Как выбрать швеллер. Расчет нагрузки

Швеллер – это разновидность металлопроката, без которого сложно представить основные отрасли народного хозяйства. Чтобы изготовленные из него конструкции оказались надежными, выдержали требуемую нагрузку нужно провести предварительный расчет, а затем из указанного сортамента выбрать изделие с нужными параметрами.

Классификация

Благодаря отличным эксплуатационным характеристикам изделие нашло широкое применение в промышленности. Профиль его поперечного сечения по виду напоминает букву «П», что обеспечивает высокий уровень жесткости. В строительстве, когда необходимо возведение надежного сооружения, незаменим при изготовлении перекрытий, из него получаются разного типа надежные опоры и ограждения, им укрепляют металлические ворота, оконные проемы.

Выпускается швеллер нескольких видов, на группы разделяют по определенным критериям.

По технологии производства. Прокат этой разновидности бывает гнутым и горячекатаным. У изготовленного методом горячей прокатки основание и вертикальные грани находятся под прямым либо острым углом, гнутым присущ округлой формы изгиб. Конструкции сварного вида, изготовленные путем сварки двух уголков, а также стальные балки Н-образной формы называются швеллер двутавровый.

По точности. Металлопрокат этого вида делят на типы: А, Б и В. Первый означает высокую точность, второй – повышенную, третий – обычную.

По прочности. Этот показатель информирует о том, насколько швеллер окажется надёжен к прилагаемым динамическим нагрузкам. Бывает обычной или повышенной прочности.

Маркировка, вес, условные обозначения

Специальная маркировка позволяет определить тип изделия. Буквы обозначают вид профиля, по ним можно узнать о форме и расположении граней:

• П – параллельность граней;
• У – расположены под уклоном;
• Э – продукция экономична;
• Л – изделие легкое;
• С – относится к изделию специального назначения.

Примечание. Числовой параметр (указывается перед буквенным обозначением) определяет размер продукции – высоту, находится в таблицах ГОСТов. Как правило, такая маркировка дана в см, а в таблицах стоят мм.

В таблицах для расчетов параметры изделия обозначаются буквами латинского алфавита:

• h – высота профиля – относится к основным показателям, по нему определяют размер изделия;
• b – показатель ширины полок;
• S – толщина главной стенки;
• R – радиус кривизны;
• t – толщина полок;
• r – общий радиус закругленности.

Прежде чем приступить к проектированию объекта необходимо подобрать материалы. На выбор серьезно влияет вес швеллера. Он используется для расчета данных, от его точности зависит экономичность строящегося объекта. Метод определения веса погонного метра выбирается исходя из того, каким способом был изготовлен прокат.

Расчет веса, стоимости

Рассчитать удельную массу достаточно сложно, намного проще использовать готовые (указаны в таблицах) данные либо воспользоваться онлайн-калькулятором – вводится требуемая информация и получаете ответ на вопрос.

При покупке продукции имеет значение цена швеллера – рассчитывается исходя из стоимости погонного метра. Формируется исходя из высоты профиля и марки стали. Если материалом служила высокого качества, с улучшенными прочностными характеристиками, стойко выдерживающая перепады температур низколегированная сталь, то цена такой продукции будет выше, чем подобной из углеродистой.

В конструкциях швеллер в большинстве случаев подвергается прогибу. Выбирая его как заготовку необходимо рассчитать прочность на изгиб при воздействии предполагаемых нагрузок. Для облегчения задачи проще всего воспользоваться калькулятором.

Подбирая изделия важно учитывать такую особенность: у каждого типа есть собственные обозначения. Если стоит 10П, 10Л либо 10У, то числовые данные не означают, что они одинаковые – это разная продукция.

Проверим швеллер на изгиб

В большинстве случаев такому прокату предстоит подвергаться изгибу. Это говорит о том, что он нуждается в проверке на прочность, то есть важно знать насколько он способен выдерживать воздействие будущих нагрузок. С помощью специальных программ либо калькуляторов расчета несложно произвести вычисления, в том числе на прочность.

Воспользовавшись ниже изложенным примером можно быстро определить момент сопротивления, а затем на основании полученных результатов, учитывая действующие нагрузки выбрать соответствующий размер:

• Определяем максимальную величину момента в профиле изделия. М = 9,81 х q х l²/ 8 / 1000, где q – показатель распределенной нагрузки, l – длина профиля;
• По значению изгибающего момента находим тот показатель момента сопротивления сечения, который необходим для обеспечения соответствующей прочности. Wн = M х 1000 / Ry, где Ry – расчетная, соответствующая СНиП, величина сопротивления материала по пределу текучести;
• Путем сравнения расчетной величины момента сопротивления и изложенной в государственном стандарте информации определяем подходящие габариты швеллера.

Какие бывают нагрузки: виды

«А» – заделка профиля жесткая, нагрузка распределяется равномерно. Пример – козырьки над подъездами.

«В» – однопролетные балки, крепление жесткое, нагрузка равномерная – применяют для усиления междуэтажных перекрытий.

«С» – балки выходят за пределы наружной стены, нагрузка – равномерная, есть опоры с консолью. На балконах.

«D» – изделия шарнирно-опертые, однопролетные, находятся под воздействием двух сосредоточенных сил, служат перемычками.

«Е» – балки шарнирно-опертые, однопролетные, находятся под давлением единственной силы. Перемычки.

Расчет нагрузки производят по определенной формуле – на выбор влияет вид.

Алгоритм расчета нагрузки

• Узнаем полную величину заложенной в проекте нагрузки на профиль и увеличиваем, умножив на коэффициент надежности по нагрузкам (находим в нормах);
• Получившееся произведение умножаем на шаг швеллера;
• Определяем максимальный изгибающий момент – информация по швеллеру находится в таблицах ГОСТ. Вычисляем: Мmax (изгибающий момент) в КилоНьютонах на метр равняется произведению расчетной нагрузки на квадрат длины швеллера. Уточнение: 1 кНм равен 102 кгсм.

Момент сопротивления изделия – Wтр, находим путем следующих вычислений: Мmax умножаем на коэффициенты для условий работы и делим на коэффициент, учитывающий пластические деформации – 1,12. Полученный результат сравниваем с положениями в ГОСТ и находим параметры нужного профиля.

Важно! По номеру швеллер всегда нужно подбирать чуть больше, нежели получилось по расчетам.