонения <1/16 дюйма, а «типичная» световая или сервисная штанга требует < .2 градуса вращения.

Проектирование опор для потолочного медицинского оборудования исключительно с учетом нагрузки на материал без учета прогиба/вращения поставит под угрозу как производительность вашего оборудования, так и безопасность вашего персонала и пациентов .

Например, неподходящая верхняя опорная конструкция может привести к чрезмерному износу и возможному выходу из строя тормозов и муфт рабочей стрелы. При неадекватной опорной решетке тяжелые рабочие стрелы могут сначала работать достаточно, но со временем внутренние компоненты стрелы начнут изнашиваться и постоянно выходить из строя.В конце концов, динамическая нагрузка может привести к выходу из строя опоры, что приведет к падению оборудования. Точные расчеты нагрузки, прогиба и поворота при проектировании опорной решетки для подвесного потолка гарантируют, что ваше медицинское оборудование будет работать в соответствии со спецификациями производителя, сохраняя при этом безопасность лаборантов и пациентов. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно расчетов нагрузки, прогиба и вращения для приложений медицинской опорной сетки, обратитесь за помощью в сервисную компанию «Юниструт».

Калькулятор прогиба и напряжения балки

Эту страницу можно использовать для определения прогиба, а также максимального напряжения. свободно опертой балки калькулятор всегда учитывает собственный вес балки и добавляет его к указанным вами нагрузкам. Выбирайте из австралийских стальных профилей, УНИВЕРСАЛЬНЫХ БАЛОК, ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПОЛОЧНЫХ ШАНЕЛЕЙ, УНИВЕРСАЛЬНЫХ КОЛОНН и Z/C-ПРОГОНОВ. Также можно найти отклонение луча RHS. Тип материала ограничивается сталью (модуль упругости 210 000 МПа), деревом и алюминием. Все входные значения должны быть метрическими.

Прогиб балки и максимальное напряжение балки.

Прогиб под собственным весом:
Прогиб от нагрузки:
Прогиб от непрерывной нагрузки:

Полный прогиб:

Максимальное напряжение:

3.91 мм
32,01 мм
7,14 мм

43,06 мм

156,48 МПа

Для нестандартных размеров выберите ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЗНАЧЕНИЯ НИЖЕ в раскрывающемся списке.
Оставьте толщину фланца (толщину стенки) пустым, чтобы указать твердое тело.
Единицы измерения должны быть в мм.

Диаграмма прогиба балки.

Ниже приведены необработанные неокругленные данные

Модуль упругости: 210000 (Н/мм 2 )
Момент инерции: 271188 (мм 4 )
Перпендикулярное расстояние от нейтральной оси: 6,09 (1 мм)5 388Force Per MM: 0.0273436 (N / мм)
Материал: Сталь
Раздел: 76x38x1.6 RHS
Сила груза: 700 N
Серьез непрерывной нагрузки на мм: 0,05 н / мм
Отпуклость луча от балок Собственный вес: 3.9073716995894 мм
Луч-отклонение от силы в центре луча: 32.009364557265 мм
Отклонение от непрерывной нагрузки, поддерживаемой луком: 7.1449474458181 мм
. Общее отклонение этого просто поддерживаемого луча : 43.061683702672 мм
Максимальный стресс от центральной силы: 122.60867000015 MPA
Сцепление от балок Собственный вес: 11. 973437246486 MPA
Стресс от непрерывной нагрузки: 21.894405357169 MPA
Общий максимальный стресс в луче: 156.4765126038 MPA

3 правила отклонения вызова

Что такое отклонение вызова и почему мы о нем говорим?

Отклонение вызова — это метод перенаправления вызова клиента на альтернативный канал обслуживания клиентов.Руководители контакт-центров на протяжении многих лет утверждали, что отклонение звонков является наиболее эффективным способом снижения затрат за счет перевода клиентов на более дешевые «цифровые» каналы. Те, кто выступает за качество обслуживания клиентов, всегда качают головой в ответ на этот совет, говоря, что клиенты, а не бренды, решают, как и где происходит контакт. Измените это, заставив клиентов идти своим путем, и вы пострадаете с точки зрения низкого клиентского опыта и ценности бренда.

Как поставщики решений для общения с клиентами, мы находимся в стыке руководителей контакт-центров, знатоков клиентского опыта и конечных клиентов. По нашему опыту, отклонение звонков помогает улучшить качество обслуживания клиентов, если оно следует трем правилам:

.

Когда это сделано в нужное время

В ходе недавнего опроса Interactions мы обнаружили, что 49 % клиентов назвали «длительное время ожидания» одной из главных причин, по которым они недовольны голосовыми каналами. Вот где может помочь отклонение звонков. Клиентам может быть предложен выбор: завершить транзакцию или разрешить свой запрос через эффективный канал самообслуживания, пока они ждут в очереди.Некоторые бренды могут сделать шаг вперед и определить, звонит ли клиент со смартфона, и предоставить ему ссылку на мобильный веб-сайт или приложение в текстовом сообщении.

Когда решение остается за клиентом

Современные покупатели не ждут, пока бренды скажут им, как, когда и где с ними связаться. Большинство современных потребителей часто посещают веб-сайт или приложения бренда, а также сторонние сообщества, обзоры и рейтинги. В большинстве случаев они уже провели исследование, прежде чем звонить в службу поддержки клиентов.На самом деле, 52% клиентов сказали, что «необходимость повторяться была их главной причиной разочарования».

В этом случае бренд может предложить эффективную персонализацию и передачу контекста, понимая, на каком этапе пути находится клиент, получая информацию из истории его прошлых покупок или взаимодействий и перенаправляя вызов на канал, по которому клиент может «забрать, где» они остановились». Это может привести к мгновенным результатам с точки зрения высокого CSAT и FCR (разрешение первого звонка/контакта)

Когда альтернативный вариант столь же, если не более эффективен

Самое важное правило мы оставили напоследок.Отклонение вызова работает должным образом, ТОЛЬКО когда альтернативные каналы одинаково эффективны. 2018 год был годом, когда многие бренды рискнули освоить новые и появляющиеся цифровые каналы обслуживания клиентов, такие как бот в мессенджере Facebook, чат на своем веб-сайте или навык Alexa. Был большой маркетинговый толчок, чтобы увеличить использование этих относительно недорогих каналов и сократить накладные расходы колл-центра. Но что интересно, большинство брендов не заметили снижения общего объема звонков. Почему?

Поскольку большинство этих инициатив были пилотными, «боты» лишь частично помогали и часто отправляли клиентов на сайт или в колл-центр.Новые каналы плохо интегрировались с традиционными каналами связи и часто утопали клиентов в повторяющихся циклах вопросов и ответов. Определенно не лучшая стратегия для отклонения звонков.

Однако я надеюсь. По мере развития цифровых каналов в 2019 году они будут более тесно интегрированы с традиционными каналами, предлагать полный спектр услуг самообслуживания и, наконец, смогут изящно обрабатывать отклоненные вызовы.

Это правда, что отклонение может улучшить качество обслуживания клиентов, но только тогда, когда оно сделано обдуманно и таким образом, чтобы устранить трения и разочарование для клиента. Использовала ли ваша организация некоторые из этих приемов для улучшения обслуживания клиентов? Что, по вашему мнению, работает лучше всего для вас?

 

Чтобы узнать больше о том, как улучшить стратегию канала обслуживания клиентов на 2019 год, ознакомьтесь с нашим последним веб-семинаром по запросу ниже.

Прочность и характеристики прогиба холодногнутых стальных швеллеров встык

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.09.064Получить права и содержание для моделирования встречных сечений балки CFS.

Включены геометрические дефекты и нелинейность материала, проскальзывание болтов и деформации подшипников.

Геометрические дефекты влияют на 7% предела прочности балок CFS.

Точность прогнозирования прочности EC3 и DSM, оцененная для встречных секций CFS.

EC3 слегка завышает прогибы при эксплуатационных нагрузках.

Abstract

Конструкция из холодногнутой стали (CFS) позволяет создавать более эффективные конструкции по сравнению с элементами из горячекатаной стали благодаря ее высокой прочности, малому весу, простоте изготовления и гибкости поперечного сечения. профили.Однако члены CFS уязвимы для локальных, деформационных и общих режимов потери устойчивости. В этой статье разрабатывается численная модель для исследования прочности на изгиб и режимов отказа швеллерных балок CFS, установленных вплотную друг к другу, и проверяется эффективность предложенной ранее схемы оптимизации. Модель включает в себя нелинейное поведение напряжения-деформации и улучшенные угловые свойства, полученные в результате испытаний образцов, а также исходные геометрические дефекты, измеренные в физических образцах. Для имитации поведения болтового подшипника относительно стальной пластины в секции «спина к спине» используется модель соединителя, которая учитывает как проскальзывание, так и деформации подшипника.Разработанные модели конечных элементов (КЭ) проверяются на шести испытаниях на четырехточечный изгиб встречно-параллельных швеллерных балок CFS, где обнаружено превосходное соответствие между экспериментальными результатами и прогнозами КЭ. Затем проверенные модели КЭ используются для оценки адекватности метода эффективной ширины в EC3 и метода прямой прочности (DSM) при оценке расчетной мощности обычных и оптимальных секций швеллерной балки CFS. Результаты показывают, что и EC3, и DSM обеспечивают точные прогнозы способности к изгибу секций швеллерной балки с выступом.Сравнение между предсказаниями КЭ и результатами испытаний показывает, что геометрические несовершенства могут изменить предсказания КЭ по предельной емкости на 7%, в то время как деформационное упрочнение материала CFS на закругленных углах оказывает незначительное влияние. Также показано, что EC3 использует свойство уменьшенного поперечного сечения для расчета прогибов, что позволяет разумно прогнозировать прогибы с небольшим завышением (6%) на уровне эксплуатационной нагрузки.

Ключевые слова

Сталь холодногнутая

Балка

Исследование методом конечных элементов

Прочность

Прогиб

Рекомендованные статьиСсылки на статьи (0)

© 2018 The s.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Как доказать окупаемость инвестиций в обслуживание клиентов в социальных сетях: Часть 1

Если клиенты недовольны и у них есть жалобы, они должны позвонить нам или отправить нам электронное письмо, верно? Для большинства из вас, читающих этот пост в блоге, уже не секрет, что наши клиенты довольно много говорят о своем опыте покупки, делясь как положительными, так и отрицательными.

И эти голоса уже давно вышли за пределы обычных входящих каналов компании, таких как телефон и электронная почта, и достигли пространства бесчисленных форумов, обзорных сайтов, социальных сетей и блогов.

Большинству из нас может показаться логичным, что наличие функции мониторинга и взаимодействия для выявления и устранения таких публичных упоминаний является хорошей идеей. Однако в большинстве организаций быть просто «хорошей идеей» не всегда оправдывает бюджетные расходы.

Вот почему перед нами стоит задача доказать ценность обслуживания клиентов в социальных сетях тем, кто контролирует наш бюджет.

Я провел два года, работая руководителем отдела социальных сетей в организации среднего размера, и часть моего первоначального аудита социальных сетей для бренда показала, что у нас есть активное интернет-сообщество на различных сторонних форумах.

Хорошее смешалось с плохим; иногда она состояла из неверной информации, но иногда это была актуальная и продуктивная обратная связь.

Я знал, что мы должны привлечь наших людей, но мне нужно было доказать свою правоту, чтобы получить бюджет на покупку инструмента для мониторинга социальных сетей и выделение нескольких часов от нашего обычного персонала по обслуживанию клиентов.

Но как доказать рентабельность инвестиций (возврат инвестиций) обслуживания клиентов в социальных сетях?

Начнем с формулы рентабельности инвестиций.R — доход, а I — инвестиции:

.

ROI = ((Выручка-Затраты)/Затраты)*100

Ваша задача — выяснить, где находится прибыль. Сколько бы я ни читал о ценности поклонника на Facebook и возврате на взаимодействие, эти вещи не выдерживают никакой критики с моими бюджетниками. Мне нужно было показать им вещи в реальной денежной стоимости — теоретические, конечно, но вполне возможные и оправданные случаи.

Затраты будет очень легко точно рассчитать, поэтому мы можем начать с определения и оценки выгод от обслуживания клиентов в социальных сетях.

Выгоды делятся на потоки экономии и доходов. Давайте рассмотрим несколько способов, с помощью которых работа с клиентами может сократить часть ваших расходов и дать вам новые источники дохода:

  • Отклонение входящего вызова (экономия затрат)
  • Прямые продажи (выручка)
  • Уменьшенная сумма упущенных продаж (выручка)
  • Обратные ссылки SEO (экономия затрат)

Отклонение входящего вызова (экономия затрат)

Сокращение количества входящих вызовов, которые необходимо обработать контакт-центру службы поддержки клиентов, позволяет сэкономить средства.Входящие звонки могут быть электронными письмами, чатом или телефонными звонками. Каждый из них имеет фиксированную среднюю стоимость обработки; если вы уменьшите их количество, вы сэкономите деньги.

Чтобы оценить отклонение звонков (количество входящих звонков, которые вы могли бы сократить, т. е. отклонить) из каналов социальных сетей, нам нужна следующая информация:

  • Количество решенных вопросов в социальных сетях
  • Предполагаемый охват этих выпусков
  • Коэффициент отклонения вызова
  • Средняя стоимость звонка

Подсчет количества разрешенных упоминаний во всех ваших каналах социальных сетей должен быть довольно простым. Если вы используете инструмент мониторинга социальных сетей, такой как Brandwatch, вы можете легко подсчитать общее количество решенных проблем благодаря встроенной системе тегов.

Аудиторию сложнее точно измерить. Но у Brandwatch есть хорошая встроенная поддержка для оценки охвата. Например, вы можете просмотреть: просмотры веток на форуме, подписчиков упоминающего в Twitter, поклонников в Facebook и так далее. Все это дает представление о вашей возможной упоминаемой аудитории.

Показатель отклонения вызовов — это среднее число, которое необходимо сначала оценить, а затем сопоставить с течением времени.Отраслевой стандарт доктора Натали Петоухофф составляет 10%, однако он взят непосредственно с форумов обслуживания клиентов P2P (таких как Uservoice, GetSatisfaction и Salesforce).

Основываясь на своем собственном опыте, я бы начал с гораздо меньшего количества и рассчитал коэффициент отклонения вызова около 5% или даже меньше. Опять же, ключевым моментом будет проведение собственного бенчмаркинга.

Количество отклоненных звонков = Общая аудитория упоминаний * 0,05

Количество отклоненных входящих звонков рассчитывается путем просмотра общей оценочной аудитории упоминаний для соответствующего канала.Это, несомненно, будет отличаться, если вы сравните подписчиков в Твиттере с просмотрами веб-сайтов в конкретной ветке форума.

Единственный способ получить реальный коэффициент отклонения звонков (здесь установлен на 5%) – измерить и сравнить его с течением времени. Если есть видимая тенденция в умерших входящих звонках по сравнению с количеством разрешений в социальных сетях, то это ваш коэффициент отклонения звонков.

Экономия расходов естественным образом рассчитывается путем умножения количества отклоненных вызовов на среднюю стоимость вызова.

Экономия затрат = количество отклоненных вызовов * средняя стоимость вызова


Конец части 1. Присоединяйтесь к нам завтра для части 2, чтобы узнать, как обслуживание клиентов в социальных сетях может повлиять на потоки доходов.