Zatížení kanálu: únosnost, výpočet průhybu, průřezový modul

Kanál je pravděpodobně nejoblíbenější kov používaný ve stavebnictví. Posuďte sami, lze jej použít jako podlahové trámy, podélníky schodů, překlady a mnoho dalších stavebních konstrukcí. Kanál se také poměrně často používá k vyztužení konstrukcí.

Ale jak víte, nemůžete bezmyšlenkovitě vzít jeden nebo druhý válcovaný kov. Stává se totiž, že jeho největší průřez nemůže vydržet zátěž. Pokud tedy chcete při konstrukci vaší konstrukce použít kanál, musíte jej nejprve vypočítat pro průhyb a ohyb. A s tím vám může pomoci tato kalkulačka.

Výpočet kanálu pro průhyb a ohyb (výběr čísla kanálu podle průhybu a síly) v kalkulátoru se provádí pro následující návrhová schémata:

• Typ 1 – jednopolový kloubový nosník s rovnoměrně rozloženým zatížením. Příklad: podlahový nosník.

• Typ 2 – konzolový nosník s tuhým ukončením s rovnoměrně rozloženým zatížením. Příklad: přístřešek vyrobený pevným přivařením dvou kanálů ke stěně na jedné straně a vyplněním prostoru mezi nimi železobetonem.

• Typ 3 – kloubový nosník na dvou podpěrách s konzolou s rovnoměrně rozloženým zatížením. Příklad: podlahové nosníky, které přesahují vnější stěnu, aby podpíraly balkónovou desku.

• Typ 4 – jednopolový kloubový nosník s jednou soustředěnou silou. Příklad: překlad s podlahovým nosníkem podepřeným na něm.

• Typ 5 – jednopolový kloubový nosník se dvěma soustředěnými silami. Příklad: překlad, na kterém jsou již podepřeny dva podlahové nosníky.

• Typ 6 – konzolový nosník s jednou koncentrovanou silou. Příklad: fantasy paráda – stejný baldachýn jako u typu 2, jen zde mezi kanály je plech, na kterém je cihlová zeď.

Také bych rád hovořil o funkcích této kalkulačky. Spočívá v tom, že můžete současně vybírat kanály online podle velikosti a podle GOST.

Poznámka: pokud stále potřebujete spočítat váhu kanálu a náklady na jeho nákup, pak jste tady.

Pomoc s výpočtem

Není žádná touha a čas porozumět kalkulačce a sbírat náklady. A zároveň chci mít 100% jistotu výsledku. Rád pomohu.

Registrován jako OSVČ. Více informací o mně naleznete v levém horním menu.

Náklady na výpočet nosníků a jiných stavebních konstrukcí:

• od 2 000 rublů. – bez poskytnutí podrobné písemné zprávy;
• od 3 000 rublů. – se zprávou.

A také, pokud se projekt neočekává, ale existuje spousta otázek ohledně výběru materiálů, konstrukcí a architektury. Kontaktujte mě, pomůžu.

• Konzultace od 2 000 rublů.

Kontakt pro komunikaci, e-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro zobrazení musíte mít povolený JavaScript.

Kalkulace se speciálními nabídkami a slevami:

S pozdravem Igor.

Kalkulačka

Související kalkulačky:

Pokyny pro kalkulačku

Upozorňuji na to, že v neceločíselných číslech je nutné dát tečku, nikoliv čárku, tedy např. 5.7 m, nikoliv 5,7. Pokud vám něco není jasné, zeptejte se prostřednictvím formuláře pro komentáře, který se nachází úplně dole.

Počáteční data

Délka rozpětí (L) – rozpětí, které by měl trám pokrýt.

Vzdálenosti (A a B) – vzdálenosti od podpěr k místům působení zatížení. V případě třetího schématu délka konzoly.

Regulační a návrhové zatížení – zatížení, podle kterých se volí kanál pro průhyb a ohyb.

Komentář. Pokud potřebujete vypočítat podlahový nosník a vaše zatížení je vyjádřeno v kg / m 2, můžete jej přeložit vynásobením krokem nosníků. Například vypočítané zatížení stropu je 400 kg / m 2, rozteč nosníků je 0,6 m, pak zatížení, které je třeba uvést ve sloupci vstupních údajů, bude 400 0,6 u240d XNUMX kg / m.

F_max – poměr délky rozpětí k jednotce, zvolený podle tabulky E.1 SNiP „Zatížení a efekty“, v závislosti na typu konstrukce. Nejběžnější hodnoty tohoto parametru jsou uvedeny v tabulce 1.

Počet kanálů – zde můžete vybrat počet kanálů, které tvoří jeden paprsek. To znamená, že kanály leží vedle sebe a ne na sobě.

umístění – orientace kanálu vzhledem k působícímu zatížení (viz obrázek).

Návrhová odolnost R_y – Tento parametr závisí na jakosti oceli. Například, je-li jakost oceli C235, pak Ry = 230 MPa. (Poznámka: designéři někdy zajisti R_y berou 210 MPa, protože v Rusku se může stát cokoliv). Nejběžnější hodnoty jsou uvedeny v tabulce 2.

Poté si vyberete určitý typ kanálu podle GOST (v tomto případě je to GOST 8240-97), u kterého je třeba zkontrolovat průhyb a ohyb.

Výsledek

Hmotnost nosníku – hmotnost 1 l.m. kanál. Tento indikátor vám umožňuje odhadnout, kolik bude vážit paprsek jedné nebo druhé délky.

W_Požadované – požadovaný moment odporu kanálu.

F_max – maximální výchylka, která je přípustná pro nosník rozprostírající se v rozpětí délky L.

W_nosníky – moment odporu zvoleného kanálu. Tento parametr lze současně rozpoznat pro kanály s rovnoběžnými hranami, se sklonem polic, ekonomické, speciální a lehké sériové kanály.

Akcie – zde se ukazuje, o kolik procent modul zvoleného nosníku překračuje požadovaný modul (kladná hodnota) nebo jej nedosahuje (záporná hodnota). Jinými slovy, pokud je hodnota s mínus (-), pak paprsek neprojde v síle, pokud s plus (+), pak projde.

F_nosníky – průhyb, ke kterému dochází ve zvoleném kanálu při působení standardního zatížení.

Akcie – stejné jako ve vztahu k momentu odporu.

Kanál je dnes velmi oblíbeným výrobkem vyrobeným z kovu. Jeho hlavním rozlišovacím znakem je sekce ve tvaru U. Tloušťka hotového výrobku může být od 0,4 do 1,5 cm a výška stěn je 5-40 cm.

Tenkostěnné produkty se vyrábějí zpracováním pružného pásu pomocí speciálních profilových fréz. Kanály vyrobené z neželezných kovů se získávají po zpracování obrobku lisováním a vytlačováním a ocelové kanály se získávají technologií válcování kovového obrobku za tepla na válcovnách profilů.

Jaké zatížení kanál vydrží?

Kanál je kovový válec, který se aktivně používá ve stavebnictví. Navíc je poměrně obtížné (téměř nemožné) určit konkrétní oblast výstavby. Koneckonců, kanál se používá při konstrukci téměř jakékoli struktury. Kanál je však vyroben v různých konfiguracích z různých slitin. A to znamená, že únosnost kanálových variací není stejná.

Koupit kanál v Rostově nebude příliš obtížné. Před nákupem je pouze nutné jasně pochopit vlastnosti kanálu. Jak vypočítat únosnost konstrukčního válcovaného kovu se dozvíte z níže uvedené publikace.

Vnímání mechanických zatížení

Hlavním úkolem kanálu je právě vnímání a rozložení mechanického zatížení ve stavebních konstrukcích různých typů. Jinými slovy, kanál se při zatížení stejně propadne.

Existuje však přípustný a kritický ohyb. Při kritickém ohybu kanálu začíná jeho plastická deformace a následně v zásadě destrukce výrobku.

Ohyb kanálu je přímo ovlivněn jeho geometrickou velikostí.

Níže jsou uvedeny charakteristiky konstrukčního válcovaného kovu, které se v zásadě používají k výpočtu únosnosti:

• normativní zatížení;
• typ kanálu (konfigurace police, speciální účel, nízká hmotnost atd.);
• délka rozpětí kanálu;
• počet kanálů položených vedle sebe;
• modul pružnosti (tato charakteristika přirozeně platí pro ocel);
• standardní velikost s maximálním vertikálním vychýlením.

Výpočet se provádí matematicky. Sopromat nabízí několik závislostí, které umožňují určit nosné charakteristiky kanálu s vysokou přesností (bez ohledu na typ a konfiguraci).

Maximální povolené vychýlení: nejdůležitější charakteristika kanálu

Při výběru konstrukčního materiálu a umožnění jeho použití ve stavebnictví se používají různé konstrukční údaje: minimální moment odporu, ohybový moment, normálové napětí atd.

Nejdůležitější charakteristikou je však maximální povolená výchylka. Vypočítá se takto: koeficient 5/384 se vynásobí zlomkem. Čitatel zlomku obsahuje součin vypočteného zatížení ¼ rozpětí kanálu. Jmenovatel je součin momentu setrvačnosti a indexu podélné pružnosti materiálu, ze kterého je kanál vyroben (jeho modul).

Získané výsledky představují komplexní výpočet, který umožňuje zjistit, zda je kanál skutečně vhodný pro použití v té či oné části konstrukce.

Jaké zatížení může kanál 10 vydržet

Kanál je považován za nejběžnější kovový válcovaný výrobek. Jedná se o kovový polotovar ve formě nosníku, který má tvar písmene “P”. Mezi hlavní užitečné funkce kanálu patří zvýšení stability a tuhosti různých konstrukcí, což jim umožňuje odolat vysokému zatížení.

Výrobek je vyráběn tvářením kovu za tepla na válcovací stolici bez dalšího tepelného zpracování. Všechny normy pro uvolnění kanálu 10P jsou uvedeny v normách normy GOST 8240-97.

Technické specifikace kanálu 10

Každá norma podle GOST označuje technické vlastnosti kanálu 10P v závislosti na typu a způsobu jeho výroby. Ale mezi hlavní patří šířka a délka obrobku.

Standardní délka kanálu 10 se pohybuje od 4m do 12m, ale existují i ​​nestandardní velikosti s délkou 13m. V tomto případě podniky zabývající se válcováním kovů vyrábějí výrobek na zakázku. Po délce válcovaného výrobku je uvedeno jeho označení – index “P”, což znamená přítomnost rovnoběžných hran v kovovém výrobku. Šířka žlábku mezi policemi udává jeho číslo v rozsahu.

Při výrobě produktu se používají běžné třídy oceli PS 3 nebo SP 3, nízkolegované – 09g2s, což zvyšuje pevnost a spolehlivost obrobku, protože ocel obsahuje slitinu manganu. Obvykle je možné odlišit předvalek válcovaný za tepla od předvalku válcovaného za studena podle jeho vzhledu: kanál válcovaný za tepla má mírně zaoblený vnější roh. Hmotnost jednoho metru výrobku je 8.59 kg.

Jaké zatížení vydrží 10kanálový bar

Díky svým technickým vlastnostem a provedení je výrobek schopen odolat axiálnímu zatížení a je vysoce odolný proti ohybovému zatížení. Malá tloušťka kanálu zpravidla slouží pro konstrukci stropů na malém rameni, vytváření výkyvných konstrukcí střední délky.

Pomocí kanálů se vyrábějí podpěry pro vysokonapěťová elektrická vedení, jeřáby, ropné plošiny a další konstrukce. Také se často takové vzorky používají při výrobě obráběcích strojů, strojírenství a výrobě automobilů.

Široká distribuce v průmyslové výrobě kanálu 10P byla usnadněna jeho vysokými charakteristikami pevnosti a spolehlivosti a také dostupnou cenou.

Kanály se dodávají v různých velikostech, a proto je pro každý typ práce nutné vybrat speciální válcovaný kov. A k tomu musíte vědět, jaké zatížení lze očekávat. Výpočet zatížení kanálu se provádí z jakého typu nosníku a kam jde zatížení. Výhodnější je provést výpočet předložením diagramu nosníku.

Typy zátěží a kanálů

Pohled A. Tento typ zahrnuje nosníky, kde jsou pevné vložky. Zátěž je obvykle rozložena rovnoměrně. Mohou to být průzory nad vchody. K jejich výrobě se používá svařování. Jsou vyrobeny ze dvou kanálů připevněných ke stěně a prostor je vyplněn železobetonem.

Pohled B. Tento typ zahrnuje jednopolové nosníky, zatížení je rozloženo rovnoměrně. Obvykle se jedná o mezipodlažní trámy.

Pohled C. Jedná se o sklopné nosníky. Mají dvě podpěry s konzolou, zatížení mezi nimi je rozloženo rovnoměrně. Jedná se o podlahové nosníky, obvykle jsou uvolněny mimo vnější stěny. To je nezbytné pro vytvoření podpěry pro balkónové desky.

Pohled .E Jedná se o jednopolové kloubové nosníky, kde je soustředěna jedna síla. Obvykle se jedná o překlady, na které spočívají podlahové trámy.

Pohled F. Jedná se o konzolové nosníky, kde je soustředěna jedna síla. Může to být hledí nad vchodem nebo vchodem do domu. Pouze v tomto případě jsou mezi kanály položeny kovové plechy a na ně je umístěna cihlová zeď.

Obvyklý způsob výpočtu zatížení kanálu

Chcete-li provést výpočet, postupujte takto:

1. Nejprve seberte celé zatížení, které bude nasměrováno na nosník – normativní a návrhové a zároveň již vynásobené koeficientem bezpečnosti zatížení.
2. Získaný výsledek musí být vynásoben krokem paprsků (v tomto případě to platí pro kanály).
3. Dalším krokem je výpočet maximálního ohybového momentu. Vzorec je následující: M max se bude rovnat vypočtenému zatížení vynásobenému délkou kanálu (ale na druhou) jednotkou kNm.
4. Poté přejděte k výpočtu požadovaného průřezového modulu nosníku. Vzorec je následující: Wtr se bude rovnat Mmax, které se vynásobí koeficienty pracovních podmínek a vše se musí vydělit součinem 1s rovným 1,12 (to je koeficient pro započítání plastických deformací).

Tím vyjde požadovaný průřez cm krychlový. V tomto případě se musí předpokládat, že číslo kanálu je větší než požadovaný moment sekce. Všechny údaje jsou převzaty podle GOST.

Výpočet zatížení kanálu (výpočet pevnosti)

Žlab se často používá pro výrobu kovových konstrukcí (jeřábové mosty, vazníky, schodiště, dílenská pole atd.), při instalaci prefabrikovaných budov a konstrukcí, garážových rámů, skladovacích regálů, stropů, střešních základů, výztuže a výztuže uzlů. Hlavní výhodou tohoto válcovaného výrobku je jeho vysoká únosnost, která je dána tvarem jeho průřezu (ve tvaru U) při relativně nízké spotřebě kovu.

Metoda pro výpočet velikosti kanálu, tabulka momentů odporu kanálu podle GOST – viz zde.

Profil ve tvaru U, válcovaný za tepla i ohýbaný v kovových konstrukcích, nejčastěji pracuje buď jednoduše v ohybu nebo v ohybu + tahu / tlaku. Výpočet kanálu pro průhyb (pro pevnost) je povinný při navrhování výrobku, který obsahuje tento profil. Může to být ověření a návrh. Zvažte například výpočet rozloženého zatížení na kanál, který má kloubové upevnění.

Nechť existuje 10P kanál vyrobený z oceli 09G2S. Délka paprsku je 10 metrů. Aby bylo možné určit přípustnou hodnotu zatížení kanálu (přípustné hodnoty), jsou zapotřebí některé referenční údaje. Vezměme je z příslušných GOST a SNiP.

Mez kluzu oceli 09G2S (neboli standardní odolnost) je Run = 345 MPa. Momenty odporu kanálu 10P jsou převzaty z GOST 8240-97 a jejich hodnoty vzhledem k osám X a Y jsou: Wx=34,9 cm3, Wy=7,37 cm3. Maximální ohybový moment nastává u nosníku s tímto typem upevnění a zatížení uprostřed a je určen z výrazu: М = W∙Run.

Vypočítejme přípustný moment pro dva případy umístění kanálu: 1) stěna je umístěna svisle; 2) stěna je vodorovná. Pak:

• М1 = 34,9∙345=12040,5 N∙m
• М2 = 7,37∙345=2542,65 N∙m

Když známe okamžik, určíme přípustné hodnoty distribuovaného zatížení na kanálu. Bude to:

q1 = 8∙M1/L2 = 8∙12040,5/102 = 963,24 N/m nebo 96,3 kgf/m
q2 = 8∙M2/L2 = 8∙2542,65/102 = 203,4 N/m nebo 20,3 kgf/m

Po získání hodnot přípustných rozložených zatížení na kanál můžeme dojít k závěru, že za těchto podmínek je únosnost kanálu umístěného vertikálně asi pětkrát větší než v případě jeho horizontálního umístění.

Modul průřezu kanálu při navrhování podlah

Při navrhování podlah, nosných kovových konstrukcí nestačí jeden pevnostní výpočet zatížení kanálu. Pro zajištění spolehlivosti navržené konstrukce je také nutné vypočítat tuhost žlabu. Průhyb by v tomto případě neměl překročit přípustnou hodnotu. Tato kontrola profilu je povinná při navrhování podlah pro obytné a jiné prostory. Vezměte například stejný paprsek jako předtím. Rozložené zatížení, které na něj působí, je 50 kgf/m nebo 500 N/m. Moment setrvačnosti kanálu 10P má hodnotu Ix = 175 cm4. Při kontrole tuhosti nosníku je jeho relativní průhyb určen vzorcem:

• f/L = М∙L/(10∙Е∙Ix)≤[f/L], kde

М – ohybový moment, N∙m
L = 1000 cm – délka biče
E = 2,1∙105 MPa – modul pružnosti oceli
Ix u175d 4 cmXNUMX – moment setrvačnosti sekce kanálu

Moment odporu kanálu, ohybový moment je roven: М = q∙L2/8 = 500∙102/8 = 6250 N∙m.

Potom relativní výchylka kanálu 10P bude: f/L = 6250∙1000/(10∙2,1∙105∙175) = 0,017 = 1/59

Ve srovnání s přípustnými hodnotami pro vychýlení podle SNiPs nelze tento kanál použít pro podlahové podlahy, protože přípustná hodnota je 1/200. Proto i přes zajištění pevnosti tohoto provedení je nutné zvolit větší profil kanálu a zkontrolovat jeho tuhost.

Zatěžovací zkouška běhu vazníku