какую нагрузку выдерживает уголок 100х100 на прогиб

Как рассчитать и выбрать размер швеллера с учетом нагрузки на изгиб

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Расчет балок из труб на изгиб

На нашем сайте представлен калькулятор для определения изгиба балок из труб. Логика расчета изгиба позволяет получить максимально точные значения. Перед расчетом изгиба настоятельно рекомендуем вам ознакомиться с инструкциями к онлайн калькуляторам для определения изгиба.

Онлайн калькулятор

Предназначение калькулятора для определения изгиба

Для создания каркасов различных строений самое большое распространение получила древесина. Из нее, как из пластилина, можно сотворить конструкцию любой сложности. Однако далеко не последнее место занимает и такой конструкционный материал как различные металлические профили. Их выгодно отличает такое свойство как пластичность, долговечность и прочность. Не последнее место среди таких материалов занимают профильные и круглые трубы. Попытайтесь представить себе навес для автомобиля из профильной трубы с покрытием из поликарбоната и такое же строение из уголка.

Похоже, двух мнений быть не может. А любая балка в конструкции должна быть просчитана. Это необходимо по двум причинам:

Инструкция к калькулятору

Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.

Исходные данные

Длина пролета (L) — расстояние между двумя опорами или от жесткой заделки до края консоли.

Расстояния (А и В) — расстояния от опор до места приложения сил. В случае с 3-ей схемой — расстояние от опоры до края консоли.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, которые действуют на уголок, выраженные в кг/м или кг.

Fmax — максимально допустимый прогиб для балки, применяемый в той или иной конструкции. Можно найти в таблице Е.1 приложения Е СНиПа 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) «Нагрузки и воздействия». Данный показатель для наиболее часто встречающегося случая представлен в таблице 1.

Количество уголков — если Вы собираетесь в качестве балки использовать два спаренных уголка, то нужно выбирать «два», в противном случае «один».

Расчетное сопротивление (Ry) — подбирается в зависимости от марки стали. Но чаще всего проектировщики принимают Ry = 210 МПа. Остальные см. таблицу 2.

Размеры уголка — выбирается предполагаемый размер равнополочного и (или) неравнополочного уголка.

Расположение — выбирается для неравнополочного уголка в зависимости от того, как он будет работать.

По Х — если нагрузка будет приходиться на короткую полку.

По Y — если нагрузка будет приходиться на длинную полку.

Расчет стальных уголков

При расчете стального уголка на прогиб выбирается одна из возможных схем. Если нагрузка распределена равномерно, выбирают балку:

При наличии сосредоточенной нагрузки для расчета калькулятором нагрузки на металлический уголок выбирают однопролетную шарнирно-опертую балку, к которой приложено одно либо два усилия. Возможен выбор схемы расчета нагрузки на металлический уголок в виде консольной балки с одной сосредоточенной силой.

Вес стального уголка выбирается по таблице либо определяется расчетным методом по формуле:
Р = ((2 ✳ А–t) ✳ t ✚ (1–(π/4)) ✳ (r2 внутренний – r2 внешний)) ✳ p,
где А и t соответствуют ширине и толщине полок в мм;

r — радиусы соответственно закругления полок с внутренней и внешней стороны в мм;

ρ — плотность материала. Принимают 0,0078 кг/м.

Все необходимые для расчета размеры стальных уголков стандартных типоразмеров представлены в таблице. Толщина полки выбирается из интервала 20 – 200 мм, Длина может колебаться в пределах 4 – 12 м. Размеры металлического уголка, отвечающего требованиям ГОСТ, выбираются по таблице с учетом особенностей изготавливаемой конструкции.

Что прочнее уголок или профильная труба: вникаем в нюансы

Как и в теме противопоставления аналогичной трубы швеллеру, которую мы расписывали отдельно, сравнивать следует 2 конкретных изделия, а не обе категории в целом.

Крепость продукции зависит от параметров:

Сравниваем швеллер и профильную трубу

Швеллер — более «серьёзный» профиль. Вы, вряд ли, увидите, чтобы домашняя мебель с металлическим каркасом была выполнена из швеллера — для этого используют профтрубу. И наоборот, в несущих деталях металлокаркаса массивных зданий (торговые центры, ангары, выставочные комплексы) швеллер встречается повсеместно, профтруба — крайне редко. Происходит это из-за того, что каркас состоит из элементов, дополняющих друг друга, несущих общую нагрузку. Швеллер в этом случае больше подходит: этот прокат отлично выдерживает нагрузки благодаря профилю и более толстым стенкам. Но, швеллер не универсален из-за своего профиля. Поэтому небольшие изделия «для себя», где можно не считать нагрузки и достаточно запаса прочности профильной трубы, где нужна универсальность проката (один и тот же отрезок трубы можно применить в любом месте каркаса) предпочитают выполнять из трубы.

На вопрос, что лучше (крепче, прочнее, жестче): швеллер или профильная труба, отвечаем: сравнивать нужно на практике. Элементы металлопроката хороши каждый в своем случае. То есть, в условиях производства каркасов для домашней мебели — лучше профтруба, а в условиях производства каркасов для массивных зданий — швеллер.

Прочный и надежный стальной уголок может применяться не только в профессиональном строительстве, но и в частном. Многообразие его форм и видов заставляет призадуматься, на какие свойства металлического уголка надо обратить внимание, чем отличаются все эти виды и как подобрать то изделие, которое будет оптимально подходить для ваших нужд, но при этом не переплатить за те свойства, которые для вашего строительства не нужны.

Изготовление

Металлические уголки бывают двух видов по способу производства, каждый из которых регулируется собственным ГОСТом и обладает различными свойствами. Специалисты могут различить их даже по внешнему виду.

Горячекатаный стальной уголок производят из разогретого слитка металла, поэтому его внешний уголок острый, ведь изделие изготавливается по форме. Он лучше выдерживает нагрузки и отличается большей прочностью.

Холоднокатаный металлический уголок получается, если согнуть на гибочном станке стальную полосу. На нём нет окалины, а внешний угол закруглён за счёт сгиба. Он гораздо менее прочный, чем изделие, изготовленное горячим способом, однако его делать крайне просто — достаточно лишь согнуть полосу, так что многообразие его размеров гораздо более широкое, чем у строго регламентированного горячекатаного варианта. Если вам нужен нестандартный размер — то холоднокатаный уголок к вашим услугам.

Точность

Данный параметр обозначает, насколько велики возможные отклонения от идеального чертежа. Чем больше отклонение, тем более неровным или слегка кривоватым будет уголок. Однако даже в стандартной точности её обычно хватает для создания ровной конструкции, как правило, повышенная точность нужна лишь для совсем маленьких уголков и отдельных специфических высокоточных конструкций.

Отличить точность можно по маркировке. У обычной точности в маркировке есть литера Б, а у повышенной — литера А.

Стальной сплав

Как и большинство металлических изделий, стальные профили могут быть исполнены из высоколегированной, низколегированной или обычной углеродистой стали. Низколегированную сталь проще всего сваривать, высоколегированная обладает повышенной прочностью, а обычная — универсальная и наиболее недорогая.

Полки

Полки у этого изделия могут быть равные и нервные. В первом случае металлическая полоса как бы согнута ровно посередине, и обе стороны, расходящиеся от вершины, одинаковой длины. Это очень прочный вариант, так как подобное ребро жёсткости лучше всего выдерживает нагрузки.

Однако в отдельных видах строительства нужен прокат, который в сечении напоминает букву Г — одна сторона (полка) длиннее другой. Такой прокат чуть менее прочен, но он может быть полезен для определённых конструкций. Ещё его используют для дополнительного армирования.

Что крепче уголок или профильная труба

Добрый день уважаемые форумчане! Планирую изготовить стеллаж с пролетами в 2,5 метра, ширина полки 700 мм. Во внутреннее пространство будет укладываться Фанера 20 мм. перемычки под фанерой будут из проф трубы 20х40 мм. Нагрузка будет примерно 100-150 кг на полку. какой материал лучше использовать, профильную трубу 60х40 с толщиной стенки 2 мм, либо уголок 50х50 с толщиной полки 5 мм. На стеллажах планирую выдерживать заборные секции из бетона, и бетонные плиты 500х500 мм толщиной 50 мм. как понимаете деформация недопустима. Что посоветуют уважаемые гуру?

В свое время делали что-то похожее, стелажи для санфоянса. Горшки и стелажи стоят до сих пор. Конструкцию варили из уголка 50х50 мм. [

Ответ на вопрос: Самый лучший вариант выбрать столбы для забора сделаны из труб НКТ (труба толстостенная 5-8мм, бесшовная, долговечная — белее 50 лет, 73 идет со стенкой 5,5 мм это труба будет гнить вечно там марка стали очень лютая хладо/коррозийно стойкая саму марку сталь НКТ 20, сталь НКТ 30, сталь НКТ 30 ХМА и стоит она 210 р/метр. ).

Какому столбу отдать предпочтение при сооружении заборов из профнастила? Абсолютное большинство людей скажут, что лучшим вариантом будет металлическая труба. Так и есть. Труба, изготовленная из стали, имеет необходимую прочность на изгибающие нагрузки, отличается долговечностью и экономичностью.

Какое же сечение должна иметь эта труба: круглое или квадратное? Примерно половина людей склоняется к первому варианту, другая же половина выбирает второй вариант. Отбросив эстетические нюансы, рассмотрим, какие свойства отличают квадратную трубу от трубы круглой.

Однозначно, изгибная прочность квадратной трубы будет гораздо больше. Если брать две трубы (квадратную и круглую), обладающие одинаковыми параметрами, то момент сопротивления квадратной в сечении трубы будет больше, чем у трубы круглой приблизительно в 1,7 раза. Такой показатель характерен для квадратных труб, которые относительно плоскости забора расположены параллельно (то есть в 99% случаев). В случае монтажа столбов под углом к конструкции забора, момент сопротивления трубы квадратной будет превышать аналогичный показатель круглой трубы лишь в 1,2 раза.

Но технология, когда труба устанавливается к плоскости забора под определенным углом, имеет один значимый минус. В местах, где лаги привариваются к столбу, обязательно будет образовываться коррозия, с которой бороться почти невозможно. Этому способствует постоянная влажность (из-за осадков), достаточное количество кислорода и отсутствие проветривания. Такие условия очень ускоряют коррозийные процессы, и металл разрушается очень быстро. Не последнюю роль в развитии коррозии играет также сварной шов. Пройдет всего несколько лет и сварное соединение совсем разрушится. В итоге забору потребуется ремонт или даже замена. Причем эти разрушения нельзя предотвратить или замедлить, так как коррозийные процессы развиваются с внутренней стороны трубы.

Люди думают, что можно лаги забора разрезать кратно шагу столбов, а потом приварить их встык к каждому из столбов. Но это, во-первых, не рационально, так как требует долгой работы и немалых расходов. А, во-вторых, прочность и жесткость конструкции в плоскости забора значительно снижается. В этой ситуации основная нагрузка конструкции действует на сварные швы, что, по мнению инженеров в корне неправильно. В зимнее время под действием сил морозного пучения какие-либо из столбов могут подниматься. В итоге сварные соединения не могут справиться с нагрузкой и разрушаются. Кроме того, это требует высококачественных сварочных работ для обеспечения герметичности сварного шва, дабы впоследствии исключить коррозию во внутренней части трубы лаги.

Масса людей думает, что профастил для забора делает конструкцию забора более жесткой, но это далеко не так. Когда забор перекашивается, лист профнастила просто разрывается в местах соединений.

Сортамент горячекатаного уголка

Высокая прочность этой продукции обеспечивает ее применение для создания конструкций, работающих под воздействием серьезных нагрузок. Сортамент равнополочного горячекатаного уголка регламентируется ГОСТом 8509-93. Стандартом предусмотрены два класса точности прокатки:

В производстве углового проката используется углеродистая сталь обыкновенного качества и качественная конструкционная. Для изготовления ответственных конструкций и элементов машин и механизмов используют уголок из низколегированных сталей типа 09Г2С, 10ХСНД. Такая продукция может эксплуатироваться в широком диапазоне температур (-70…+450°C), поэтому востребована в регионах с суровым климатом.

Таблица размеров и массы наиболее распространенного сортамента стального равнополочного уголка по ГОСТу 8509-93

Источник

Пример расчета уголка, швеллера и двутавра на прогиб и изгиб. Расчет нагрузки на уголок

Стальной уголок – наиболее востребованный вид фасонного проката. По способу производства он разделяется на горячекатаный и гнутый. Исходные материалы: углеродистые стали обыкновенного качества Ст3 пс/сп (для рядового применения), качественные, низколегированные 09Г2С, 17Г1С, 10ХСНД, 15 ХСНД (для изделий, используемых при повышенных нагрузках, в сложных температурных условиях, при контакте с агрессивными средами).

Пример расчета уголка, швеллера и двутавра на прогиб и изгиб

На данной странице представлен пример расчета швеллера. Что касается расчетов уголка и двутавра, то они производится аналогичным образом. Другими словами, данный пример является полезным для следующих калькуляторов:

В примере будут описаны несколько действий, которые должны выполняться последовательно.

Район строительства — Нижний Новгород.

Расчетная схема — Тип 1.

Необходимо подобрать швеллер, который будет воспринимать нагрузку от снега.

Действие 1. Внесение исходных данных.

Расчетная нагрузка = 240 кг/м2 — так как город Н.Новгород находится в IV снеговом районе (в соответствии с табл. 10.1 и картой 1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [1]).

Fmax = 1/200 — так как пролет балки равен 5 м (пункт 2 табл. E1 [1]).

Расположение — по оси Х (швеллер воспринимает нагрузку вертикально).

Расчетное сопротивление Ry=210 МПа — берется как наихудший вариант для стали.

Действие 2. Выбор предполагающих номеров профилей.

Предположим, что мы рассматриваем два вида профилей: с параллельными гранями и с уклоном полок. Поэтому для первоначального расчета выбираются швеллеры размером 8П И 8У.

После произведенного расчета видно, что в графе «Запас» в том и другом случае стоят отрицательные значения. Это означает, что выбранные швеллеры не способны воспринимать приложенную на них нагрузку. Следовательно, необходимо выбирать профили большего размера.

Действие 3. Корректирующий расчет.

При увеличении профилей до 10П и 10У ситуация аналогичная. Но после того, как профили были увеличены до 12П и 12У в графах «Запас» появились положительные значения. Следовательно, в качестве балки перекрытия можно принять тот или иной профиль (имеется в виду 12П или 12У).

Расчет отгибов при действии поперечных сил.

Расчет наклонных сечений при комбинированном поперечном армировании (отгибы и хомуты). При армировании балок каркасами отогнутые стержни (отгибы) применяют сравнительно редко. Условие прочности элемента при комбинированном поперечном армировании было дано выше (формула 4.37):

Таким образом, отгибы воспринимают избыток поперечной силы Q. Расчет по поперечной силе следует производить для наклонных сечений, проходящих через следующие точки: 1 — грань опоры, 2 — начало расположенных в растянутой зоне отгибов; 3 точка изменения шага хомутов (рис. 4.8). В соответствии с этим величина Q в формуле (4.49) равна, для первой от опоры плоскости отгибов — поперечной силе Q у грани опоры; для второй от опоры плоскости отгибов — значению поперечной силы Q у нижней точки первой плоскости отгибов и т.д.

Конструктивные требования при армировании изгибаемых элементов отгибами и хомутами заключаются в следующем. Отгибы стержней осуществляют по дуге радиуса не менее 10 d, а на концах отогнутых стержней следует устраивать прямые участки, принимаемые не менее 20 d в растянутой и 10 d в сжатой зоне. Начало отгиба в растянутой зоне должно отстоять от нормального сечения, в котором отгибаемый стержень используется по расчету, не менее чем на 0,5 h0, а конец отгиба должен быть расположен не ближе того нормального сечения, в котором отгиб не требуется по расчету. Все приведенные выше формулы справедливы для расчета как прямоугольных, так и тавровых сечений.

Перед тем, как приступать к расчету, необходимо выбрать тип поперечного армирования (отгибы, наклонные пучки, преднапряженные хомуты, хомуты без преднапряжения), назначить диаметры арматуры, состав наклонных пучков и размещение поперечной арматуры. В простейших случаях необходимая интенсивность поперечного армирования может быть получена по расчету (см. формулы 17.10 и 17.11). В сложных случаях приходится задаваться поперечным армированием на основании предшествующего опыта, уточняя его по результатам расчета.

После конструирования поперечной арматуры делают расчет на прочность по наклонным сечениям

При нагрузках, близких к предельным, в элементах появляются наклонные трещины в бетоне, вызываемые главными растягивающими напряжениями. При повышении нагрузок может произойти разрушение элемента по сечениям, совпадающим с этими трещинами. Достаточная гарантия против разрушения обеспечивается расчетом элемента на прочность по наклонным сечениям.

В расчетной модели рассматриваемого вида разрушения элемента предполагается, что вся растянутая зона бетона пересечена наклонной трещиной. Вся арматура, пересекающая трещину, работает при напряжениях, равных расчетным сопротивлениям, что соответствует предположению, что в ней появилась текучесть. Учитывают силу сопротивления сжатой зоны бетона срезу Qб.

Отбросив отсеченную часть балки, можно составить уравнения статики. При этом сумма проекций внешних сил на ось, нормальную к оси балки, численно равна поперечной силе в поперечном сечении, совпадающем со сжатой зоной, а момент внешних сил относительно центра сжатой зоны численно равен изгибающему моменту в том же поперечном сечении. При расчете определяют независимо друг от друга предельные величины поперечной силы и изгибающего момента. Усилия в наклонных и вертикальных элементах арматуры входят в оба уравнения; условно расчет ведут раздельно для поперечной силы и изгибающего момента, но к расчетным сопротивлениям наклонной и поперечной арматуры вводят понижающие коэффициенты условий работы.

Все вышеперечисленные условности и допущения обоснованы обширными экспериментальными исследованиями.

Предельную поперечную силу определяют (рис. 17.12) по формуле

где Ra, Rн, Rax, Rн.х – расчетные сопротивления металла соответственно для наклонных стержней ненапрягаемой арматуры, элементов напрягаемой арматуры, ненапрягаемых и преднапряжениых хомутов, ∑Fa0sin αi, ∑Fн0sin αi – суммы произведений площадей наклонных ненапрягаемых и напряженных элементов арматуры на синусы углов наклона их к горизонту; ∑Faх, ∑Fн.х – суммы площадей ненапрягаемых и напряженных хомутов, пересеченных трещинами; m, mн – коэффициенты условий работы; m = 0,8; mн = 0,8 для стержневой и mн = 0,7 для проволочной арматуры; Qб – сопротивление срезу сжатой зоны бетона;

но не более 0,3Q, где Rp – расчетное сопротивление бетона растяжению; b – наименьшая толщина элемента, пересеченная трещиной (для тавровых сечений – толщина стенки); h0 – рабочая высота сечения; c – длина горизонтальной проекции трещины.

Рис. 17.12 – Схема к расчету на прочность наклонного сечения по поперечной силе

Формула (17.7) получена из условия равенства нулю проекций на вертикальную ось всех сил, приложенных к левой части элемента. Первый член отражает сопротивление наклонных ненапрягаемых стержней (например, отгибов); второй член – то же, для напрягаемых наклонных элементов арматуры; третий и четвертый члены – сопротивление ненапрягаемых и преднапряженных хомутов; пятый член – сопротивление срезу сжатой зоны бетона. Формула приведена в общем виде; в реальной конструкции некоторые виды арматуры и соответственно некоторые члены уравнения могут отсутствовать, в частности на рисунке нет отгибов ненапрягаемой арматуры (Fа0 = 0).

Условие прочности наклонного сечения по поперечной силе

Здесь Q – расчетная поперечная сила, определяемая для поперечного сечения, совпадающего с концом наклонной трещины в сжатой зоне.

Расчёт на обрыв.

Отрыв возникает, когда нагрузка приложена к нижней грани элемента или в пределах высоты его сечения. Например, отрыв части бетона балки может вызвать нагрузка от оборудования, подвешенного к ней через отверстия в стенке; отрыв бетона в главной балке монолитного ребристого перекрытия могут вызвать опорные реакции второстепенных балок. Механизм отрыва очень похож на механизм продавливания – разрушение бетона тоже происходит от среза и тоже под углом 450.

Однако в расчете на отрыв сопротивление бетона срезу по поверхности отрыва учитывают косвенно, корректируя величину отрывающей силы F. Ее сравнивают с несущей способностью дополнительной поперечной арматуры, устанавливаемой в обязательном порядке по длине зоны отрыва a (рис. 74). Тогда условие прочности имеет вид: F(1– hs/h0) ≤ SRswAsw, где SRswAsw – сумма поперечных усилий, воспринимаемых хомутами (поперечными стержнями) по длине зоны a. Разумеется, хомуты должны быть надежно заанкерены по обе стороны от поверхности отрыва.

Расчет стального уголка | Характеристики гнутого металлического уголка

Стальной уголок – наиболее востребованный вид фасонного проката. По способу производства он разделяется на горячекатаный и гнутый. Исходные материалы: углеродистые стали обыкновенного качества Ст3 пс/сп (для рядового применения), качественные, низколегированные 09Г2С, 17Г1С, 10ХСНД, 15 ХСНД (для изделий, используемых при повышенных нагрузках, в сложных температурных условиях, при контакте с агрессивными средами).

Характеристики горячекатаного металлического уголка

Равнополочный горячекатаный стальной уголок производят в соответствии с ГОСТом 8509-93 из квадрата, являющегося исходной заготовкой. Наиболее массово используется угловой профиль обычной точности «В», для ответственных конструкций – продукция высокой точности «А». Размеры полки, согласно стандарту, – от 20 до 250 мм.

Сортамент неравнополочных уголков определяется ГОСТом 8510-86. Наименьшие размеры полок – 16 и 25 мм, максимальные – 125 и 200 мм. Эта продукция применяется при создании конструкций сложной формы, например, арок.

Горячекатаную продукцию поставляют партиями, размер которых обычно не превышает 70 тонн. Каждая партия имеет сертификат соответствия требованиям нормативной документации.

Расчет количества стального равнополочного уголка

При определении массы партии проката углового профиля необходимо знать массу погонного метра, которую вы можете определить по таблице, и общий метраж.

Таблица весов равнополочного стального горячекатаного уголка наиболее распространенных размеров

Характеристики гнутого стального уголка

Эту продукцию получают на профилегибочных станках из горяче- или холоднокатаного листового проката. Процесс проходит без нагрева. В холодногнутой продукции сохраняются остаточные напряжения, ухудшающие рабочие свойства. Для устранения остаточных явлений применяют отпуск – нагрев до определенной температуры с последующим медленным охлаждением. Визуальное отличие двух видов продукции: горячекатаный уголок имеет четкий прямой внешний угол, для гнутого характерен скругленный угол.

Размеры металлического равнополочного гнутого уголка определяются ГОСТом 19771-93, неравнополочного – ГОСТом 19772-93. Эта продукция имеет меньшую прочность, по сравнению с горячекатаной. Применяется в мебельном производстве, в качестве ребер жесткости, вспомогательных элементов при креплении конструкций, для изготовления деталей машин и механизмов.

Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб

Замкнутые профили, какими являются квадратные, прямоугольные и круглые трубы, — это вариант для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание предать будущему сооружению хорошую эстетичность. Например, каркас козырька, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем тот же козырек, сваренный из уголков.

На данной странице Вам представлен калькулятор способный подбирать сечение квадратной трубы по прочности и деформациям. Другими словами, с помощью данного калькулятора Вы можете произвести расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные для строительных конструкций».

Рассчитать квадратную трубу можно для следующих расчетных схем:

Источник