I-nosník nebo jednoduše I-nosník je jedním z nejpoužívanějších typů černých tvarovaných kovových výrobků. Jeho hlavním rozdílem je průřez ve tvaru písmene „H“. Často je potřeba vybrat průřez I-paprsku. Jak to udělat správně? Přečtěte si dále v našem článku.
Začněme obecnými parametry pro určení hlavních kritérií pro výběr sekce. Nejprve musíte pochopit, co je I-beam a jaké jsou jeho hlavní vlastnosti. I-nosník je tedy typ produktu sestávajícího ze dvou polic a stěny, která je spojuje. Stěna se nazývá krk, police jsou umístěny paralelně k sobě. Právě hrdlo a příruby tvoří průřezový profil I-nosníku, o čemž se bavíme. Myslíme si, že je to jasné.
Několik důležitých bodů ovlivňujících výběr průřezu I-paprsku. Prvním je materiál výroby a technologie výroby. Nosníky I mohou být vyrobeny z různých materiálů; v tomto článku budeme hovořit o válcovaném kovu. Druhým je technologie výroby, buď svařovaný nebo za tepla válcovaný I nosník. A třetí je účel výrobků (zatížené nebo nezatížené konstrukce).
Výběr průřezu I nosníku – sortiment, klíčové body
Na základě skutečnosti, že I-nosník jsou dvě police spojené hrdlem, jsou rozměry sekce určeny podle takových parametrů, jako jsou:
- celková výška profilu (včetně délky hrdla a tloušťky dvou polic);
- výška stěny nosníku I;
- celková šířka každé police;
- šířka jedné části police od hrdla k okraji se nazývá převis;
- tloušťka hrdla (stěny);
- tloušťka válcované příruby s rovnoběžnými hranami;
- průměrná tloušťka válcované příruby se sklonem vnitřních hran;
- poloměr zakřivení přechodu od police ke stěně, také známý jako poloměr konjugace, vnitřní zakřivení;
- poloměr zakřivení police (její hrany).
Tyto hodnoty určují výběr sekce I-paprsku. Řada z nich je uvedena v označení, více níže.
Všimněme si jednoho důležitého, klíčového bodu. Volba průřezu I-paprsku přímo závisí na státě, na jehož území bude I-nosník použit.
Trocha historie
To nám nepřísluší soudit, ale na ruském území nastala zajímavá, paradoxní situace. Podstatou otázky je, že I-nosník je rozdělen do dvou skupin na základě sklonu vnitřních ploch. První je s rovnoběžnými vnitřními hranami. Druhý je se sklonem vnitřních hran. Charakteristiky (průřez, hmotnost atd.) a provozní parametry, účel jsou často zcela odlišné.
Za Sovětského svazu byl sortiment první skupiny určen GOST 26020-83. Sortiment druhé skupiny byl stanoven GOST 8239-89 (ještě dříve GOST 8239-72). Od května 2018 má Rusko svůj vlastní národní standard – GOST R 57837-2017. Definuje technické podmínky, a zde pečlivě, pro I-nosník s rovnoběžnými hranami přírub. A což je zcela přirozené, nahrazuje GOST 26020-83. Order of Rosstandart ze dne 30.11.2018. listopadu 1047 N 8239-st. Bod jedna jasně naznačuje, že GOST 89-57837 byla nahrazena GOST R 2017-XNUMX.
V důsledku toho se I-paprsek se sklonem vnitřních hran ukázal jako nezákonný v Rusku, nic takového neexistuje a to je vše. Na trhu takový pronájem je, ale oficiálně se nedá použít ve stavebnictví. V Rusku neexistují žádné jiné normy GOST pro nosníky I se šikmými vnitřními plochami. S výjimkou speciálních válcovaných výrobků (GOST 19428-74) a neželezných válcovaných výrobků. Ale GOST R 57837-2017 je ruský národní standard. V řadě zemí SNS platí GOST 26020-83 a GOST 8239-89.
Výběr průřezu I-nosníku – základní výpočty
Kromě sortimentu si o něm povíme podrobněji později, výběr průřezu I-nosník by měl vycházet z výpočtů. Jsou zde dvě důležitá určující kritéria. První je aktuální SNiP. Druhá je taková věda jako „Síla materiálů“, zkráceně pevnost materiálů. Průřez I-nosníku je vypočítán na základě jeho účelu a očekávaných statických a dynamických zatížení. Tedy ta zatížení, která ovlivní konstrukci. Je zohledněn vývoj plastických deformací v nejvíce zatíženém úseku. Nebudeme přednášet o pevnosti materiálů. Podívejme se na hlavní body.
Hodnota odporu
Průřez I-paprsku závisí na velikosti požadovaného momentu jeho odporu. Hodně záleží na jakosti oceli, její návrhové odolnosti a korekčním faktoru. Počítají se následující parametry:
- výška průřezu v závislosti na rozpětí nosníku, podmínky pro nejnižší spotřebu oceli a zajištění požadované tuhosti;
- tloušťka stěny;
- geometrické charakteristiky průřezu, založené na momentu odporu a momentu setrvačnosti.
tloušťka stěny
Zajištění požadované tuhosti je třeba chápat jako výpočty zohledňující plné využití únosnosti materiálu. Je třeba vycházet z podmínek pro zajištění maximálního průhybu. Tloušťka stěny se vypočítá pomocí různých technik, včetně:
- empirický vzorec;
- na základě podmínek smykové pevnosti krku;
- na základě podmínek pro zajištění lokální stability krku, bez jeho zesílení přídavnou podélnou výztuhou.
Je bezpodmínečně nutné zkontrolovat průřez I-paprsku. Nejdůležitější je pevnost normálových napětí vznikajících v průřezu nosníku a tuhost. Žádné strojírenské vzdělání, síla materiálů je temný les, potřebujete vybrat I-nosník pro nosné, zatížené konstrukce? Využijte služeb kvalifikovaného inženýra nebo speciálního softwaru zadáním všech počátečních údajů. Pokud konstrukce nejsou zatíženy, pak při výběru průřezu I-nosníku není výpočet zatížení tak kritický.
Sortiment a sekce I-nosníku – GOST R 57837-2017
Nebudeme se dotýkat tématu I-nosník se sklonem vnitřních hran polic. Protože je v Rusku zvykem používat pouze GOST R 57837-2017, ať je to GOST R 57837-2017. Všimněme si jen jedné věci. Kromě toho mohou ceníky uvádět také stejné GOST 26020-83 a GOST 8239-89. Ach ano, existuje také STO ASChM 20-93, také na něj odkazují. Ta ale byla zrušena na základě informačního dopisu TK375/GR-57837 ze dne 11.04.2018.
Budeme hovořit o výběru sekce pro za tepla válcovaný I-nosník s rovnoběžnými hranami přírub. Vezměme si jako základ sortiment tohoto typu tvarovaného black metalu. Nejprve ale o značení I-paprsku. Skládá se z písmen a číslic. První číslo udává výšku profilu v centimetrech. Tento parametr se nazývá číslo, číslo od 10 do 100. Dále následuje písmeno. Označuje typ v závislosti na pracovních podmínkách a poměru velikostí. Je to poměr stran, který plně ovlivňuje průřez I-paprsku. Proto se na typy I-paprsků podíváme podrobněji později. A v označení je za písmenem číslo. Udává velikost profilu v této řadě (podle tloušťky stěny a police). To také ovlivňuje průřez.
Jako příklad označení 12B1. I-nosník 12 centimetrů vysoký, normální paprsek, první velikost profilu.
Jaké typy I-paprsků existují?
Nebudeme mluvit o rozměrech profilu, poměru tloušťky police a nosníku. To je velmi důležitý parametr při výběru I-profilu. Jeden výrobce jich ale má až 200 a číslo neustále roste. Vše závisí na nastavení a vlastnostech válcovny. Není možné popsat vše v jednom článku. Jedná se o katalogová data a pro každý hutní podnik zvlášť.
Nyní o typu I-paprsku a charakteristických rysech řezu. Dělí se do několika skupin:
- paprsek (více o něm níže);
- sloupcovitý, charakteristickým rysem sekce je, že výška je rovna nebo blízko šířce polic, tloušťka polic je zvětšena;
- hromada, sekce s výškou stejnou nebo blízkou šířce polic, tloušťky stěny a police jsou stejné.
Nyní o typu paprsku I-paprsku, existují dva z nich. První je normální. Charakteristickým rysem sekce je, že šířka polic je menší než výška profilu. Tloušťka stěny je minimální. Druhá je široká police se zvýšenou šířkou police.
Výběr profilu I-nosník – další typy výrobků
Výběr profilu profilu pro speciální profil válcovaný za tepla bude odlišný. To je do značné míry dáno sklonem vnitřních hran polic. GOST 19425-74 je také nahrazena GOST R 57837-2017, geniální nápad mě nenapadl (jen si dělám srandu). Stručně řečeno, existují dva hlavní typy vlastních I-nosníků. První je M (odpružená, jednokolejná). Poměr základny I-nosníku k šířce polic je přibližně 2/1 nebo 3/1. C – pro vyztužení důlních šachet. Sekce se vyznačuje výrazným sklonem vnitřních hran polic.
Upozorňujeme, že na trhu je stále I-beam U. Písmeno znamená, že se jedná o válcovaný výrobek s úzkou přírubou. Charakteristickým znakem sekce jsou úzké police.
A posledním typem I-paprsku válcovaného za tepla je D. To znamená další. Podle GOST R 57837-2017 je označen jako DK a DB. Vyrobeno dle požadavků zákazníka. Jakýkoliv požadovaný průřez Vám vyrobíme na zakázku. To platí zejména tehdy, když při navrhování unikátních kovových konstrukcí existuje složitý, netriviální inženýrský úkol. Mezi charakteristické znaky sekce patří šířka police. Je menší než šířka police širokopřírubového I-nosníku. Ale zároveň je šířka příruby I nosníku D menší než šířka příruby I nosníku normálního typu. I když existují výjimky.
Abychom to shrnuli, řekněme toto. Výběr průřezu I-nosníku je určen složitými výpočty. Tvar profilu závisí na základních parametrech válcovaného výrobku a určuje jeho typ. Někdy typové charakteristiky určují typ sekce. Zvláštní pozornost je třeba věnovat výběru průřezu I nosníku pro zatížené konstrukce. Stále máte otázky? Potřebujete I-beam? Kontaktujte nás!
I-beam, jako jedna z odrůd tvarovaných výrobků ze železných a neželezných kovů, se vyznačuje širokou škálou výrobků. Proto je třeba při navrhování a další výstavbě konstrukcí pomocí I-nosníku zvolit správnou volbu. Musí vycházet ze správných výpočtů. Přečtěte si náš článek o tom, jak vypočítat zatížení I-nosníku. Okamžitě poznamenejme, že pro výpočty budete potřebovat vzorce, tabulky a znalosti. A pokud tam nejsou, pak je lepší vše svěřit zkušenému a kvalifikovanému inženýrovi. Zejména pokud jde o I-nosník, který se používá v zatížených konstrukcích. Na tom přímo závisí jak kvalita výstavby, tak bezpečnost provozu budovaných zařízení. Všechny parametry musí odpovídat aktuálním regulačním dokumentům a zajišťovat konstrukční výkonnostní charakteristiky kovové konstrukce. To je dáno především rozsahem použití I-nosníku, například jako podlahového prvku.
Výpočet zatížení na I-nosník – hlavní parametry výběru
Provozní charakteristiky I-paprsku přímo závisí na jeho průřezovém profilu a rozměrech. To je z velké části způsobeno vlastnostmi samotného válcovaného kovu. Připomeňme, že I-nosník je druh kovového výrobku sestávajícího ze dvou polic spojených stěnou. Stěna se často nazývá krk. To je důvod, proč hodnoty jako:
- celková výška profilu (včetně délky hrdla a tloušťky dvou polic);
- výška stěny nosníku I;
- celková šířka každé police;
- šířka jedné části police od hrdla k okraji (přesah);
- celková délka I-paprsku;
- tloušťka hrdla (stěny);
- tloušťka police s rovnoběžnými hranami;
- průměrná tloušťka válcovaných výrobků se sklonem vnitřních ploch;
- poloměr zakřivení přechodu od příruby k hrdlu (poloměr konjugace, vnitřní zaoblení);
- poloměr zakřivení police (její hrany).
Kromě toho je třeba vzít v úvahu vlastnosti samotného objektu. Vše přímo závisí na konkrétní aplikaci I-paprsku. Ale v zásadě jde o takový parametr, jako je návrhové zatížení. U nezatížených konstrukcí se I-nosník používá mnohem méně často. Musíte také vzít v úvahu krok. Krok je určitá vzdálenost, přes kterou jsou I-nosníky instalovány paralelně k sobě navzájem. A vzdálenost mezi opěrnými body, na kterých je položen I-nosník, je také velmi důležitá. Tento parametr se nazývá rozpětí.
Regulované hodnoty na osách
Všechny výpočty jsou prováděny na základě referenčních hodnot několika důležitých parametrů. Pojďme si stručně nastínit ty hlavní. Začněme momentem setrvačnosti. Zajímá mě jeho hodnota vzhledem ke dvojici centrálních os. Tabulková hodnota je určena tabulkou sortimentu uvedenou v GOST. Například v Rusku platí GOST R 57837-2017 pro I-nosníky s paralelními lomovými hranami. V ostatních zemích SNS existuje GOST 8239-89 pro válcované výrobky se šikmými vnitřními hranami. Existuje řada dalších regulačních dokumentů. Někdy je potřeba počítat s odstředivým momentem. Není součástí tabulek. Protože standardně je odstředivý moment 0 na obou osách. Používají se parametry, které určují setrvačnost:
- poloměr vzhledem k jedné ze středových os;
- statický moment polovičního řezu kolem osy;
- axiální moment.
Velký vliv na výpočty má parametr návrhového odporu, označovaný Ry. Toto je také tabulkový parametr, který přímo závisí na jakosti oceli použité při výrobě I-nosníku. Například uhlíková ocel třídy C235 má konstrukční odolnost 230 MPa. U jiných jakostí oceli bude tento parametr jiný. Dalším důležitým parametrem je modul pružnosti. Vše závisí na vlastnostech materiálu, ze kterého je I-nosník vyroben. Zapomněli jsme poznamenat, ale vypočítaný odpor závisí také na této charakteristice. V klasickém smyslu – tvarované black metalové výrobky. To znamená, že modul pružnosti E se bere pro ocel. V tomto případě se rovná 200000 13621 MPa. Ale možná například podle GOST 90-XNUMX neželezný válcovaný kov. Plus různé druhy dřeva. Tam bude moment setrvačnosti jiný. Tyto vlastnosti je třeba vzít v úvahu při výpočtu zatížení na I-nosník. V závislosti na konstrukčních vlastnostech objektu je někdy nutné použít jiné parametry návrhu. Zpravidla se berou tabulkové hodnoty.
Výpočet zatížení na I-nosník a únosnosti
Byly vyvinuty speciální tabulky. V nich je číslo I-paprsku vybráno na základě tří hlavních parametrů:
- očekávané zatížení, kg/m.p. (kilogram na lineární metr);
- velikost rozpětí, uvedená výše, m (metry);
- rozteč, se kterou je I-nosník položen, m (metry).
Číslo se vztahuje na výšku profilu v centimetrech (od 10 do 100 podle aktuálního regulačního rámce). Odhadované zatížení se vypočítá na základě únosnosti výrobků. Je důležité vzít v úvahu technologii výroby I-paprsku. Připomeňme, že se dá válcovat za tepla, svařovat, nýtovat (pokud je použit kov). Válcovaný za tepla se získá válcováním obrobku, svařeného přivařením polic ke stěně. Nýtovaný nosník používá ke spojení prvků nýty. Pokud se tedy jedná o svařovaný I-nosník. V tomto případě je při výpočtu aktuální únosnosti nutné přidat cca 30 % navíc pro pevnost. Vlastní návrhové zatížení se určí následovně. Vypočítejte takový parametr, jako je tlak na konstrukci. V tomto případě je hmotnost konstrukce brána v úvahu v přepočtu na jeden lineární metr I-nosníku. Poté se výsledná hodnota vynásobí koeficientem spolehlivosti (přímo závisí na typu I-paprsku a použitém GOST). Poté se na základě získané hodnoty z tabulky zvolí moment odporu. A na základě momentu odporu se na základě aktuálního sortimentu určí číslo profilu. Doporučujeme hrát na jistotu a zvolit o dvě čísla vyšší. Důležitý bod. Nosnost I-nosníku se stanoví pouze a výhradně na základě návrhového zatížení. Nemůžete použít pouze jednu standardní zátěž. Byl vyroben bez zohlednění specifik montovaných kovových konstrukcí, jejich konstrukčních vlastností a provozních parametrů. A poslední věc. Při výpočtu ohybového zatížení v I-nosníku se bere v úvahu nosnost.
Pevnost a průhyb I-paprsku
Pevnost I nosníku je určena s ohledem na standardní napětí. Při tom se konstruují tzv. diagramy vnitřních sil, kromě napětí i posuvy. Vycházejí z takových parametrů, jako je vliv sil v podélné a příčné rovině, momenty (myšleno ohyb a kroucení). Jak bylo uvedeno výše, vlastnosti materiálu jsou velmi důležité. Pokud mluvíme o černé válcované oceli, pak základním kritériem je jakost oceli. Pokud je to dřevo, pak jeho druh. Při výpočtu pevnosti se berou v úvahu vlastnosti materiálu. Je lepší vybrat materiály se zvýšenou pevností. To plně platí pro jakosti oceli. Mějte na paměti, že čím pevnější materiál, tím menší jsou rozměry I-nosníku. Tento stav znamená, že zatížení konstrukce jako celku je sníženo. Hodnota přípustného tlaku se zmenší. A poslední věc. Zkušený a kvalifikovaný inženýr vždy používá několik metod k určení pevnosti materiálu. Koneckonců je nutné rozložit působící sílu podél os. Poté nastavte maximální momenty kolem každé z os. V konečné fázi jsou hodnoty získané výpočtem porovnány. Průhyb I-paprsku se vypočítá na základě takových parametrů, jako jsou:
- zatížení v kg/m (kilogramy na metr), bere se návrhové i standardní zatížení;
- rozpětí (vzdálenost mezi referenčními body vm (metrech);
- návrhový odpor (měřený v MPa (megapascalech)).
Důležitý bod. Maximální hodnota průhybu je určena na základě konstrukčního účelu I-paprsku. Pokud je tedy v mezipodlažních stropech použit nosník I, pak je průhyb menší než 1/250. A pokud se jedná o střešní konstrukce a překlady, tak 1/200. Ostatní konstrukční prvky budou mít odpovídajícím způsobem odlišné hodnoty. Odklon lze snížit pouze změnou počátečních parametrů. To znamená, že používejte lehké konstrukce a snižte zatížení. Druhou možností je zmenšit vzdálenost mezi dvěma podpěrnými body např. použitím dalšího (mezilehlého).
Jde to obejít bez výpočtu průhybu?
Možnosti odpovědi závisí na vlastnostech objektu a jeho funkčním účelu. Například, pokud se jedná o malou, jednoúrovňovou strukturu, zejména pro ekonomické účely, pak existují možnosti. Prvním je výpočet průhybu I nosníku, druhým výpočet únosnosti budovaných konstrukcí. Ale hodně záleží na dokončovacích materiálech použitých pro konečnou úpravu a jejich hmotnosti. Proto je lepší počítat průhyb i pro individuální výstavbu soukromých domácností a přístavků. Je důležité pochopit skutečnost, že vychýlení se také vytváří v rozích otáčení. Hodně záleží na designu, jeho:
- funkční účel;
- hlavní rozměry;
- vlastnosti použitých materiálů, stejná jakost oceli, jako zvláštní případ;
- fyzikální parametry.
Existuje mnoho vzorců pro výpočet průhybu. Nemá smysl se jim v rámci našeho článku podrobně věnovat. Poznamenejme, že hodně záleží na typu zátěže. Jde o směr jeho působení. Jde o to, že I-nosník může být ovlivněn vícesměrným zatížením. Zpravidla se jedná o vychýlení směrem dolů, ale existují i jiné. Někdy se navíc jedná o kombinaci vícesměrných zatížení. Poté se průhyb určí pro každý z nich zvlášť.
Pro výpočet průhybu lze použít různé metody, například pomocí metody počátečních parametrů. Výpočet zatížení na I-nosník je klíčovým parametrem pro výběr tohoto typu výrobku. Jakákoli chyba ve výpočtech nebo jejich ignorování může vést k tragickým následkům. Proto je třeba k problematice přistupovat zodpovědně a výběr provádět s rezervou. Po provedení všech výpočtů a jejich dvojité kontrole nás prosím kontaktujte. Nabízíme širokou škálu I-nosníků. Pomůžeme vám vybrat přesně ten I-beam, který potřebujete.
