Калькулятор нагрузки на балку и профильную трубу: сколько выдержит

Профильная труба 60×40×2 на пролёте 3 м, на двух опорах, выдерживает около 52 кг на погонный метр (156 кг на весь пролёт) или 97 кг в середине. Ограничивает прогиб L/200, а не прочность: по изгибу труба выдержала бы вдвое больше, но прогнулась бы на 3 см.

Труба 80×80×3 на тех же 3 м держит 255 кг/м, двутавр № 20 на 6 м — 666 кг/м, брус 100×200 на 4 м — 316 кг/м при прогибе L/250. Выберите своё сечение, пролёт и опоры — калькулятор посчитает предел по изгибу, срезу и прогибу.

1Балка
Сечение
Как стоит труба
Сталь
2Пролёт и нагрузка
Опоры
Нагрузка
Допустимый прогиб
Выдержит равномерную нагрузку
52 кг/м
≈ 156 кг на весь пролёт · ограничивает прогиб
По изгибу103 кг/м
По срезу1 674 кг/м
По прогибу L/20052 кг/м
Собственный вес балки2,96 кг/м — уже учтён
Сечение и расчёт
Момент инерции I18,41 см⁴
Момент сопротивления W6,14 см³
Расчётное сопротивление изгибу228 МПа
Сила в середине пролёта вместо равномерной97 кг

Нагрузка — нормативная, без запаса: её и кладут на балку. В расчёт прочности она входит с γf 1,2, собственный вес — с γf 1,05; прогиб считается без коэффициентов. Балка считается раскреплённой из плоскости — настилом или перекрытием.

Продаёте металлопрокат или делаете металлоконструкции? Соберу калькулятор подбора сечения под ваш склад и цены.

При предельной нагрузкеПрофильная труба 60×40×2, на ребро · 3 м · шарнир — шарнир · расчётные M и Q, прогиб — от нормативной
q = 0,03 кН/мq = 0,61 кН/мL = 3 мM0,72 кН·мQ0,96 кНw17,9 мм
52 кг/мравномерная нагрузка156 кгна весь пролётпрогибограничивает
Как считается

Эпюры моментов, поперечных сил и линия прогиба считаются методом конечных элементов для выбранной схемы опирания — тем же расчётом, что в калькуляторе прогиба балки. Предельная нагрузка — наибольшая, при которой выполнены все три проверки:

  • изгиб: M ≤ R·W; у стали R = Ry·γc, γc = 0,95 (СП 16.13330.2017, п. 8.2.1), у древесины R = Rи (СП 64.13330.2017, табл. 3);
  • срез: у стали Q / Aw ≤ 0,58·Ry·γc, где Aw — площадь стенок; у бруса 1,5·Q / (b·h) ≤ Rск;
  • прогиб от нормативной нагрузки ≤ L/n по СП 20.13330.2016, табл. Д.1; у консоли вместо L — удвоенный вылет.

Моменты инерции профильных труб считаются по геометрии со скруглёнными углами (наружный радиус 2t): у трубы 80×80×3 получается I = 87,84 см⁴ и W = 21,96 см³. Двутавры — по ГОСТ 8239-89. Устойчивость плоской формы изгиба и местная устойчивость стенок не проверяются: балка должна быть раскреплена настилом или перекрытием.

Роман Финк

Считаете это каждый день? Сделаю внутренний калькулятор под ваши нормы, прайс и бланки — с расчётом, спецификацией и документом в PDF или Excel. +7 (958) 580-10-15 finkroman@yandex.ru Telegram

Калькулятор отвечает на вопрос «сколько выдержит»: для выбранной профильной или круглой трубы, двутавра или деревянного бруса, пролёта и схемы опор он находит наибольшую нагрузку, при которой балка проходит все проверки — по изгибу, по срезу и по прогибу. Нагрузку можно задать равномерной по длине (настил, снег, ряд плитки) или сосредоточенной силой в середине пролёта или на конце консоли. Собственный вес балки уже учтён. Можно ввести и свою нагрузку — калькулятор покажет, проходит ли она.

Сколько выдерживают ходовые сечения

СечениеПролёт, опорыРавномерная, кг/мЧто ограничивает
Профтруба 40×20×2 на ребро2 м, шарниры39прогиб L/200
Профтруба 60×40×2 на ребро3 м, шарниры52прогиб L/200
Профтруба 60×40×2 плашмя3 м, шарниры26прогиб L/200
Профтруба 80×80×33 м, шарниры255прогиб L/200
Профтруба 100×100×46 м, шарниры73прогиб L/200
Двутавр № 206 м, шарниры666прогиб L/200
Брус 100×200, сосна 2 сорта4 м, шарниры316прогиб L/250

Сталь С245, нагрузка нормативная — та, что реально лежит на балке. Прямоугольную трубу выгоднее ставить на ребро: та же 60×40×2 плашмя держит вдвое меньше. С увеличением пролёта нагрузка падает быстро: прогиб растёт пропорционально четвёртой степени пролёта, поэтому вдвое более длинная балка той же высоты держит примерно в восемь раз меньше.

Три проверки

  • Изгиб. Наибольший момент M не должен превышать R·W, где W — момент сопротивления сечения. Для стали R = Ry·γc: у С245 это 240 × 0,95 = 228 МПа (СП 16.13330.2017, п. 8.2.1). Для древесины — Rи по СП 64.13330.2017, табл. 3: 13 МПа у сосны 2 сорта.
  • Срез. Поперечная сила Q, делённая на площадь стенок, — не больше 0,58·Ry·γc у стали; у бруса касательное напряжение 1,5·Q/(b·h) — не больше Rск (1,6 МПа у 2 сорта). Срез важен на коротких пролётах с тяжёлой нагрузкой.
  • Прогиб от нормативной нагрузки — не больше доли пролёта: L/150 для навесов и заборов, L/200 для балок и прогонов, L/250 для перекрытий (СП 20.13330.2016, табл. Д.1). У консоли берут удвоенный вылет.

Расчётная нагрузка для прочности — нормативная, умноженная на коэффициент надёжности γf: 1,2–1,3 для полезной нагрузки (СП 20, п. 8.2.2), 1,4 для снега (п. 10.12), 1,05 для собственного веса стали и 1,1 для древесины. Прогиб считается без коэффициентов.

Опоры решают

Балка, защемлённая с обоих концов (вварена в колонны, замоноличена), прогибается в пять раз меньше свободно опёртой и держит заметно больше. Консоль — наоборот: та же труба на вылете 1,5 м выдерживает на конце вдвое меньше, чем в середине трёхметрового пролёта. Если балка не проходит, проще всего добавить опору посередине или повернуть прямоугольную трубу на ребро.

Что не проверяется

Калькулятор считает балку раскреплённой из плоскости — настилом, профлистом, перекрытием. Длинный незакреплённый двутавр может потерять устойчивость раньше, чем исчерпает прочность; тонкостенная труба под сосредоточенной силой без накладки может смяться местно. Для ответственных конструкций — перекрытий, навесов над машинами, мансард — нужен расчёт конструктора.

Подобрать сечение под известную нагрузку помогает калькулятор прогиба балки, двутавр и деревянную балку подробно считают калькулятор металлической балки и калькулятор балки перекрытия, вес профильной трубы — калькулятор профтрубы, ферму из трубы — калькулятор фермы.

Вопросы

Частые вопросы

Сколько выдержит профильная труба 60×40×2?

На пролёте 3 м на двух опорах — около 52 кг на погонный метр (156 кг на весь пролёт) или 97 кг сосредоточенной силой в середине, если ставить трубу на ребро. Плашмя — вдвое меньше.

Сколько выдержит профильная труба 40×20?

Труба 40×20×2 на ребро на пролёте 2 м — около 39 кг/м или 49 кг в середине. Ограничивает прогиб L/200.

Какую нагрузку выдержит двутавр 20?

Двутавр № 20 по ГОСТ 8239 на пролёте 6 м, сталь С245, — около 666 кг на погонный метр при прогибе L/200, если балка раскреплена из плоскости.

Как поставить профильную трубу: на ребро или плашмя?

На ребро — большей стороной вертикально. Момент инерции растёт с квадратом и кубом высоты, поэтому труба 60×40 на ребро держит вдвое больше, чем плашмя.

Почему нагрузку ограничивает прогиб, а не прочность?

У стальных балок средних пролётов прочность обычно в полтора-два раза выше, чем позволяет прогиб L/200: балка выдержала бы, но провисла бы заметно глазу.

Учитывается ли вес самой балки?

Да: собственный вес с коэффициентом 1,05 для стали и 1,1 для древесины вычтен из несущей способности. Результат — нагрузка, которую можно положить сверху.

Ещё по теме

Похожие калькуляторы

Калькулятор прогиба балки

Прогиб, эпюры моментов и поперечных сил для шарнирной, консольной и защемлённой балки при любых нагрузках. Двутавр, профильная труба, брус, проверка по СП 20.

Калькулятор металлической балки (двутавр)

Онлайн-подбор двутавра по ГОСТ 8239-89: требуемые Wx и Ix, проверка по прочности и прогибу, вес металла.

Калькулятор деревянной балки перекрытия

Онлайн-расчёт балки перекрытия по СП 64.13330: подбор сечения по прочности и прогибу, шаг балок, объём древесины.

Калькулятор профильной трубы

Онлайн-калькулятор профильной трубы: рассчитайте вес трубы на погонный метр, общий вес по длине и запасу, количество прутков 6 м и стоимость материала. Поддержка квадратных и прямоугольных профилей от 20×20 до 100×100 мм.

Калькулятор фермы из профильной трубы

Расчёт фермы из профильной трубы для навеса: нагрузки по СП 20.13330, подбор сечений поясов и решётки по СП 16.13330, чертёж с длинами стержней, спецификация с углами резов и раскрой хлыстов.

Калькулятор монолитной плиты перекрытия: толщина, арматура, прогиб

Расчёт монолитной плиты перекрытия по СП 63: нагрузки по СП 20, момент, площадь и шаг арматуры, поперечная сила, прогиб с трещинами и подбор армирования по прогибу. Свободное опирание или защемление в стенах.

Труба профильная прямоугольная: вес 1 метра (ГОСТ 8645-68)

Вес погонного метра прямоугольной профильной трубы 20×10 — 300×200 мм.

Калькулятор колонны на устойчивость: сколько выдержит стойка

Расчёт металлической и деревянной стойки на устойчивость: профильная или круглая труба, брус; высота, закрепление концов, эксцентриситет. Гибкость, коэффициент φ по СП 16 и СП 64, наибольшая нагрузка в килограммах.

Все калькуляторы: Расчёт конструкций
Автоматизация КП

Готовый расчёт и КП в PDF —
за 2 минуты вместо часа в Excel

Ваши менеджеры считают в Excel по 30–60 минут? Я делаю системы, где тот же расчёт занимает 2–3 минуты.

Читать подробнее →
Внутренний калькулятор

Считаете это каждый день? Сделаю калькулятор под ваши процессы

Внутренний калькулятор под ваши нормы, прайс и бланки: сотрудники вводят параметры — получают расчёт, спецификацию и документ в PDF или Excel. Без ошибок в формулах и без таблиц, которые знает один человек.

Ваши нормы, справочники и бланки
Доступ для сотрудников, выгрузка в PDF и Excel

Автоматизация рутинных задач · Приложение для бизнеса

Роман Финк