BL2.ru

Подбор сечения балки онлайн: двутавр, швеллер, круг, брус по прочности и прогибу

Задайте схему балки и нагрузки (или сразу M_max и Q_max), выберите материал и тип сечения. Калькулятор найдёт наименьший двутавр по ГОСТ 8239-89, швеллер по ГОСТ 8240-97 либо размеры круга, трубы, прямоугольника и бруса, проверит прочность по σ и τ и жёсткость по прогибу, покажет запасы, эпюры, упругую линию и решение по шагам. Бесплатно, без регистрации.

Нагрузки
Сечение
Перебираются нормальные двутавры № 10…60 по ГОСТ 8239-89; изгиб в плоскости стенки.
Материал
Нагрузки введены нормативными: для прочности они умножаются на γf (для постоянных и полезных нагрузок обычно 1,1…1,4), прогиб считается от нормативных. R и Rs — расчётные сопротивления стали (Ry, Rs = 0,58·Ry) или древесины; значения справочные, для стали зависят от толщины проката — сверьте с СП 16.13330. Если нагрузки уже расчётные, поставьте γf = 1.
Допустимый прогиб f ≤ l / n
Рассчитать

Как подобрать сечение балки

Подбор сечения — вторая часть расчёта балки на изгиб после эпюр Q и M. Нужно найти наименьший профиль, при котором выполняются три условия.

  1. Прочность по нормальным напряжениям. σ = M / W ≤ R. Из неё находят требуемый момент сопротивления W_тр = M_max / R и берут ближайший профиль с W не меньше.
  2. Прочность по касательным напряжениям. τ = Q·S / (I·b) ≤ R_s, где S — статический момент отсечённой части, b — ширина сечения на нейтральной оси (у двутавра и швеллера — толщина стенки). Для прокатных профилей на длинных пролётах запас по τ большой; условие решает у коротких и сильно нагруженных балок.
  3. Жёсткость. Наибольший прогиб f не должен превышать предельного f_u = l / n. Здесь калькулятор интегрирует кривизну EI·y″ = M(x) по участкам и получает точный прогиб для любой нагрузки; формулы вроде 5qL⁴/(384EI) и PL³/(48EI) получаются как частные случаи и используются в тестах.

Прочность или жёсткость: что определяет

Для длинных пролётов и перекрытий почти всегда определяет прогиб: профиль, подобранный по W, не проходит по жёсткости, и приходится брать номер больше. Калькулятор показывает оба промежуточных результата — по W и по I — и итоговый профиль после всех проверок.

Предельный прогиб

Значение n зависит от назначения конструкции: для перекрытий и балок покрытий обычно от L/200 до L/250 в зависимости от пролёта, для конструкций с отделкой и оконным заполнением жёстче (L/300 и более). Точные значения — в таблице предельных прогибов СП 20.13330 (проверьте актуальную редакцию). Для консоли расчётная длина l принимается равной удвоенному вылету.

Метод расчёта и коэффициенты

Режим «по предельным состояниям» упрощён по СП 16.13330 (сталь) и СП 64.13330 (древесина): упругая работа (без учёта пластики c₁), нагрузки умножаются на коэффициент надёжности γf, расчётное сопротивление — на коэффициент условий работы γc. Прогиб считается от нормативных нагрузок. Режим «по допускаемым напряжениям» — для учебных заданий: σ ≤ [σ], τ ≤ [τ], без коэффициентов. Справочные значения: сталь Ст3 (С235) — Ry = 230 МПа, С245 и С255 — 240 МПа, Rs = 0,58·Ry, E = 206 000 МПа; сосна 1, 2, 3 сорта — изгиб 14, 13 и 8,5 МПа, скалывание 1,8, 1,6 и 1,6 МПа, E = 10 000 МПа. Эти числа зависят от толщины проката, влажности, класса ответственности и редакции норм, поэтому для реального проекта сверяйтесь с нормами и впишите свои значения.

Источники сортамента

Характеристики профилей — h, b, s, t, A, I_x, W_x, S_x, масса 1 м — взяты из ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные» (нормальные двутавры № 10…60) и ГОСТ 8240-97 «Швеллеры стальные горячекатаные» (серия У, № 5…40). Двутавры по ГОСТ 26020 (Б, Ш, К) пока не включены.

Круг, труба, прямоугольник и брус

Для сечений без сортамента размеры подбираются перебором с заданным шагом. У прямоугольника можно задать отношение h/b (для бруса обычно 1,5…2) либо фиксированную ширину b; у трубы — отношение внутреннего диаметра к наружному d/D. Моменты сопротивления: круг πd³/32, прямоугольник bh²/6, труба π(D⁴ − d⁴)/(32D).

Чего калькулятор не учитывает

  • Собственный вес балки: добавьте его в нагрузку как равномерную q (масса 1 м × 9,81).
  • Потерю местной и общей устойчивости (боковое выпучивание сжатой полки), расчёт опорных узлов и сварных соединений.
  • Пластическую стадию работы стали, ползучесть древесины, длительность нагрузки.
  • Косой изгиб и кручение: нагрузка считается действующей в плоскости стенки и через центр изгиба.

Результат — оценка для учебных задач и предварительного подбора; для строительных конструкций окончательный расчёт должен выполнять специалист по действующим нормам.

Частые вопросы

Как подобрать двутавр для балки?
Постройте эпюры и найдите M_max, затем W_тр = M_max / R. Выберите по ГОСТ 8239-89 ближайший двутавр с W_x не меньше W_тр, после чего проверьте касательные напряжения и прогиб. Калькулятор делает это за один шаг и показывает соседние номера.
Какой двутавр нужен на перекрытие 6 метров?
Зависит от нагрузки. Например, при равномерной нагрузке 10 кН/м (нормативной) и стали С245 по прочности подходит двутавр № 22, но по прогибу L/250 нужен № 24. Введите свою схему и нагрузку, чтобы получить ответ именно для вашего случая.
Что такое предельный прогиб L/250?
Это допустимая стрела прогиба, равная одной двухсот пятидесятой пролёта: при пролёте 6 м допускается 24 мм. Значение n выбирают по нормам в зависимости от назначения конструкции; для консоли l принимают равным удвоенному вылету.
Чем отличаются расчёт по предельным состояниям и по допускаемым напряжениям?
В расчёте по предельным состояниям нагрузки умножают на коэффициент надёжности, а сопротивление материала берут расчётным по нормам. В учебном расчёте по допускаемым напряжениям сравнивают σ с [σ] = σт / n без таких коэффициентов. Результаты могут отличаться на 10…20 процентов.
Можно ли подобрать деревянный брус?
Да. Выберите «Прямоугольник / брус» и сосну нужного сорта, задайте отношение h/b или ширину бруса. Значения R для древесины справочные и зависят от размеров, влажности и условий эксплуатации по СП 64.13330, поэтому при необходимости впишите свои.