Come calcolare il carico di una trave in acciaio?

Calcolo della portata della trave H

La comprensione della capacità di carico delle travi in acciaio, in particolare delle travi ad H, è fondamentale per garantire l'integrità strutturale e la sicurezza dei progetti edilizi. Questa sezione vi guiderà attraverso il processo di calcolo della capacità di carico delle travi e la selezione della dimensione della trave H più adatta alle vostre esigenze specifiche.

Calcolo della capacità di carico e selezione delle travi:

Per determinare la capacità di carico di una trave ad H in acciaio o per selezionare la dimensione corretta per il vostro progetto di costruzione, potete utilizzare il nostro calcolatore di capacità di carico delle travi e consultare la tabella di capacità di carico allegata. Questi strumenti, come illustrato nella schermata sottostante, forniscono un metodo solido e facile da usare per prendere decisioni informate sulla selezione delle travi.

Vedi anche:

• Come calcolare la sollecitazione di taglio a flessione e la condizione di resistenza di una trave?

È in formato Excel, che può eseguire automaticamente il calcolo una volta inserite le informazioni necessarie.

È possibile scaricare lo strumento facendo clic sul link sottostante. Non dimenticate di attivare la funzione macro in Excel per garantirne il corretto funzionamento.

• Calcolo della capacità di carico delle travi in acciaio

Fattori chiave della capacità di carico delle travi ad H:

1. Dimensioni e geometria della trave: Le dimensioni della trave ad H, tra cui la larghezza della flangia, lo spessore dell'anima e la profondità complessiva, influiscono in modo significativo sulla sua capacità portante.
2. Proprietà del materiale: Il tipo di acciaio utilizzato nella trave ad H influisce sulla sua resistenza e, di conseguenza, sulla sua capacità di carico.
3. Lunghezza della campata: La distanza tra gli appoggi influenza direttamente la capacità di carico della trave.
4. Distribuzione del carico: Il fatto che il carico sia distribuito uniformemente o concentrato in punti specifici influisce sulle prestazioni della trave.
5. Fattori di sicurezza: Gli ingegneri di solito incorporano fattori di sicurezza per tenere conto di carichi imprevisti o variazioni dei materiali.

Calcolo della portata della trave I

La formula della capacità portante a flessione è:

Mu=b’*h’*f*(0.5*h-0.5*h’)+(0.5*h-h’)*b*f*0.5*(0.5*h-h’)

F - valore di progetto di resistenza allo snervamento
b - spessore del nastro
b '- larghezza della flangia
h - alto
h '- spessore della flangia

Per quanto riguarda la capacità portante di trazione e compressione, non credo sia necessario che io lo spieghi qui. Per quanto riguarda la tensione e la compressione eccentrica, non è molto difficile da calcolare da soli.

Ad esempio:

Quanto può sopportare la trave a I #25 quando la campata è di 4 m e il carico è uniformemente distribuito?

Calcolo:

Per la trave a I #25, W = 401,4 cm³, [σ]=210N/mm2, coefficiente di stabilità globale φb=0,93

Formula del momento flettente M = QL²/8
Formula di forza σ = M/W

Secondo la formula: q=8σW/L²=8*210*401400/4*4=42,1kN/m

Requisito di stabilità complessiva: 42,1 * 0,93 = 39,2kn/m

Requisito del fattore parziale (fattore di sicurezza): 39,2 / 1,4 = 28kN/m

Utilizzo sicuro: 28kN/m

Il calcolo di cui sopra non tiene conto del calcolo di verifica del peso proprio e della deflessione della trave a I.

Quale trave ad H e quale ad I sopporta meglio il carico?

L'acciaio per travi ad H dimostra capacità di carico superiori rispetto all'acciaio per travi ad I, grazie alla progettazione strutturale ottimizzata e alle migliori proprietà meccaniche.

La geometria della sezione trasversale dell'acciaio I-beam, caratterizzata da un profilo relativamente alto e stretto, determina una significativa disparità tra i momenti d'inerzia lungo i due assi principali. Questa asimmetria ne limita l'applicazione principalmente a scenari che prevedono carichi di flessione nel piano dell'anima o come componenti di strutture portanti a traliccio. Le travi a I sono meno adatte alla compressione assiale o alla flessione perpendicolare al piano dell'anima, il che ne limita la versatilità nelle applicazioni strutturali.

Le travi ad H, invece, presentano un profilo più efficiente ed economico grazie alla loro forma trasversale ben studiata. I principali vantaggi delle travi ad H includono:

1. Modulo di sezione migliorato: Le flange più larghe e lo spessore ottimizzato dell'anima determinano un modulo di sezione più elevato, migliorando la resistenza della trave ai momenti flettenti.
2. Momento d'inerzia migliorato: la geometria delle travi ad H offre una distribuzione più equilibrata del materiale, con conseguente miglioramento dei momenti d'inerzia attorno a entrambi gli assi principali.
3. Connettività superiore: Le superfici interne ed esterne delle flange, parallele o quasi, facilitano i collegamenti con altri elementi strutturali, in particolare quando si utilizzano bulloni ad alta resistenza.
4. Gamma completa di dimensioni: Le travi ad H offrono una serie ben studiata di dimensioni e modelli, semplificando il processo di progettazione e selezione per gli ingegneri.
5. Maggiore capacità di carico: Quando sono sottoposte a momenti flettenti, carichi di pressione o carichi eccentrici, le travi ad H mostrano prestazioni superiori rispetto alle normali travi ad I di peso equivalente.
6. Efficienza dei materiali: La progettazione ottimizzata delle travi ad H può consentire un risparmio di materiale da 10% a 40% rispetto alle travi ad I standard in applicazioni simili.
7. Resistenza bilanciata: Le flange più larghe e lo spessore ottimizzato dell'anima forniscono caratteristiche di resistenza più uniformi in più direzioni, migliorando la stabilità strutturale complessiva.

Il design a flange parallele delle travi ad H, note anche come travi ad I a flangia larga, contribuisce a migliorarne le prestazioni. Questa configurazione determina una distribuzione più efficiente del materiale, con conseguente miglioramento delle proprietà della sezione e maggiore resistenza a varie condizioni di carico.

In sintesi, anche se sia le travi ad H che quelle ad I hanno il loro posto nell'ingegneria strutturale, l'acciaio ad H offre generalmente capacità di carico superiori, maggiore versatilità e migliore efficienza dei materiali. Queste caratteristiche rendono le travi ad H la scelta preferita per molte applicazioni portanti nella moderna progettazione e costruzione strutturale.