Площадь поверхности швеллера – как рассчитать самому?

1 Площадь поверхности – значения параметра и ссылка на источник

Значения площади поверхности различных типов стальных швеллеров, а также других видов металлопроката из стали приведены в документе, который издан еще во времена СССР – в 1985 г. Во всяком случае других более "свежих" данных об этой характеристике  в интернете сейчас не найти. А информации об отмене этого документа или продлении его действия нет. Так что, в любом случае, имеет смысл использовать данные из этого нормативного акта хотя бы потому, что они были рассчитаны на металлопродукцию, которая производится и в настоящее время.

А речь идет о Письме Государственного комитета по делам строительства еще существовавшего тогда СССР. Называется сей нормативный акт: "О порядке учета и определения в рабочих чертежах площади поверхности стальных конструкций".

Назначение данного документа: установить регламентируемый им порядок определения и последующего учета всей площади поверхности конструкций, изготовляемых из стального металлопроката, на стадии разработки их рабочих и типовых детализирующих чертежей (КМ и КМД соответственно) для упорядочения определения необходимых объемов работ в целях защиты поверхности различных стальных строительных и других конструкций от коррозии, чтобы более экономно и контролируемо расходовать лакокрасочные продукцию и материалы.

Площадь швеллеров

Площадь поверхности для всех приведенных в этом документе видов металлопроката (в том числе швеллера) указана из расчета на 1 тонну каждого отдельного типа изделия. То есть, чтобы определить с помощью этих данных площадь 1 погонного метра, надо произвести следующие вычисления: L = M/m, а потом S_1м = S_1т/L, где

• L – суммарная длина 1 тонны металлопроката, м;
• M – масса 1 тонны проката, то есть 1000 кг;
• m – масса 1 погонного метра металлопроката (для гнутых швеллеров можно узнать из таблиц стандарта сортамента на них 8278-83, для горячекатаных – 8240-97), кг;
• S_1м – искомая площадь поверхности 1 погонного метра металлопроката, м²;
• S_1т – площадь поверхности 1 тонны металлопроката, м².

Для швеллеров их площади поверхности из расчета на 1 тонну, взятые из вышеупомянутого нормативного документа, приведены ниже в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Площадь поверхности горячекатаных стальных швеллеров

Таблица 2. Площадь поверхности гнутых стальных швеллеров

Для гнутой швеллерной продукции (Табл. 2) не указана одна редко встречающаяся толщина сечения – 3,9 мм. С такой толщиной производят только швеллер типоразмера 280х60х3,9 мм. Для него, очевидно, имеет смысл воспользоваться данными для изделий толщиной 4 мм.

2 Расчет S поверхности – это сможет каждый

Площадь поверхности швеллерного металлопроката можно рассчитать и самостоятельно. Предлагаемая методика немного упрощена – вычисления производятся таким образом, как если бы швеллер имел правильные прямоугольные формы. То есть у него не было бы закруглений между стенкой и полками (радиус R), на кромках последних (изгиб r), а также наклона полок ряда изделий: Рис. 1, 2, 3 и 4.

Рис. 1. Горячекатаные швеллеры с полками, имеющими наклонную внутреннюю грань, стандартов 8240-97, 19425-74 и 5267.1-90

Рис. 2. Горячекатаные швеллеры с параллельными гранями полок стандартов 8240-97

Рис. 3. Гнутые равнополочные швеллеры стандарта 8278-83

Рис. 4. Гнутые неравнополочные швеллеры стандарта 8281-80

Формулы расчета: S_1м = P * l, где

• S_1м – искомая площадь поверхности 1 погонного метра металлопроката, м²
• P – периметр (длина контура) поперечного сечения изделия, м;
• l – собственно, 1 погонный метр изделия.

Периметр (P) в зависимости от типа швеллера рассчитывается по разному. Для изделий Рис. 1 и 2: P = h + (h – 2 * t) + 2 * b + 2 * (b – s) + 2 * t, где

• h – высота стенки швеллерного изделия, м;
• b – ширина полок, м;
• s – толщина стенки, м;
• t – толщина полок изделия, м, причем у продукции Рис. 1 она замеряется на расстоянии (b – s)/2 от кромки полок.

Для изделий Рис. 3: P = h + (h – 2 * s) + 2 * b + 2 * (b – s) + 2 * s, где

• h и b – высота стенки и ширина полок соответственно, м;
• s – толщина сечения швеллера (листовой заготовки, из которой он изготовлен), м.

Для изделий Рис. 4: P = h + (h – 2 * s) + b + (b – s) + b₁ + (b₁ – s) + 2 * s, где

• h и s – те же размеры, что и для изделия Рис. 3, м;
• b и b₁ – ширина широкой и узкой полок соответственно, м.

Так будет вычислена площадь поверхности 1 погонного метра. А чтобы рассчитать площадь поверхности 1 тонны швеллера, необходимо полученную S_1м умножить на L (суммарную длину 1 тонны швеллерного изделия), которую уже определяли в предыдущей главе.

Расчет площади швеллера

Полученные значения будут немного отличаться от табличных, приведенных ранее. Причем в большую сторону. Но это даже к лучшему. Не придется второй раз бегать за краской, она, может, еще и останется для повторного прохода по проблемным местам.

3 Площадь сечения – в каких стандартах следует искать?

Значения площади поперечного сечения можно найти в соответствующих стандартах сортамента на швеллер. Все эти ГОСТы, кстати, уже были перечислены выше.

Расчет нагрузки на швеллер

А для некоторых наиболее востребованных гнутых равнополочных изделий стандарта 8278 – на данном сайте в соответствующих публикациях:

• швеллер с профилем типоразмера 100x50x3;
• с профилем типоразмера 100x50x4;
• с профилем типоразмера 120x60x4;
• с профилем типоразмера 160x80x4.

Для горячекатаной швеллерной продукции (стандартов 8240, 19425 и 5267.1) площадь сечения можно посмотреть в одной статье. Это публикация под названием "Швеллеры ГОСТ 8240". Прокат двух остальных стандартов (19425 и 5267.1) с такими же размерами и формой сечения, как и в 8240, имеет ту же площадь в поперечном разрезе.

4 Как рассчитать S поперечного сечения?

Предлагаемая методика расчета, опять же, немного упрощена. Причем в той же степени, что и для вычислений площади поверхности. То есть не учитываются закругления между стенкой и полками (радиус R), на кромках последних (изгиб r), а также наклон полок ряда изделий.

Двутавровый швеллер

Для продукции Рис. 1 и 2 вычисляем сечение швеллера по следующим формулам: S = h * s + 2 * t * (b – s), где

• S – площадь сечения, м²;
• h – высота стенки швеллерного изделия, м;
• b – ширина полок, м;
• s – толщина стенки, м;
• t – толщина полок изделия, м, причем у продукции Рис. 1 она замеряется на расстоянии (b – s)/2 от кромки полок.

Для швеллеров Рис. 3: S = h * s + 2 * s * (b – s), где

• h и b – высота стенки и ширина полок соответственно, м;
•  s – толщина сечения швеллера (листовой заготовки, из которой он изготовлен), м.

Для изделий Рис. 4: S = h * s + s * (b – s) + s * (b₁ – s), где

• h и s – те же размеры, что и для изделия Рис. 3, м;
• b и b₁ – ширина широкой и узкой полок соответственно, м.