Как рассчитать швеллер на прогиб и изгиб?

Любая стройка начинается с разработки проектной документации. Производятся расчеты нагрузок, и на основании полученных данных подбирается строительный материал. Особое внимание стоит уделить материалу для несущей конструкции. Прочность несущих элементов гарантирует надежность будущего строения.

В частном строительстве в качестве несущих элементов часто используют швеллеры. Швеллер обладает высокой несущей способностью, устойчив к прогибу, скручиванию. Чтобы правильно выбрать его типоразмер, нужно рассчитать швеллер на прогиб и изгиб. Расчет производится по формулам или при помощи специального калькулятора на сайте металлопрокатной компании.

Какие нагрузки испытывает швеллер?

Строительство частного дома, придомовых строений – дело хлопотное и затратное. Такие работы лучше поручить профессионалам. Но как убедиться в компетентности строительной бригады, предлагающей выполнить комплекс работ с нуля?

Использование швеллеров при возведении несущих конструкций жилого дома, приусадебных строений обосновано. Эта разновидность металлопроката применяют при строительстве перекрытий, опор, при монтаже перемычек, установке лестничных пролетов. Швеллер равномерно распределяет нагрузку, обеспечивая устойчивость и долговечность металлоконструкции. Чтобы рассчитать швеллер на прогиб, нужно разобраться, какого типа нагрузки он будет испытывать в конкретной конструкции.

Существует три разновидности балок:

1. Консольная;

2. Шарнирно-опертая с консолью;

3. Однопролетная (опирается на шарниры).

В зависимости от типа конструкции швеллер будет испытывать разные механические нагрузки:

1. Равномерная нагрузка приходится на жестко заделанную балку. Изготавливается конструкция из двух сваренных между собой швеллеров. Она крепится к стене и бетонируется. Этот вид давления испытывают козырьки над входом в многоэтажные дома;

2. На консоль воздействует одна сила. Отличается от первого варианта стальным листом между швеллерами;

3. На консоль воздействуют две силы. В данном случае на перемычку опираются две балки перекрытия;

4. Равномерно распределяется нагрузка, поступающая на жестко заделанную однопролетную балку (межэтажные перемычки);

5. Между двумя опорами с консолью нагрузка распределяется равномерно. Балки выступают за пределы стены (балконы);

6. Воздействие одной силы на шарнирно-опертые балки (перемычки в перекрытиях).

Нагрузки бывают:

1. Временными (снеговые, ветровые и др.);

2. Постоянными (воздействие на балку других элементов конструкции);

3. Особыми (сейсмическая активность и другие нестандартные ситуации). 

Из широкого ассортимента проката нужно использовать швеллеры, способные выдержать нагрузки, рассчитанные для конкретного сооружения. Двутавр прочнее швеллера, но у него другое назначение. Применение двутавровой балки в частном строительстве встречается редко.

Рассчитать, какой швеллер подойдет для металлоконструкции определенного типа, можно вручную, используя формулы. Значительно облегчит расчет онлайн калькулятор. Достаточно заполнить графы калькулятора, чтобы получить конкретные параметры профиля, необходимого для возведения каркаса, кровли, установки балкона, монтажа теплицы и т.д…

Расчет нагрузок вручную

Для расчетов используется несколько формул из раздела механики твердого тела, по которым рассчитывается сопротивление материалов. Чтобы определиться с типоразмером швеллера, некоторые параметры придется рассчитать самостоятельно, а недостающие сведения взять из таблиц в нормативных документах.  

Для расчета потребуется:

1. Сделать чертеж будущего строения;

2. Собрать исходные данные: длина балки (L), расстояние между центрами опорных длин (Lo), коэффициент надежности (K), который зависит от назначения конструкции, момент сопротивления сечения (W), сопротивление (Ry) и коэффициент (Yc) материала;

3. Произвести расчет суммарной (P сумм) и нормативной (P норм) нагрузок;

4. Рассчитать нагрузку на балку расчетную (Q расч) и нормативную (Q норм);

5. Произвести расчет поперечной силы (Q) и изгибающего момента (M); 

6. Рассчитать сопротивление по формуле: W=M/(Yc*Ry);

7. Посмотреть по таблицам, какой профиль подходит для металлоконструкции;

8. Проверить профиль на устойчивость к прогибу. Расчет балки на прогиб не займет много времени. Рассчитать прогиб швеллера можно по формуле из сопромата. Недостающие данные берут из таблиц ГОСТ, где расписаны характеристики выбранного профиля;

9. Полученный результат нужно сопоставить с допусками, указанными в СНиП. Если он превышает норму, выбранный швеллер нельзя использовать в данной несущей конструкции.

Задача несущего профиля – справиться со всеми возможными механическими воздействиями и сохранить целостность металлоконструкции. Прочность швеллера (устойчивость к прогибу) зависит от толщины стенок, угла уклона граней, ширины полок и высоты стенки, марки металла. Но применение несущей балки, которая гораздо жестче расчетного параметра, как и замена жесткого несущего элемента на более легкий и дешевый, не допускается. Нужно подбирать несущие элементы по расчетным параметрам, учитывая вес, высоту профиля, длину балки.


                 

Как использовать для расчета онлайн калькулятор?

Применение калькулятора, предназначенного для проверки стального профиля на прогиб, изгиб значительно упрощает задачу. При проведении самостоятельных расчетов не исключена ошибка. Многие ошибаются в расчетах из-за неверных исходных данных (некоторые параметры, коэффициенты нужно искать в таблицах). Неверный выбор элементов несущей конструкции может привести к ее разрушению. Если имеете только общие понятия о проектировании, расчете показателей, лучше не искушать судьбу и воспользоваться услугами профессионалов.

Онлайн калькулятор рассчитывает по тем же формулам, которые применяются в самостоятельных расчетах. Но ошибка из-за невнимательности или незнания некоторых правил исключена. Алгоритм расчета проработан до мелочей. 

Чтобы воспользоваться калькулятором, нужно собрать информацию:

1. Посмотреть в проектной документации площадь помещения и длину пролета (L);

2. Выяснить расстояния между опорами и местами нагрузки;

3. Посмотреть в проектных документах или вычислить нормативную и расчетную нагрузки на несущую балку (Q норм и Q расч);

4. Найти в таблице нормативного документа СНиП максимально возможный прогиб (F max) для возводимой металлоконструкции;

5. Посчитать количество швеллеров, расположенных рядом друг с другом;

6. Найти по таблице расчетное сопротивление. Этот показатель зависит от марки стали.

Воспользовавшись калькулятором, можно рассчитать швеллер на изгиб, прочность и другие параметры, которые помогут выбрать строительный материал для несущей конструкции.

После заполнения всех полей калькулятора и запуска алгоритма расчета, поступит ответ, в котором будет:

1. Момент сопротивления, необходимый для заданного типа конструкции;

2. Максимально допустимый прогиб;

3. Момент сопротивления несущего профиля. Для всех типов швеллера (с параллельными полками, с полками, расположенными под углом, легких, экономичных, специального назначения) в расчетах используются разные формулы;

4. Калькулятор укажет массу одного погонного метра швеллера; 

5. Превышение (запас) или недостаток момента сопротивления у выбранного вида профиля (выражен в процентах);

6. Показатель прогиба несущей балки под действием нормативной нагрузки;

7. Недостаток или превышение прочности относительно норм.

Если возникли проблемы с внесением параметров в калькулятор или не знаете как рассчитать нагрузку на швеллер онлайн, обратитесь к консультанту на сайте.