Прогиб от сосредоточенной нагрузки: Расчет балки на действие сосредоточенной нагрузки

Содержание

Расчет балок на прогиб. Максимальный прогиб балки: формула расчета

Балка – элемент в инженерии, представляющий собой стержень, который нагружают силы, действующие в направлении, перпендикулярном стержню. Деятельность инженеров зачастую включает в себя необходимость расчета прогиба балки под нагрузкой. Этой действие выполняется для того, чтобы ограничить максимальный прогиб балки.

Типы

На сегодняшний день в строительстве могут использоваться балки, изготовленные из разных материалов. Это может быть металл или дерево. Каждый конкретный случай подразумевает под собой разные балки. При этом расчет балок на прогиб может иметь некоторые отличия, которые возникают по принципу разницы в строении и используемых материалов.

Деревянные балки

Сегодняшнее индивидуальное строительство подразумевает под собой широкое применение балок, изготовленных из дерева. Практически каждое строение содержит в себе деревянные перекрытия. Балки из дерева могут использоваться как несущие элементы, их применяют при изготовлении полов, а также в качестве опор для перекрытий между этажами.

Ни для кого не секрет, что деревянная, так же как и стальная балка, имеет свойство прогибаться под воздействием нагрузочных сил. Стрелка прогиба зависит от того, какой материал используется, геометрических характеристик конструкции, в которой используется балка, и характера нагрузок.

Допустимый прогиб балки формируется из двух факторов:

  • Соответствие прогиба и допустимых значений.
  • Возможность эксплуатации здания с учетом прогиба.

Проводимые при строительстве расчеты на прочность и жесткость позволяют максимально эффективно оценить то, какие нагрузки сможет выдерживать здание в ходе эксплуатации. Также эти расчеты позволяют узнать, какой именно будет деформация элементов конструкции в каждом конкретном случае. Пожалуй, никто не будет спорить с тем, что подробные и максимально точные расчеты – это часть обязанностей инженеров-строителей, однако с использованием нескольких формул и навыка математических вычислений можно рассчитать все необходимые величины самостоятельно.

Для того чтобы произвести правильный расчет прогиба балки, нужно также брать во внимание тот факт, что в строительстве понятия жесткости и прочности являются неразрывными. Опираясь на данные расчета прочности, можно приступать к дальнейшим расчетам относительно жесткости. Стоит отметить, что расчет прогиба балки – один из незаменимых элементов расчета жесткости.

Обратите ваше внимание на то, что для проведения таких вычислений самостоятельно лучше всего использовать укрупненные расчеты, прибегая при этом к достаточно простым схемам. При этом также рекомендуется делать небольшой запас в большую сторону. Особенно если расчет касается несущих элементов.

Расчет балок на прогиб. Алгоритм работы

На самом деле алгоритм, по которому делается подобный расчет, достаточно прост. В качестве примера рассмотрим несколько упрощенную схему проведения расчета, при этом опустив некоторые специфические термины и формулы. Для того чтобы произвести расчет балок на прогиб, необходимо выполнить ряд действий в определенном порядке. Алгоритм проведения расчетов следующий:

  • Составляется расчетная схема.
  • Определяются геометрические характеристики балки.
  • Вычисляется максимальную нагрузку на данный элемент.
  • В случае возникновения необходимости проверяется прочность бруса по изгибающему моменту.
  • Производится вычисление максимального прогиба.

Как видите, все действия достаточно просты и вполне выполнимы.

Составление расчетной схемы балки

Для того чтобы составить расчетную схему, не требуется больших знаний. Для этого достаточно знать размер и форму поперечного сечения элемента, пролет между опорами и способ опирания. Пролетом является расстояние между двумя опорами. К примеру, вы используете балки как опорные брусья перекрытия для несущих стен дома, между которыми 4 м, то величина пролета будет равна 4 м.

Вычисляя прогиб деревянной балки, их считают свободно опертыми элементами конструкции. В случае балки перекрытия для расчета принимается схема с нагрузкой, которая распределена равномерно. Обозначается она символом q. Если же нагрузка несет сосредоточенный характер, то берется схема с сосредоточенной нагрузкой, обозначаемой F. Величина этой нагрузки равна весу, который будет оказывать давление на конструкцию.

Момент инерции

Геометрическая характеристика, которая получила название момент инерции, важна при проведении расчетов на прогиб балки. Формула позволяет вычислить эту величину, мы приведем ее немного ниже.

При вычислении момента инерции нужно обращать внимание на то, что размер этой характеристики зависит от того, какова ориентация элемента в пространстве. При этом наблюдается обратно пропорциональная зависимость между моментом инерции и величиной прогиба. Чем меньше значение момента инерции, тем больше будет значение прогиба и наоборот. Эту зависимость достаточно легко отследить на практике. Каждый человек знает, что доска, положенная на ребро, прогибается гораздо меньше, чем аналогичная доска, находящаяся в нормальном положении.

Подсчет момента инерции для балки с прямоугольным сечением производится по формуле:

J=b*h^3/12, где:

b – ширина сечения;

h – высота сечения балки.

Вычисления максимального уровня нагрузки

Определение максимальной нагрузки на элемент конструкции производится с учетом целого ряда факторов и показателей. Обычно при вычислении уровня нагрузки берут во внимание вес 1 погонного метра балки, вес 1 квадратного метра перекрытия, нагрузку на перекрытие временного характера и нагрузку от перегородок на 1 квадратный метр перекрытия. Также учитывается расстояние между балками, измеренное в метрах. Для примера вычисления максимальной нагрузки на деревянную балку примем усредненные значения, согласно которым вес перекрытия составляет 60 кг/м², временная нагрузка на перекрытие равна 250 кг/м², перегородки будут весить 75 кг/м². Вес самой балки очень просто вычислить, зная ее объем и плотность. Предположим, что используется деревянная балка сечением 0,15х0,2 м. В этом случае ее вес будет составлять 18 кг/пог.м. Также для примера примем расстояние между брусьями перекрытия равным 600 мм. В этом случае нужный нам коэффициент составит 0,6. 3/48*E*J, где:

F – сила давления на брус.

Также обращаем внимание на то, что значение модуля упругости, используемое в расчетах, может различаться для разных видов древесины. Влияние оказывают не только порода дерева, но и вид бруса. Поэтому цельная балка из дерева, клееный брус или оцилиндрованное бревно будут иметь разные модули упругости, а значит, и разные значения максимального прогиба.

Вы можете преследовать разные цели, совершая расчет балок на прогиб. Если вы хотите узнать пределы деформации элементов конструкции, то по завершении расчета стрелки прогиба вы можете остановиться. Если же ваша цель – установить уровень соответствия найденных показателей строительным нормам, то их нужно сравнить с данными, которые размещены в специальных документах нормативного характера.

Двутавровая балка

Обратите внимание на то, что балки из двутавра применяются несколько реже в силу их формы. Однако также не стоит забывать, что такой элемент конструкции выдерживает гораздо большие нагрузки, чем уголок или швеллер, альтернативой которых может стать двутавровая балка.

Расчет прогиба двутавровой балки стоит производить в том случае, если вы собираетесь использовать ее в качестве мощного элемента конструкции.

Также обращаем ваше внимание на то, что не для всех типов балок из двутавра можно производить расчет прогиба. В каких же случаях разрешено рассчитать прогиб двутавровой балки? Всего таких случаев 6, которые соответствуют шести типам двутавровых балок. Эти типы следующие:

  • Балка однопролетного типа с равномерно распределенной нагрузкой.
  • Консоль с жесткой заделкой на одном конце и равномерно распределенной нагрузкой.
  • Балка из одного пролета с консолью с одной стороны, к которой прикладывается равномерно распределенная нагрузка.
  • Однопролетная балка с шарнирным типом опирания с сосредоточенной силой.
  • Однопролетная шарнирно опертая балка с двумя сосредоточенными силами.
  • Консоль с жесткой заделкой и сосредоточенной силой.

Металлические балки

Расчет максимального прогиба одинаковый, будь это стальная балка или же элемент из другого материала. Главное — помнить о тех величинах, которые специфические и постоянные, как к примеру модуль упругости материала. При работе с металлическими балками, важно помнить, что они могут быть изготовлены из стали или же из двутавра. Прогиб металлической балки, изготовленной из стали, вычисляется с учетом, что константа Е в данном случае составляет 2·105Мпа. Все остальные элементы, вроде момента инерции, вычисляются по алгоритмам, описанным выше.

Расчет максимального прогиба для балки с двумя опорами

В качестве примера рассмотрим схему, в которой балка находится на двух опорах, а к ней прикладывается сосредоточенная сила в произвольной точке. До момента прикладывания силы балка представляла собой прямую линию, однако под воздействием силы изменила свой вид и вследствие деформации стала кривой.

Предположим, что плоскость ХУ является плоскостью симметрии балки на двух опорах. Все нагрузки действуют на балку в этой плоскости. В этом случае фактом будет то, что кривая, полученная в результате действия силы, также будет находиться в этой плоскости. Данная кривая получила название упругой линии балки или же линии прогибов балки. Алгебраически решить упругую линию балки и рассчитать прогиб балки, формула которого будет постоянной для балок с двумя опорами, можно следующим образом.

Прогиб на расстоянии z от левой опоры балки при 0 ≤ z ≤ a

F(z)=(P*a2*b2)/(6E*J*l)*(2*z/a+z/b-z3/a2*b)

Прогиб балки на двух опорах на расстоянии z от левой опоры при а ≤ z ≤l

f(z)=(-P*a2*b2)/(6E*J*l)*(2*(l-z)/b+(l-z)/a-(l-z)3/a+b2), где Р – прикладываемая сила, Е – модуль упругости материала, J – осевой момент инерции.

В случае балки с двумя опорами момент инерции вычисляется следующим образом:

J=b1h13/12, где b1 и h1 – значения ширины и высоты сечения используемой балки соответственно.

Заключение

В заключение можно сделать вывод о том, что самстоятельно вычислить величину максимального прогиба балки разных типов достаточно просто. Как было показано в этой статье, главное — знать некоторые характеристики, которые зависят от материала и его геометрических характеристик, а также провести вычисления по нескольким формулам, в которых каждый параметр имеет свое объяснение и не берется из ниоткуда.

Прогиб балки | Полный обзор и важные взаимосвязи — Lambda Geeks

Содержание: Отклонение луча
  • Определение кривой прогиба
  • Определение угла отклонения
  • Определение отклонения
  • Граничные условия прогиба балки
  • Взаимосвязь между силами нагрузки, поперечной силой, изгибающим моментом, наклоном и прогибом
  • Уравнения и соотношения изгиба балки
  • Таблица прогиба балки и формулы для стандартных случаев нагружения
  • Отклонение и наклон балки с примерами Случай I: выступающая балка
  • Случай II: определение максимального прогиба балки без опоры с точечной нагрузкой в ​​центре.
  • Случай III: определение максимального прогиба балки с простой опорой при сосредоточенной точечной нагрузке на расстоянии «а» от опоры А.
  • Метод двойной интеграции
  • Процедура метода двойного интегрирования
  • Метод двойного интегрирования для нахождения прогиба балки на примере консольная балка с равномерно распределенной нагрузкой
  • Метод двойного интегрирования для треугольной нагрузки

In инженерия, отклонение — степень смещения элемента конструкции под действием нагрузки (из-за его деформации). Это может относиться к углу или расстоянию. Расстояние прогиба элемента под нагрузкой можно рассчитать путем интегрирования функции, которая математически описывает наклон отклоненной формы элемента под этой нагрузкой. Существуют стандартные формулы для прогиба общих конфигураций балок и загружений в отдельных местах. В противном случае используются такие методы, как виртуальная работа, прямая интеграция, метод Кастильяно, метод Маколея или метод прямой жесткости.

Кривая отклонения

Когда балки нагружены поперечными или продольными нагрузками, начальная прямая продольная ось деформируется в кривую, известную как упругая кривая балки или кривая прогиба. Кривая прогиба — это деформированная ось выбранной балки.

Угол отклонения

Наклон можно определить как угол между продольной осью балки и касательной, построенной к кривой деформации балки в любом желаемом месте. Это угол поворота нейтральной оси луча. Измеряется в радианах.

прогиб

Отклонение — это поступление или смещение любой точки на оси балки, измеренное в направлении y от начальной прямой продольной оси до точки на кривой прогиба балки. Измеряется в миллиметрах. Прогиб представляет собой отклонение прямой продольной оси из-за поперечной нагрузки. Напротив, изгиб балки представляет собой отклонение начальной прямой продольной оси из-за осевой сжимающей нагрузки. Обычно он представлен как ‘у»

Если балка изгибается по дуге окружности, это называется изгибом по окружности; в противном случае это называется некруглым изгибом. Предположим, что на призматическую балку действует переменный изгибающий момент. В этом случае это приводит к изгибу некруглого типа, а если он подвергается постоянному изгибающему моменту, приводит к круговому изгибу балки.

Граничные условия прогиба балки
  1. y равен нулю на опоре штифта или ролика.
  2. y равен нулю на встроенной или консольной опоре.
  3. Предположим, что изгибающий момент и жесткость на изгиб являются разрывными функциями x. В этом случае невозможно написать одно дифференциальное уравнение для всей балки; уравнения кривой для двух соседних сегментов должны удовлетворять данным двум условиям на стыке сегментов:
  • 1. y для левой части должен быть равен y для правой части.
  • 2. Уклон левого участка должен быть равен уклону правого участка.

Взаимосвязь между силами нагрузки, поперечной силой, изгибающим моментом, наклоном и прогибом

Рассмотрим горизонтальную балку AB в ненагруженном состоянии. Если AB отклоняется под нагрузкой, новое положение будет A’B ‘. 4}

Таблица прогиба балки и формулы для стандартных случаев нагружения:
  • Максимальный наклон и прогиб консольной балки происходит на свободном конце балки, в то время как на зажатом конце консольной балки не наблюдается наклона или прогиба.
  •  Для балки без опоры с симметричными условиями нагружения максимальный прогиб может быть найден в середине пролета. Максимальный уклон наблюдается у опор балки. Максимальный прогиб возникает при нулевом уклоне.
https://www.pinterest.it/pin/711076228644344940/Наклон и прогиб для балки с простой опорой при различных условиях нагрузки

Прогиб и наклон балки с примерами

Случай I: Свисающая балка

Рассмотрим выступающую стальную балку, несущую сосредоточенную нагрузку P = 50 кН на конце C.

Для выступающей балки: (a) определить наклон и максимальное отклонение, (b) оценить наклон на расстоянии 7 м от точки A и максимальное отклонение по заданным данным. {- 3} \; m = -8.93 \; мм

Метод двойной интеграции

Если жесткость на изгиб EI постоянна, а момент является функцией расстояния x, интегрирование EI (d2 y) / (dx2 ) = M даст наклон

EI \ frac {dy} {dx} = \ int M dx + C_1
EIy = \ int \ int Mdxdx + C_1x + C_2

где С1 и C2 являются константами. Они определяются с помощью граничных условий или других условий на балке. Вышеприведенное уравнение дает отклонение y как функцию от x; это называется уравнением кривой упругости или деформации.

Вышеупомянутый метод анализа прогиба и наклона балки известен как метод двойного интегрирования для расчета прогибов балки. Если изгибающий момент и жесткость на изгиб являются непрерывными функциями x, одно дифференциальное уравнение может быть записано для всей балки. Для статически определенной балки существует две опорные реакции; каждая из них накладывает определенный набор ограничений на наклон упругой кривой. Эти ограничения называются граничными условиями и используются для определения двух постоянных интегрирования.

Граничные условия метода двойного интегрирования
  1. y равен нулю на опоре штифта или ролика.
  2. y равен нулю на встроенной или консольной опоре.
  3. Предположим, что изгибающий момент и жесткость на изгиб являются разрывными функциями x. В этом случае невозможно написать одно дифференциальное уравнение для всей балки; уравнения кривой для двух соседних сегментов должны удовлетворять данным двум условиям на стыке сегментов:
  • 1. y для левой части должен быть равен y для правой части.
  • 2. Уклон левого участка должен быть равен уклону правого участка.

Процедура метода двойного интегрирования
  • Нарисуйте упругую кривую балки и примите во внимание все необходимые граничные условия, такие как y равен нулю на опоре пальца или ролика и y равен нулю на встроенной или консольной опоре.
  • Определите изгибающий момент M на произвольном расстоянии x от опоры методом сечений. Используйте соответствующие правила изгибающего момента при нахождении момента М. для разрывного момента, уравнения кривой для двух соседних сегментов должны удовлетворять данным двум условиям на стыке между сегментами: 1. y для левой части должно быть равно y для правой секции. 2. Уклон левого участка должен быть равен уклону правого участка.
  • Проинтегрируйте уравнение дважды, чтобы получить наклон и прогиб, и не забудьте найти постоянное интегрирование для каждого сечения с использованием граничных условий.

Примеры метода двойного интегрирования для определения прогиба балки

Рассмотрим консольную балку длиной L, показанную на рисунке ниже, с равномерно распределенной нагрузкой. В консольной балке один конец зафиксирован, а другой конец может свободно двигаться. Мы выведем уравнение для наклона и изгибающего момента для этой балки, используя метод двойного интегрирования. 4}{120}

у = -0.01758 \; м

Чтобы узнать о прочности материала (нажмите сюда)и метод площади момента Открыть.

Расчет уголка на прогиб

Главная » Разное » Расчет уголка на прогиб


Расчет уголка на прогиб и изгиб

Данный онлайн-калькулятор предназначен для того, чтобы Вы могли легко и быстро подобрать размеры уголка в зависимости от приходящейся на него нагрузки. Особенность его в том, что на одной странице возможно сравнение равнополочных (ГОСТ 8509-93) и неравнополочных (ГОСТ 8510-86) уголков. Последние, в свою очередь, можно подбирать в зависимости от расположения его в пространстве, т.е. в зависимости от того, как он будет ориентирован относительно нагрузки.

Содержание:

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

Расчет уголков производится на изгиб и прогиб (по прочности и по деформациям) для следующих расчетных схем:

  • Тип 1 — однопролетная шарнирно-опертая балка с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: перемычка из уголка, которая несет плиты перекрытия и небольшую высоту кладки. (Подробнее о расчете перемычек из уголка см. этот калькулятор).
  • Тип 2 — консольная балка с жесткой заделкой с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: железобетонный козырек, выполненный с применением уголка, который жестко (с применением ребер жесткости, ограничивающих любые повороты) приварен к железобетонной стене.
  • Тип 3 — однопролетная шарнирно-опертая балка с консолью с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: тот же козырек, что и в предыдущей схеме, только здесь уголок с одной стороны заводится в стену, а с другой опирается на раскос (на рисунке синий).
  • Тип 4 — однопролетная шарнирно-опертая балка с одной сосредоточенной силой. Пример: перемычка, на которую опирается одна балка перекрытия.
  • Тип 5 — однопролетная шарнирно-опертая балка с двумя сосредоточенными силами. Пример: перемычка, на которую опираются две сосредоточенные силы.
  • Тип 6 — консольная балка с одной сосредоточенной силой. Пример: козырек дома с кирпичной стенкой на нем, построенного в африканской республике (где никогда не выпадает снег) по фантазии африканского архитектора. Уголки этого козырька жестко заделаны в стену, так как описано во второй схеме.

Примечание: рассчитываемый уголок на рисунках с примерами окрашен в красный цвет.

Калькулятор

Расчет прогиба балки онлайн калькулятор. Площадь поперечного сечения профиля. Расчет на прочность.

Описание

При выборе схемы с распределенной нагрузкой, приложенная «Нагрузка Q» указывается как относительная «килограмм на метр». Определяется она по формуле Q = [общяя нагрузка, кг]/[общая длина, м].

Использование калькулятора «Расчет прогиба балки онлайн» значительно сократит время и послужит залогом надежных инженерных конструкций.

Калькулятор разработан исключительно по формулам Сопромата и справочным данным для каждого типа материала и сечения балки. Расчет прогиба сечения является теоретическим, следовательно практические значения могут быть отличными от расчетных и зависеть от множества условий.
Однако значения полученные в данном калькуляторе будут невероятно полезными и послужат основой для расчета необходимой конструкции.

Для быстрого доступа к расчетам необходимого профиля добавьте калькулятор в избранное (CTRL+D на ПК или значек «звездочка» справа вверху браузера)

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.

Дано.

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).

Калькулятор для расчета стойки из швеллера, двутавра, тавра и уголка на прочность, устойчивость и гибкость
Вид проката

Уголок равнополочныйУголок неравнополочныйШвеллер с уклоном полокШвеллер с паралельными гранями полокДвутавр с уклоном полокДвутавр с паралел. гранями полок нормальныйДвутавр с паралел. гранями полок широкопол.Двутавр с паралел. гранями полок колнныйДвутавр с паралел. гранями полок доп.сери(Д)Тавр с паралелными гранями полок нормальныйТавр с паралел. гранями полок широкополочныйТавр с паралелными гранями полок колнный

 Вид и назначение стоек (колонн)

Стойки и раскосы передаюшие реакции опорОсновные колонныВторостепенные колонны
Сталь С235 (Ст3кп2)Сталь С245 (Ст3пс5,Ст3сп5)Сталь С255 (СтГпс,Ст3Гсп)Сталь С285 (Ст3сп,Ст3Гпс,Ст3Гсп)Сталь С345 (12Г2С,09Г2С)Сталь С345К (10ХНДП)Сталь С375 (12Г2С)Сталь С390 (14Г2АФ)Сталь С390Д (14Г2АФД)Сталь С440 (16ГАФ)Сталь С590 (12Г2СМФ)
Если Вашего материала нет в таблице, но Вам известно его расчётное сопротивление, введите его значение в это поле (кг/см2):
РАЗМЕРЫ ВЫБРАННОГО ПРОФИЛЯ:
Выберите схему крепления стойки Введите параметры для расчёта

Размеры проката углового профиля оговариваются ГОСТ 8509-93 и ГОСТ 8510-86; швеллеров ГОСТ 8240-97; двутавров ГОСТ 26020-83; тавров – ТУ 14-2-685-86; (получаемых продольной разрезкой пополам горячекатаных двутавров с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83).

При проектировании строительных конструкций необходимо принимать схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость сооружения в целом, а также его отдельных элементов при монтаже и эксплуатации.

Поэтому стойку,находящуюся под действием сжимающей её нагрузки необходимо проверять:

  • на прочность;
  • устойчивость;
  • допустимую гибкость.

Согласно Актуализированной редакция СНиП II-23-81 (CП16.13330, 2011) расчет на прочность элементов из стали при центральном растяжении или сжатии силой P следует выполнять по формуле:

P/Fp*Ry*Yc <= 1, где

  • P – действующая нагрузка,
  • Fp – плошадь поперечного сечения стойки,
  • Ry – расчётное сопротивление материала (стали стойки), выбирается по таблице В5 Приложения “В” того же СНиПа;
  • Yc – коэффициент условий работы по таблице 1 СНиПа (0.9-1.1). В соответствии с примечанием к этой таблице (пункт 5) в калькуляторе принято Yc=1.

Проверку на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой P следует выполнять по формуле:

P / Fi*Fp*Ry*Yc <= 1, где

Fi – коэффициент продольного изгиба центрально-сжатых элементов.

Коэффициент Fi введён в расчёт в качестве компенсации возможности некоторой не прямолинейности стойки, недостаточной жесткости её крепления и неточности в приложении нагрузки относительно оси стойки. Значение Fi зависит от марки стали и гибкости колонны и часто берётся из таблицы 72 СНиП II-23-81 1990г. исходя из гибкости стойки и расчётного сопротивления выбранной стали сжатию, растяжению и изгибу.

Это несколько упрощает и огрубляет расчёт, так как СНиП II-23-81* предусматривает специальные формулы для определения Fi. Гибкость (Lambda) – некоторая величина, характеризующая свойства рассматриваемого стержня в зависимости от его длины и параметров поперечного сечения, в частности радиуса инерции:

Lambda = Lr / i; здесь

  • Lr – расчётная длина стержня;
  • i – радиус инерции поперечного сечения стержня (стойки,колонны).

Радиус инерции сечения i равен корню квадратному из выражения I / Fp, где

  • I – момент инерции сечения,
  • Fp – его площадь.

Lr (расчётная длина) определяется как MuL;

здесь L- длина стойки,а Mu – коэфф., зависящий от схемы её крепления:

  • “заделка-консоль”(свободный конец) – Mu = 2;
  • “заделка-заделка”-Mu = 0.5;
  • “заделка-шарнир” -Mu = 0.7;
  • “шарнир-шарнир”-Mu=1.

Следует иметь ввиду,что при наличии у формы поперечного сечения 2-ух радиусов инерции (например, у швеллера, двутавра, тавра – относительно осей x-x и y-y), при расчёте Lambda используется меньший.

Уголки (как равнополочные так, и неравнополочные) имеют минимальный радиус инерции относительно оси z-z, который и используется в расчётах. Кроме того,сама Lambda (гибкость стойки), рассчитанная по формуле Lambda=Lr/i не должна превышать 220-ти в соответствии с табл. 19.СНиП II-23-81*; там же содержатся ограничения на предельную гибкость центрально-сжатых стержней.

Для их использования необходимо сделать выбор в таблице калькулятора “Вид, назначение стоек…”. Предельная гибкость стоек, кроме их геометрических параметров, зависит также от коэфф. продольного изгиба (Fi), действующей нагрузки(P), расчётного сопротивления материала стойки (Ry) и условий её работы (Yc).

ПРИМЕЧАНИЕ. Размеры выбранного швеллера, двутавра и тавра указываются в строке “РАЗМЕРЫ ВЫБРАННОГО ПРОФИЛЯ”; размеры полок уголков-в их таблицах; толщина уголков выбирается отдельно после появления возможных толщин выбранного номера уголка в вышеуказанной строке.

Расчет металлической балки на прогиб: учимся составлять формулы

Приветствую тебя, читатель экспресс-курса — «сопромат для чайников» на сайте – SoproMats.ru. Меня зовут Константин Вавилов, я являюсь автором статей по сопромату и других материалов данного ресурса. В этой статье, будем рассматривать универсальную методику расчета прогибов балки — метод начальных параметров. Как и любая другая статья для чайников, на нашем проекте, этот материал будет изложен максимально просто, лаконично и без лишних заумных терминов.

В качестве примера, возьмем металлическую балку на двух опорах. Запишем для нее формулу для вычисления прогиба, посчитаем его численное значение. И также в конце этой статьи дам ссылки на другие полезные статьи с примерами определения прогибов для различных расчетных схем.

Что такое прогиб балки?

Под действием внешней нагрузки, поперечные сечения балки перемещаются вертикально (вверх или вниз), эти перемещения называются прогибами. Сопромат позволяет нам определить прогиб балки, зная ее геометрические параметры: длину, размеры поперечного сечения. И также нужно знать материал, из которого изготовлена балка (модуль упругости).

Кстати! Помимо вертикальных перемещений, поперечные сечения балки, поворачиваются на определенный угол. И эти величины также можно определить методом начальных параметров.

ν-прогиб сечения C; θ-угол поворота сечения C.

Прогибы балки необходимо рассчитывать, при расчете на жесткость. Расчётные значения прогибов не должны превышать допустимых значений. Если расчетное значение меньше, чем допустимое, то считают, что условие жесткости элемента конструкции соблюдается. Если же нет, то принимаются меры по повышению жесткости. Например, задаются другим материалом, у которого модуль упругости БОЛЬШЕ. Либо же меняют геометрические параметры балки, чаще всего, поперечное сечение. Например, если балка двутаврового профиля №12, не подходит по жесткости, принимают двутавр №14 и делают перерасчет. Если потребуется, повторяют подбор, до того момента пока не найдут тот самый – двутавр.

Метод начальных параметров

Метод начальных параметров, является довольно универсальным и простым методом. Используя этот метод можно записывать формулу для вычисления прогиба и угла поворота любого сечения балки постоянной жесткости (с одинаковым поперечным сечением по длине.)

Под начальными параметрами понимаются уже известные перемещения:

  • в опорах прогибы равны нулю;
  • в жесткой заделке прогиб и угол поворота сечения равен нулю.

Учитывая эти хитрости, их называют еще граничными условиями, определяются перемещения в других частях балки.

Расчет прогибов балки

Посмотрим, как пользоваться методом начальных параметров на примере простой балки, которая загружена всевозможными типами нагрузок, чтобы максимально охватить все тонкости этого метода:

Реакции опор

Для расчета нужно знать все внешние нагрузки, действующие на балку, в том числе и реакции, возникающие в опорах.

Если ты не знаешь, как определять реакции, то рекомендую изучить данный материал, где я как раз рассказываю, как они определяются на примере этой балки:

Система координат

Далее вводим систему координат, с началом в левой части балки (точка А):

Распределенная нагрузка

Метод начальных параметров, который будем использовать чуть позднее, работает только в том случае, когда распределенная нагрузка доходит до крайнего правого сечения, наиболее удаленного от начала системы координат. Конкретно, в нашем случае, нагрузка обрывается и такая расчетная схема неприемлема для дальнейшего расчета.

Если бы нагрузка была приложена вот таким способом:

То можно было бы сразу приступать к расчету перемещений. Нам же потребуется использовать один хитрый прием – ввести дополнительные нагрузки, одна из которых будет продолжать действующую нагрузку q, другая будет компенсировать это искусственное продолжение. Таким образом, получим эквивалентную расчетную схему, которую уже можно использовать в расчете методом начальных параметров:

Вот, собственно, и все подготовительные этапы, которые нужно сделать перед расчетом.

Приступим непосредственно к самому расчету прогиба балки. Рассмотрим наиболее интересное сечение в середине пролета, очевидно, что это сечение прогнется больше всех и при расчете на жесткость такой балки, рассчитывалось бы именно это сечение. Обзовем его буквой – C:

Относительно системы координат записываем граничные условия. Учитывая способ закрепления балки, фиксируем, что прогибы в точках А и В равны нулю, причем важны расстояния от начала координат до опор:

\[ { V }_{ A }=0\quad при\quad x=0 \]

\[ { V }_{ B }=0\quad при\quad x=8м \]

Записываем уравнение метода начальных параметров для сечения C:

\[ E{ I }_{ z }{ V }_{ C }=… \]

Произведение жесткости балки EI и прогиба сечения C будет складываться из произведения EI и прогиба сечения в начале системы координат, то есть сечения A:

\[ E{ I }_{ z }{ V }_{ C }=E{ I }_{ z }{ V }_{ A }+ … \]

Напомню, E – это модуль упругости первого рода, зависящий от материала из которого изготовлена балка, I – это момент инерции, который зависит от формы и размеров поперечного сечения балки. Также учитывается угол поворота поперечного сечения в начале системы координат, причем угол поворота дополнительно умножается на расстояние от рассматриваемого сечения до начала координат:

\[ E{ I }_{ z }{ V }_{C }=E{ I }_{ z }{ V }_{ A }+E{ I }_{ z }{ \theta }_{ A }\cdot 4+… \]

Учет внешней нагрузки

И, наконец, нужно учесть внешнюю нагрузку, но только ту, которая находится левее рассматриваемого сечения C. { 4 } } =-2см \]

Таким образом, такая балка прогнется максимально на 2 см. Знак «минус» указывает на то, что сечение переместится вниз.

На этом, пожалуй, закончу данный урок. Если у вас возникли какие-либо вопросы по представленным материалам, задавайте вопросы в комментариях к этой статье. А также рекомендую вам посмотреть другие примеры определение прогибов этим методом. Там вы найдете более сложные задачи, определение углов поворотов, примеры расчета консольных балок (с жесткой заделкой).

Расчёт балки, рамы бесплатно онлайн

Лимит расчётов:

Добро пожаловать! Данный онлайн-калькулятор предназначен для расчёта балки или рамы и позволит построить эпюры внутренних силовых факторов (изгибающих моментов, поперечных и осевых или продольных сил), рассчитать реакции в опорах. В итоге формируется отчёт с готовым решением. Удачи!

Калькулятор отклонения балки

Калькулятор прогиба балки для расчета изгибающего момента, поперечной силы, напряжения изгиба, прогиба и наклон свободно поддерживаемой балки, консольной балки и неподвижной неподвижной балки.

КАЛЬКУЛЯТОРЫ КОМПРЕССИОННЫХ ЧЛЕНОВ
Калькулятор Определение
Расчет элементов сжатия (продольного изгиба)
ПРОСТО ОПОРНАЯ БАЛКА КАЛЬКУЛЯТОРЫ ПРОГИБА
Балка с простой опорой и множественными точечными / распределенными нагрузками и моментами
Балка с простой опорой и сосредоточенной нагрузкой в ​​любой точке
Просто поддерживаемая балка с двумя Точечные нагрузки
Балка с простой опорой и частично распределенной промежуточной нагрузкой
Балка с простой опорой и двумя частично распределенными промежуточными нагрузками
Балка с простой опорой и моментом
Балка с простой опорой и двумя моментами
КАНТИЛЬНАЯ БАЛКА КАЛЬКУЛЯТОРЫ ПРОГИБА
Консольная балка с множественными точечными / распределенными нагрузками и моментами
Консольная балка с одинарной нагрузкой
Распределенная нагрузка консольной балки

.

% PDF-1.6 % 104 0 объект > endobj xref 104 52 0000000016 00000 н. 0000002216 00000 н. 0000002377 00000 н. 0000002421 00000 н. 0000002547 00000 н. 0000002902 00000 н. 0000003045 00000 н. 0000003182 00000 п. 0000003324 00000 н. 0000003351 00000 п. 0000003418 00000 н. 0000003955 00000 н. 0000004444 00000 н. 0000004471 00000 н. 0000005149 00000 п. 0000005176 00000 п. 0000005771 00000 п. 0000006307 00000 н. 0000006764 00000 н. 0000007200 00000 н. 0000007333 00000 н. 0000007360 00000 п. 0000007733 00000 н. 0000008258 00000 н. 0000008758 00000 н. 0000009241 00000 п. 0000009643 00000 п. 0000009713 00000 н. 0000009908 00000 н. 0000046337 00000 п. 0000046548 00000 п. 0000046941 00000 п. 0000047011 00000 п. 0000047272 00000 п. 0000106092 00000 н. 0000106298 00000 п. 0000106421 00000 н. 0000117145 00000 н. 0000117340 00000 н. 0000117547 00000 н. 0000117617 00000 н. 0000117799 00000 н. 0000156281 00000 н. 0000156483 00000 н. 0000156859 00000 н. 0000156929 00000 н. 0000157517 00000 н. 0000157588 00000 н. 0000157704 00000 н. 0000157824 00000 н. 0000157913 00000 н. 0000001336 00000 н. трейлер ] / Назад 1604346 >> startxref 0 %% EOF 155 0 объект > поток hb«`b«ce`c«`f @

.

Калькулятор для инженеров — момент инерции площади, центр тяжести, модуль упругости углового сечения

Дополнительные ссылки

Викторина по гражданскому строительству
Проверьте свои знания по различным темам гражданского строительства

Статически неопределенные структуры
Определение и методы решения

Решенных примеров

Расчет сил стержня фермы
методом соединений и методом секций

Сила сдвига и изгибающий момент
Иллюстрированные решенные примеры для построения диаграмм силы сдвига и изгибающего момента

Наклон и прогиб балки и фермы
Иллюстрированные решенные примеры для определения наклона и прогиба балки и фермы

Решение неопределенных конструкций
Отклонение откоса, распределение момента и т. Д.

Балка железобетонная
Решенные примеры для определения прочности и других параметров

Другие полезные ссылки

Небоскребы мира
Высокие здания мира

Профиль инженеров-строителей
Познакомьтесь с выдающимися инженерами-строителями

Профессиональные общества
Международные профессиональные общества инженеров-строителей

Расскажите о нас друзьям

Поищите на нашем сайте больше…

.

Что такое прогиб? | Программное обеспечение SkyCiv Cloud для структурного анализа

перейти к содержанию

Искать:

  • Программное обеспечение