Kalkulator wagi i kosztu dwuteowników - Precyzyjne obliczenia materiałów metalowych

Profesjonalne narzędzie do dokładnych obliczeń wagi i kosztów dwuteowników z uwzględnieniem wielu sztuk

Kalkulator wagi i kosztu dwuteowników

Wprowadź wymiary dwuteownika, aby natychmiast obliczyć dokładną wagę i koszt materiału. Nasz kalkulator umożliwia obliczanie wagi oraz kosztu dla wielu sztuk jednocześnie.

Wynik

0,000 kg

Waga = (h × s + 2 × b × t - 2 × s × t) × L × ρ

Tabela gęstości materiałów - Dane referencyjne

Poniżej przedstawiamy dokładne wartości gęstości materiałów, które są wykorzystywane w naszym kalkulatorze dwuteowników. Precyzyjne dane są niezbędne do uzyskania dokładnych wyników obliczeń wagi:

Materiał Gęstość (kg/m³) Charakterystyka
Stal zwykła (węglowa) 7850 Najpopularniejszy materiał konstrukcyjny, wysoka wytrzymałość, dobra spawalność
Stal nierdzewna 7930 Podwyższona odporność na korozję, stosowana w środowiskach agresywnych
Aluminium 2700 Lekki metal, dobra odporność na korozję, wysoki stosunek wytrzymałości do masy

Jak obliczana jest waga dwuteownika? - Metodologia obliczeń

Kalkulator wykorzystuje precyzyjne wzory matematyczne do obliczania wagi dwuteowników. Obliczenia uwzględniają wszystkie wymiary profilu oraz gęstość wybranego materiału:

Wzór na wagę dwuteownika

Waga dwuteownika jest obliczana na podstawie następującego wzoru:

Waga = [(h × s) + (2 × b × t) - (2 × s × t)] × L × ρ

gdzie:

  • h - wysokość dwuteownika [m]
  • s - grubość środnika [m]
  • b - szerokość półki [m]
  • t - grubość półki [m]
  • L - długość dwuteownika [m]
  • ρ - gęstość materiału [kg/m³]

Wzór oblicza najpierw pole przekroju poprzecznego dwuteownika, a następnie mnoży je przez długość i gęstość materiału, aby uzyskać wagę całkowitą.

Przykład obliczenia

Obliczmy wagę stalowego dwuteownika IPE 200 o długości 6 metrów:

  • Wysokość (h): 200 mm = 0,2 m
  • Szerokość półki (b): 100 mm = 0,1 m
  • Grubość środnika (s): 5,6 mm = 0,0056 m
  • Grubość półki (t): 8,5 mm = 0,0085 m
  • Długość (L): 6 m
  • Materiał: stal zwykła (ρ = 7850 kg/m³)

Obliczenie pola przekroju:

A = (h × s) + (2 × b × t) - (2 × s × t)

A = (0,2 × 0,0056) + (2 × 0,1 × 0,0085) - (2 × 0,0056 × 0,0085)

A = 0,00112 + 0,0017 - 0,0000952

A = 0,0027248 m²

Obliczenie wagi:

Waga = A × L × ρ

Waga = 0,0027248 × 6 × 7850

Waga = 128,22 kg

Zastosowania dwuteowników - Branże i przypadki użycia

Dwuteowniki są wszechstronnymi profilami konstrukcyjnymi, które znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach budownictwa i przemysłu. Poniżej przedstawiamy najważniejsze obszary ich wykorzystania:

Budownictwo konstrukcyjne

W budownictwie konstrukcyjnym dwuteowniki pełnią kluczową rolę jako:

  • Belki stropowe - przenoszenie obciążeń między podporami
  • Podciągi - podparcie dla belek stropowych
  • Słupy nośne - pionowe elementy konstrukcyjne
  • Rygle - poziome elementy łączące słupy
  • Nadproża - podparcie konstrukcji nad otworami

Konstrukcje przemysłowe

W obiektach przemysłowych dwuteowniki są wykorzystywane jako:

  • Elementy konstrukcji hal - dźwigary, rygle, płatwie
  • Tory jezdne suwnic - transport ciężkich elementów
  • Konstrukcje wsporcze - dla maszyn i urządzeń
  • Konstrukcje wież technologicznych - platformy, ruszty

Infrastruktura komunikacyjna

W infrastrukturze dwuteowniki są niezbędne przy budowie:

  • Mostów - dźwigary główne, poprzecznice
  • Wiaduktów - konstrukcje nośne
  • Estakad - podpory i przęsła
  • Kładek - lekkie konstrukcje przejść

Wybór odpowiedniego dwuteownika

Przy wyborze dwuteowników należy uwzględnić następujące czynniki:

  • Rodzaj obciążenia - stałe, zmienne, dynamiczne
  • Rozpiętość między podporami - wpływa na wymagane parametry wytrzymałościowe
  • Wskaźnik wytrzymałości (Wx, Wy) - kluczowy parametr przy zginaniu
  • Moment bezwładności (Ix, Iy) - decyduje o sztywności konstrukcji
  • Klasa stali - S235, S275, S355 itd. - określa granicę plastyczności

Dwuteowniki są dostępne w różnych seriach, takich jak IPE (lekkie), HEA (średnie), HEB (ciężkie) i HEM (bardzo ciężkie), które różnią się szerokością półek i ich proporcją do wysokości profilu.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ) - Kompleksowe informacje

Poniżej znajdziesz odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące dwuteowników i obliczeń ich wagi:

Główne różnice między seriami dwuteowników:

  • IPE (European I-Beam) - lekkie dwuteowniki o wąskich półkach, wysokości od 80 do 600 mm. Charakteryzują się smukłością i dobrą wytrzymałością na zginanie w płaszczyźnie środnika. Są ekonomiczne i najczęściej stosowane jako belki.
  • HEA (European Wide Flange Beam) - szerokostopowe dwuteowniki o wysokości od 100 do 1000 mm. Mają szersze półki niż IPE, co zapewnia lepszą wytrzymałość na zginanie w obu płaszczyznach. Są często używane jako słupy.
  • HEB (European Wide Flange Beam) - dwuteowniki o szerszych półkach i grubszych ściankach niż HEA. Zapewniają wyższą nośność i są stosowane w konstrukcjach o większych obciążeniach.
  • HEM (European Extra Wide Flange Beam) - najcięższe dwuteowniki o bardzo grubych półkach i środnikach. Stosowane w konstrukcjach specjalnych o ekstremalnych obciążeniach.

Wybór odpowiedniej serii zależy od rodzaju obciążenia, kierunku jego działania oraz wymagań dotyczących sztywności konstrukcji.

Nośność dwuteownika zależy od kilku czynników i obliczeń:

  1. Nośność na zginanie:

    MRd = Wy × fy / γM0

    gdzie: Wy - wskaźnik wytrzymałości przekroju, fy - granica plastyczności stali, γM0 - współczynnik bezpieczeństwa

  2. Nośność na ścinanie:

    VRd = Av × fy / (√3 × γM0)

    gdzie: Av - pole przekroju czynne na ścinanie

  3. Nośność na wyboczenie - wymaga bardziej złożonych obliczeń uwzględniających długość wyboczeniową, smukłość i warunki podparcia

Pełne obliczenia nośności powinny być wykonywane przez konstruktora według odpowiednich norm (np. Eurokod 3) i z uwzględnieniem wszystkich warunków pracy elementu.

Dobór odpowiedniego rozmiaru dwuteownika wymaga uwzględnienia:

  1. Obciążeń działających na element - stałe (ciężar własny, wykończenie), zmienne (użytkowe, śnieg, wiatr), wyjątkowe
  2. Rozpiętości i warunków podparcia - wpływają na momenty zginające i siły tnące
  3. Ograniczeń ugięcia - zwykle L/250 do L/400 dla belek stropowych, gdzie L to rozpiętość
  4. Kierunku obciążenia - zginanie względem mocnej osi (y-y) czy słabej osi (z-z)
  5. Warunków środowiskowych - korozja, temperatura, ogień

Po określeniu tych parametrów oblicza się wymagany wskaźnik wytrzymałości (Wy) i moment bezwładności (Iy), a następnie wybiera z katalogu dwuteownik o parametrach równych lub większych od wymaganych.

Np. dla typowej belki stropowej o rozpiętości 5 m i obciążeniu 10 kN/m, przy stali S235, odpowiednim wyborem może być IPE 240 lub HEA 200, w zależności od innych wymagań projektowych.

Dwuteowniki mają liczne zalety w porównaniu do innych profili stalowych:

  • Wysoki wskaźnik wytrzymałości do masy - dwuteowniki efektywnie wykorzystują materiał, koncentrując go w półkach, co daje wysoką wytrzymałość przy relatywnie niskiej masie
  • Doskonała wytrzymałość na zginanie - zwłaszcza w płaszczyźnie środnika (oś y-y)
  • Łatwość łączenia - prosty kształt umożliwia łatwe wykonywanie połączeń śrubowych i spawanych
  • Dostępność standardowych rozmiarów - szeroka gama wymiarów umożliwia optymalny dobór do konkretnych zastosowań
  • Ekonomiczność - dobry stosunek ceny do wytrzymałości
  • Uniwersalność - możliwość stosowania jako belki, słupy, rygle i inne elementy konstrukcyjne

Głównym ograniczeniem dwuteowników jest ich niższa wytrzymałość na skręcanie w porównaniu do profili zamkniętych (np. rur kwadratowych czy prostokątnych), dlatego w konstrukcjach narażonych na skręcanie często stosuje się profile zamknięte lub odpowiednie stężenia.

Przykłady praktycznych zastosowań - Obliczenia wagi dla rzeczywistych projektów

Poniżej przedstawiamy konkretne przykłady wykorzystania dwuteowników w różnych projektach, wraz z obliczeniami wagi i doborem odpowiednich profili:

Przykład 1: Belka stropowa w budynku biurowym

Scenariusz: Zaprojektowanie belki stropowej o rozpiętości 6 metrów w budynku biurowym.

Potrzebne dane:

  • Obciążenie użytkowe: 3,0 kN/m²
  • Rozstaw belek: 2,5 m
  • Długość: 6 m
  • Materiał: stal S235 (fy = 235 MPa)

Obliczenia i wybór profilu:

  1. Obciążenie liniowe belki: 3,0 kN/m² × 2,5 m = 7,5 kN/m
  2. Maksymalny moment zginający: M = (7,5 × 6²)/8 = 33,75 kNm
  3. Wymagany wskaźnik wytrzymałości: Wy = M/(fy/1,1) = 33,75×10⁶/(235/1,1) = 158 cm³
  4. Wybór profilu: IPE 240 (Wy = 324 cm³)

Obliczenie wagi:

  • Wysokość (h): 240 mm
  • Szerokość półki (b): 120 mm
  • Grubość środnika (s): 6,2 mm
  • Grubość półki (t): 9,8 mm
  • Pole przekroju: A = 39,1 cm²
  • Waga na metr: 30,7 kg/m
  • Całkowita waga: 30,7 × 6 = 184,2 kg

Przykład 2: Słupy konstrukcyjne w hali magazynowej

Scenariusz: Słupy nośne o wysokości 7 metrów w hali magazynowej.

Potrzebne dane:

  • Obciążenie pionowe: 250 kN (od dachu i konstrukcji)
  • Wysokość: 7 m
  • Liczba słupów: 12 sztuk
  • Materiał: stal S355 (fy = 355 MPa)

Obliczenia i wybór profilu:

  1. Ze względu na możliwość wyboczenia i obciążenia poziome wybrano profil HEB 220
  2. Pole przekroju: A = 91,0 cm²
  3. Waga na metr: 71,5 kg/m

Obliczenie wagi:

  • Waga jednego słupa: 71,5 × 7 = 500,5 kg
  • Całkowita waga wszystkich słupów: 500,5 × 12 = 6006 kg = 6,01 t

Zastosowanie: Dokładne obliczenie wagi pozwala na planowanie transportu, dobór odpowiedniego sprzętu montażowego oraz określenie obciążeń fundamentów.