I-nosníky jsou každým rokem stále populárnější díky svým nesporným výhodám. Pojďme se seznámit s jejich typy, výrobou a věnovat pozornost vlastnostem výpočtových prvků.
1 První seznámení s I-paprskem
Co je to paprsek I? Jedná se o profil, jehož průřez je ve tvaru písmene „H“. Toto rozhodnutí mělo nejpříznivější vliv na vlastnosti produktu. Pokud například porovnáme I-nosník se standardními konstrukcemi čtvercového průřezu, pak je jeho tuhost a pevnost 30krát vyšší a 7krát vyšší. Kovové výrobky jsou považovány za nejběžnější, ale takové konstrukce jsou také vyrobeny ze dřeva.
Tento profil se velmi často používá při instalaci podlah a výstavbě mostních konstrukcí. Kromě toho lze I-nosníky nalézt v automobilovém průmyslu a výrobě kočárů, jsou také nepostradatelné při zpevňování důlních šachet. Hlavní charakteristiky tohoto typu válcovaného kovu jsou výška samotného I-paprsku, šířka, průměrná tloušťka a také poloměr zakřivení polic. Zohledňuje se také poloměr vnitřního zakřivení. Všechny tyto ukazatele určují další využití prvku. Například pro povrchové dráhy se používají nosníky řady M se sklonem vnitřních hran polic rovným 12°. Pokud mluvíme o válcovaných výrobcích řady C, používaných pro vyztužení důlních šachet, pak se tento parametr zvyšuje a činí 16°.
2 Vlastnosti klasifikace a označování
Vnitřní hrany polic z I-nosníku mohou být umístěny rovnoběžně nebo se sklonem. V závislosti na podmínkách použití a poměru velikostí jsou válcované výrobky rozděleny do následujících typů. Normální, širokopřírubové a sloupové prvky jsou označeny symboly „B“, „W“ a „K“. Pokud v označení najdete písmeno „D“, mluvíme o profilu další řady. Širokopřírubové a normální I-nosníky mohou být také označeny kombinací symbolů „DSh“ a „DB“.
Kromě toho jsou takové konstrukce rozděleny na svařované a válcované za tepla. První se získávají svařováním stěny a pásů. Ty se však vyrábějí na speciálních válcovacích stolicích. Pokud mají za tepla válcované výrobky stejné rozměry po celé délce a sestávají také zcela ze stejného kovu, můžete experimentovat se svařovanými prvky. Jejich pásy se mohou skládat z válcovaných plechů nebo profilů, ohýbaných profilů nebo kanálů. Současně se vlastnosti a vlastnosti pásů stejného I-paprsku někdy liší, protože se skládají z různých kovů. Existují výrobky s proměnným průřezem. To umožňuje efektivnější využití kovu a zpevnění konstrukce v oblastech vysokého využití.
3 Výhody a nevýhody takového válcovaného kovu
Na tomto místě shrneme všechny výhody, které I-nosníky mají. Především stojí za zmínku jejich vynikající pevnostní vlastnosti, díky kterým lze tento materiál použít i jako strop pro velmi dlouhé rozpětí. Současně nebude instalace prvků obtížná a v případě potřeby můžete vždy povrch ošetřit. Takové válcované výrobky nepodléhají deformaci nebo smrštění. Může být právem nazýván univerzální, protože takový paprsek se nachází jak v konstrukci stropu, tak ve stěnách.
Výhody a nevýhody prvků do značné míry závisí na jejich typu. Například konstrukce válcované za tepla jsou monolitické a není třeba používat další výztuž, i když mluvíme o velmi těžkém zatížení. Navíc jsou jednodušší na výrobu a ekonomické. Svařovaný profil má přídavná výztužná žebra, díky nimž je možné snížit tloušťku stěny a tím i náklady na výrobek. Navíc jsou takové prvky vyráběny podle individuálních objednávek a jejich velikosti určuje klient. Tím se minimalizuje odpad při stavbě. Na přání zákazníka může být design zkrácený, stejný nebo nestejný, může mít perforace a přírubové spoje.
Nevýhody monolitických válcovaných výrobků však zahrnují vysokou kapacitu kovu způsobenou zesílením stěn, stejně jako hmotnost a rozměry konstrukce. Faktem je, že takové I-nosníky jsou vyráběny pouze v souladu s GOST, což znamená, že jejich parametry, včetně délky, musí plně odpovídat rozměrům uvedeným v dokumentaci. Proto jsme velmi často nuceni prvek vyříznout sami a přebytek musíme odepsat jako odpad, což je iracionální. Mezi nevýhody svařovaných výrobků patří nutnost použití dodatečné výztuže k vytvoření výztuh, což zvyšuje náklady na pracovní sílu.
4 Pravidla pro výpočet I-nosníků
Jak vidíte, výběr konstrukcí I-paprsků je poměrně velký, ale aby bylo použití tohoto prvku racionální a design spolehlivý, musí být profil vybrán správně. V tomto odstavci se podíváme na to, jak najít vhodný I-nosník. Pokud plánujete použití produktu na podlahu, musíte znát parametry, jako je vzdálenost mezi stěnami a maximální zatížení, které dopadne na budoucí konstrukci. Dále můžete provést výpočet pomocí speciálních online kalkulaček nebo vypočítat parametry sami.
Při pohledu na GOST najdete tabulky, které označují označení, rozměry, plochu průřezu profilu a lineární hustotu materiálu. Existují také tabulky, které udávají hmotnost jednoho metru výrobku. Chcete-li zjistit hmotnost celého prvku, musíte vynásobit hmotnost jeho metru jeho délkou. Ale pro výpočet nosnosti I-nosníkové konstrukce si musíte ujasnit i šířku polic. Navíc tento parametr musí odpovídat průřezu nosného sloupu. Například, pokud se jedná o čtverec o straně 510 mm, musíte vybrat profil o šířce nepřesahující 460 mm. To je způsobeno tím, že I-nosník bude potřeba svařit a je nutné ponechat rezervu na svarové švy.
Pro výpočet zatížení musíte nejprve zjistit standardní ráz (zatížení na 1 m profilu). Poté tuto hodnotu vynásobíme koeficientem pevnosti při zatížení a výsledný výsledek sečteme s hmotností výrobku. Vypočítáme tedy moment odporu a pak je věc malá, zbývá jen vybrat požadovaný profil ze sortimentu.
Je třeba mít na paměti, že kovová konstrukce může využít maximálně 80 % přípustného průhybu.
Moderní technologie výrazně zjednodušují náš život, a pokud nechcete provádět výpočty sami a vybrat požadovanou možnost z referenčních knih, můžete použít online kalkulačku. Práce s ním je velmi snadná, stačí vyplnit prázdná pole a program vám nabídne ty nejlepší možnosti. Je nutné uvést konstrukci, ve které bude I-nosník použit, například je potřeba pro podlahy. Poté určíte maximální rozpětí a montážní sklon profilu. Rozteč je vzdálenost mezi dvěma prvky umístěnými paralelně k sobě. Doporučená hodnota je 1 m, ale v některých případech může být zvýšena na 1,2 m. Musíte také znát vypočítané zatížení na čtverec a úhel sklonu krokví. Nyní víte, který prvek se nejlépe hodí pro konkrétní podlahu.
5 Posilování vlastníma rukama – dělejte to bezpečně
Nejlepší je samozřejmě vybrat I-nosník s požadovanou nosností a ten použít, ale někdy to není možné a je potřeba konstrukci zpevnit sami. Této problematice budeme věnovat pozornost. Stojí za zmínku, že k posílení různých uzlů dochází odlišně.
Pokud je podlahový prvek vystaven tlaku, tahu nebo ohybu, je nutné zvětšit průřez výrobku. To lze provést přivařením dalších dílů k profilu. Musíte však jednat promyšleně a řídit se rozměry I-paprsku a také směrem svařovacích prací. Faktem je, že během této operace se kov zahřívá a nosnost prvků se může naopak snížit. U podélných švů nepřesahuje maximální možné snížení této charakteristiky 15 %. Pokud se ale bavíme o příčném směru, tak se nosnost může snížit až o 40 %. Je tedy nemožné aplikovat stehy v příčném směru.
Věděli jste, že kovový I-nosník je díky svému speciálnímu tvaru H univerzálním válcovaným kovovým výrobkem, protože má zvýšený stupeň pevnosti a spolehlivosti. Nosníky I jsou schopny odolat značnému dynamickému a statickému zatížení a jsou široce používány při stavbě budov jako svislé podpěry a vodorovné podlahy.
Klasifikace I-nosníků podle GOST
Nosníky I jsou klasifikovány podle GOST na základě teoretických a experimentálních studií. Díky výzkumu jsou identifikovány nejoblíbenější tvarové profily.
Například s vědomím, že s rostoucí šířkou rozpětí je nutné zvýšit výšku ocelových nosníků, můžeme vypočítat I nosník, který poskytne potřebnou pevnost konstrukce.
Klasický I-nosník se sklonem vnitřních hran pásnic 6-12% (GOST 8239-89) se používá především jako ohýbací prvky a také ve spřažených sekcích sloupů.
Pamatujte, že nosníky se vybírají čísly odpovídajícími výšce profilu v centimetrech.
Nyní se podívejme na standardní velikosti I-nosníků s paralelními hranami přírub (GOST 26020-83, STO ASChM 20-93):
- normální trámové I-nosníky (B) se vyrábí s výškou do 1000 mm, s šířkou police do 320 mm. Používám je pro použití při střední zátěži;
- širokopřírubové I-nosníky (W) mají rovněž výšku až 1000 mm s maximální šířkou police 400 mm. Vhodné pro řezání podél podélné osy pro získání T-profilu. Býk je položen na jedno pole. Celý profil nosníku I – pro jedno nebo několik polí. Tyto kovové výrobky jsou velmi masivní. Mohou být použity jako samostatný prvek bez použití výztužných dílů;
- sloupové I-nosníky (K), jejich použití je efektivní při stavbě sloupů. Mají poměr výšky a šířky police 1:1 a maximální rozměry 400×400 mm. Jedná se o nejmasivnější profily. Mají široké, silné police a stěny. Používám je při stavbě dlouhorozponových konstrukcí.
Typické uspořádání I-paprsku
Při provádění výpočtů pro nás bude důležitý počáteční parametr, to znamená, že je pro mě důležité vědět, jak nosník vypadá a jak je upevněn. Většina možností se týká základních schémat:
| jednoduše podepřený nosník s rovnoměrně působícím zatížením |
| s tuhým těsněním na jednom konci je síla rozložena rovnoměrně |
| jednopolové s konzolou na jedné straně, s přídavnou podporou, zatížení je rovnoměrně rozloženo |
| sklopná, koncentrovaná síla |
| kloubově podepřený, se dvěma působícími silami |
| konzola s pevným zapuštěním, vyvinutá soustředěná síla |
Výpočet zatížení
Před zahájením výpočtu potřebujeme znát síly působící na I-nosník. V závislosti na délce expozice mohou být síly dočasné nebo trvalé.
Podívejme se, jaké jsou tyto síly v tabulce níže:
Vlastní tíha nosníků a podlah. Ve zjednodušené verzi se hmotnost mezipodlahy bez cementového potěru, s přihlédnutím k hmotnosti nosníku, rovná 350 kg/m2, s cementovým potěrem – 500 kg/m2
Záleží na účelu stavby
Zasněžené, závisí na klimatických podmínkách regionu
Výbušné, seismické. Pro nosníky pracující za standardních provozních podmínek se neberou v úvahu. Online kalkulačky většinou neberou v úvahu
Existují dva typy zatížení:
- Regulační. Jsou instalovány v souladu se stavebními předpisy a předpisy;
- Vypočtené hodnoty se rovnají standardní hodnotě vynásobené koeficientem spolehlivosti.
Podívejme se na několik příkladů.
Pro sílu menší než 200 kg/m2 se obvykle bere koeficient 1,3, pro více než 200 kg/m2 – 1,2.
Rozteč mezi nosníky se bere na 1 m. V některých případech, pokud je to za určitých provozních podmínek přípustné, z důvodu úspory materiálu doporučuji zvětšit rozteč na 1,1 nebo 1,2 m.
Při výpočtech vezměte v úvahu jakost oceli. Například pro použití v podmínkách vysokého zatížení a při teplotách pod nulou jsou žádané I nosníky vyrobené z nízkolegovaných ocelí.
Metody výběru optimální velikosti průřezu profilu
Nejpřesnější možností pro výběr počtu a typu I-profilu bude provedení profesionálních výpočtů. Toto je metoda, kterou používám při navrhování důležitých objektů velkých rozměrů. Pro zajištění spolehlivosti konstrukce doporučuji dát přednost profilu s velkým počtem.
Pro přibližné určení velikosti profilu můžete použít tabulku odpovídající počtu I-paprsku a maximálnímu povolenému zatížení:
