Durch welche Parameter hängt von der Stärke des I-Trägers ab. Das Gewicht des I-Trägers ist ein wichtiger Faktor für die Tragfähigkeit.

1. Zeichne das Q x aufund M x(siehe praktische Arbeit Nummer 9).

2. Ausgewählter Abschnitt stahlträger in der folgenden Reihenfolge:

a) Bestimmen Sie das erforderliche Widerstandsmoment des Balkenabschnitts:

wo M max- das im absoluten Wert größte Biegemoment der Kurve M x; R -konstruktionswiderstand   Material für die Streckgrenze (ADV. VIII);

b) gemäß den State Standards adj. Ich wähle die Anzahl der Stahlträger aus, die einen Moment des Widerstands haben sollten W x,dem Wert des erforderlichen Widerstandsmomentes am nächsten

3. Überprüfen Sie die angenommene Stärke ich-Strahl bei normalen Spannungen. Diese Prüfung wird für einen Abschnitt mit einem kleinen Biegemoment durchgeführt:

wo Wx- Widerstandsmoment des angenehmen Abschnitts.

Wenn die Bedingung zufriedenstellend ist, wird die Festigkeit des Balkens in normalen Abschnitten als gesichert betrachtet und umgekehrt.

4. Erstellen Sie ein Diagramm mit normalem Stress.Dazu wird ein großer Querschnitt des Balkens gezeichnet und in einer separaten Figur eine Nulllinie senkrecht zur neutralen Achse gezeichnet. Dann werden auf der Höhe der Extrempunkte des Abschnitts (oben und unten) die zuvor gefundenen Werte von s max und s min beiseite gelegt und diese Werte werden durch eine gerade Linie verbunden. Der resultierende Graph wird als epure s bezeichnet. Die Werte von s max und s min liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Nulllinie.

5. Prüfen Sie die Stärke des verwendeten I-Trägers bei tangentialen Spannungen.die größten Schubspannungen treten in jenem Abschnitt entlang der Länge des Balkens auf, in dem die größte Querkraft (absolut) wirkt, und entlang der Abschnittshöhe - auf der Ebene der neutralen Achse.

Um diese Spannungen zu bestimmen, wird der tatsächliche Querschnitt eines I-Trägers vereinfacht: Es wird angenommen, dass das Regal und die Wand rechteckig sind: ein Regal mit Abmessungen b   und tund die Wand - d   (siehe Anhang I). Der Querschnitt des I-Trägers besteht also aus drei Rechtecken.

Tangentialspannungen auf der Ebene der neutralen Achse werden durch die Zhuravsky-Formel bestimmt:

wo Q x   - Querkraft im betrachteten Balkenteil; S x   - das statische Moment des Abschnitts oberhalb oder unterhalb der Neutralachse; ; J x   - das Trägheitsmoment des gesamten Abschnitts gemäß der Tabelle. 3 App. Ich; b   - Breite des Balkenabschnitts in Höhe der neutralen Achse.

Prüfen Sie die Stärke des Balkens bei tangentialen Spannungen

wo R s   - die berechnete Scherfestigkeit des Materials (adj. VIII).

6. Erstellen Sie ein Diagramm der Tangentialspannungen t.K4-Widerstandsspannungen variieren gemäß einem krummlinigen Gesetz in der Höhe des Balkens und springen an der Verbindung zwischen Regal und Wand. Daher ist die Auftragung t aus den Werten aufgebaut, die an fünf Punkten des Querschnitts gefunden wurden: Extrempunkte, auf der Ebene der neutralen Achse und auf der Ebene der Konjugation von Wand und Boden - etwas niedriger und etwas höher als diese Konjugation.

Die Spannung an diesen Punkten wird durch die Zhuravsky-Formel bestimmt. Mit diesem statischen Moment   S x   und Abschnittsbreite   b   für jeden Abschnittspunkt bestimmt. Die Tangentialspannungen an den äußersten Punkten des Abschnitts sind Null.

Beispiel 14Wählen Sie einen Abschnitt eines Stahl-I-Trägers (Abb. 46, a). Prüfen Sie die Stärke des gewählten Abschnitts auf die Normalspannungen im Abschnitt mit dem höchsten Biegemoment und auf die Tangentialspannungen im Abschnitt mit der höchsten abgepressten Kraft. Material - Stahlsorte S-235.

Die Entscheidung

1. Auftragen von Q xund M x(Siehe Beispiel 10, praktische Arbeit Nummer 9). Höchste Querkraft Q max = 73,6 kNBiegemoment M max = 95,4 kN · m(siehe Abb. 25).

2. Wir wählen den Querschnitt des I-Trägers aus Stahlzum größten Biegemoment

wo R= 230 MPa - Konstruktionswiderstand der Stahlsorte S-235 (adj. VIII).

Laut Tabelle. 3 App. Ich akzeptiere I-Beam Nr. 30, mit dem mehr als

3. Überprüfen Sie die Stärke des übernommenen Abschnitts:

Die Stärke des Querschnitts ist bei normalen Spannungen vorgesehen.

4. Erstellen Sie ein Diagramm mit normalem Stress.Setzen Sie die Nulllinie 0-0 ab (Abb. 26, ba) die erhaltenen Punkte bewerten und verbinden. Der obere Teil erfährt eine Kompression, die untere Dehnung, weil auf dem epure M xes ist zu sehen, dass der Strahl (konvex) nach unten gebogen wird.

5. Prüfen Sie die Stärke des Balkens bei tangentialen Spannungen.lassen Sie uns den echten Abschnitt durch einen vereinfachten ersetzen (Abb. 26, c). Die Größen sind gemäß der Tabelle angegeben. 3 App. I.

Bestimmen Sie die höchste Scherspannung

Wählen Sie einen Querschnitt eines I-Trägers aus Stahl (Abb. 27), prüfen Sie den angenommenen Querschnitt mit normalen und tangentialen Spannungen und stellen Sie s und t für die entsprechenden Abschnitte dar. Material - Stahl C-245.

Abb. 27 Fortsetzung

Abb. 27 Fortsetzung

Abb. 27 Ende

Praktische Arbeit № 14

Guten Tag Freunde, ich werde heute darüber schreiben, wie hebe den I-Strahl auf   Querschnitt flach

Der Querschnitt bei der Biegung in der Ebene wird immer aus den Normalspannungen ausgewählt, da die Tangentialspannungen für diese Art der Verformung gering sind.

Die Festigkeitsbedingung in einer ebenen Kurve wird also wie folgt aussehen:

In der Ungleichung auf der linken Seite erhalten wir die maximal berechnete Spannung und auf der rechten Seite ist die Spannung gültig.

Die maximale Nennspannung kann auf zwei Arten gefunden werden:

B. das Verhältnis des maximalen Biegemoments zum Widerstandsmoment

Oder nach folgender Formel:

Wobei M das maximale Biegemoment ist, y der Abstand von der Neutrallinie bis zum äußersten Punkt des Abschnitts ist, J das Trägheitsmoment ist.

Das Trägheitsmoment und das Widerstandsmoment sind durch folgendes Glied miteinander verbunden:

Daher die zwei Formeln.

Wann ist es bequemer, welche Formel zu verwenden?

Wenn Sie in der Problemaussage aufgefordert werden, die maximale Spannung zu ermitteln, verwenden Sie die Formel mit dem Moment des Widerstands. Das heißt, gemäß dieser Formel berechnen Sie sofort die Spannung an den äußersten Punkten des Querschnitts.

Wenn Sie die Spannung an einem anderen Punkt des Abschnitts ermitteln müssen, beispielsweise an der Stelle, an der das Regal in die Wand geht, verwenden Sie die zweite Formel.

Nun, es ist Zeit zu üben. Sie haben zum Beispiel einen Strahl gezählt, geplottet und Sie brauchen ihn jetzt wähle einen Abschlag   die Bedingung zu erfüllen. Dafür brauchen Sie:

Analysieren Sie das Diagramm und bestimmen Sie die Position des gefährlichsten Abschnitts. Wir betrachten den Abschnitt als gefährlich, in dem das Biegemoment maximal ist. Nehmen wir an, Sie haben 30 kN.

Einen Moment des Widerstands gefunden. Wählen Sie entsprechend dem I-Beam-Sortiment (GOST 8239-89) die Nummer des I-Beams aus, dessen Widerstandsmoment unserem berechneten Wert am nächsten kommt. Dies ist ein I-Strahl Nr. 20a, dessen Widerstandsmoment 203 cm 3 beträgt

Wir führen eine Verifikationsberechnung durch. Berechnen Sie die Spannung mit dem tabellierten Wert des Widerstandsmoments.

Da die empfangene Spannung unter der zulässigen Spannung liegt, können wir den Schluss ziehen, dass der ausgewählte I-Strahl die Festigkeitsbedingung erfüllt. In einigen Lehrbüchern beträgt die Überspannung für die Standardeinstellung nicht mehr als 5%. Das heißt, es war möglich, die Spannung für I-20 zu berechnen und zu berechnen, deren Widerstandsmoment etwas unter unserem berechneten Wert liegt. Und es scheint mir, dass die Überspannung weniger als 5% betragen würde.

Die Berechnung der I-Trägerlast erfolgt zur Bestimmung der Anzahl aus der Sortimentsliste bei der Konstruktion von tragenden Konstruktionen von Gebäuden und Konstruktionen. Die Berechnung erfolgt nach den Formeln und Tabellen, und die resultierenden Parameter beeinflussen den Entwurfs- und Bauprozess sowie weitere betriebliche Merkmale der Struktur.

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Die Hauptfunktion des I-Trägers bei der Gestaltung verschiedener Gebäude und Strukturen ist die Schaffung einer zuverlässigen und effizienten Tragstruktur. Im Gegensatz zu Betonversionen von Tragkonstruktionen ermöglicht die Verwendung eines I-Trägers, die Spannweite von Wohn- oder Geschäftsgebäuden zu vergrößern und das Gewicht der Haupttragkonstruktionen zu reduzieren. Dadurch erhöht sich die Konstruktionsrentabilität erheblich.

Ich-Strahlen

Der I-Strahl wird basierend auf Länge und Gewicht ausgewählt. Träger können warmgewalzt werden oder als Standard gewalzt sein und parallele oder geneigte Seiten der Regale haben. Sie bestehen aus kohlenstoffarmen Stahl unterschiedlicher Güte und werden in verschiedenen Baubereichen eingesetzt. Gemäß den Normen von GOST 823989 kann die Länge des I-Trägers 3 bis 12 Meter betragen. Nach Art der Verwendung können solche Träger Balken, Stützen, Breitstreben oder Monorail sein, die für den Bau von Hängebrücken verwendet werden. Zur Ermittlung der Strahlart kann man im Tabellenbereich alphabetisch markieren.

Die Masse des I-Trägers wird gemäß der Tabelle des Sortiments berechnet, in der die spezifische Anzahl und Markierung des I-Trägers sowie Indikatoren für Breite, Höhe, Dicke der Regale und die durchschnittliche Dicke der Profilwände angegeben sind. Um die Masse gemäß der Tabelle zu bestimmen, ist es daher erforderlich, das Standardgewicht eines Längenmessers zu kennen. Beispielsweise hat der Balken mit der Nummer 45 mit einem linearen Metergewicht von 66,5 kg eine Länge von 15,05 Metern.

Neben der Berechnung der Masse, die mit einem einfachen Rechner ausgeführt werden kann, müssen im Konstruktionsprozess die maximale und minimale Belastung für Biegung und Durchbiegung (Verformung) berechnet werden, um einen für bestimmte Bauziele geeigneten I-Träger zu wählen. Diese Berechnungen basieren auf Parametern des Metallprofils wie:

• der minimale und maximale Abstand zwischen den Flanschen (Wänden) des Balkens unter Berücksichtigung ihrer Dicke;
• maximale Belastung der zukünftigen Bodenstruktur;
• art und Form der Konstruktion, Art der Befestigung;
• querschnittsfläche.

In einigen Fällen kann für die Berechnung und den Schritt des Verlegens der Abstand erforderlich sein, durch den die Balken parallel zueinander platziert werden.

Die Berechnung des I-Trägers erfolgt in der Regel nach Stärke und Durchbiegung. Für die genauesten Berechnungen werden auch notwendige Parameter wie das Widerstandsmoment, das in statistische und axiale Momente unterteilt ist, in der Tabelle der Bereichs- und GOST-Standards angegeben. Darüber hinaus ist es manchmal erforderlich, den Wert der Konstruktionsfestigkeit zu kennen, der von der Art und der Stahlsorte, aus der der I-Träger hergestellt wird, sowie von der Art der Fertigung (geschweißt oder gewalzt) abhängig ist. Bei einem geschweißten Profil werden bei der Berechnung der Festigkeit bis zu 30 Prozent der berechneten Traglast des Profils hinzuaddiert.

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In der Bereichstabelle alle Zahlen metall-I-Träger   werden gemäß den Normen von GOST 823989 spezifiziert. Daher sollte die Wahl der Anzahl auf der erwarteten Belastung des Balkens, der Länge der Felder und dem Gewicht basieren. Wenn zum Beispiel die maximale Belastung eines I-Trägers 300 kg / mm beträgt, wird der Träger 16 aus der Tabelle ausgewählt und die Spannweite beträgt 6 Meter, wobei der Verlegungsschritt zwischen 1 und 1,2 Meter liegt. Bei der Auswahl des 20. Profils wird die maximale Last auf 500 kg / m erhöht und die Stufe kann auf 1,2 Meter erhöht werden. Das Profil mit den Nummern 10 oder 12 bezeichnet die maximal zulässige Belastung bis 300 kg / m und die Reduzierung der Spannweite auf 3-4 Meter.

Die Verwendung von Balken im Bauwesen

Die Berechnung, welcher Belastung der Balken standhalten kann, wird wie folgt durchgeführt:

• die Größe der Last wird bestimmt, wodurch die Überlappung unter Berücksichtigung des Gewichtes des Profils (aus der Tabelle), das pro Meter des Profils berechnet wird, Druck ausgeübt wird.
• die resultierende Last wird gemäß der Formel mit dem in GOST 823989 vorgeschriebenen Indikator für Zuverlässigkeit und Elastizität von Stahl multipliziert.
• unter Verwendung der Tabelle der berechneten Werte gemäß GOST muss die Größe des Widerstandsmoments bestimmt werden;
• wählen Sie auf der Grundlage des Widerstands die entsprechende Zahl aus der Tabelle des Sortiments.

Bei der Berechnung der Trägerlast bei der Auswahl eines Profils empfehlen wir, die Strahlnummern um 1-2 Punkte höher als die berechneten Werte zu wählen. Die Tragfähigkeit des Profils wird auch bei der Ermittlung der Belastung des I-Trägers beim Biegen berechnet.

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Bei der Berechnung der Stärke trägerbalken   Es ist zwingend zu berücksichtigen, welche Art von Walzstahl im Produktionsprozess verwendet wurde. Für komplexe Konstruktionen und den Bau von Fußböden von Wohngebäuden, Geschäftsräumen und Brücken müssen Balken mit den beständigsten Stahlsorten gewählt werden. Produkte mit höherer Festigkeit haben geringere Abmessungen, sie sind jedoch für hohe Belastungen geeignet.

Balken in der Produktion

Es wird daher empfohlen, Festigkeitsberechnungen auf verschiedene Weise durchzuführen und die erhaltenen Daten zu vergleichen, um möglichst genaue Berechnungsergebnisse zu erhalten. Bei der Bestimmung der Festigkeit ist es erforderlich, die Regulierungs- und Auslegungsspannungen zu kennen und Parameter wie Quer- und Längskräfte sowie Drehmomente zu berücksichtigen. Es gibt verschiedene Varianten von Rechenrechnern, mit deren Hilfe die maximale und minimale Belastung der Festigkeit bestimmt wird.

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Um die Belastung des Balkens bei der Verformung zu bestimmen, müssen folgende Parameter berücksichtigt werden:

I-Träger für den Bau

Darüber hinaus ist es für einige Arten von Trägern unmöglich, die Last für die Durchbiegung aufgrund ihrer Form und Art der Befestigung während der Konstruktion zu berechnen. Es versteht sich auch, dass die Verformung des Balkens (Ablenkung) in den Kurvenecken auftritt. Daher hängt es stark von den Abmessungen der Struktur, ihrem Verwendungszweck, der Stahlsorte und den Indikatoren ab. Für die Berechnung des Balkens für die Ablenkung gibt es mehrere Formeln und Optionen, deren Verwendung von der Berechnung der Verformung am unteren und oberen Rand des Balkens abhängt. Um die maximale Belastung der Durchbiegung zu berechnen, verwenden Experten meist eine Universalformel. Die Belastung der zukünftigen Struktur muss mit der Breite der Spanne in Kubikvolumen multipliziert werden.   Der resultierende Parameter wird durch das Produkt des Elastizitätsmoduls und der Größe des Trägheitsmoments geteilt.

Der Elastizitätsmodul wird auf der Grundlage einer bestimmten Stahlsorte berechnet, das Trägheitsmoment wird in GOST gemäß der Nummer des ausgewählten Trägers erfasst. Die resultierende Zahl muss mit einem Faktor von 0,013 multipliziert werden. In diesem Fall, wenn die berechnete relative Verformungsrate größer oder kleiner als die in der Norm vorgeschriebene ist hochbau   Es ist notwendig, größere oder kleinere I-Strahlen vom Tisch aus zu verwenden.

Es versteht sich, dass der I-Träger aufgrund seiner Form, Struktur und seines Gewichts selten im privaten Bereich verwendet wird. Normalerweise anstelle von Balken hellere Kanalbalken oder stahlecken. Wenn Sie den Balken jedoch weiterhin für den Bau eines kleinen Privathauses (Cottages) verwenden, müssen keine komplexen Berechnungen für alle Arten von Verformungen und Lasten durchgeführt werden. Für eine kleine Bodenstruktur reicht es aus, die maximale und minimale Biegebeanspruchung zu berechnen.

Die technischen Eigenschaften des Metallprofils sind notwendig, um sie korrekt in der Konstruktion anzuwenden, denn trotz der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten bleibt das Wesentliche dasselbe - um eine zuverlässige Tragstruktur zu schaffen. Sie können die Architektur von Gebäuden verändern:

•   vergrößert die Spannweite von Gebäuden;
•   um ca. 35% das Gewicht der Tragkonstruktionen signifikant reduzieren;
•   die Rentabilität von Projekten erheblich steigern.

Wenn man über die Vorzüge des Designs spricht, sollte man dies beachten und beachten, auch wenn es nur wenige gibt. Die wichtigsten sind

•   die Notwendigkeit, beim Erstellen von Rippen zusätzliche Verstärkung zu verwenden;
•   ausreichend signifikante Arbeitskosten, die für seine Herstellung benötigt werden.

Es sollte jedoch beachtet werden, dass auf der anderen Seite zusätzliche Versteifungen es ermöglichen:

•   den Metallverbrauch insgesamt reduzieren geschweißte Metallkonstruktionen, da die Dicke der Wände deutlich reduziert wird. Somit ist es möglich, die Kosten zu senken, die mechanischen Eigenschaften jedoch vollständig zu erhalten.
•   Darüber hinaus ist die Leichtbauweise auch aus Sicht der Fundamenteinrichtung wirtschaftlich, da nach einer Reduzierung der Gesamtmasse das Fundament für das BMZ (Fertighausbau) genutzt werden kann.

Um einen für einen bestimmten Fall geeigneten I-Strahl zu finden, müssen einige Berechnungen durchgeführt werden. In der Regel verwenden sie dazu Tabellen oder Online-Rechner. Sie basieren auf zwei vorgegebenen Parametern: dem Abstand von einer Wand zur anderen und der zukünftigen Belastung der Gebäudestruktur.

Die Stärke eines I-Strahls wird durch folgende Parameter bestimmt:

•   Länge
•   Befestigungsmethode
•   form,
•   Querschnittsfläche.

Weiter verbreitete Produkte mit dem Buchstaben "H" in der Sektion.

Auf eine Notiz

Die Steifigkeit der Metallstruktur des I-Trägers beträgt das 30-fache der Steifigkeit des quadratischen Profils und die Festigkeit beträgt jeweils das 7-fache.

Wählen Sie im Rechner die entsprechende Anzahl von I-Strahlen aus und geben Sie das gewünschte Filmmaterial ein. Wie Sie sehen, liegt der ermittelte Wert bei mehr als 0,12 kg.

Tragfähigkeit

Unter allen Strahlarten hat der I-Strahl die größte Festigkeit, außerdem ist er gegen Temperaturunterschiede beständig. Die zulässige Belastung eines I-Trägers ist als Größe auf dem Etikett angegeben. Je größer die in seinem Namen angegebene Zahl ist, desto höher kann die Last den Strahl wahrnehmen.

Bei jeder Berechnung werden zunächst Kenntnisse über die Größe des gewalzten oder geschweißten Profils, dessen Länge und Breite vorausgesetzt. Lassen Sie uns die Bedeutung des Breitenwerts am Beispiel der beliebtesten Balkenträger - Säulen erläutern.

Berechnungsbeispiel

Nehmen wir an, dass im Querschnitt der Säule ein Quadrat mit einer Seite von 510 mm liegt, dann ist es möglich, ein Profil darauf abzustützen, dessen Breite 460 mm nicht überschreiten darf. Dies liegt an der Tatsache, dass der I-Träger an eine Stahlbetonunterlage angeschweißt werden muss schweißnähte   benötigen einen Rand von mindestens 40 mm.

Nach der Bestimmung der Breite gehen Sie zur Auswahl des Profils und zur Berechnung der auf das Profil einwirkenden Last. Es ist eine Kombination aus den Auswirkungen von Überlappungen sowie den Auswirkungen temporärer und dauerhafter Natur.

Auf eine Notiz

Die Last, die den Wert der normativen Last ausdrückt, wird für eine Länge von 1 m des Profils erfasst.

Aber die Berechnung tragfähigkeit   Beim I-Beam werden andere Effekte berücksichtigt. Um die berechnete Last zu erhalten, wird die berechnete normative Wirkung mit dem sogenannten Laststärkefaktor multipliziert. Es muss noch die bereits berechnete Masse des Produkts hinzugefügt und das Widerstandsmoment ermittelt werden.

Die erhaltenen Daten reichen aus, um das für die Herstellung des Schweißprofils erforderliche Profil auszuwählen. Unter Berücksichtigung der Durchbiegung der Struktur wird in der Regel empfohlen, ein um zwei Größenordnungen höheres Profil zu wählen.

Geschweißt metallkonstruktion   sollte etwa 70–80% der maximal zulässigen Durchbiegung verwenden.

Verstärkung

Wenn die Tragfähigkeit eines I-Trägers nicht ausreicht, muss dieser verstärkt werden. Für verschiedene Artikel geschweißte Konstruktion   Dieses Problem wird auf verschiedene Weise gelöst.

Beispielsweise verwenden sie für Elemente, die Belastungen durch Zug, Kompression oder Biegung wahrnehmen, diese Art der Verstärkung: Sie vergrößern den Querschnitt, dh sie erhöhen die Steifigkeit, z. B. durch das Schweißen zusätzlicher Teile.

Theoretisch ist dies eine der besten Verstärkungsmöglichkeiten, jedoch ist es mit seiner Implementierung nicht immer möglich, das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Tatsache ist, dass die Elemente dabei sind schweißen   erwärmen, und dies führt zu einer Verringerung der Tragfähigkeit.

Inwieweit eine solche Abnahme zu erwarten ist, hängt von der Größe des I-Trägers und der Art und Richtung der Schweißarbeit ab. Wenn für Längsnähte die maximale Reduzierung innerhalb von 15% liegt, kann sie für Nähte in Querrichtung 40% erreichen.

Achtung

Daher ist es bei der Verstärkung eines I-Trägers unter Last streng verboten, in der Richtung quer zum Element zu nähen.

Es wurde berechnet und experimentell nachgewiesen, dass das optimale Ergebnis der Verstärkung unter Belastung bei einer maximalen Belastung von 0,8 Ry erzielt werden kann, d. H. 80% des berechneten Widerstands des Stahls, der zur Herstellung eines I-Trägers verwendet wurde.

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