Как усилить швеллер на прогиб

Как усилить швеллер в металлоконструкциях

Цены на швеллер и фасонный профиль

  • Швеллер П ГОСТ 8240
  • Швеллер У ГОСТ 8240
  • Швеллер гнутый ГОСТ 8278
  • Швеллер оцинкованный
  • Балка двутавровая
  • Уголок стальной

По большей части швеллер (в особенности горячекатаный) применяется в машиностроении и строительстве для изготовления конструкций различного назначения, которые воспринимают значительные нагрузки. Он может использоваться для монтажа перекрытий, балконов, лестниц, каркасов зданий и сооружений, кранов мостовых, козловых, цеховых пролетов, этажей, колонн и пр. В основном эти металлоконструкции являются несущими и ответственными. Поэтому важной задачей является правильный подбор П-образного профиля при проектировании, а также при необходимости осуществление мероприятий по его усилению.

Что определяет прочность швеллера

Наиболее часто швеллер используется в конструкциях в качестве элемента, работающего на растяжение/сжатие, изгиб или при приложении обоих типов нагрузки. Как правильно подобрать профиль (необходимое сечение) и материал швеллера в этих случаях, на этот вопрос мы ответим ниже.

При проектировании любой металлоконструкции, обязательным является расчет на прочность. Для стержня, работающего на растяжение/сжатие, данные вычисления осуществляются по выражению:

для балки, которая нагружена изгибающим моментом, расчет на прочность ведется по следующей формуле:

σ – напряжения, возникающие в балке/стержне
N – продольная сила, вызывающая растяжение/сжатие стержня
M – изгибающий момент в сечении балки
F – площадь сечения стержня
W – момент сопротивления балки
[σт], Ry – предел текучести/сопротивление стали

Зная нагрузку, действующие на стержень/балку, можно рассчитать минимально допустимые значения площади или момента сопротивления, и по таблицам швеллеров, подобрать необходимый профиль, обеспечивающий условие прочности.

Следовательно, прочность швеллера, работающего на растяжение/сжатие, определяет марка стали, из которой он изготовлен и площадь сечения; а работающего на изгиб – материал и момент сопротивления.

Кроме того, довольно часто расчета на прочность не достаточно для обеспечения надежности конструкции. Необходимо также проверить ее жесткость. Для балок, подверженных изгибу необходимо определить относительный прогиб, который не должен превышать допустимого значения. Здесь определяющими величинами для стальных балок является ее длина и момент инерции сечения. Зная нагрузки, материал и допустимы относительный прогиб, также можно рассчитать минимально допустимый момент инерции, и по ГОСТу подобрать необходимый швеллер.

Основные способы усиления швеллера

Можно встретить различные ситуации, когда необходимо провести мероприятия по усилению той или иной конструкции, выполненной из швеллера или другого вида проката. Существует множество различных способов, которые можно применить для усиления швеллера. Среди них можно выделить несколько типовых ситуаций.

1. На этапе проектирования можно подобрать швеллер большего размера; изготовленный из более прочной марки стали. Если же размеры балки по высоте строго или частично ограничены, то можно использовать швеллер усиленный (серия С горячекатаных швеллеров, которая при совпадающих номерах профиля, обладает большими значениями площади и моментов сопротивления/инерции), составное сечение балки/стержня, которое можно выполнить из двух швеллеров, либо швеллер+полоса/уголок и т.д.

2. В случае, если необходимо усилить уже существующую конструкцию, то можно провести следующие мероприятия. 1) Увеличение сечения швеллера, которое можно осуществить приваркой полосы, уголка, швеллера либо к полкам, либо к стенкам, и этим самым, либо изменить площадь и сопротивление сечения, либо снизить нагрузку, воспринимаемую одним швеллером. 2) Организацией дополнительных распорок, связей ребер, диафрагм с целью увеличения местной или общей устойчивости швеллера и конструкции. 3) Монтаж дополнительных элементов, которые изменяют схему конструкции (шпренгельные элементы, подкосы и т.д.). 4) Бетонирование конструкции – позволяет повысить жесткость и несущую способность колонн и стоек из швеллера и прочего проката.

3. В случае, если элемент конструкции находится в предаварийном состоянии, то усиливать его не стоит, а следует произвести замену.

Как усилить швеллер от прогиба

  • Источник2
  • Технология усиления швеллером
  • Виды швеллеров
  • Способы монтажа швеллеров на стену
  • Источник3
  • Как усилить деревянную балку перекрытия своими руками: материалы и инструменты, технология укрепления, усиление металлом — советы, пошаговые инструкции, фото, схемы

Внимание! Вы находитесь в архиве сайта StroimDom.com.ua, рекомендуем Вам перейти на более удобную, полную версию сайта.

Форум Строим Дом > Строительство дома > Стены, перекрытия, фасады > Каким образом можно усилить балку перекрытия?

Просмотр полной версии : Каким образом можно усилить балку перекрытия?

Каким образом можно усилить балку перекрытия (швеллер №10) без ввода дополнительной опоры на проеме 4500 мм?
Описание: размеры по стенам 4700*6500мм, пояс опирания балок — монолитный бетон (армопояс H=300мм, B=200мм) с закладными уголками в месте опирания балки (балка приваривается к закладным), шаг установки балок 1000 мм.
Наличие: 3 балки — швеллер № 10, 2 балки — двутавр №10.

Ау, спецы есть тут? Мне хочеться узнать где у балки наибольшие напряжения возникают, чтоб усилить именно те участки

Ау, спецы есть тут? Мне хочеться узнать где у балки наибольшие напряжения возникают, чтоб усилить именно те участки

Сопромат давно не вспоминал, но думаю похоже на то что на рисунке. Для расчетов лучше обращаться к конструктору.

Вот обсуждение похожей темы http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=23324

На такой пролёт при шаге 1м, нужен 16й двутавр или 18й швеллер +-:rolleyes:

Исходя из чего такие утверждения 16-й двутавр…?

Исходя из чего такие утверждения 16-й двутавр…?
Если это балки перекрытия, то для жилья только полезных нагрузок 150х1.2=180 кг/м2, добавте сюда собственный вес перекрытия, потолков, и полов, вот и получится около 400 — 500 кг/м2. При пролете 4,7м и шаге балок 1м, изгибающий момент в элементе 1.1т*м, при расчетном сопротивлении стали 2450 кг/см2, получаем момент сопротивления 45см3, а это уже 12 двутавр, это только по прочности, а метал надо подбирать по прогибам, вот и выходит 16 как минимум, если не хотите чтоб высота помещения в центре комнаты была на 5-10 см меньше чем у стены, хотя и в этом есть свои плюсы, воду разлитую на втором этаже можно кружкой будет собрать на полу

На такой пролёт при шаге 1м, нужен 16й двутавр или 18й швеллер +-:rolleyes:
Вы знаете сколько может нести 18-й швеллер при жесткой заделке?
Или Вам абы ляпнуть что-нибудь?

Перекрытие собственно деревянное толщ. 50 мм (оно же и потолок), более никакой дополнительной нагрузки кроме жилой в 180 кг небудет.
Возникла идея балки соеденить между собой по бокам чтоб нагрузка от одной передавалась частично на другую — поможет?

Если это балки перекрытия, то для жилья только полезных нагрузок 150х1.2=180 кг/м2, добавте сюда собственный вес перекрытия, потолков, и полов, вот и получится около 400 — 500 кг/м2. При пролете 4,7м и шаге балок 1м, изгибающий момент в элементе 1.1т*м, при расчетном сопротивлении стали 2450 кг/см2, получаем момент сопротивления 45см3, а это уже 12 двутавр, это только по прочности, а метал надо подбирать по прогибам, вот и выходит 16 как минимум, если не хотите чтоб высота помещения в центре комнаты была на 5-10 см меньше чем у стены, хотя и в этом есть свои плюсы, воду разлитую на втором этаже можно кружкой будет собрать на полу
При жесткой заделке с обоих сторон, 10 швеллер/двутавр несет 350 кг на м.п. Если на эти перекрытия уложен пол из досок то вполне нормально!
16-й швеллер несет тонну на м.п.

Вы знаете сколько может нести 18-й швеллер при жесткой заделке?
Или Вам абы ляпнуть что-нибудь?
А Вы уверены, что у автора топика будет жёсткая заделка?;)

Перекрытие собственно деревянное толщ. 50 мм (оно же и потолок), более никакой дополнительной нагрузки кроме жилой в 180 кг небудет.
Возникла идея балки соеденить между собой по бокам чтоб нагрузка от одной передавалась частично на другую — поможет?

Фото или рисунки, где и как и из чего закладные сделаны?

Набросано от руки, но думаю понятно будет.

При жесткой заделке с обоих сторон, 10 швеллер/двутавр несет 350 кг на м.п. Если на эти перекрытия уложен пол из досок то вполне нормально!…
Так швеллер или балка?? Нормы трошки отличаются…
Незабудьте пожалуйста о коефициенте перегрузки (хотя бы 1,5).

…..16-й швеллер несет тонну на м.п.
Теоретическая жесткая заделка не предполагает «жесткого задела» металла на поясе 200Х200 мм. При Вашей нагрузке на пролет 4,5 метра ляжет 4,5 ТОННЫ, пусть даже распределенной нагрузки. Я ОЧЧЧень хочу посмотреть на эти останки (в случае испытаний отдельной балки). А не дай боже сосредоточенной??- ваще полная ж.па. Конечно в каркасе с шагом в 1м теоретически все должно работать в норме. Но с точки зрения практики (я не спец, но от него не далек), запас прочности на перегруз — маловат. Нормативная нагрузка на 1 квм в таких случаях берется 250 кг/квм+вес самого перекрытия в 10м сечении метала с конструктивом пола и шумейкой составит ок 30-40кг/квм=280,,290 кг/квм. Т.е. если брать минимальный запас по прочности с МАХ доспустимой нагрузкой в 290*1,5=435 кг, попадаем в 14 (балка)…16 (швел) сечение
Это ж перекрытие дома а не времянки/сарая
Кроме того 10е сечение не даст нормальной шумоизоляции.

ИМХО Больше не меньше, я за 14ю балку.

А если от опоры сбоку к швеллеру доварить еще отрезок швеллера около 500 мм с обеих коцов, чтобы уменьшить пролет тонкого сечения, тогда опасный пролет станет уже 3500 мм.

Так швеллер или балка?? Нормы трошки отличаются…

Практически одинаково. Ну до 10% максимум различия.
Использование швеллера экономически целесообразней чем двутавра (если переводить нагрузки на единицу веса балки).

Незабудьте пожалуйста о коефициенте перегрузки (хотя бы 1,5).

Вы имели в виду коэф. надежности?
Тут согласен с Вами, хотя везде принимают 1,2.

Теоретическая жесткая заделка не предполагает «жесткого задела» металла на поясе 200Х200 мм.
Изначально не было ясно что да как.
Для меня жесткая заделка — если к примеру, сверху на балках будет стоять стена второго этажа.

При Вашей нагрузке на пролет 4,5 метра ляжет 4,5 ТОННЫ, пусть даже распределенной нагрузки. Я ОЧЧЧень хочу посмотреть на эти останки (в случае испытаний отдельной балки). А не дай боже сосредоточенной??- ваще полная ж.па.
Такие цифры подтверждаются расчетами для жесткой заделки, при этом учтен Кнадежноси=1,2. Законы писали/доказывали не я и не Вы, но ими пользуются уже не один десяток лет.

Читайте также  Можно ли перфоратором сверлить дерево

Т.е. если брать минимальный запас по прочности с МАХ доспустимой нагрузкой в 290*1,5=435 кг
Еще раз скажу что при расчетах к=1.2.

Кроме того 10е сечение не даст нормальной шумоизоляции.

Думаю 10 см. мин ваты вполне достаточно для шумки.

А если от опоры сбоку к швеллеру доварить еще отрезок швеллера около 500 мм с обеих коцов, чтобы уменьшить пролет тонкого сечения, тогда опасный пролет станет уже 3500 мм.
Поставьте лучше с шагом, например, не 1 м, а 0,7-0,8 метра.

Вы имели в виду коэф. надежности?
Тут согласен с Вами, хотя везде принимают 1,2.
Не спорю. Есть одно НО: чем меньше сечение несущего элемента, тем больше тот самый К… На 20 балке К можно применять и 1,12. На 24 — К=1,1, А на 10м номере К=1,5 (не могу найти йенту умную книгу, так бы дал автора)

Поставьте лучше с шагом, например, не 1 м, а 0,7-0,8 метра.

+1 или вдвойне делать.

Я наверное так бы и сделал, шаг уменьшил, но вот уже закладные расставленые на шаг 1м и бетоном залиты. Швеллера предварительно кинул, пробовал становиться прогибаються, думаю всетаки обварить их между собой уголком или проф. трубой — понимаю что колхоз, но нет возможности купить хорошие балки. Так все-таки кто может эпюры привести для таких конструкций.

Я наверное так бы и сделал, шаг уменьшил, но вот уже закладные расставленые на шаг 1м и бетоном залиты. Швеллера предварительно кинул, пробовал становиться прогибаються, думаю всетаки обварить их между собой уголком или проф. трубой — понимаю что колхоз, но нет возможности купить хорошие балки. Так все-таки кто может эпюры привести для таких конструкций.
Вставляйте две балки друг в друга или ставьте двутавром.

…Так все-таки кто может эпюры привести для таких конструкций.
Есть программулина, БАЛКА называется. Пошукайте в ИНете. Классная фишка, выдает эпюры на прогиб, момент иннерции, крутящий и т.д. Неплохой выбор по конструкциям опор.
К стати, можете поиграться и с нагрузками в различных вариантах. Сама проверяет удовлетворение сечения заданным нагрузкам в металле, дереве.
Удачи :beer:

Ксати именно этой прогой и пользовался она у меня давно есть, просто засомневался она пропустила 10-й швеллер, но хотелось еще и мнение людей выслушать

16-й швеллер несет тонну на м.п.
На каком пролете?
От куда такие суждения, вы не правильно ставите задачу, есть исходные данные: пролет, назначение помещений, конструкция пола, перекрытия и потолков.
Дальше все просто:
1)собираем нагрузки,
2) определяем усилия,
3) принимаем сечения.
А бросаться голыми цифрами каждый может, благо ответственности нико за эти тоны не несет.
Я наверное так бы и сделал, шаг уменьшил, но вот уже закладные расставленые на шаг 1м и бетоном залиты. Швеллера предварительно кинул, пробовал становиться прогибаються, думаю всетаки обварить их между собой уголком или проф. трубой — понимаю что колхоз, но нет возможности купить хорошие балки. Так все-таки кто может эпюры привести для таких конструкций.
Можно уменьшить шаг, не обязательно привязыватся к закладным, закрепите доп. балки анкерами. Но, главная проблема в металлоконструкциях- прогибы, по ним надо подбирать сечения, развязав их между собой полностью проблему не решить, прогибы в пролетных конструкциях убираются жесткостью сечения (определяющим фактором является его высота) может решить проблему поставив балку на балку с верху, что это даст кроме перерасхода материала- не скажу надо считать, проще купить нужные сечения и не выдумывать велосипед, а 10й швеллер еще пригодятся.
Эпюры усилий- это прочностная характеристика.
Не спорю. Есть одно НО: чем меньше сечение несущего элемента, тем больше тот самый К… На 20 балке К можно применять и 1,12. На 24 — К=1,1, А на 10м номере К=1,5 (не могу найти йенту умную книгу, так бы дал автора)
Не вводите людей в заблуждения, чем меньше сечение — тем меньше его жесткость, причем зависимость тут не прямая, и коэффициенты надежности по нагрузкам тут не причем, они зависят от используемых материалов, условий монтажа, класса ответственности здания, у вас алгоритм подбора не верный в корне, описал выше.
Для меня жесткая заделка — если к примеру, сверху на балках будет стоять стена второго этажа.
Думаю 10 см. мин ваты вполне достаточно для шумки.
Жесткая заделка на опорах не определяется нагрузкой в месте опирания- это условие передачи нагрузки, чтоб на опоре была жесткая заделка надо создать хотя-бы две точки передачи нагрузки, причем на дальней от пролета опоре будет усилие от балки направленное в верх, а в самой балке у стены будет присутствовать крутящий момент.
Еще есть такое явление как зыбкость (раскачивание конструкции или в народе называемое «резонанс»), очень характерно для маленьких сечений с малыми нагрузками.
Касаемо шумоизоляции лучше всего использовать в данном случае песок, или хотя-бы керамзит, звуковая волна убирается массой, утеплитель ее только ломает, + это поможет избежать раскачивания конструкции (ее зыбкости).
А если от опоры сбоку к швеллеру доварить еще отрезок швеллера около 500 мм с обеих коцов, чтобы уменьшить пролет тонкого сечения, тогда опасный пролет станет уже 3500 мм.
расчетный пролет можно уменьшить поставив доп. подпорки с низу под углом 45градусов, тогда опирание можно условно считать как жестко защемленное на опорах.
Есть программулина, БАЛКА называется.
Желательно еще много техничной литературы почитать чтоб корректно ей пользоваться. Можно легко напутать с размерностью величин, необходимыми требованиями к прогибам на разных пролетах, условиями опирания, шагом раскрепления элементов.
Хотя для общего развития ознакомится полезно будет, удачи)

Про зыбкость можно подробнее, это что то вроде вибрации при ударе по балкам или как?

Как усилить швеллер на прогиб-изгиб и на скручивание

При строительстве жилых зданий и прочих сооружений каждый сталкивается с необходимостью правильного расчета и монтажа перекрытия. Перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, находящуюся внутри здания, которая делит его на смежные помещения по вертикали (этажи, чердак и т.п.). Кроме того, данная конструкция является несущей, так как она воспринимает все нагрузки, приходящие от мебели, людей, оборудования и самого перекрытия и передает их либо на стены, либо на колонны (зависит от типа сооружения).

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые . Из названия второго вида следует, что они . Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.


Расчет нагрузки на двутавр

Двутавр – вид фасонного металлопроката, способный принимать большие нагрузки, по сравнению с уголком и швеллером. В частном строительстве металлопрокат с сечением Н-образного профиля используется только при создании крупногабаритных строений. Для выбора подходящего номера двутавровой балки производят профессиональные расчеты на прочность и прогиб с помощью формул или с использованием онлайн-калькулятора. Исходными данными являются: длина пролета, тип закрепления балки, характер нагрузки, планируемый шаг размещения профильного проката, наличие или отсутствие дополнительных опор, марку стали.

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
  • схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Гнутый стальной швеллер: ГОСТ, сортамент, технические характеристики

Исходной заготовкой при производстве гнутого профиля является стальная горяче- или холоднокатаная полоса. Процесс изготовления проходит на профилегибочных агрегатах. Гнутый металлопрофиль можно отличить от горячекатаного по скругленным наружным углам и одинаковой толщине стенки и полок, которая не превышает 8 мм. При гибке устраняются некоторые поверхностные дефекты. В отличие от горячекатаной металлопродукции, которая выпускается только равнополочной, гнутая производится как равно-, так и неравнополочной. Сортамент равнополочных изделий определяется ГОСТом 8278-83, неравнополочных – ГОСТом 8281-80. Их ассортимент гораздо шире перечня горячекатаного проката П-образного профиля. Высота стенки равнополочного профиля – 25-410 мм, ширина полки – 26-65 мм, толщина стенки – 2-8 мм.

Из-за прочности, уступающей аналогичной характеристике горячекатаных металлоизделий, различные марки гнутого швеллера применяются в качестве дополнительных усиливающих элементов в металлоконструкциях, при проведении отделочных работ, мероприятий по реконструкции ветхих строений, в которых невысокая масса металла имеет решающую роль.

Заключение

Усиление швеллера при различных напряжениях и нагрузках требует особого подхода, изучающего их характер. Только так можно подобрать наиболее подходящий способ, который бы обеспечил высокую прочность конструкции. В каждом случае потребуется обязательное проведение расчётов, чтобы внесённые изменения не оказались ошибочными.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

Как рассчитать и выбрать размер швеллера — на странице «Моменты сопротивления швеллера по ГОСТ»

Произведем расчет швеллера для перекрытия исходя из следующих условий. Имеется помещение, размером 6х8 м. Шаг хлыстов швеллера перекрытия составляет р = 2 м. Логично предположить, что швеллер следует укладывать вдоль короткой стены, что позволит снизить максимальный изгибающий момент, действующий на него. Нормативная нагрузка на один квадратный метр составит 540 кг/м2, а расчетная – 624 кг/м2 (согласно СНиП, учитывая коэффициенты надежности для каждой составляющей нагрузки). Пусть швеллер перекрытия с каждой стороны опирается на стену длиной 150 мм. Тогда рабочая длина швеллера будет составлять:

  • L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

Нагрузка на один погонный метр швеллера составит (нормативная и расчетная соответственно):

  • qн = 540∙р = 540∙2 = 1080 кг/м = 10,8 кН
  • qр = 540∙р = 624∙2 = 1248 кг/м = 12,48 кН
Читайте также  Сварочный аппарат для начинающих какой выбрать

Максимальный момент в сечении швеллера будет равен (для нормативной и расчетной нагрузки):

  • Мн = qн∙L2/8 = 10,8∙6,22/8 = 51,9 кН∙м
  • Мр = qр∙L2/8 = 12,48∙6,22/8 = 60 кН∙м

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

  • Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

Ry = 240 МПа – сопротивление стали С245, расчетное γ = 1 – коэффициент условий работы

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Способы закрепления швеллера при устройстве перекрытий

  • Межэтажная балка перекрытия – шарнирно-опертая, испытывает равномерно-распределенную нагрузку.
  • Козырек из двух швеллеров с железобетонным заполнителем – консольные балки с жесткой заделкой, нагружаются равномерно-распределенно.
  • Балка перекрытия, выпущенная за пределы стены, – шарнирно-опертая с равномерной нагрузкой.
  • Перемычка, предназначенная для опирания одной или двух балок перекрытия, – шарнирно-опертая с одной или двумя сосредоточенными нагрузками.
  • Козырек из двух профилей со стальным листом между ними и с установленной стеной – консольные балки с сосредоточенной нагрузкой.

От правильного выбора номера швеллера, шага между балками и способа закрепления во многом зависит надежность строительной конструкции.

Недопустимое крепление швеллера анкерными болтами к стене

Если вы приварили швеллер к пластине, а эту пластину закрепили к стене четырьмя распорными анкерами (или другим количеством анкеров – не имеет значения), это будет шарнир

. Болты испытывают выдергивающее усилие, пластина – гибкая, все это приведет к повороту балки на опоре. Это не мгновенное разрушение конструкции, а растянутое во времени. Поначалу поворот происходит очень медленно и незаметно, но он постоянно увеличивается – и это будет происходить до критического момента, когда самый слабый элемент в конструкции не выдержит и вызовет аварийное состояние. И каким бы надежным и мощным ни был швеллер, если узел его крепление не надежен, вся конструкция считается аварийной.

Недопустимое крепление кронштейна из швеллера к существующей стене

Если вы выбьете в существующей стене нишу (не важно, на всю толщину стены или не на всю), приварите к швеллеру пластину и уложите все это на пластичный раствор, а нишу потом забетонируете (или заполните раствором), то такой вариант тоже является шарниром

. Чем меньше глубина заделки в стену, тем больше возможности у швеллера повернуться, и тем быстрее возникнет аварийное состояние. Но даже если заглубить швеллер на всю толщину стены, все равно у него останется возможность поворота, т.к. качественного заполнения раствором не получится при малых размерах ниши, швеллер под нагрузкой будет выкрашивать этот раствор и стремиться выскочить из гнезда. Такой вариант крепления возможен только для балки, опирающейся двумя концами, или для балкона с подкосом или стойкой на конце.

Крепление швеллера к стене – швеллер сверху

В данном варианте швеллер приваривается к пластине, которая крепится анкерными болтами к монолитному поясу (или монолитной подушке). Помимо этого важно заанкерить верхнюю часть швеллера, чтобы препятствовать повороту. Для этого к нему приваривается сверху уголок, который будет заделан в кладку стены, служащей в том числе пригрузом для швеллера. Уголок – это один из вариантов анкеровки. Можно также к верхней полке швеллера приварить металлический элемент, который в свою очередь будет приварен к закладной детали в монолитном поясе или в перекрытии. Главное – создать надежный анкер, препятствующий повороту швеллера.

Следует обратить внимание, что для надежной конструкции балкона нужно не только выполнить расчет швеллера, но и расчет узла его опирания. Рассмотрим это на примере.

Пример.
Расчет консольной конструкции балкона в виде швеллерной балки без подкоса и узла опирания швеллера.

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

  • σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа

Крайние балки делаются из швеллера марки 14А, центральные – из 16А. Литера «А» обозначает точность прокатки. Предпочтительнее всего приобретать изделия, маркированные литерой «А», означающей очень точную прокатку.

Стандартные швеллеры выпускают длиной от 2 до 12 метров, погонаж более 12 метров изготавливается на заказ и обозначается литерой «С» при маркировке.

Как работает швеллер на нагрузку

В строительных работах разного рода нередко возникает надобность в металлическом каркасе или усилении отдельных элементов кладки. Соответствующий металлопрокат – уголок, швеллер, двутавр – подбирают исходя из допустимой для арматуры нагрузки.

  1. Описание и виды швеллеров
  2. Виды нагрузок
  3. Характеристики швеллеров
  4. Как рассчитать швеллер на прогиб и изгиб
  5. Расчетные схемы
  6. Исходные данные
  7. Анализ результата

Описание и виды швеллеров

Швеллер – П-образный фасонный профиль

Швеллер – вид фасонного профиля. Это изделие с П-образной конфигурацией, состоит из стенки и полочек. Последние могут быть параллельными друг другу, с уклоном внутрь, разной длины. Конфигурация и габариты изделия определяют его назначения.

Различают горячекатаный швеллер и гнутый.

Горячекатаный – изготавливается методом горячей прокатки. Полосу стали прогревают до температуры в +1000°С и подают на стан. Валки придают заготовке П-образную форму. У такой балки полки точно параллельны друг другу. Углы жесткие. Такие конструкции чаще всего используются для армирования, так как способны выносить очень высокие несущие нагрузки.

Различают 5 видов горячекатаного швеллера:

  • П – элемент с параллельными полочками;
  • У – внешние углы граней достигают 90 градусов, а внутри создают уклон за счет разной толщины. Величина наклона не превышает 10%;
  • Э – за счет скругления параллельных полочек изделие, в целом, меньше весит, при таких же прочностных характеристиках;
  • Л – облегченный вариант с меньшей толщиной стенки и граней;
  • С – специальный профиль с конфигурацией, определяемой потребностями промышленной отрасли.

Гнутый профиль отличается скругленными углами внутри и снаружи. Его изготавливают холодным методом. Стальную полосу сгибают на валках без предварительного прогрева. Такая технология дороже, но получаемый швеллер намного прочнее и долговечнее. Его можно использовать для напрягаемого каркаса. Различают 4 варианта:

  • В – с наклоненными внутрь гранями;
  • П – с параллельными полочками;
  • Л – вариант меньшей толщины и массы при других стандартных размерах;
  • С – специальный.

Гнутый профиль выносит меньшую несущую нагрузку, однако гораздо устойчивее к кручению, сжатию и растяжению.

Виды нагрузок

Нагрузка на балку бывает 3 видов.

  • Постоянная – это масса самой детали, а также конструкций, на которые она опирается.
  • Временная – возникает под действием какого-либо фактора. Различают нагрузки длительные, наподобие веса перегородок, массы накапливаемой во время дождя воды, и кратковременные – вес передвигающихся людей, давление ветра, снега.
  • Особая – появляется при нестандартных обстоятельствах, например, из-за землетрясений, деформации фундамента.

Нагрузки на швеллер вычисляют самостоятельно по формулам из справочника либо пользуются онлайн-калькулятором. В сложных случаях нужно обращаться к специалисту.

Характеристики швеллеров

Главная задача изделия как армирующей или несущей конструкции – восприятие механической нагрузки. Величина эта зависит от самой детали – толщины, размеров, сорта стали – и внешних параметров – конструкции, предполагаемых нагрузок.

Чтобы выполнить расчет швеллера на прочность, нужно учесть следующие характеристики:

  • нормативная нагрузка, допустимая для изделия данного типа – указывается в документации или в справочнике;
  • тип – важно учесть конфигурацию полок, продольное и поперечное сечение, поэтому формулы расчета для равнополочного или разнополочного профиля отличаются;
  • длина изделия;
  • число деталей, которые придется укладывать друг с другом, чтобы создать единую конструкцию;
  • типоразмер с максимальным вертикальным прогибом.

Тип стали и габариты балки связаны с показателем нормативного давления. Допустимая нагрузка на швеллер указывается в таблицах.

Как рассчитать швеллер на прогиб и изгиб

Расчет швеллера на прогиб – необходимый элемент при проектировании здания или другого объекта, в составе которого используется балка. Вычисления производят самостоятельно или с помощью специальных онлайн-калькуляторов.

Вручную расчеты выполняются следующим образом. Допустим, используется профиль 10П, сделанный из стали 09Г2С. Он имеет шарнирное крепление. Длина его 10 м. В справочнике находят еще несколько необходимых показателей: предел текучести для указанного сорта стали – 345 МПа, момент сопротивления по осям X и Y – 34,9 и 7,37 соответственно.

Максимальная нагрузка на изгиб при шарнирном закреплении появляется посредине балки и вычисления по формуле: M=W*Ryh.

Вычисляют допустимый момент для 2 вариантов:

  • стенка расположена вертикально – 34,9*345=12040,5 H*m;
  • стенка горизонтальна – 7,37*345=2542,65 H*m.

Вычислив момент, определяют допустимую нагрузку на швеллер:

  • g1=8*12040,5/102=-96,3 кгс/м;
  • g2=8*2542,65/102=20,3 кгс/м.

Для данного случая очевидно, что несущая способность у балки, расположенной вертикально, в 5 раз лучше, чем у профиля, установленного горизонтально.

Расчетные схемы

Схема укладки швеллера влияет на формулу расчета. По способу распределения давления и типу крепления различают 5 вариантов.

  • Однопролетная с шарнирным опиранием – например, профиль, установленный на стены для межэтажного перекрытия. Нагрузка в этом случае равномерно распределена.
  • Консольная – балка жестко закреплена одним концом, второй не опирается. Нагрузка равномерно распределена. Вариант применяют при обустройстве козырька из двух элементов.
  • Шарнирно-опертая – более сложной конфигурации. Балка устанавливается на 2 опоры и консоль. Так монтирует балконы, например.
  • Однопролетная с шарнирным опиранием, но с давлением, оказываемой двумя конструкциями. Примером служит швеллер, на который опирают 2 балки.
  • Однопролетная, устанавливаемая на 2 основания и на которую опирается еще одна балка.
  • Консольная, сосредоточенная одной силой.

Исходные данные

Расчет допустимой нагрузки на швеллер проще рассчитать, используя онлайн-калькуляторы. Чтобы получить результат, необходимо указать нужные данные. Список включает:

  • тип расчетной схемы;
  • длину пролета в метрах;
  • нормативную нагрузку – данные о ней получают из соответствующего ГОСТа;
  • расчетную нагрузку, то есть ту, что как предполагается, создает конструкция;
  • количество изделий, необходимых для перекрытия, козырька, балкона;
  • расположение – вертикальное или горизонтальное;
  • расчетное сопротивление – зависит от марки стали;
  • тип используемого профиля – указывается вид балки, серия – П, У, Э, и толщину стенки.

Достаточно ввести цифры в соответствующие окошки, чтобы получить необходимую величину.

Анализ результата

Калькулятор выдает итог в виде определенных показателей.

  1. Вес балки – точнее 1 погонного метра изделия. Он позволяет оценить вес будущей балки и учесть нагрузку, которую он создает на стену и фундамент.
  2. Момент сопротивления швеллера – необходимый для обеспечения стабильности конструкции.
  3. Максимальный прогиб, допустимый для швеллера, перекрывающего пролет.
  4. Расчет по прочности указывает момент сопротивления изделия, которое решили использовать. Здесь же указывается главный определяющий параметр – запас, то есть, показатель, указывающий, насколько момент сопротивления выбранного профиля больше или меньше расчетного. Если в результате вычислений появляется значение со знаком «+», швеллер можно использовать, если со знаком «-» – балка не подходит.
  5. Расчет по прогибу показывает собственно величину прогиба, которая возникает у швеллера под влиянием нормативной нагрузки. Запас определяет, насколько устойчивость профиля превосходит или не дотягивает до предельных.

Каркас в бетонных конструкциях требуется для упрочнения сооружения. Но эту роль он выполняет, только если правильно рассчитана оказываемая нагрузка и верно подобран швеллер, удерживающий эту нагрузку.

Вес двутавровой балки – важный фактор несущей способности

При строительстве жилых зданий и прочих сооружений каждый сталкивается с необходимостью правильного расчета и монтажа перекрытия. Перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, находящуюся внутри здания, которая делит его на смежные помещения по вертикали (этажи, чердак и т.п.). Кроме того, данная конструкция является несущей, так как она воспринимает все нагрузки, приходящие от мебели, людей, оборудования и самого перекрытия и передает их либо на стены, либо на колонны (зависит от типа сооружения).

Читайте также  Лакирование дерева в домашних условиях

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые . Из названия второго вида следует, что они . Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Укладка деревянных балок

Строители знают о недостатках дерева и стараются свести их к минимуму. Перед монтажом перекрытия все деревянные детали обрабатывают антисептиками, предотвращающими гниение, повреждения насекомыми. Места соприкосновения балок из бруса с кирпичом, бетонными плитами и блоками газобетона изолируют различными материалами.

А чтобы повысить пожарную безопасность, древесину подвергают обработке растворами, не позволяющими ей вспыхнуть сразу же при появлении открытого огня.

Монтаж межэтажных конструкций начинают с заранее подготовленных несущих балок. Они укладываются параллельно короткой стене жилища. Шаг укладки зависит от ширины пролёта, но в среднем он равняется 1 м. Дальше потребуются несложные материалы, обеспечивающие утепление, а также не обойтись без следующих инструментов:

Процесс укладки деревянного перекрытия из балок и досок

  • пилы;
  • молотка;
  • монтажного ножа;
  • рулетки;
  • строительного степлера.

Балки укрепляют анкерами в нишах кирпичной стены. Но перед закладкой делают косой срез на торцах бруса и пропитывают его антисептиком. Область соприкосновения древесины с кирпичом просмаливают, оборачивают рубероидом. Концы опор в нишах должны закрываться наглухо. Щели можно ликвидировать монтажной пеной.

Затем на несущие балки укладывают лаги для пола, а под них, чтобы уменьшить колебание конструкции, кладут резиновые прокладки. Снизу выполняют подшивку для потолка. Чердачным и подвальным перекрывающим устройствам необходимо утепление. Межэтажным перегородкам без него можно обойтись, но хорошая звукоизоляция обязательна.

Одним их основных конструкционных элементов, применяющихся для устройства перекрытий чердаков или помещений второго этажа в основном в малоэтажном индивидуальном строительстве, является деревянная или металлическая балка, выполняющая одновременно функции лаги пола и основы для крепления потолочных покрытий. Широкому распространению балочных перекрытий способствовали небольшая стоимость исходных строительных материалов и возможность устройства перекрытий без применения грузоподъемных механизмов.

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
  • схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

Как рассчитать и выбрать размер швеллера — на странице «Моменты сопротивления швеллера по ГОСТ»

Произведем расчет швеллера для перекрытия исходя из следующих условий. Имеется помещение, размером 6х8 м. Шаг хлыстов швеллера перекрытия составляет р = 2 м. Логично предположить, что швеллер следует укладывать вдоль короткой стены, что позволит снизить максимальный изгибающий момент, действующий на него. Нормативная нагрузка на один квадратный метр составит 540 кг/м2, а расчетная – 624 кг/м2 (согласно СНиП, учитывая коэффициенты надежности для каждой составляющей нагрузки). Пусть швеллер перекрытия с каждой стороны опирается на стену длиной 150 мм. Тогда рабочая длина швеллера будет составлять:

  • L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

Нагрузка на один погонный метр швеллера составит (нормативная и расчетная соответственно):

  • qн = 540∙р = 540∙2 = 1080 кг/м = 10,8 кН
  • qр = 540∙р = 624∙2 = 1248 кг/м = 12,48 кН

Максимальный момент в сечении швеллера будет равен (для нормативной и расчетной нагрузки):

  • Мн = qн∙L2/8 = 10,8∙6,22/8 = 51,9 кН∙м
  • Мр = qр∙L2/8 = 12,48∙6,22/8 = 60 кН∙м

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

  • Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

Ry = 240 МПа – сопротивление стали С245, расчетное γ = 1 – коэффициент условий работы

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

  • σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа
    В условиях частного строительства иногда возникает необходимость изготовления бетонного перекрытия прямо на строительной площадке. Такая необходимость появляется, если по каким-либо обстоятельствам отсутствует желание или возможность приобретения готового стандартного железобетонного изделия.

Рассматривать причины, которыми обуславливается данное решение, мы не будем. Лучше поговорим о том, как сделать бетонное перекрытие своими руками. Этому вопросу посвящено много специализированной литературы, но неподготовленному человеку разобраться в строительной терминологии бывает достаточно сложно.

При обустройстве перекрытия, в первую очередь, обращается внимание на взаимозависимость между необходимой шириной и длиной конструкции, толщиной заливаемого бетона, площадью и формой создаваемого изделия. Не будем вдаваться в столь сложные строительные расчеты, а разберемся с некоторыми особо важными технологическими нюансами. Если вы решили самостоятельно построить перекрытие из бетона, то без основных знаний вам не обойтись. Представленные советы дадут ряд преимуществ начинающему строителю, поэтому эффект от проделанной работы скорее всего превзойдет ваши ожидания.

Во-первых, качественное бетонное перекрытие, в отличие от гипсокартонной перегородки, не будет пропускать посторонние звуки. Во-вторых, хождение по новому бетонному полу не будет напоминать передвижение по качающейся корабельной палубе. Для примера возьмем типичное бетонное перекрытие, длина которого равняется 5 метрам. Такой параметр самый распространенный в современном строительстве. И самостоятельно изготавливать даже в частном строительстве обычно приходится конструкции этих же габаритов.

Швеллера для бетонного перекрытия


Нужен ли он вообще для рассматриваемого изделия? Можно ли использовать какой-либо другой металлопрокат, к примеру, имеющий вид двутавра? Так вот, его можно приобретать без раздумий. Для представленной конструкции он по праву считается наиболее подходящим.

К сожалению, из-за его довольно высокой стоимости, позволить себе применение двутавра могут не многие. Стоимость швеллера более привлекательна, и, естественно, при ее сравнении со стоимостью двутавра, в правильности выбора сомневаться не приходится.


Со швеллером вы определились. Теперь поговорим об этом более детально. Для бетонного перекрытия с длиной, равной 5 метрам, достаточно будет 14 швеллера. Экономить и заказывать 12 швеллер не стоит, так как по комнате вы будете передвигаться, как по палубе. Причем сама конструкция будет прочной и предназначенной для значительных нагрузок. Но ходить по ней будет некомфортно.

Возведение перекрытия начинается с монтирования швеллера в кирпичную стену. Используя перфоратор выдолбите в поверхности выемки, вставьте в них, в специально предназначенные для этого места, швеллер «на ребро». Класть плашмя материал ни в коем случае нельзя. В толщу стены швеллер должен входить приблизительно на 11 – 13 сантиметров. Для увеличения долговечности его можно ввести еще глубже. Если швеллер будет немного выступать с другой стороны кирпичной стены, то в этом нет ничего страшного, кроме образовавшегося большого теплового моста. Очень удобно вместе с перфоратором использовать шлифмашина по бетону — все получится довольно аккуратно.

Швеллера нельзя укладывать беспорядочно. Они должны располагаться на расстоянии 1 метра друг от друга. Расстояние меньше одного метра – это излишество, больше – снижение надежности конструкции. Для данных расчетов в интернете есть специальные форумы. Но, приняв расстояние в 1 метр, необходимость в расчетах исчезает.

Арматура для бетонного перекрытия


Жадничать в данном вопросе не стоит. Вам придется в любом случае приобрести 12–ю арматуру. Куски такой арматуры необходимы для связки швеллеров перекрытия. Ее следует приваривать к нижним краям швеллеров перпендикулярно их направлению.

При применении рассмотренной арматуры, стоит учитывать, что шаг между прутьями не должен быть выше 20 см, при использовании 10-й – он должен быть ниже 15 см. Экономия при проведении этих работ абсолютно неуместна.

Арматура укладывается параллельно швеллерам. Так же, как и швеллера, она должна быть в стене не менее чем на 10 см. То есть, следует при помощи перфоратора сделать в стене отверстия, в которые будут вставляться концы продольных прутьев, располагающихся параллельно швеллерам. Продольная и поперечная арматура укладывается с одинаковым шагом. Поле выполнения всего вышеперечисленного в плоскости нижнего края швеллера у вас располагается огромная решетка.

Арматуру в местах пересечения рекомендуется не варить, а перевязывать проволокой из стали диаметром сечения 3 мм. Идентичная решетка должна быть и в плоскости верхнего края швеллера. После этого можно уже обустраивать опалубку, заливать бетонный раствор поверх арматуры, сооружать монолитное перекрытие из бетона.

Готовое перекрытие необходимо каждый день смачивать небольшим количеством воды и, для набора требуемой прочности, накрывать бетон пленкой. Проводить эту процедуру следует на протяжении 10 – 14 дней. В прошествии первого месяца бетон набирает максимальную прочность.