Расчет стальной балки на устойчивость

Обновлено: 07.01.2025

Чтобы посчитать сечение деревянной балки - необходимо собрать нагрузку, действующая на балку. В зависимости от длительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам относятся:

  • собственный вес деревянной балки;
  • собственный вес перекрытия, чердачного перекрытия и т.д.;

К временным нагрузкам относятся:

  • длительная нагрузка (полезная нагрузка, принимается в зависимости от назначения здания);
  • кратковременная нагрузка (снеговая нагрузка, принимается в зависимости от географического расположения здания);
  • особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д. В рамках данного калькулятора не учитывается);

Нагрузки на балку разделяют на два типа: расчетные и нормативные. Расчетные нагрузки применяются для расчета балки на прочность и устойчивость (1 предельное состояние). Нормативные нагрузки устанавливаются нормами и применяется для расчета балки на прогиб (2 предельное состояние). Расчетные нагрузки определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент нагрузки по надежности. В рамках данного калькулятора расчетная нагрузка применяется при определении прогиба балки в запас.

Нагрузки можно собрать на нашем сайте.

После того как собрали поверхностную нагрузку на перекрытие, измеряемой в кг/м2, необходимо посчитать сколько из этой поверхностной нагрузки на себя берет балка. Для этого надо поверхностную нагрузку умножить на шаг балок(так называемая грузовая полоса).

Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 400кг/м2, а шаг балок 0,6м. Тогда распределенная нагрузка на деревянную балку будет: Qраспр.= 400кг/м2 * 0,6м = 240кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор

2. Выбор предельного прогиба

В зависимости от назначения балки и ее пролета задаем вертикальный предельный прогиб по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия) Пункт2.а. Смысл вертикального прогиба заключается в следующем: например, прогиб l/250 означает, что для балки длинной 4м предельный вертикальны прогиб равен fult = 4м / 250 = 0,016м = 16мм в месте максимального прогиба для балки. Для балки на двух опорах загруженной равномерно или с сосредоточенной нагрузкой посередине балки - максимальный прогиб будет посередине пролета. Для консольной балки максимальный прогиб - на свободном конце балки.

3. Задание ширины искомого сечения балки.

В зависимости от конструктивных требований задаем ширину сечения балки. Расчет деревянной балки сводится к тому, что необходимо подобрать требуемую высоту hтр сечения деревянной балки, которое способно выдержать заданную нагрузку и не превысить заданный предельный прогиб.

Алгоритм расчета деревянной балки, используемый в данном калькуляторе

По заданной нагрузке и пролету производится построение эпюры моментов и поперечной силы. Эпюра поперечной силы находится для информации (чтобы знать какая нагрузка давит на опоры балки) и в расчете не используется. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.

2. Расчет по прочности и прогибу

После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и hтр и из таблицы рекомендуемого сортамента выбрать подходящее сечение высотой равное hтр деревянной балки по ширине сечения (b) и по Wтр. Следует отметить, что калькулятор подбирает именно по Wтр, нахождение hтр сделано для наглядности, чтобы видеть какая высота сечения должна быть. Для подбора деревянной балки по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента пиломатериалов подбирают подходящее сечение.

3. Подбор деревянной балки из таблицы сортамента пиломатериалов по ГОСТ 244454-80

Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается сечение с большей выстой сечения.

Общая и местная устойчивость металлических балок.

Означает ли это, что общую устойчивость необходимо проверять только для двутавровых балок.

Далее раздел 7 того же СНиПа определяет порядок расчета стенки балки на устойчивость. Приведены некоторые типы сечений, где показано как определять hef и bef.

Онако среди данных типов сечений нет вообще прокатных. А из гнутых нету прямоугольных и квадратных труб. В этих типах сечений проверять устойчивость стенок не нужно?
Отдельно идут круглые трубы, тут и вовсе нельзя определить ни hef ни bef, у них тоже нет такого понятия как проверка местной устойчивости?

Фрагмент из СНиП II-23-81 "Стальные конструкции" 5.15. Расчет на устойчивость балок двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости стенки и удовлетворяющих требованиям пп. 5.12 и 5.14*, следует выполнять по формуле
Означает ли это, что общую устойчивость необходимо проверять только для двутавровых балок.?

Нет, не означает. Приложение 7* СНиП II-23-81* приводит методики расчета для двутавров (равнополочных и неравнополочных), тавров и швеллеров. Почему так сформулирован пункт 5.15 судить не берусь. Что же касается замкнутых прямоугольных сечений, то они обладают очень хорошей сопротивляемости кручению, а потеря устойчивости при изгибе в значительной степени зависит от этого фактора (см формулы приложения 7*). Поэтому в нормы данный тип расчета не включен, как малозначительный по сравнению с другими факторами. Хотя г-н Горев не согласен и приводит упрошенный расчет такого типа сечений.

Далее раздел 7 того же СНиПа определяет порядок расчета стенки балки на устойчивость. Приведены некоторые типы сечений, где показано как определять hef и bef. Онако среди данных типов сечений нет вообще прокатных. А из гнутых нету прямоугольных и квадратных труб. В этих типах сечений проверять устойчивость стенок не нужно?

Для прокатных изгибаемых сечений считается, что стенки подобраны таким образом, что их устойчивость обеспечена. Про замкнутые сечения так с ходу без литературы не скажу, но у себя в программе мы написали соответствующий блок - в понедельник посмотрю. Сейчас могу только отослать к Пособию к СНиП II-23-81*. Прочитайте раздел 7 - в любом случае будет полезно.

Отдельно идут круглые трубы, тут и вовсе нельзя определить ни hef ни bef, у них тоже нет такого понятия как проверка местной устойчивости?

Совершенно верно - идут отдельно. И раздел в СНиПе им соответственно посвящен отдельнй - 8.2.

P.S. Вы уже ощущаете, что запрошенных данных по профилям в Вашей базе "маловато будет"

Нет, не означает. Приложение 7* СНиП II-23-81* приводит методики расчета для двутавров (равнополочных и неравнополочных), тавров и швеллеров.

Да, действительно. Ну а что же касается всех остальных профилей? Круглые, квадратные, прямоугольные трубы рассчитывать не нужно? "Хорошая сопротивляемость кручению" - это личное мнение или оно подкреплено соответствующими указаниями СНиПа? Но даже если так, то есть еще те же уголки. Их устойчивость определять не нужно?

Для прокатных изгибаемых сечений считается, что стенки подобраны таким образом, что их устойчивость обеспечена.

А разве в этой формуле в знаменателе не должно быть произведение I*t, где t - толщина стенки?

Да, действительно. Ну а что же касается всех остальных профилей? Круглые, квадратные, прямоугольные трубы рассчитывать не нужно? "Хорошая сопротивляемость кручению" - это личное мнение или оно подкреплено соответствующими указаниями СНиПа? Но даже если так, то есть еще те же уголки. Их устойчивость определять не нужно?
.
Кем считается?

При реальных сортаментных трубах - все они тонкостенные с расчетной точки зрения. Откуда взят термин "безмоментные" - не вполне ясно, но, по-видимому, речь идет о безмоментной теории расчета тонкостенных оболочек, не учитывающей влияния на их напряжённое состояние оболочечных изгибающих и крутящих моментов ввиду малости влияния.

Именно так и должно быть. Это обычная сопроматовская формула без хитростей. В старых изданиях так четко и написано. В новых - чисто техническая ошибка при компьютерном наборе, сбивающая с толку.

Ну, это неверный подход, с моей точки зрения. Точнее сказать он неприменим в данном случае. Вот в нормах например сказано - нужно определять общую устойчивость балок. И тут же идет пункт, который описывают случаи, кога общую устойчивость проверять не нужно. Точно такой же подход логичен и при определении местной устойчивости. Есть раздел, где описывается как определять местную устойивость и уж коль для прокатных профилей этого делать не нужно - вполне логично это упомянуть. Впрочем, нет никаких проблем посчитать местную устойчивость прокатных профилей по этим самым нормам.

Что это за точка зрения такая? То есть формулы раздела 5 в части изгибаемых элементов не применимы к круглым труба?

Ну, это неверный подход, с моей точки зрения. Точнее сказать он неприменим в данном случае. Вот в нормах например сказано - нужно определять общую устойчивость балок. И тут же идет пункт, который описывают случаи, кога общую устойчивость проверять не нужно. Точно такой же подход логичен и при определении местной устойчивости. Есть раздел, где описывается как определять местную устойивость и уж коль для прокатных профилей этого делать не нужно - вполне логично это упомянуть. Впрочем, нет никаких проблем посчитать местную устойчивость прокатных профилей по этим самым нормам.

СНиП говорит о ненадобности чего-либо, если только она наличиствует не всегда, а только при определенных условиях. Если ни при каких условиях ничего считать не надо - он молчит как партизан. Впрочем, при написании программы, действительно, проще делать указанную проверку и для прокатных сечений. Во всяком случае, мы именно так и поступили.

Теория определяет тонкостенные элементы как такие, у которых толщины на порядок отличаются от высоты/ширины. Где-то есть и более конкретные цифирки (не вспомню), тоже, впрочем, весьма условные. Согласно этому все сечения строительных сортаментов за малым исключением (например, сплошной кругляк или квадрат) являются тонкостенными. Что каcается раздела 5 СНиП, то он большой , но положения по общей устойчивости к круглым трубам не применимы - ну не теряют они общую устойчивость и все тут . Точно также неприменим к круглым трубам и раздел 7, толкующий о местной устойчивости стенок.

Есть еще один аспект: СНиП он же написан для какой то конкретной страны, для принятых в ней каких-то конкретных традиций строительства и проектирования. Не было принято массово применять прямоугольные трубы в качестве балок - вот и не написано о них в СНиПе. Но это не значит, что не написано нигде. Начали применять фермы из гнуто-сварных профилей - там есть сжато-изгибаемый пояс. Нитонисе, смотрите раздел 15 пособия по проектированию (о конструкциях из гнутосварных замкнутых профилей). Там описана и методика расчета на устойчивость стенок гнутосварных профилей при работе их как балок (вернее это сжато-изгибаемые элементы) в местах приложения нагрузки. А теперь смотрим дальше. Рис.26 того же Пособия. Коэфициент k зависящий от тонкостенности пояса. Возьмем сталь с Ry=260МПа. Для такой стали k равен единице при отношении D/t=47. Это значит, что если у вас профильная труба 200х200 то при толщине стенки 200/47=4.5мм устойчивость стенки былки проверять не нужно. Если же применяете профиль с стенкой меньше 4,5мм, ну так посчитайте этот k по формуле на графике рис.26, или считайте устойчивость стенки по формулам СНиПа ка для открытого профиля, какая там разница. Но часто ли приходится применять профиля с такой тонкой стенкой?

А из гнутых нету прямоугольных и квадратных труб. В этих типах сечений проверять устойчивость стенок не нужно?

Вот посмотрел, как такие расчеты реализованы у нас в программе. Выяснилось: по пункту 7.5 Пособия (стр. 40 бумажного варианта) через деформации кромок. Еще раз рекомендую прочесть весь раздел 7 Пособия.

P.S. А раздел 15 - это немного не то, точнее - не все. Здесь устойивость стенки определяется, как отметил Vavan Metallist, только в местах проиложения сосредоточенных нагрузок (в узлах). Нет,это, конечно, тоже устойчивость, но не вся. Стенка/полка может выпучится при определенных условиях в любом сечении по длине элемента.

Ну типа прочнист

Ну а что же касается всех остальных профилей? Круглые, квадратные, прямоугольные трубы рассчитывать не нужно?

Круглые и квадратные - не нужно, однозначно. Потеря устойчивости из плоскости изгиба может произойти только если изгиб происходит в плоскости большей жесткости. Прямоугольные профили (сплошные или полые) могут терять устойчивость из плоскости при изгибе в плоскости большей жесткости, но соотношения Приложения 7 для их расчета не годятся, т.к. выведены с учетом "двутаврового" выражения для секториального момента инерции: Iw=Iy*h^2/4, ну или аналогичного для неравнополочного двутавра. Почему не приводится методика расчета потери устойчивости по изгибно-крутильной форме для прямоугольников и коробов - не знаю, может они не применяются в качестве изгибаемых элементов, вам - конструкторам - виднее.

Производители проката так задумывали профили, чтобы ни при каких условиях локальная потеря устойчивости не наступила раньше, чем наступление текучести по нормальным или касательным напряжениям. Можете проверить любые профили при нулевой гибкости (длине) и убедится в этом. Правда, вот IBZ проверил все сортаменты и нашел таки два выпадающих профиля, но это наше отечественное исключение, лишь подтверждающее правило.

А из гнутых нету прямоугольных и квадратных труб. В этих типах сечений проверять устойчивость стенок не нужно?

Нужно, и из приведенных в СНиПе картинок совершенно ясно, чему для них будет равно hef.

Что касается круглых труб, то они либо теряют устойчивость по обычной изгибной форме и для них СП дает самый "хороший" тип кривой устойчивости (Таб. 6), либо по оболочечным. Расчет устойчивости оболочек достаточно проблематичен для инженерно-строительной практики и потому, я предполагаю, что сортаменты труб ограничиваются отношениями R/t, для которых наступление текучести происходит при нагрузках ниже критических, соответствующих оболочечным формам потери устойчивости. Это означает, что проверять "устойчивость стенок и полок" у труб не требуется. Тем более, что приведенные в СНиПе/СП и Еврокоде 3 формулы выведены для пластинок, и не годятся для цилиндрической оболочки.

Кака разница, суть расчета локальной устойчивости стенки-полки - расчет пластинки. Из приведенных в СНиПе картинок ясно, что нужно брать в качестве эффективной ширины пластинки для гнутых профилей. Впрочем, похоже разработчики СНиПа устали объяснять это и в СП нарисовали короб тоже.

Почему не приводится методика расчета потери устойчивости по изгибно-крутильной форме для прямоугольников и коробов - не знаю, может они не применяются в качестве изгибаемых элементов, вам - конструкторам - виднее.

СНиП он же написан для какой то конкретной страны, для принятых в ней каких-то конкретных традиций строительства и проектирования. Не было принято массово применять прямоугольные трубы в качестве балок - вот и не написано о них в СНиПе.

Вы правильно заметили в СНиП очепятка.
Проверить можно по единицам измерения кг/см2 (кН/см2, МПа и др).

А что с ним не то при работе на изгиб ?? Думаю, что здесь как раз все в порядке. Не согласны - приведите полные расчетные исходные.

Исходные данные
1. Двутавр 30Ш2 длиной 5,5 м
2. на нижнюю полку опираются плиты жб. Скорее всего по слою ц-п р-ра
(про кручение понятно что будет, вопрос не про это, хотя может позже)
3. Весьма неглупый человек говорит, что надо ставить ребра жесткости из-за местной потери устойчивости. Мне непонятно - ведь прокатный профиль не теряет местную устойчивость при сплошном приложении нагрузки до момента разрушения.

СНиП толкует про проверку местной устойчивости изгибаемых сварных двутавров, предполагая, что у проката и так она обеспечена (не путать с другими видами НДС!). При этом это не означает, что расчет для проката невозможен. Не нужен - да, но при необходимости все приведенные формулы вполне применимы. Давайте посмотрим на устойчивость стенки Вашего сечения (данные приняты для 30Ш2 по СТО АСЧМ).
hef=300-2*(15+18)=234 (мм) t=9 мм. Заглядываем в СНиП:

7.3. Устойчивость стенок балок не требуется проверять, если при выполнении условий (33) условная гибкость стенки не превышает значений:
3,5 — при отсутствии местного напряжения в балках с двусторонними поясными швами;
3,2 — то же, в балках с односторонними поясными швами;
2,5 — при наличии местного напряжения в балках с двусторонними поясными швами.
При этом следует устанавливать поперечные основные ребра жесткости согласно требованиям пп. 7.10, 7.12 и 7.13 настоящих норм.

Обращаю Ваше внимание, что пункт никак не связан с местом приложения и характером нагрузки.

Имеем hef/t*sqrt (Ry/E)=234/9*sqrt (2450/2.1*E6)=0.89 < 3.5
Как видим расчет не требуется, но может быть надо ставить ребра конструктивно? Смотрим пункт 7.10

7.10. Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значения условной гибкости стенки балки превышают 3,2 при отсутствии подвижной нагрузки и 2,2 — при наличии подвижной нагрузки на поясе балки.

Нет, и конструктивно никакой необходимости в ребрах нет. Используем 30Ш2 для изгибаемых элементов без опаски за местную устойчивость стенки без всяких ребер.

Местная устойчивость полки определяется еще проще по таблице 30 СНиП. Убедитесь сами.

Расчет стальной балки на устойчивость

Перед началом расчета стальной балки необходимо собрать нагрузку, действующая на металлическую балку. В зависимости от продолжительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.

  • собственный вес металлической балки;
  • собственный вес перекрытия и т.д.;

Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 500кг/м2, а шаг балок 2,5м. Тогда распределенная нагрузка на металлическую балку будет: Qраспр.= 500кг/м2 * 2,5м = 1250кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор

2. Построение эпюр

Далее производится построение эпюры моментов, поперечной силы. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.

3. Расчет по прочности и прогибу

После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и из таблицы сортамента выбрать подходящий металлопрофиль. Вертикальный предельный прогиб fult принимается по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия). Пункт2.а в зависимости от пролета. Например предельный прогиб fult=L/200 при пролете L=6м. означает, что калькулятор подберет сечение прокатного профиля (двутавра, швеллера или двух швеллеров в коробку), предельный прогиб которого не будет превышать fult=6м/200=0,03м=30мм. Для подбора металлопрофиля по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента подбирают подходящий металлопрофиль.

4. Подбор металлической балки из таблицы сортамента

Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается металлопрофиль с большим номером сечения.

Расчет прогонов с учетом бимомента

Прогон — это несущий элемент конструкции здания. Прогон поддерживает кровлю или пол и передает нагрузку на стены, балки или стропильную ферму.

В данной статье мы рассмотрим прогоны в промышленных зданиях из прокатных профилей, алгоритм прочностного расчета погона и балки, ответим на вопрос: «Какой профиль применять эффективнее?».

В СНиП II-23-81* (Стальные конструкции) расчет прогонов производился без учета действия бимомента, в СП 16.13330.2011 (Актуализированной редакции СНиП II-23-81*) появилось требование учета бимомента. Давайте разберемся в чем заключается учет бимомента при расчете балок и прогонов. Хотя новый СП пока носит рекомендательный характер, но вскоре он будет обязателен к применению.

При нагрузке профиля, расположенного под углом или при не равномерной нагрузке на профиль образуется изгибно-крутящий момент, который называется бимомент.

Очень подробно о расчете балок и прогонов с учетом бимомента расписано в книге «Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций. Д.В.Бычков 1962.»

Расчет на изгиб согласно СНиП II-23-81*

Рассмотрим следующий вариант нагружения:

bimoment

Расчет на прочность при изгибе в 2-х главных плоскостях рассчитывается по формуле 38 (СНиП II-23-81*)

f38

Mx и My — значения изгибающих моментов вокруг оси x-x и y-y;

Jxn и Jyn — момент инерции сечения нетто вокруг оси x-x и y-y;

x и y — расстояние от центра масс до рассматриваемой точки;

Ry — расчетное сопротивление стали изгибу;

γс — коэффициент условий работы.

Т.к. максимальное значение напряжение возникает при максимальных значениях x и y, тогда:

f38.1

Переместив Ry и γс в левую часть уравнения, получим формулу для проверки прочности элемента конструкции:

f38.2

Для равномерно-нагруженной балки максимальный момент равен:

Для прогона расположенного под наклоном формулы для определения моментов будут выглядеть следующим образом:

fM2
fM3

Wx и Wy — моменты сопротивления сечения, определяются согласно ГОСТ-у на прокат.

Ry — расчетное сопротивление стали определяется исходя из принятой марки стали согласно приложению 1 СНиП II-23-81*.

Коэффициент условий работы (γс) задается согласно таблице 6 СНиП II-23-81 и, в зависимости от назначения балки, равен от 0,9 до 1,1.

При угле наклона равной нулю My будет равен нулю, а Мx примет максимальное значение.

При увеличении угла наклона Mx уменьшается,а My увеличивается. В качестве прогона кровли обычно применяют швеллер, для него Wx имеет значение в несколько раз большее чем Wy. Для балки самым главным является значение Wx т.к. основной задачей балки является сопротивление изгибу в главной плоскости, но с увеличением угла изгибающий момент My увеличивается и это становится критическим фактором и необходимо увеличивать сечение. Для того, чтобы уменьшить момент My при больших уклонах применяют тяжи. Тяжи это элемент конструкции кровли, применяемый для уменьшения скатной составляющей момента. Схему расположения тяжей показана на следующих рисунках:

tagi3
tagi4

Верхний прогон тяжами не закрепляется т.к. нагрузка на него меньше, и покрытие кровли сможет обеспечить необходимую прочность. Тяжи делают из проката круглого сечения, в обычных ситуациях диаметр принимается 16 мм. Установка тяжей позволяет уменьшить изгибающий момент My.

Если тяжи делят прогон на 2-е части, то эпюра моментов будет соответствовать эпюре моментов 2-х пролетной балки, формула вычисления My будет выглядеть следующим образом:

fM4

Если тяжи делят прогон на 3-и части, то эпюра моментов будет соответсовать эпюре 3-х пролетной балки. Здесь есть интересный момент, при максимальном изгибающем моменте Mx изгибающий момент My не принимает своего максимального значения. В середине пролета My равен:

fM5

Максимальное значение My будет в точках крепления тяжей, здесь My принимает значение:

fM6

Изгибающий момент Mx в точке крепления тяжа примет значение :

Необходимо проверить оба условия.

Использование тяжей даже при угле 5 градусов дает прирост несущей способности 30 % по сравнению с прогоном без использования тяжей, поэтому их использование более чем оправданно. На более больших углах наклона использовать тяжи просто необходимо.

Расчет на изгиб согласно СП 16.133330.2011

Расчет на изгиб согласно СП 16.13330.2011 производится по формуле 43:

f43sp16

γс — коэффициент условий работы;

Jω-секториальный момент инерции;

1 — просто единица :).

Первые 2-а слагаемые мы уже разобрали, 3-е слагаемое это расчет напряжения в сечении при действии бимомента.

Бимомент возникает при скручивании профиля, но не обязательно необходимо прикладывать крутящий момент к профилю чтобы появился бимомент. При приложении нагрузки не через центр масс или при наклоне профиля возникают силы, скручивающие профиль. Если не учитывать эти силы, то профиль, особенно тонкостенный, может не выдержать нагрузки и закрутиться — это явление называют депланацией сечения. Мы разберем расчет прогона из швеллера при различных углах наклона.

Расчет бимомента B производим согласно методике, написанной в книге Д.В.Бычкова «Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций».

Бимомент при равномерно-распределенной нагрузке вычисляется согласно формуле в Приложении 12 Д.В.Бычкова «Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций»:

α — это не угол, а коэффициент, определяемый согласно графика для определения расчетных изгибно-крутящих бимоментов (Приложение 12);

q — равномерно-распределенная нагрузка;

e — эксцентриситет приложения нагрузки относительно оси вращения;

l — длина стержня.

На следующем рисунке представлена схема нагружения швеллера:

bimoment2

Коэффициент α определяется согласно следующему графику:

grafikbm

R — коэффициент, который можно найти в Приложении 3, таблице 4 Руководства по подбору сечений элементов строительных стальных конструкций, это значение равно:

Перемножаем эти 2-а значения и по графику определяем значение α.

Нагрузку q разлагать по оси х-х и у-у не нужно.

Эксцентриситет для варианта представленного на рисунке вычисляется по формуле:

fe

Jω-секториальный момент инерции и ω-секториальная площадь определяются согласно Приложению 3, таблице 4 Руководства по подбору сечений элементов строительных стальных конструкций.

Точки расположения секториальных площадей показаны на следующем рисунке

Ssekt

Чтобы рассчитать балку на изгиб с учетом бимомента нам необходимо сделать расчет для 4-х точех. Для балки с равномерно-распределенной нагрузкой без тяжей знаки для составляющих формулы 43 СП 16.13330.2011 будут выглядеть следующим образом:

bimoment1

f43sp161

f43sp16.3

f43sp16.4

Стоит отметить, что в данном случае бимомент разгружает профиль, т.е. если расчитывать без учета бимомента, то несущая способность профиля будет ниже.

Расчет прогона с учетом бимомента с раскреплением тяжами не рассмотрен т.к. этой методики в книге Бычкова нет, но я постараюсь найти методику расчета.

Также необходимо проверить прогоны на прочность при поперечной силе, расчет на прочность при действии сосредоточенной силы, расчет на прочность в опорном сечении и проверить прогиб. Методику расчета вы можете найди в моей предыдущей статье Расчет балки , но, как правило, самым критическим фактором является расчет на изгиб.

Итог:

В итоге мы видим что учет бимомента разгружает профиль, но пока новый СП 16.13330.2011 носит лишь рекомендательный характер, поэтому прогон необходимо считать по СНиП II-23-81*.

Для расчета прогонов я сделал программку в Excel, которая позволяет подобрать необходимый прогон из швеллера для кровли, скачать ее можно здесь

Читайте также: