Как приварить уголок к швеллеру

Строим лестницу из уголка и швеллера

Материальные затраты зависят от стоимости закладки каркаса, цены используемых материалов, размера ступеней и количества декоративных элементов. Поэтому те, у кого имеются соответствующие знания и опыт, предпочитают сооружать конструкции самостоятельно.

При изготовлении лестниц используют профили из металла, арматурную сталь, профильные трубы и стальные листы. Каркас часто облицовывают гипсокартоном и деревом. Еще одним вариантом может стать его окраска. Таким образом улучшают внешний вид лестницы. Дизайн зависит от первоначальной задумки, интерьера, выбранного стиля и материальных возможностей.

Лестница из уголка и швеллера

Преимущества

Подобные конструкции обладают достоинствами, среди которых выделяют:

• неприхотливый уход;
• визуальную воздушность строения;
• устойчивость к внешнему воздействию;
• компактность пространства;
• множество вариантов оформления;
• отсутствие вибраций и звуковых шумов;
• качество стыковых соединений;
• прочность.

Установку швеллера можно провести по-разному. Особой популярностью пользуются конструкции, полки которых обращены наружу. Если они расположены в обратную сторону, каркас отличается повышенной прочностью.

Прочный каркас — залог безопасности

Металлические детали обязательно защищают от коррозии. Подобная конструкция способна выдержать негативное влияние температурных перепадов и атмосферных явлений. Оригинальность готовых лестниц обусловлена структурой исходных материалов. Они хорошо поддаются обработке, поэтому можно без особых затруднений воплотить уникальную задумку в жизнь. Изделиям из металла придают нужную форму посредством ковки.

Ступени лестницы нужно делать из дерева и рифленой стали. Такой выбор обусловлен тем, что конструкции из швеллера могут покрыться льдом. Если конструкцию решили установить внутри помещения, риск возникновения подобного явления минимален.

Рифленные ступени из металла

Максимальной надежностью и простотой монтажа характеризуются каркасы, сделанные из металла. Для их изготовления потребуются следующие элементы:

• профиль (профильная труба);
• уголок;
• швеллер;
• деревянные панели и гипсокартон (для отделки).

Благодаря швеллерам конструкция с легкостью переносит нагрузку. Каркас можно сделать закрытым. Все его детали прячут от глаз с помощью ступеней, перил и облицовочных материалов. Декоративный вид сооружения сделает интерьер помещения неповторимым. Красота изделия является дополнительным преимуществом. Его главным достоинством становится надежность.

Отсутствие проблем с отделкой и покраской также считается плюсом. Тип конструкции может быть любым: винтовым или маршевым. Для установки лестниц используют универсальные швеллеры (от 8 до 12 номера). При выборе более высоких деталей себестоимость сооружения существенно увеличится. Чтобы определить подходящий размер швеллера, делают расчеты особо важных параметров. Среди них выделяют длину и нагрузку на каркас.

Особенности конструкции

Необходимость в загибах на швеллерах возникает при установке поворотной лестницы. Такая конструкция отличается необычной формой. Чтобы воспроизвести задуманное, в местах, где находятся повороты, делают клинья. Сварные швы усиливают посредством стальных пластин. Их помещают на месте стыка. При отсутствии нужного опыта, следует отдать предпочтение прямомаршевым конструкциям. Если поворот все же необходим, сложности с монтажом решают посредством установки дополнительной площадки.

Вариантов для облицовки тоже достаточно. Для этого можно использовать камни, деревянные панели, плитку и стекло. Лестницу можно украсить с помощью кованых элементов. Вопреки распространенному мнению интересные решения не всегда становятся результатом существенных материальных трат. Дорогостоящая отделка не всем по карману.

Чтобы обеспечить абсолютную безопасность, лестницы, изготовленные из металлического уголка, оснащают перилами. Их делают из различных материалов, форма также может отличаться. Эти параметры определяют, учитывая пожелания владельца и местоположение конструкции. Еще одним важным фактором является материальное благосостояние.

Как рассчитать параметры

Размеры лестницы рассчитывают по следующему алгоритму:

1. Определяют высоту и параметры проема.
2. Создают проекцию будущего сооружения.
3. Измеряют угол наклона (должно быть от 30 до 45 градусов), исходя из полученного результата определяют длину лестницы.
4. Определяются со способами усиления лестницы. Чтобы обеспечить достаточную прочность, ее ширина должна быть не меньше 90 см. Это необходимо для того, чтобы предупредить появление прогиба.

Длину и ширину ступеней определяют по формуле, в которой учитывают параметры проступи и подступенка.

Лестницу из уголков можно сделать своими руками. Порядок действий зависит от типа задуманного строения, применяемых материалов и площади, которую собственник жилого помещения может выделить. На первом этапе мастер должен заготовить необходимые детали. На втором – соорудить каркас и провести отделку. Третьим шагом становится придание декоративного вида.

Владелец сам определяется с конструкторским решением. Металлическую лестницу из швеллера и уголка можно установить снаружи или внутри дома. Подвал не является исключением.

Как прикрепиться к швеллеру.

Доброго времени суток всем.
Есть стена: длинна 5 м., высота 3 м. (на фото), на ней часть соседской перегородки, моей части уже нет.
Нужно вертикально поставить брусы 50х100 мм. с шагом примерно 50 см. по обшивку 12 мм. фанерой, и заложить минвату.
Как прикрепить брус к швеллеру. Швеллер двойной, в виде двутавра. Крепиться нужно как на фото, между теми, которые стоят. Те брусы которые стоят, стоят криво, по этому ставим новые и почаще.
СПАСИБО!

Не понял. Зачем к швеллеру? А к соседней перегородки нельзя?

Приварить уголки а уже к ним болтами притянуть доски, не бруски а больше доски, типа 60х100.

За Байкалом написал :
А к соседней перегородки нельзя?

Конечно нельзя, это же соседская стена.

Если нет возможности, то пойдут винтовые скобы.
» >
Их применяют для монтажа воздуховодов, они под винт М8.
Прибалчиваем скобой уголок к швеллеру, а ужЕ к уголку крепим брус.

К нижней полке швеллеров приложить доску, вертикальные бруски забивать с натягом (в распор) между полом и проложеной по швеллерам доской. Бруски с доской можно соеденить мет.уголками, аналогичным способом к полу бруски прикрепить, в итоге получится цельный каркас. При желании в двух-трех местах можно засверлить швеллер и притянуть доску на болты.

+1 к мнению ув. DV1 , По верху черепной брус на несколько болтов к швеллеру .В брусе запиливаться и втыкать стойки или на монтажные уголки. Рекомендую сверлом типа от Ирвина -протыкают такие швеллера как масло.

Проще вместо болтов самосверлящие саморезы употребить (с шестигранной головкой). Но сначала сверлить сверлом (рекомендую Макиту, она дешевле Ирвина ).

СПАСИБО всем. Реально, с вашей помощью на много веселей!

AndyMirror написал :
Приварить уголки а уже к ним болтами притянуть доски, не бруски а больше доски, типа 60х100.

Почему не брусы 50х100 мм., а доски.

DV1 написал :
К нижней полке швеллеров приложить доску, вертикальные бруски забивать с натягом (в распор) между полом и проложеной по швеллерам доской. Бруски с доской можно соеденить мет.уголками, аналогичным способом к полу бруски прикрепить, в итоге получится цельный каркас. При желании в двух-трех местах можно засверлить швеллер и притянуть доску на болты.

Если засверлить швеллер (8 мм. — 10 мм. сверлом), не порвёт швеллер в этих местах? И спасибо за понятный рисунок, не подскажете чем рисуете?

Bad написал :
+1 к мнению ув. DV1, По верху черепной брус на несколько болтов к швеллеру .В брусе запиливаться и втыкать стойки или на монтажные уголки. Рекомендую сверлом типа от Ирвина -протыкают такие швеллера как масло.

Правильно я понял, что это свёрла по металлу IRWIN, Makita. и Bosch наверное до кучи?

Lehandr написал :
Почему не брусы 50х100 мм., а доски.

Это условно. Брусок он типа квадратный в сечении, а доска прямоугольная.

И в распор я бы не забивал, а то балка начнёт передавать нагрузки на перегородку, а это не есть хорошо.

AndyMirror написал :
И в распор я бы не забивал, а то балка начнёт передавать нагрузки на перегородку, а это не есть хорошо.

доска потянет влаги, и сама в дугу согнется, не надо и нагрузок на нее передавать..

Lehandr написал :
Как прикрепить брус к швеллеру.

а это непременно надо сделать? — Ведь чтобы изготовить вторую половину щитовой (ненесущей) перегородки:

Lehandr написал :
Нужно вертикально поставить брусы 50х100 мм. с шагом примерно 50 см. по обшивку 12 мм. фанерой, и заложить минвату.

• крепиться к несущей балке , кагбэ, необязательно.

AndyMirror написал :
И в распор я бы не забивал, а то балка начнёт передавать нагрузки на перегородку, а это не есть хорошо.

Совершенно согласен, что перегородку нагружать не следует. И не нужно тогда крепить бруски к швеллеру. Зафиксируйте их, как предложил За Байкалом , и всё. зашивайте.

Lehandr написал :
Если засверлить швеллер (8 мм. — 10 мм. сверлом), не порвёт швеллер в этих местах? И спасибо за понятный рисунок, не подскажете чем рисуете?

Не порвет. Рис. в автокаде.
Если брусья и доски не просушены (свежепиленый лес), то желательно ставить в распор.

4eh написал :
доска потянет влаги, и сама в дугу согнется, не надо и нагрузок на нее передавать..

Вы её высушите и в воду не ставьте, ничего тогда у вас не потянет. А то берут мокрое дерево, ставят, его коробит при высыхании, а пеняют на влагу.

А по швеллеру кто подскажет: Как часто и какими отверстиями его можно сверлить БЕЗОПАСНО ДЛЯ ПОСЛЕДСТВИЙ.
Второй этаж. Вверху чердак. Спасибо.

хоть через 40, хоть через 50 см сверлите. 9мм отвертстий будет достаточно для весьма крепких болтов.Ничего швеллеру не будет)

Bad написал :
хоть через 40, хоть через 50 см сверлите. 9мм отвертстий будет достаточно для весьма крепких болтов.Ничего швеллеру не будет)

Lehandr написал :
А по швеллеру кто подскажет: Как часто и какими отверстиями его можно сверлить

По моему Вам три отверстия «за глаза» хватит, чтобы к швеллеру прикрепиться. При желании можно и двумя обойтись.

P.S. В бытность студентом, в общаге делали перегородки из бруска 50х50, сверху обшивали двп. Бруски просто забивали с натягом между полом и потолком без применения каких либо крепежных элементов. За 5 лет ничего не рухнуло, и даже не покосилось.

Народ, я просто диву даюсь, как вы эпюры сопроматовские считаете.
На ходу, не зная длины перекрытия, зная лишь, что вверху чердак.

sanya1965 написал :
Народ, я просто диву даюсь, как вы эпюры сопроматовские считаете.
На ходу, не зная длины перекрытия, зная лишь, что вверху чердак.

Ну да, вы правы надо обязательно посчитать. Предварительно провести металловедческую экспертизу данного швеллера. Затем составить прект стенки (в каком либо НИИ). Соглосовать в госгортехнадзоре. Желательно провести экспертизу промбезопасности.

Собрался делать детям спортивный уголок. Собираюсь засверливаться в швеллер не один раз.
Кто понимает в этом, подскажите, сколько вообще можно (максимум) и каких диаметром (максимум) отверстий сделать, безопасно для перекрытия.
Я так понимаю, что полку швеллера безопасней сверлить, чем вертикальную его часть.
СПАСИБО!

нанесите точки желаемого крепления.

Lehandr написал :
Я так понимаю, что полку швеллера безопасней сверлить, чем вертикальную его часть.

Я думаю наоборот.

Можно и не сверлить-а сделать на скобах или хомутах через швелер.Или 2 лапы с двухсторон на полки швелера и стягивать болтами-обычно так и делают чтобы швелер не дырявить.

sanya1965 написал :
нанесите точки желаемого крепления.

На одном швеллере, на его полке, в четырёх местах на расстоянии 50 см. друг от друга парные отверстия с расстоянием между ними 5 см. и диаметром отверстий 10 мм.

ribakow.fthj написал :
Можно и не сверлить-а сделать на скобах или хомутах через швелер.Или 2 лапы с двухсторон на полки швелера и стягивать болтами-обычно так и делают чтобы швелер не дырявить.

Да на скобах не получается, с другой стороны швеллера, стена (фанера+ГКЛ) вплотную к краю швеллера.

Lehandr написал :
На одном швеллере, на его полке, в четырёх местах на расстоянии 50 см. друг от друга парные отверстия с расстоянием между ними 5 см. и диаметром отверстий 10 мм.

Вы действительно не понимаете как это работает или ник блондинка угнала?
Швеллер работает на изгиб, максимально нагружена середина.
Нужна длина пролета и РАССТОЯНИЕ предполагаемого крепления ОТ КРАЯ.
Нужна нагрузка в этих точках. Нужен № швеллера.

sanya1965 написал :
Вы действительно не понимаете как это работает или ник блондинка угнала?

Блондинка (точнее брюнетка) мне сопромат решала за мартини. говорила мама учись.
Я вот что смог набросал. Чердак пустой, только мусором строительным пол усыпан по брёвнам и доскам.
Крепить к швеллеру собираюсь турники, лестницы, спортивный уголок, всё детям веселей будет.
СПАСИБО!

Итак, насчитал я Ш16 без сверления внатяг, при условии равномерной нагрузки на указанные точки P=500кг

«Проект: Мой проект
Объект: Мой объект
Конструкция: Моя конструкция
Характеристики элемента:
Сортамент: Швеллеpы с уклоном полок по ГОСТ 8240-89
Элемент: [16
Масса 1 м.п. = 14,20 кг
Момент инерции, Jx = 747,00 см4
Момент сопротивления, Wx = 93,40 cм3
Статический момент полусечения, Sx = 54,10 cм3
Марка стали — C235
Расчётное сопротивление стали, Ry = 230 МПа
Относительный прогиб — 1/250 пролёта
Модуль упругости, E = 206000 МПа
Напряжения в балке, с учётом собственного веса:

• нормальное (от Mmax): 129,51 МПа
• касательное: (от Qmax) 22,22 МПа
  Максимальный прогиб (с к-том надёжности) равен 18,94 м-3,
  что составляет 1/264 от максимального пролёта 5 м.
  Сечение элемента проходит по условиям прочности и жесткости.»

Это внатяг без ослабления при сверловке, и если дитятки с турниками в сумме нетяжелые.

Отсюда два вывода:

1. Чтобы сверлить Ш18 в указанных точках Ф8 (не Ф10 как в задании. ), надо сдваивать швеллеры сваркой через пластины.
   Но тогда удобнее вообще НЕ сверлить и сразу на пластины наварить болты и сделать сварку в указанных точках.
2. Если принимать нагрузку на одиночный швеллер, нужна вертикальная опора на расстоянии 2,3м от левого конца.
   Пройдет по минимуму У75, Ш8. Можно подумать, как эту вертикальную опору сделать частью развлекательного турника/шведской стенки.

Сварка швеллера своими руками

Время чтения: ≈10 минут

Швеллер — один из самых распространенных типов металлических балок. Его отличительная особенность — сечение в виде буквы «п». Швеллера широко используются при сварке металлоконструкций любого масштаба. Надежность конструкции напрямую зависит от качества сварного соединения. Если сварка швеллеров между собой была выполнена с нарушением технологии, то конструкция просто не выдержит тех нагрузок, которые должна выдерживать в теории.

В этой статье мы кратко расскажем, какие технологии используются при сварке швеллеров и как выполняется сварка встык, с накладками, внутрь и со смещением.

Используемые технологии

Существует несколько технологий, подходящих для качественной сварки швеллеров. Но мы расскажем о самой, на наш взгляд, удобной и часто используемой.

Электродуговая сварка

Электродуговая технология — неоспоримый лидер. А все потому, что производители предлагают большой ассортимент электродов для работы с самыми разнообразными типами металлов. К тому же, электродуговая сварка может осуществляться в самых труднодоступных местах, в том числе на высоте. Конечно при условии, что сварочный аппарат компактный и его можно повесить на плечо.

Для сварки швеллеров мы рекомендуем использовать электроды марки УОНИ. Но с ним непросто работать, если вы новичок. Вам придется много практиковаться прежде чем вы приступите к основной работе. Но, поверьте, результат стоит того. Перед сваркой рекомендуем прокалить электроды в электропечи. Оптимальная температура — 250 градусов. Прокалка нужна для того, чтобы убрать из электродов излишки влаги.

Также перед сваркой необходимо тщательно подготовить металл. Здесь все стандартно: не должно быть грязи, коррозии или следов краски. Рекомендуем установить постоянный ток и обратную полярность. Дуга должна быть короткой. Также учитывайте, что электродуговая сварка не подойдет, если металлоконструкция будет использоваться при экстремально низких температурах (от -40 градусов и ниже).

Распространенные соединения

Сварка встык

Сварка встык швеллера — любимое соединение всех новичков. Оно применяется для практики или для сварки неответственных конструкций. Может выполняться как с лицевой, так и с внутренней стороны. Но при сварке с внутренней стороны нужно следить, чтобы не было непроваров. Также шов можно сформировать только с одной стороны, но при этом необходимо подваривать корень шва.

Если толщина стенок швеллера превышает 6 миллиметров, то необходимо разделать кромки. Разделка может быть V или X-образной. Оптимальный угол — 30 градусов, если толщина не более 12 миллиметров.

Приступим к сварке. Для начала состыкуйте два швеллера стенками друг к другу. Стыковка должна быть максимально точной, лучше делать ее не на глаз, а с помощью специального центратора. Зазор между двумя швеллерами не должен превышать 3 миллиметров. Чтобы заготовки не расходились в разные стороны во время сварки нужно сделать временную прихватку. Прихватка приваривается к обеим деталям с помощью сварных точек.

Шов необходимо вести от середины швеллеров к краям. Примите к сведению, что такое соединение не очень надежное. Чтобы его усилить можно использовать накладки. Далее мы поговорим об этом подробнее.

Сварка с применением накладок

Сварка швеллеров с накладками уже надежнее, чем обычная сварка встык. Это доказывает и тот факт, что зазор между швеллерами может доходить до 8 миллиметров. Саму накладку нужно разместить со стороны сварного соединения. Накладка выбирается исходя из толщины и размера швеллеров. Чем больше и толще швеллера, тем прочнее должна быть накладка. При сварке необходимо проварить две стороны накладки.

Теперь подробнее. Чтобы выбрать накладку нужно знать примерные размеры швеллеров, которые вы собираетесь варить. Мы рекомендуем делить длину швеллера на 5. Так вы получите рекомендуемую длину накладки. Толщина накладки должна быть такая же, как и толщина швеллера. Всего должно быть две накладки. С внутренней, и с наружной стороны. При этом наружная накладка должна быть длиннее, чем внутренняя.

Соединение внутрь

Иногда швеллера сваривают «полками» внутрь. Техника та же, что и при сварке встык, только зазора либо нет, либо он очень маленький. Сварку внутрь выполнить сложнее, чем встык. Так что такое соединение может стать следующим в вашей учебной практике.

Сварка выполняется следующим образом. Перед сваркой тщательно подготовьте металл. Не используйте болгарку, иначе соединение будет непрочным. Состыкуйте два швеллера горизонтально и симметрично. Закрепите их с помощью струбцин. Желательно сделать шов с разделкой кромок, но иногда допускается небольшой зазор. Сварка выполняется от середины швеллера к его краям.

Главный недостаток такого метода сварки швеллеров — необходимость работы в идеальных условиях. Вы не сможете выполнить сварку в труднодоступных местах. Чтобы шов получился качественным, нужно варить строго в горизонтальном нижнем положении. Если варить в других условиях, то вы просто нерационально потратите время, силы и комплектующие. Логичнее варить встык или с применением накладок.

В целом, такое соединение применяется нечасто. Но если у вас есть возможность варить в нижнем горизонтальном положении, и вы выбираете месту сваркой встык и сваркой внутрь, то рекомендуем выбрать второй вариант. Он все-таки более надежный.

Смещенное соединение

Смещенное соединение швеллеров — это сложная работа, которую выполняет целая команда из сварщиков. Такое соединение необходимо в случаях, когда нужно сварить разные конструкции из швеллеров, и при этом эти швеллера имеют разные размеры.

Сварку нужно начинать с тех мест, где швеллеры наиболее толстые. Необходимо комбинировать разные соединения: и встык, и угловые, и продольные. При этом каждое соединение будет иметь свои нюансы. Соединение встык выполняется просто и без проблем, а вот угловое должны выполнять два сварщика сразу. А при выполнении продольных швов нельзя формировать их до конца швеллера.

Примечание

Все соединения и методы, которые мы описали выше, подходят для сварки большинства конструкций, в которых используются швеллера. При этом вам не обязательно нужно использовать только один метод соединения. Вы можете комбинировать, например, соединение встык и соединение с накладками в разных частях металлоконструкции. Самое главное — рассчитать все нагрузки. Ведь порой в некоторых узлах соединение не должно быть «на века».

Но какой бы метод вы ни выбрали, всегда помните, что нужно соблюдать последовательность действий. Нельзя сначала разделывать кромки, а потом зачищать металл, после чего варить. Все этапы должны быть выполнены в соответствии с технологией. Если в ГОСТах указано, что сначала выполняется очистка металла, а потом все остальное, то следуйте этим правилам. И вообще ГОСТы — это ваши лучшие друзья. Ведь в них прописаны все особенности, которые нужно учитывать в работе.

Крепление швеллера к стене – швеллер сверху

Недопустимое крепление швеллера анкерными болтами к стене

Если вы приварили швеллер к пластине, а эту пластину закрепили к стене четырьмя распорными анкерами (или другим количеством анкеров – не имеет значения), это будет шарнир. Болты испытывают выдергивающее усилие, пластина – гибкая, все это приведет к повороту балки на опоре. Это не мгновенное разрушение конструкции, а растянутое во времени. Поначалу поворот происходит очень медленно и незаметно, но он постоянно увеличивается – и это будет происходить до критического момента, когда самый слабый элемент в конструкции не выдержит и вызовет аварийное состояние. И каким бы надежным и мощным ни был швеллер, если узел его крепление не надежен, вся конструкция считается аварийной.

Недопустимое крепление кронштейна из швеллера к существующей стене

Если вы выбьете в существующей стене нишу (не важно, на всю толщину стены или не на всю), приварите к швеллеру пластину и уложите все это на пластичный раствор, а нишу потом забетонируете (или заполните раствором), то такой вариант тоже является шарниром. Чем меньше глубина заделки в стену, тем больше возможности у швеллера повернуться, и тем быстрее возникнет аварийное состояние. Но даже если заглубить швеллер на всю толщину стены, все равно у него останется возможность поворота, т.к. качественного заполнения раствором не получится при малых размерах ниши, швеллер под нагрузкой будет выкрашивать этот раствор и стремиться выскочить из гнезда. Такой вариант крепления возможен только для балки, опирающейся двумя концами, или для балкона с подкосом или стойкой на конце.

Крепление швеллера к стене – швеллер сверху

В данном варианте швеллер приваривается к пластине, которая крепится анкерными болтами к монолитному поясу (или монолитной подушке). Помимо этого важно заанкерить верхнюю часть швеллера, чтобы препятствовать повороту. Для этого к нему приваривается сверху уголок, который будет заделан в кладку стены, служащей в том числе пригрузом для швеллера. Уголок – это один из вариантов анкеровки. Можно также к верхней полке швеллера приварить металлический элемент, который в свою очередь будет приварен к закладной детали в монолитном поясе или в перекрытии. Главное – создать надежный анкер, препятствующий повороту швеллера.

Следует обратить внимание, что для надежной конструкции балкона нужно не только выполнить расчет швеллера, но и расчет узла его опирания. Рассмотрим это на примере.

Пример. Расчет консольной конструкции балкона в виде швеллерной балки без подкоса и узла опирания швеллера.

Дано: балкон шириной 1,2 м, швеллеры установлены с шагом 1,1 м, толщина балконной монолитной плиты по швеллеру 80 мм, пол – керамическая плитка на растворе (общая толщина 30 мм).

Определить: номер швеллера; запроектировать узел опирания консоли.

Собираем нагрузку на швеллер (на один погонный метр)

Схема расположения нагрузки на швеллер:

Как видно, постоянная нагрузка распределена вдоль всего швеллера, а вот временная (согласно п. 10а таблицы 6 ДБН «Нагрузки и воздействия») распределена по краю балкона на полосе шириной 0,8 м.

Определим максимальный нормативный и расчетный момент для консоли (максимальный момент будет расположен у опоры).

Моменты от постоянной нагрузки равны:

М = qL², где L – расчетный пролет балки (для консоли он равен расстоянию от конца консоли до стены).

Нормативный момент от постоянной нагрузки равен:

Мн,пост = 320∙1,1² = 387 кг∙м.

Расчетный момент от постоянной нагрузки равен:

Мр,пост = 365∙1,1² = 442 кг∙м.

Чтобы определить максимальный нормативный и расчетный моменты для консоли от временной нагрузки (распределенной не по всей балке), воспользуемся справочной таблицей 14.1 (Улицкий «Железобетонные конструкции»)

Для нашего случая а = 0,8 м, х = L, момент нужно определить в точке В.

Нормативный момент от временной нагрузки равен:

Мн,врем = 480∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 269 кг∙м.

Расчетный момент от временной нагрузки равен:

Мр,врем = 580∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 325 кг∙м.

Суммируем моменты от постоянной и временной нагрузок, получая итоговые моменты для расчета:

Мн = 387 + 269 = 656 кг∙м.

Мр = 442 + 325 = 767 кг∙м.

Определим требуемый момент сопротивления швеллера:

Wтр = Мр/1,12R = 767/(1,12∙21) = 33 см 3 . По сортаменту (например справочник Васильев А.А. Металлические конструкции, приложение III) подбираем швеллер №10 (момент сопротивления W = 34,8 см 3 , момент инерции I = 174 см 4 ).

Проверяем прочность консольной балки из условия: σ = М/1,12W = 767/(1,12∙34,8) = 19,7 кН/см 2 , что меньше R = 21 кН/см 2 — условие обеспечено.

Проверим жесткость консоли (согласно ДСТУ «Прогибы и перемещения» при проверке прогиба для консоли значение L нужно удваивать).

Мн∙L/(10EI) = 656∙2∙120/(10∙21000∙174) = 0,004 = 1/232 2557 кг). Это очень приличный диаметр болтов, крепление только болтами – достаточно расходный способ.

После того, как определена марка болтов, следует проверить ограничения по установке этих болтов.

Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М20 до края бетона должно быть с = 140 мм. У нас 50 мм. Это означает, что необходимо сдвигать узел крепления в сторону центра стены, если нам позволяет это сделать ширина стены.

Случай 2. Рассмотрим вариант узла опирания консольной балки с приваркой к швеллеру анкерующего уголка №50 длиной 300 мм, при этом уголок удерживается кирпичной кладкой подоконной части (высота кладки 800 мм, толщина 250 мм). Швеллер закреплен четырьмя болтами HSTМ8.

В данном случае расчетный момент Мр воспринимается конструкцией узла в двух вариантах: слева показывается восприятие момента болтами, работающими на сжатие и на вырыв под действием пары сил F (эта пара сил представляет собой момент); а справа показано восприятие момента анкерным уголком и болтами (уголок восрпринимает горизонтальную силу, пытающуюся его выдернуть из кладки вместе с балкой, а болты при этом работают на срез, воспринимая горизонтальную силу в противоположном направлении). Наша задача – проверить, какой момент воспринимается конструкциями в каждом из вариантов, затем сложить эти моменты и сравнить их с расчетным моментом Мр, действующим на конструкцию.

Читать еще:  Как просверлить нержавеющую сталь

Определим момент, воспринимаемый болтами, работающими на вырыв и на сжатие.

У нас имеется четыре анкерных болта М8, на которые действует усилие от момента. Момент М по простой формуле раскладывается на пару сил – две силы F, одна из которых пытается оторвать балку вверх (вырвать два болта), а другая одновременно придавливает балку вниз (сжимает два других болта). Вместе эти две силы и представляют собой искомый момент М₁. Причем, взаимосвязь между силами и моментом передается через расстояние между болтами: М₁ = Fa. То есть, чем больше расстояние между болтами, тем меньше будет в них усилие от момента.

В нашем случае балка заходит в стену на 270 мм, расстояние между болтами 150 мм, расстояние от края стены до болта 70 мм.

Сжимающее усилие нас не интересует, т.к. болты на сжатие работают очень хорошо, а вот вырыв нужно проверить.

Воспользуемся Руководством по анкерному крепежу фирмы Hilti (его можно свободно скачать у них на сайте), определим расчетное сопротивление вырыву для анкер-шпильки М8 HSТ. Это и будет наша сила F = 5 кН = 500 кг.

Найдем момент, который могут выдержать болты М8, с учетом того, что болтов, испытывающих усилие отрыва, два:

М₁ = F∙2a = 500∙2∙0,15 = 150 кг∙м.

Следует также проверить ограничения по установке этих болтов.

Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М8 до края бетона должно быть с = 50 мм. У нас 70 мм – есть некоторый запас.

Далее определим момент, который может воспринять конструкция, работающая согласно схеме, показанной на рисунке ниже.

В данном случае у нас действует момент М, но мы его раскладываем на другую пару сил: горизонтально влево действует сила F, стремящаяся вырвать уголок, а горизонтально вправо действует противоположная ей сила, стремящаяся срезать болты. Расстояние между этими силами равно высоте швеллера 100 мм.

Определим, какую силу выдержит уголок, заанкеренный в кладке. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 2100∙4,8 = 10080 кг (здесь 2100 кг/см2 – расчетное сопротивление стали). Это значительное усилие, но у нас есть и более слабые элементы.

Найдем силу F для уголка: F = Mр/a = 767/0,1 = 7670 кг.

Найдем силу F для болтов (с учетом, что их 4): F = Mр/4a = 767/(4∙0,1) = 1918 кг.

Определим, выдержит ли уголок такого сечения действующую на него силу. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 7670/4,8 = 1598 кг/см2 19,18 кН).

Минимальное расстояние от оси болта М12 до края бетона равно с = 55 мм – опорную пластину следует на 5-10 мм сдвинуть от края.

Как сделать тиски из швеллера своими руками?

Самодельные тиски – достойная замена покупным. Качественные тиски изготавливаются из инструментальной стали высокого качества. Они долговечны – проработают десятки лет. Тяжеловесная «самоделка», изготовленная собственноручно из более простой легированной стали, справится с повседневными задачами не хуже промышленного инструмента.

Особенности

Промышленные тиски – особенно столярные – приближаются по своей мощности (прилагаемой к деталям прижимной силе) к вертикальному прессу. Наиболее распространённая замена промышленным слесарным тискам – тиски на основе таврового или простого уголкового профиля, изготовленные на базе куска швеллера.

Изготавливаются любым желающим в гаражных условиях – механизм достаточно прост, а при необходимости их можно переделать в механический домкрат.

Основой тисков является стационарно закреплённая на верстаке станина с наковальней, вдоль которой движется подвижная часть. Она управляется болтовой осью, приводимой в движение при помощи ворота – поперечной перекладины, вставленной в торец ходового винта, обращённого к работающему мастеру.

Необходимые материалы и инструменты

Для изготовления слесарных тисков своими руками потребуются:

• швеллер;
• болты с гайками не тоньше типоразмера М10;
• два уголковых или один тавровый профиль;
• стальная пластина не тоньше 5 мм;
• винт (шпилька) типоразмера больше М15 и несколько гаек для него;
• стальной прут не тоньше 1 см.

Предпочтительнее части будущих тисков соединять сварным способом. Кроме электросварочного аппарата (желательно инверторное устройство) и электродов, потребуются:

• болгарка с набором отрезных и шлифовальных дисков по металлу;
• угольник (линейка с прямым углом);
• строительный маркер или карандаш;
• линейка-рулетка;
• дрель с набором свёрл по металлу;
• пара разводных ключей (для гаек и болтов с максимальным размером вращаемой части 25-30 мм).

Не экономьте на размерах и толщине деталей.

Инструкция по изготовлению

В качестве чертежа – простейшая схема изготовления столярных тисков. Сверяясь по чертежу, сделайте следующее.

1. Разметьте и распилите металлическую пластину, швеллер и уголок, руководствуясь размерами по схеме. Швеллер и уголок одинаковы по длине, пластина – в 1,5 раза длиннее.
2. Отпилите от металлического листа дополнительный сегмент, совпадающий с шириной и высотой швеллера. Приварите его с одного из торцов швеллера.
3. При помощи болгарки выполните в середине приваренного куска пластины продольный пропил под ходовую шпильку. Диаметр шпильки может оказаться меньше на десятые или сотые доли миллиметра, чем ширина пропила – это позволит винту вращаться свободно.
4. Просверлите на одном из концов ходового винта проушину под ворот. Вставьте в него пруток.
5. Приварите к обоим концам прута гайку или несколько шайб – это позволит прутку не выпадать. Теперь можно вращать винт при помощи ворота – как на обычных промышленных тисках.
6. Убедившись, что ворот работает штатно, приварите с внутренней стороны швеллера две стопорные гайки, расположив их недалеко друг от друга. Гайки располагаются вдоль продольной средней линии швеллера.
7. Вставьте ходовой винт и прокрутите его, ввинчивая в гайки. Ход его должен оказаться лёгким – это показатель того, что гайки сварены правильно.

Подвижная часть тисков готова. Чтобы изготовить станину (неподвижную часть), сделайте следующее.

1. Приварите к большей стальной пластине (ранее отрезанной) уголки, расположив их так, чтобы швеллер по ним перемещался легко. И уголки, и швеллер расположены точно посередине опорной пластины (стальной плиты).
2. Просверлите в точно такой же металлической пластине, что приварена к швеллеру, отверстие под ходовой винт. Оно должно располагаться посередине.
3. Приварите пластину к уголкам с другой стороны тисков, где будет проходить ходовой винт.
4. Подведите винт к пластине. Когда его конец (должен быть с запасом в 10 и более сантиметров) проденется в отверстие, наверните точно такую же, как и стопорные, гайку. Прокрутите её, пока швеллер полностью не задвинется между уголками и не упрётся в конечную пластину.
5. Убедившись, что гайка завинчена до конца, приварите её к пластине. Старайтесь не отклоняться от центральной линии швеллера, ходового винта.
6. Проверьте, что ходовой винт крутится без заметных усилий, а конструкция не болтается. Основа тисков – подвижная и неподвижная части – готовы.

Чтобы установить зажимные плоскости, выполните следующие действия.

1. Отрежьте от оставшейся пластины равные части. Желательно использовать по 2-3 с каждой стороны – на подвижной и неподвижной частях. Это придаст тискам дополнительный запас прочности и прижимной силы.
2. Сварите отрезанные куски пластины вместе. Например, получится прижимная губка тройной толщины (15-миллиметровая сталь). Чем толще, тем большее сдавливание, зажимание выдадут тиски. Но не переусердствуйте – десяток и более пластин заметно увеличат вес тисков, а лишняя сталь ничего не даст в работе.
3. Расположите пластины параллельно столешнице верстака, на котором в итоге закрепятся тиски. Перед привариванием можно зафиксировать их с помощью струбцин, выставив горизонталь по уровню. Тиски должны располагаться на верстаке устойчиво, без перекосов. Приварите одну пластину к подвижной, другую – к неподвижной части.
4. Убедитесь, что при полностью завинченном ходовом винте пластины смыкаются, не образуя зазоров.

Тиски готовы. Смажьте резьбовые соединения литолом или солидолом – это устранит преждевременный износ ходового винта и гаек. Просверлите на опорной пластине (плите) тисков шесть отверстий (по 3 слева и справа) – под болты М10. Сверяясь по ним, высверлите такие же отверстия в столешнике верстака. Закрепите тиски на верстаке, используя гайки М-10 с гровер-шайбами.

Самодельный инструмент полностью готов к работе. Его размеры в сложенном состоянии – порядка 20х20 см (занимаемое на верстаке место), а в высоту (без ворота, с учётом губок) они достигают 12 см.

Заключение

Тиски для верстака – довольно простой инструмент, чтобы его легко было повторить. Выбрав достаточно толстый винт и болты, вы обеспечите приличный запас прочности. Данный инструмент прослужит вам всю жизнь. Аналогично изготавливаются тиски с вертикальными губками. А если взять ещё более мощные детали, то получится ручной пресс.

Далее смотрите видео с мастер-классом по изготовлению тисков из швеллера своими руками.