Como calcular vigas de aço
Como um componente de suporte comum em estruturas de edifícios, o processo de cálculo de vigas de aço envolve vários parâmetros e requisitos de especificação. Este artigo combinará os tópicos e conteúdos mais importantes da Internet nos últimos 10 dias, apresentará o método de cálculo de vigas de aço de forma estruturada e fornecerá tabelas de dados relevantes para referência.
1. Princípios básicos de cálculo de vigas de aço
O cálculo de vigas de aço é baseado principalmente em princípios mecânicos e especificações de projeto de estruturas de aço, incluindo verificação de resistência, rigidez, estabilidade e outros aspectos. A seguir estão os parâmetros a serem observados ao calcular vigas de aço:
| Nome do parâmetro | símbolo | unidade | ilustrar |
|---|---|---|---|
| Área transversal | UM | mm² | A área total da seção transversal da viga de aço |
| Momento de inércia seccional | EU | mm⁴ | Índice que reflete a resistência à flexão de uma seção |
| Módulo de seção | C | mm³ | Índice que reflete a resistência à flexão da seção |
| Resistência ao escoamento do aço | fy | MPa | O valor da tensão no qual a deformação plástica começa no aço |
| módulo elástico | E | MPa | Capacidade de deformação elástica do aço |
2. Cálculo da resistência da viga de aço
O cálculo da resistência das vigas de aço inclui principalmente o cálculo da tensão normal, tensão de cisalhamento e tensão de compressão local. Aqui está a fórmula para cálculo de resistência:
| Calcular conteúdo | Fórmula de cálculo | ilustrar |
|---|---|---|
| Cálculo de tensão normal | σ = M/W ≤ fy/γm | M é o momento fletor, γm é o coeficiente parcial do material |
| Cálculo da tensão de cisalhamento | τ = V·S/(I·tw) ≤ fv/γm | V é a força cortante, S é o momento estático, tw é a espessura da alma |
| Cálculo de tensão de compressão local | σc = F/(tw·lz) ≤ fy/γm | F é a carga concentrada, lz é o comprimento de distribuição de carga |
3. Cálculo da rigidez da viga de aço
O cálculo da rigidez das vigas de aço considera principalmente o limite de deflexão para garantir que a deformação da estrutura em uso esteja dentro da faixa permitida. A fórmula comum de cálculo de deflexão é a seguinte:
| Tipo de carga | Fórmula de deflexão máxima | Deflexão permitida |
|---|---|---|
| Viga simplesmente apoiada com carga uniformemente distribuída | δ = 5qL⁴/(384EI) | L/250~L/400 |
| Viga simplesmente apoiada com carga concentrada | δ = PL³/(48EI) | L/300~L/500 |
| Carga final da viga cantilever | δ = PL³/(3EI) | L/200~L/300 |
4. Cálculo da estabilidade da viga de aço
O cálculo da estabilidade de vigas de aço inclui dois aspectos: estabilidade global e estabilidade local. A verificação geral da estabilidade é particularmente importante, especialmente quando o comprimento livre do flange comprimido é grande.
| tipo de estabilidade | Método de cálculo | Parâmetros principais |
|---|---|---|
| Globalmente estável | M/(φb·W) ≤ fy/γm | φb é o coeficiente de estabilidade geral |
| Web estabilizada localmente | hw/tw ≤ valor limite | hw é a altura da teia, tw é a espessura da teia |
| estabilidade local do flange | b/t ≤ valor limite | b é a largura do flange, t é a espessura do flange |
5. Referência de parâmetros de modelos de aço populares
De acordo com os recentes pontos críticos da indústria, a seguir estão os parâmetros de vários aços laminados a quente em forma de H comumente usados (padrão GB/T 11263-2017):
| modelo | AlturaH(mm) | LarguraB(mm) | Espessura da alma tw (mm) | Espessura do flange t(mm) | Peso teórico (kg/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| HN400×200 | 400 | 200 | 8 | 13 | 66,0 |
| HN500×200 | 500 | 200 | 10 | 16 | 89,6 |
| HN600×200 | 600 | 200 | 11 | 17 | 106,0 |
6. Software recomendado para cálculo de vigas de aço
De acordo com as tendências recentes de uso de software de engenharia, a seguir estão várias ferramentas populares de cálculo de vigas de aço:
| Nome do software | Desenvolvedor | Funções principais | Padrões aplicáveis |
|---|---|---|---|
| STAAD.Pro | Bentley | Análise e projeto estrutural abrangente | Padrões internacionais multinacionais |
| ETABS | CSI | Análise e Projeto Estrutural de Construção | Aplicável internacionalmente |
| Geração Midas | Midas TI | Análise e projeto de estruturas metálicas | GB 50017 etc. |
7. Respostas às perguntas mais frequentes sobre cálculos de vigas de aço
Com base nas recentes discussões populares no fórum de engenheiros, as seguintes perguntas comuns são resumidas:
1.Como escolher a seção da viga de aço?Os perfis padrão devem receber prioridade com base em considerações abrangentes, como tamanho da carga, vão, condições de suporte e outros fatores.
2.Por que precisamos verificar a estabilidade?O aço tem alta resistência, mas uma seção transversal relativamente delgada e é propenso à instabilidade sob pressão, portanto devem ser realizadas verificações de estabilidade.
3.O que devo fazer se a deflexão da viga de aço for muito grande?Medidas como aumentar a altura da seção, montar apoios intermediários ou usar protensão podem ser utilizadas para melhorar a rigidez.
4.Como projetar nós de conexão de vigas de aço?O projeto do nó deve garantir uma transmissão clara de força e evitar a concentração de tensões. Soldagem, conexão de parafuso de alta resistência, etc.
Por meio dos dados e conteúdo estruturados acima, acredito que os leitores podem ter uma compreensão abrangente dos métodos de cálculo de vigas de aço. Em projetos reais, recomenda-se realizar cálculos com base nas condições específicas do projeto e nos requisitos de especificação relevantes, e consultar um engenheiro estrutural profissional quando necessário.
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