Калькулятор веса двутавровой балки

Двутавровая балка – один из видов металлического профиля, как правило, изготавливаемый из углеродистой и низколегированной стали. Находит широкое применение в строительстве, так как обладает высочайшими показателями жесткости и прочности.

Калькулятор веса двутавровой балки от сервиса KALK.PRO позволяет рассчитать массу металлопроката на основании известных параметров сортамента и его длины. Алгоритм программы основан на табличных значениях ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные», ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок».

В расчетах используются все возможные серии двутавровых балок, такие как 12, 14, 16, 18, 20, 30, 25б1, 30б1 и т.д. При необходимости, вы сразу же можете воспользоваться марочником металлов или заглянуть в ГОСТы, в соответствующих вкладках инструмента.

По умолчанию считается вес 1 метра двутавровой балки.

Рассчитать вес двутавра

  1. Выберите тип металла (по умолчанию Сталь).
  2. Подтвердите тип сортамента – Балка / Двутавр.
  3. Выберите способ расчета – Расчет веса.
  4. Выберите тип балки – Двутавр нормальный / С уклоном полок / Широкополочный / Колонный / Сварной / Дополнительной серии.
  5. Укажите серию балки.
  6. Введите длину металлопроката L, м.

Перевод балки из тонн в метры

  1. Выберите тип металла (по умолчанию Сталь).
  2. Подтвердите тип сортамента – Балка / Двутавр.
  3. Выберите способ расчета – Расчет длины.
  4. Выберите тип балки – Двутавр нормальный / С уклоном полок / Широкополочный / Колонный / Сварной / Дополнительной серии.
  5. Укажите серию балки.
  6. Введите вес металлопроката W, кг.

Формула расчета веса двутавра

Вес двутавровой балки, также можно рассчитать классическим способом вручную – для это необходимо подставить значения из таблиц ГОСТ в простую математическую формулу:

Формула расчета веса двутавра: m = ρ × (2 × b × t + (h — 2 × t) × s) × L

  • h – высота балки;
  • t – толщина полки;
  • b – ширина полки;
  • s – толщина стенки;
  • ρ – плотность металла;
  • L – длина проката.

Балка двутавровая – Размеры и вес (таблица)

Для определения размера и веса двутавра используют таблицы из государственных стандартов и стандарта ассоциации предприятий продукции черной металлургии. Для обозначения типов стальных балок с уклоном внутренних граней используют ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные», для двутавров с параллельными гранями – ГОСТ 26020-83 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок». В последнем нормативном документе, также используются обозначения:

  • Ш – широкополочный;
  • К – колонный;
  • Б – нормальный;
  • Д – дополнительной серии.

Выбор типа балки, в зависимости от запланированных нагрузок

Производители предлагают металлические двутавры с несколькими типами поперечного сечения, предназначенные для различных эксплуатационных условий. Такая продукция, в зависимости от типа сечения, может применяться в крупногабаритном жилищном строительстве, при возведении зданий промышленного и гражданского назначения, в мостостроении. Для каждого из них в соответствующем стандарте имеется таблица, в которой указаны размерные параметры, масса 1 м, момент и радиус инерции, момент сопротивления. Эти характеристики используются в расчетах на прогиб и прочность.

С уклоном внутренних граней полок 6-12 %

Производство этого металлопроката регламентируется ГОСТом 8239-89. Благодаря скруглению внутренних граней около стенки, обладают высокой прочностью и устойчивостью к прилагаемым усилиям.

С параллельными внутренними гранями полок

Эта продукция выпускается в соответствии с ГОСТом 26020-83, выделяют следующие типы:

  • Б – нормальный. Применяется для эксплуатации под средними нагрузками.
  • Ш – широкополочный. Может использоваться для разрезки по продольной оси для получения таврового профиля. Тавр укладывается на один пролет. Целый двутавровый профиль – на один или несколько пролетов. Эти металлоизделия очень массивны. Плюсом их использования является возможность использования в качестве самостоятельного элемента без применения усиливающих деталей.
  • К – колонный. Это наиболее массивные профили. Имеют широкие, утолщенные полки и стенки. Применяются при устройстве большепролетных конструкций.

3 Как марки стали влияют на расчеты?

При расчете прочности несущей балки в обязательном порядке учитывается марка стали, которая использовалась в процессе производства, и тип производственного проката. Для сложных конструкций и возведения перекрытий жилых зданий, коммерческих помещений, мостов необходимо выбирать балки из максимально прочных марок стали. Изделия с более высокой прочностью обладают меньшими габаритными размерами, но при этом способны выдерживать большие нагрузки.

Таким образом, расчет на прочность рекомендуется проводить несколькими способами, а полученные данные сравнить для получения максимально точных результатов вычислений. При определении прочности необходимо знать нормативные и расчетные напряжения и учитывать такие параметры, как поперечные и продольные силы, а также крутящие моменты. Существует несколько вариантов расчетных калькуляторов, с помощью которых определяется максимально и минимально допустимая нагрузка на прочность.

Как марки стали воздействуют на предстоящее проектирование?

При вычислении прочности опорной балки следует учитывать марку металла, использующегося в технологическом процессе, и категорию металлопроката. Для сложнейших металлоконструкций и строений, перекрытий многоэтажных коттеджей, индустриальных комплексах, требуется подбирать элементы из наиболее крепкого металла высшего качества. Продукция с наивысшей прочностью отличается небольшими габаритами, но при этом могут выдерживать существенные нагрузки. Поэтому вычисления на прочность рекомендуется выполнять несколькими методами, а информацию всегда требуется сравнивать для получения наиболее правильных математических расчетов. При определении пределов надежности и безопасности требуется учитывать существующие величины давления и не забывать немаловажные факторы, такие как, поперечные и продольные силы, крутящий момент. Можно применять разные способы калькуляции, при помощи которой можно определить разрешенные пределы надежности.

Способы выбора оптимального размера сечения профиля

Наиболее точным вариантом подбора номера и типа двутаврового профиля является проведение профессиональных расчетов. Именно этот способ применяется при проектировании ответственных крупногабаритных объектов. Для обеспечения надежности строения рекомендуется отдавать предпочтение профилю с большим номером.

Для примерного определения размера профиля можно воспользоваться таблицей соответствия номера двутавровой балки максимально допустимой нагрузке:

Сечение, шаг балок

Если известна длина, выполнены расчеты нагрузки, узнать размеры сечения, шаг гораздо проще. Подойдет прямоугольное сечение, соотношение ширины/высоты 1 к 1,4 соответственно. Размеры бывают разными: ширина порядка 4-20 см, высота – 10-30 см. Подбирайте высоту, дабы укладка утеплителя была удобной.

Не последнюю роль при выборе сечения деревянных балок перекрытия играет шаг укладки. Как правило, он варьируется в диапазоне 60-100 см. Однако возможны отклонения от заданной величины в пределах 30-120 см. Шаг может подбираться с ориентиром на ширину плиты теплоизоляционного материала. Чтобы в точности проверить размеры и произвести все необходимые расчеты двутавровых балок, воспользуйтесь специальной программой. Благо, в интернете представлено немало приложений, позволяющих выполнить нужные расчеты быстро и точно.

Несущая способность ↑

Среди всех типов балок двутавровая имеет наибольшую прочность, более того, она устойчива к температурным перепадам. Допустимая нагрузка на двутавр бывает указана на маркировке, как размер. Чем больше число, указанное в его наименовании, тем большую нагрузку может воспринимать балка.

Любой расчет предполагает изначальное знание размеров прокатного или сварного профиля, его длины и ширины. Проясним смысл значения ширины на примере самой популярной балочной опоры – колонны.

После определения ширины переходят к выбору профиля и расчету нагрузки, воздействующей на профиль. Она представляет собой совокупность воздействий от перекрытия, а также воздействий временного и постоянного характера.

Читайте также  Опалубка для буронабивных свай

Но, расчет несущей способности двутавровой балки предполагает учет другого воздействия. Чтобы получить расчетную нагрузку, рассчитанное нормативное воздействие умножается на так называемый коэффициент прочности по нагрузке. Остается к результату прибавить уже подсчитанную массу изделия и найти его момент сопротивления.

Полученных данных достаточно, чтобы из сортамента подобрать профиль, необходимый для изготовления сварного профиля. Как правило, с учетом прогиба конструкции рекомендуется выбирать профиль выше на два порядка.

Когда какую формулу удобнее использовать?

  • Если в условии задачи вас просят найти максимальное напряжение, то используйте формулу с моментом сопротивления. То есть, по этой формуле вы сразу вычислите максимальные напряжения в крайних точках сечения.
  • Если вам потребуется найти напряжение в любой другой точке сечения, например, в месте перехода полки в стенку, то используйте вторую формулу.

Расчет двутавровой балки

Условие задачи:

На горизонтально расположенную балку, закрепленную на двух шарнирных опорах, действуют активные нагрузки: изгибающий момент М , сосредоточенная сила F и распределенная нагрузка q (см. рис. 3).
Материал стержня – сталь Ст.3.

Требуется:

Построить эпюры поперечных сил QY и изгибающих моментов МX и подобрать сечение балки из расчета на прочность.

Исходные данные:
  • М = 6 кН×м;
  • F = -7 кН;
  • q = -8 кН/м;
  • a = 2 м;
  • Сечение балки: двутавр.

Координаты приложения нагрузок:

  • ZM = 3а — координата приложения изгибающего момента;
  • ZF = а — координата приложения сосредоточенной силы;
  • начало распределенной нагрузки: Zq = 2а ;
  • конец распределенной нагрузки: Zq = 3а ;
  • ZB = 3а — координата опоры В .

Указания:

Шарнирно-неподвижную опору А располагать на левом конце балки, этот же конец балки принимаем за начало координат.
Шарнирно-неподвижную опору В и внешние нагрузки располагать на соответствующих участках, в соответствии с которыми разбиваем балку на силовые участки.
Силовым участком считать ту часть балки, в пределах которой законы измерения QY и MX остаются постоянными.

Решение:

1. Из условия равновесия балки определим неизвестные опорные реакции RА и RВ (см. рис. 3). Для этого составляем уравнения равновесия для изгибающих моментов сначала относительно опоры А , затем относительно опоры В .
При этом изгибающие моменты, направленные по часовой стрелке относительно опоры считаем отрицательными, против часовой стрелки – положительными.

откуда находим реакцию RВ :

откуда находим реакцию RА :

Произведем проверку правильности найденных значений опорных реакций, используя уравнение равновесия действующих на балку сил с учетом их направления:

Опорные реакции найдены правильно.

2. Составим уравнения внутренних усилий QY и MX для каждого силового участка балки.

2.1. Участок I: 0 ≤ Z 1 ≤ 2 м.

На протяжении всего участка I внутренняя сила равна RA = 8,33 кН.
Изгибающий момент на этом силовом участке изменяется линейно, поэтому для построения эпюры достаточно рассчитать его значение в двух крайних сечениях участка:

Изгибающий момент на этом силовом участке тоже изменяется линейно:

2.3. Участок III: 4 м ≤ Z3 В , где приложен момент М ).

В крайней точке В ( Z3 = 2 м) алгебраическая сумма всех изгибающих моментов должна быть равна нулю:

Сила QY3 на силовом участке III изменяется линейно, поэтому для построения эпюры находим ее значение в крайних сечениях участка:

т. е. сила в крайней точке равна реакции опоры B , но направлена в противоположную сторону, что свидетельствует о правильности произведенных расчетов. Поскольку сила на силовом участке III поменяла знак, то изгибающий момент МX при QY = 0 имеет экстремальное значение. Найдем координату экстремальной точки Z3экст и величину экстремального изгибающего момента MXэкст .

Подставив полученное значение в уравнение изгибающего момента, получим:

= -8,33×4,166+7×2,166 + 8×0,1662/2 = -19,43 кН×м.

Изгибающий момент на силовом участке III изменяется по квадратичной зависимости, поэтому его эпюра имеет криволинейный вид. Для того, чтобы построить эпюру изгибающих моментов на этом участке необходимо вычислить значение моментов в нескольких промежуточных точках.

  • MX3=0 = -8,33×4 +7×2 = -19,32 кН×м;
  • MXэкст = -19,43 кН×м;
  • MX3=0,5м = -8,33×4,5 +7×2,5 + 8×0,52/2 = -18,985 кН×м;
  • MX3=1м = -8,33×5 +7×3 + 8×12/2 = -16,65 кН×м;
  • MX3=1,5м = -8,33×5,5 +7×3,5 + 8×1,52/2 = 15,255 кН×м;
  • MX3=2м = -6,0 кН×м.

3. По результатам расчетов строим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов (рис. 4 внизу страницы).

4. По эпюре МX определяем опасное сечение балки, где изгибающий момент имеет максимальное значение (по абсолютной величине):

Размер сечения (по условию варианта задания — двутавра) вычисляем из условия прочности при изгибе по осевому моменту сопротивления сечения:

WX = MXmax/[σ] = 19,43×10 3 /160×10 6 = 0,000121 м 3 = 121 см 3 .

По таблице сортаментов выбираем двутавр №18 , у которого момент сопротивления WX = 143 см 3 (ближайший по сортаменту двутавр №16 имеет момент сопротивления сечения равный 109 см 3 , что недостаточно для выполнения условия прочности).