Расчет уголка на изгиб: нагрузка на металлическую балку

1 Основные характеристики и способы производства стального уголка 50×50

Стальные уголки 50х50 такие же. Обе его полки имеют одинаковую ширину — 50 мм. Стандартные стальные равнополочные угловые изделия этих типоразмеров изготавливаются длиной 3-12 м. Изготавливаются двумя способами: горячекатаные и гнутые угловые изделия. Профнастил состоит из стального холоднокатаного или горячекатаного листового материала, который гнут на профильном оборудовании.

Уголок равнополочный из стали 50х50

Требования предъявляются ко всем способам производства. Они и характеристики готовой продукции 50х50 (ассортимент, марка стали, параметры сечения, допустимые отклонения от типовых размеров, удельный вес 1 м и другие) регулируются соответствующими нормативными документами. Для горячекатаного проката это ГОСТ 8509-93, а для гибкого проката — ГОСТ 19771-93.

Следует отметить, что в различных документах (паспортах качества, складском учете и отчетности, накладных на отгрузочную квитанцию ​​уголка и т.д.) вместо 50х50 указывают номер, присвоенный в ГОСТ и соответствующий этому типоразмеру — No. 5.

Что представляет собой прямоугольная труба?

Прямоугольная металлическая трубка — это металлическое изделие длиной в несколько метров. Прямоугольная трубка имеет соответствующее поперечное сечение. Его площадь может быть самой разной. Все параметры таких труб регулируются специальными ГОСТ — документами от государства. Требование соответствия всех размеров ГОСТу связано со следующим:

• труба, изготовленная по ГОСТу, будет соответствовать требованиям безопасности. Если труба изготовлена ​​в кустарных условиях, есть вероятность, что пропорции не будут соответствовать требованиям безопасности. Есть опасность, что изделие не выдержит нагрузок и станет причиной обрушения конструкции;
• при расчете нагрузок на трубы нет необходимости измерять каждый конкретный продукт. Его параметры задаются ГОСТом, поэтому вы можете взять данные из этого документа.

Продукция изготавливается из различных марок стали. Некоторые виды стали не требуют дополнительной обработки. Это, например, так называемая нержавеющая сталь. Сталь, которая боится коррозии, необходимо обработать специальными растворами или краской.

2 Сортамент равнополочных стальных изделий 50×50

Горячекатаный прокат 50х50 по ГОСТ 8509-93 изготавливается четырех типоразмеров — с полками 3, 4, 5 и 6 мм. В соответствии с этим обозначаются:

• 50x50x3;
• 50х50х4;
• 50х50х5;
• 50x50x6.

Изделия 50х50, изготовленные гибкой по ГОСТ 19771, изготавливаются только одного вида — из сплавов, предел прочности которых не превышает 47 кгс / мм2 (460 Н / мм2). Дело в том, что по этому стандарту гнутые уголки производят также из стали, предел прочности которой составляет более 47 кгс / мм2. Но производство этого типа с размерами 50х50 ГОСТ 19771 не предусмотрено.

Сложите одинаковые товары

Поэтому фальцованные изделия 50х50 выпускаются двух типоразмеров и с радиусом закругления внутреннего угла между полками:

• 50х50х3 с радиусом 4 мм;
• 50x50x4 с радиусом 6 мм.

Длина, допуски на размеры, точность изготовления и ряд других характеристик и параметров для горячекатаных и гнутых уголков одинаковы, как следствие, требования к их изготовлению одинаковы.

3 Чем отличаются стальные уголки разной толщины

Помимо неодинаковой толщины полок, у углов есть и другие отличия между собой. Они обусловлены именно их разной толщиной. Это неодинаковое значение площади сечения, расстояния от внешней поверхности фланца уголка до его центра тяжести, а также веса и прочности уголка. От этих последних характеристик зависит возможность и целесообразность использования определенных углов при сборке или установке конструкций. Также есть небольшие отличия, которые не влияют на использование продуктов. В ГОСТе указаны абсолютно все характеристики, так как они необходимы для конструирования сложных и / или высокоточных изделий, в том числе угловых.

Очевидно, более толстый угол сильнее. Он способен выдерживать более высокие напряжения и нагрузки. Максимальная прочность вышеперечисленных углов — 50х50х6. И, конечно же, проекты с ним будут самыми надежными.

Уголок прочный 50х50х6

Но нужно помнить и об обратной стороне: более толстый угол тяжелее. Причем цена за уголок, как и на любой другой металлопрокат, изначально устанавливается за единицу веса (тонны или килограммы). А, следовательно, общая стоимость необходимого количества метров изделия 50х50 существенно изменится пропорционально толщине его полок.

Очевидно, что при одинаковом метраже угловые изделия 50х50х6 должны стоить примерно вдвое дороже, чем изделия 50х50х3. Конечно, продавец после подсчета может установить цену за 1 м и общую стоимость погонных метров, однако даже в этом случае разница будет заметна.

Второй неприятный «сюрприз» большего веса более толстого уголка заключается в том, что конструкции, в которых он будет использоваться, могут потребовать установки других более прочных элементов (опоры, фундамент). Новые элементы смогут выдержать дополнительный вес более толстого проката всего в двух случаях. Если они изготовлены из другого материала с более высокими прочностными характеристиками, либо новые элементы должны быть более массивными, то есть тяжелыми. В обоих случаях взятые на замену детали будут дороже предыдущих, а значит, вырастет и общая стоимость строящегося объекта или сооружения.

Виды и размеры стальных уголков

• Горячекатаный уголок — изготавливается из нагретой стальной полосы путем пропускания ее через станок. Впоследствии изделие формируется по заданным размерам.
• Стальной гнутый уголок: гнутый угол формируется горячей или холодной прокаткой из стальной полосы. Изделие такого типа можно использовать в любом дизайне.
• Равный стальной угол: стороны этого продукта одинаковы.
• Уголок стальной неравномерный — имеет разные размеры сторон.

Остановимся подробнее на габаритах изделий. Они закреплены в ГОСТах. Кроме того, он также содержит информацию о максимальной погрешности углов, которая по длине не может быть более 0,75%, отклонение от прямой линии не более 0,4% от длины.

Ширина сторон уголков может быть разной — от 1 до 20 см. Также углы различаются толщиной используемого металла — от 0,2 см до 1,6 см. Эта разница существенная, но не такая большая, как в швелле или. Двутавровая балка. Однако назначение материалов другое, и уголок не является базовой или опорной конструкцией, способной выдерживать большие нагрузки.

Металлические уголки изготавливаются стандартных размеров:

• 2×2 см;
• 2,5х2,5 см;
• 5х5см;
• 7×7 см;
• 7,5х7,5 см;
• 10х10см;
• 12х12 см;
• 15х15см;
• 20х20см.

Помимо размеров, стальные уголки можно разделить по длине. Бывают двух видов: мерные и немерные продукты. Измеренные стальные уголки имеют длину 6, 7, 9, 10, 11, 12 мм. Стоимость штуки фиксируется по весу, а также продается по весу. Немерные стальные уголки выпускаются различной длины — 4–12 мм.

Металлические уголки могут ржаветь при использовании во влажной среде. В этом случае используются оцинкованные детали. Несмотря на более высокую стоимость, срок службы таких изделий увеличился.

Сравниваем швеллер и профильную трубу

Канал: более «серьезный» профиль. Вы вряд ли увидите, что домашняя мебель с металлическим каркасом изготавливается из швеллера — для этого используется профильная труба. И наоборот, в несущих частях металлоконструкций массивных зданий (торговые центры, ангары, выставочные комплексы) канал встречается везде, профтруба — крайне редко. Происходит это из-за того, что каркас состоит из элементов, которые дополняют друг друга, неся общую нагрузку. В этом случае больше подходит швеллер — это ламинированное изделие отлично выдерживает нагрузки за счет своего профиля и более толстых стенок. Но канал не универсален по профилю. Поэтому небольшие изделия «под себя», где можно не учитывать нагрузку и иметь достаточный запас прочности профильной трубы, где необходима универсальность проката (один и тот же отрезок трубы можно использовать в любом месте рамы), предпочитают получить из трубки.

На вопрос, что лучше (прочнее, прочнее, жестче): швеллер или профильная труба, мы отвечаем: нужно сравнивать на практике. Ламинированные металлические элементы хороши в любом случае. То есть в условиях производства каркасов для бытовой мебели — лучше профтруба, а в условиях производства каркасов для массивных построек — швеллер.

Изготовление

Металлические уголки бывают двух видов по способу изготовления, каждый из которых регламентируется собственным ГОСТом и имеет разные свойства. Эксперты могут отличить их даже по внешнему виду.

Стальной горячекатаный уголок состоит из нагретого металлического слитка, поэтому его внешний угол острый, потому что изделие выполнено по его форме. Он лучше выдерживает нагрузки и более прочен.

Металлический уголок из холоднокатаного металла изготавливается путем гибки стальной полосы на гибочном станке. На нем нет заусенцев, а внешний угол закруглен из-за складки. Он намного менее прочен, чем горячекатаный продукт, но изготовить его предельно просто: достаточно сложить полосу, чтобы разнообразие ее размеров было намного шире, чем у строго регламентированного горячекатаного варианта. Если вам нужен нестандартный размер, к вашим услугам холоднокатаный уголок.

Точность

Этот параметр указывает, насколько велики возможные отклонения от идеального рисунка. Чем больше отклонение, тем более неровным или слегка искривленным будет угол. Однако даже при стандартной точности обычно достаточно для создания однородной структуры, обычно более высокая точность требуется только для очень малых углов и некоторых конкретных высокоточных структур.

Точность можно отличить от маркировки. Нормальная точность обозначается буквой B в маркировке, а высшая точность обозначается буквой A.

Стальной сплав

Как и большинство металлических изделий, стальные профили могут быть изготовлены из высоколегированной, низколегированной или обычной углеродистой стали. Низколегированная сталь легче всего поддается сварке, высоколегированная сталь имеет более высокую прочность, а обычная сталь универсальна и экономична.

Полки

Полки этого товара могут быть одинаковыми и нервными. В первом случае металлическая полоса как бы загибается ровно посередине, причем обе стороны, расходящиеся от верха, имеют одинаковую длину. Это очень прочный вариант, так как такая арматура лучше выдерживает нагрузки.

Однако в некоторых типах строительства необходимы ламинированные изделия, которые в поперечном сечении напоминают букву Г — одна сторона (полка) длиннее другой. Такой прокат немного менее прочен, но может пригодиться для определенных конструкций. Он также используется для дополнительного подкрепления.

Расчет уголка на прогиб и изгиб

Этот онлайн-калькулятор разработан таким образом, чтобы вы могли легко и быстро подобрать размер уголка в зависимости от нагрузки на него. Его особенность в том, что на одной странице можно сравнить равные (ГОСТ 8509-93) и неравные (ГОСТ 8510-86) углы. Последний, в свою очередь, можно выбрать исходя из его положения в пространстве, т.е.в зависимости от того, как он будет ориентирован относительно нагрузки.

Расчет углов выполняется на изгиб и изгиб (по прочности и деформациям) для следующих расчетных схем:

• Тип 1 — однопролетная навесная балка с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: угловая перемычка, ведущая к низким потолкам и стенам. (Подробнее о расчете углов ремня см. В этом калькуляторе).

• Тип 2 — жестко закрепленная консольная балка с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: укрытие из железобетона, сделанное с помощью уголка, жестко приваренного (с помощью арматуры, ограничивающей витки) к железобетонной стене.

• Тип 3: Однопролетная балка на шарнирах с консолью с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: тот же козырек, что и в предыдущей схеме, за исключением того, что здесь уголок с одной стороны вставлен в стену, а другой упирается в скобу (синий на рисунке).

• Тип 4 — однопролетная навесная балка с сосредоточенным усилием. Пример: перемычка, поддерживающая одноэтажную балку.

• Тип 5 — однопролетная шарнирная балка с двумя сосредоточенными силами. Пример: сеть, поддерживающая две сосредоточенные силы.

• Тип 6 — консольная балка с сосредоточенной силой. Пример: козырек дома с кирпичной стеной, построенный в африканской республике (где никогда не идет снег) по воображению африканского архитектора. Углы этого козырька жестко встраиваются в стену, как показано на второй схеме.

Примечание: угол, рассчитанный на рисунках с примерами, окрашен в красный цвет.

Расчет угла изгиба и изгиба
С помощью этого калькулятора можно не только легко рассчитать угол прогиба и прогиба, но и выбрать оптимальный из равных и неравных углов.

Особенности

Имеет профиль L. Изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали методом горячей прокатки. Последний и ламинат с гальваническим покрытием используются для изготовления конструкций, работающих в агрессивных условиях.

В зависимости от соотношения длин полок стальные уголки стола делятся на равные и неравные. Для первых они одинаковы. Последние разные. Уголок с «гнутым» профилем формируется на профильных станках из стального листа холодной и горячей прокатки. Его изготовление осуществляется на прессе с формированием округлой криволинейной поверхности.

Для стального уголка, размеры которого представлены в таблице, отклонение от формы корректируется. Кривизна до 0,4% длины. Точность аренды может отличаться. Назначьте тип «A» с высокой точностью и тип «B» с обычной.

Что такое прогиб балки?

Под действием внешней нагрузки поперечные сечения балки перемещаются по вертикали (вверх или вниз), эти движения называются отклонениями. Прочность материала позволяет определить прогиб балки, зная ее геометрические параметры: длину, размеры сечения. А еще нужно знать материал, из которого сделана балка (модуль упругости).

Говоря о которых! Помимо вертикальных перемещений, поперечные сечения балки поворачиваются на определенный угол. И эти значения также можно определить методом начальных параметров.

— прогиб секции C; — угол поворота секции С.

При расчете жесткости необходимо рассчитать прогиб балки. Рассчитанные значения отклонений не должны превышать допустимых значений. Если рассчитанное значение меньше допустимого значения, условие жесткости конструктивного элемента считается выполненным. В противном случае принимаются меры по увеличению жесткости. Например, они сделаны из другого материала, который имеет ПОВЫШЕННЫЙ модуль упругости. Или меняются геометрические параметры балки, чаще всего поперечное сечение. Например, если двутавровая балка № 12 не подходит по жесткости, возьмите двутавровую балку № 14 и произведите пересчет. При необходимости повторяйте выбор, пока не найдете такой же двутавр.

4 Вес стального углового проката 50×50 разной толщины

Есть несколько надежных способов определения веса уголка 50х50 по одному из вышеперечисленных. Самый быстрый и простой — с помощью ассортиментных таблиц равных металлопродукций соответствующих ГОСТов. В них указаны значения теоретической удельной массы 1 м уголка для каждого стандартного размера.

Для горячекатаного проката эти значения следует искать в ГОСТ 8509. Указанная масса 1 м уголков указанных в нем соответствующих типовых размеров:

• 2.32кг — 50х50х3;
• 3,05кг — 50х50х4;
• 3,77 кг — 50x50x5;
• 4,47кг — 50x50x6.

Размеры горячекатаного проката

Для фальцованных угловых изделий эти значения следует искать в ГОСТ 19771. Указанная масса 1 м изделий соответствующих типоразмеров:

• 2,23 кг — 50x50x3;
• 2,90 кг — 50x50x4.

После определения спецификации рассчитывается общий вес. Для этого общий метраж умножьте на массу 1 М. Так, например, если имеется загнутый уголок 50х50х4 в размере 100 м, его общая масса составит 100 * 2,90 = 290 кг.

Сферы применения

Сегодня существует множество различных областей, где успешно применяется сталь для уголков 50х50х5. Вес 1 метра уголка считается оптимальным для выполнения различных строительных и инженерных задач. Профессиональные строители и дизайнеры считают этот материал незаменимым, так как с его помощью можно создавать прочные металлические каркасы и бетонные конструкции, возводить прочные мосты, эстакады, павильоны, навесы, стоянки для отдыха и навесы.

Уголок особенно используется в архитектуре, а также в отделке зданий и других объектов: скамеек, беседок, дверей, заборов, ворот, заборов и даже лестниц. Часто стальной уголок используется в мебельной промышленности, так как он используется для изготовления прочных рам, стальной отделки и других элементов.

Металлические уголки широко используются в автомобильной и строительной отраслях, а также при изготовлении крупногабаритного оборудования. Такие детали мастера используют для гармоничного оформления углов при создании дверных и оконных проемов, а также в качестве оригинального декоративного элемента для различных конструкций.

5 Основные характеристики и способы производства алюминиевого уголка 50×50

Алюминиевый уголок в ГОСТах и технической документации называется профилем. Фланец равного размера 50х50 может прессоваться и гнуться в зависимости от технологии изготовления.

Стандартный профиль 50х50 из алюминия и его сплавов изготавливается по ГОСТ 8617-81, 13737-90 и Р 55411-2013.

Первый содержит технические условия на производство экструдированных профилей по ассортименту, указанному во втором нормативном документе — ГОСТ 13737. Вместе эти два стандарта регламентируют изготовление алюминиевого уголка 50х50 длиной 6 м и менее, либо как по согласованию с потребителем до 11,5 м. В ассортимент прессованных металлических профилей по ГОСТ 13737 входят изделия как с одинаковой толщиной обеих полок, так и с разными. Для угла 50х50 регламентируются следующие стандартные размеры в мм:

• 50х50х3 (толщина полки 3 мм);
• 50х50х4;
• 50х50х4х5 (одна полка 4 мм, другая 5 мм);
• 50х50х4х8;
• 50x50x4x11;
• 50x50x4x18;
• 50х50х4,5;
• 50x50x4,8;
• 50x50x5x7;
• 50х50х6;
• 50x50x6x9;
• 50x50x6,5;
• 50x50x7.

Углы стандартных размеров 50х50х5 бывают трех видов, которые отличаются радиусами закругления между полками и по их краям. Для первого они соответственно 5 и 2,5 мм, для второго — 7 и 3,5 мм, а для третьего — 7 и 6 мм. Помимо этих размеров алюминиевого профиля 50х50 по ГОСТ 8617 могут быть и другие, согласованные потребителем с производителем.

Уголки алюминиевые 50х50х5

ГОСТ Р 55411 — это техническое задание на производство профилей из алюминиевых сплавов. Они также содержат требования к ассортименту этих металлических изделий. По ним возможно изготовление уголка 50х50 длиной 1-6 м и толщиной стенки 0,25-3 мм. Сам ассортимент отсутствует.

Требования к изготовлению и характеристикам алюминиевых изделий 50х50 (марка стали, допустимые отклонения по длине и другим размерам и др.) Регламентируются ГОСТ 8617 для прессованных изделий и ГОСТ 55411 для гнутых изделий.

Параметры ассортимента, удельного веса и сечения указаны только для стандартных формованных изделий — в ГОСТ 13737. Изогнутые изготавливаются с размерами и теоретической массой, соответствующими чертежам и каталогам, согласованным между заказчиком и производителем. То есть они специально не отражены в ГОСТ Р 55411 и могут быть практически любыми.

В дополнение к продукции, изготовленной в соответствии с указанными ГОСТами, также изготавливаются гнутые алюминиевые уголки 50х50 с толщиной полки, определяемой сырьем, доступным у производителя (листовой металл или лента) и / или запросами клиентов. Чаще всего стандартные размеры такие же, как у стальных уголков.

Такое нестандартизированное производство разрешено, с одной стороны, в связи с тем, что алюминий и его сплавы намного мягче и пластичнее стали, поэтому изготовление гибкого уголка является простой технологической задачей практически для любого промышленника. Компания с соответствующим оборудованием . С другой стороны, если алюминиевые профили используются для изготовления несущих или несущих конструкций, то для малонагруженных.

Уголковый, профильный трубопрокат: определение, параметры, преимущества

Ответить, что угловая или профильная труба прочнее, легче, если знать больше о каждом виде продукции. Рассмотрим основные особенности:

1. Уголки — прокат Г-образного сечения, получаемый гибкой стального листа или горячей штамповкой. Второй вариант более прочный. У товаров могут быть полки одинаковой длины или разные. Длину изделий можно измерять, а не измерять, кратно измерять, ограничивать не измерять. Различают 2 класса точности прокатки: высокая (А), нормальная (В).
2. Профилированный стальной — трубы с поперечным сечением в виде квадрата, прямоугольника, овала и т.д. Они бывают холоднотянутыми, электросварными, горячекатаными, со швами или без них. Длины: немерные, мерные, многомерные. Максимальная длина 11,5-12,5 м. Толщина стенок разная.

Когда дело доходит до вопроса, какая профильная труба или уголок прочнее, на первый взгляд кажется, что катанные трубы находятся над головой (из-за 4-х стенок вместо 2-х, как в углу). Но не все так просто.

Расчетные значения для горячекатанных уголков

В таблице 1 приведены основные расчетные значения моментов инерции Iz, радиусов вращения iz, моментов сопротивления Wz, площади поперечного сечения, а также геометрических параметров и массы погонного метра для горячекатаных уголков с равным фланцем по по ГОСТ 8509-93.

Пояснения к таблице 1 и рисунку 1:

б — ширина полки;

t — толщина полки;

R — радиус внутренней кривизны;

r — радиус кривизны полок;

F — площадь поперечного сечения;

Iz — момент инерции вокруг оси z;

Wz — момент сопротивления относительно оси z;

iz — радиус вращения.

Эти значения можно использовать только в том случае, если ось z, относительно которой возникают сжимающие и растягивающие напряжения в поперечном сечении угла, проходит, как показано на рисунке 1:

Для подавляющего большинства несложных расчетов этого достаточно, например, чтобы рассчитать перемычку из горячекатаных равнополочных уголков и даже укрепить железобетонные конструкции уголками. Но если положение в пространстве поперечного сечения не то же самое и, соответственно, ось будет проходить не так, как показано на рисунке 1, а как показано на рисунке 2:

поэтому для определения значений моментов можно использовать более полную таблицу 2:

Но если это не ваш случай, то вам помогут ребята по имени синус и косинус.

В таблице 3 приведены значения моментов инерции I и моментов сопротивления W относительно осей z, y и u для неодинаковых горячекатаных уголков по ГОСТ 8510-86.

1. Площадь поперечного сечения и справочные значения рассчитываются исходя из номинальных размеров. При расчете массы 1 м уголка плотность стали равна 7,85 г / см 3 .

2. Радиусы кривизны, форма и размеры зоны сопряжения внутренних краев полок, указанные на рисунке 3 и в таблице 3, даны для конструкции калибра и не контролируются по углу.

3. Углы, отмеченные звездочкой, изготавливаются по желанию потребителя.

Легенда к рисунку 3 и таблице 3:

B — ширина самой большой полки;

b — толщина наименьшего фланца;

t — толщина полки;

R — радиус внутренней кривизны;

r — радиус кривизны полок;

I — момент инерции;

i — радиус вращения;

x, y — расстояние от центра тяжести до внешних краев полок;

Jzy — центробежный момент инерции.

Главные отличия алюминиевых изделий

Алюминиевые уголки разной толщины отличаются друг от друга так же, как и стальные. Определить точный вес таких изделий достаточно просто. Изначально мастер должен узнать удельный вес 1 метра, который затем умножается на общее количество метров в партии. Если работы ведутся с использованием металлических изделий, изготовленных по нормам ГОСТ 13737, то все расчеты можно значительно упростить. Главное, чтобы был соответствующий нормативный документ.

Всегда важно помнить, что вес одного метра алюминиевого уголка 50х50х5 составляет всего 1210 кг. Кроме того, эти продукты обладают рядом преимуществ в эксплуатации:

• Хорошо поддается любой обработке.
• Он не подвержен негативному воздействию коррозии, благодаря чему достигается максимальный срок службы.
• Работает в любом температурном диапазоне.
• Вы можете утилизировать с минимальными финансовыми вложениями.
• Несмотря на небольшой вес алюминиевых изделий, они отличаются высокой прочностью и выдерживают большие нагрузки.
• Хорошая пластичность материала упрощает монтажные работы.

Специалисты отмечают, что алюминиевые уголки отличаются универсальностью и надежностью. Это связано с тем, что с их помощью можно построить любую конструкцию, которая будет иметь высокие показатели прочности без существенного влияния на вес готовой конструкции.