Comment calculer les poutres en acier
En tant que composant porteur courant dans les structures de bâtiment, le processus de calcul des poutres en acier implique plusieurs paramètres et exigences de spécifications. Cet article combinera les sujets d'actualité et le contenu d'actualité sur Internet au cours des 10 derniers jours, présentera la méthode de calcul des poutres en acier de manière structurée et fournira des tableaux de données pertinents à titre de référence.
1. Principes de base des calculs de poutres en acier
Le calcul des poutres en acier est principalement basé sur des principes mécaniques et des spécifications de conception de structures en acier, y compris la vérification de la résistance, de la rigidité, de la stabilité et d'autres aspects. Voici les paramètres sur lesquels se concentrer lors du calcul des poutres en acier :
| Nom du paramètre | symbole | unité | illustrer |
|---|---|---|---|
| Aire transversale | UN | mm² | La superficie totale de la section transversale de la poutre en acier |
| Moment d'inertie sectionnel | je | mm⁴ | Indice reflétant la résistance à la flexion d'un profilé |
| Module de section | W | mm³ | Indice reflétant la résistance à la flexion de la section |
| Limite d'élasticité de l'acier | fy | MPa | La valeur de contrainte à laquelle commence la déformation plastique de l'acier |
| module élastique | E | MPa | Capacité de déformation élastique de l'acier |
2. Calcul de la résistance des poutres en acier
Le calcul de la résistance des poutres en acier comprend principalement le calcul de la contrainte normale, de la contrainte de cisaillement et de la contrainte de compression locale. Voici la formule de calcul de la résistance :
| Calculer le contenu | Formule de calcul | illustrer |
|---|---|---|
| Calcul des contraintes normales | σ = M/W ≤ fy/γm | M est le moment de flexion, γm est le coefficient partiel du matériau |
| Calcul de la contrainte de cisaillement | τ = V·S/(I·tw) ≤ fv/γm | V est la force de cisaillement, S est le moment statique, tw est l'épaisseur de l'âme |
| Calcul des contraintes de compression locales | σc = F/(tw·lz) ≤ fy/γm | F est la charge concentrée, lz est la longueur de répartition de la charge |
3. Calcul de la rigidité des poutres en acier
Le calcul de rigidité des poutres en acier prend principalement en compte la limite de flèche pour garantir que la déformation de la structure utilisée se situe dans la plage admissible. La formule courante de calcul de la déflexion est la suivante :
| Type de charge | Formule de déflexion maximale | Déviation autorisée |
|---|---|---|
| Poutre simplement appuyée avec charge uniformément répartie | δ = 5qL⁴/(384EI) | L/250～L/400 |
| Charge concentrée poutre simplement supportée | δ = PL³/(48EI) | L/300～L/500 |
| Charge d'extrémité de poutre en porte-à-faux | δ = PL³/(3EI) | L/200～L/300 |
4. Calcul de la stabilité des poutres en acier
Le calcul de stabilité des poutres en acier comprend deux aspects : la stabilité globale et la stabilité locale. Le contrôle de stabilité globale est particulièrement important, notamment lorsque la longueur libre de la bride de compression est importante.
| type de stabilité | Méthode de calcul | Paramètres clés |
|---|---|---|
| Globalement stable | M/(φb·W) ≤ fy/γm | φb est le coefficient de stabilité global |
| Web stabilisé localement | hw/tw ≤ valeur limite | hw est la hauteur de la bande, tw est l'épaisseur de la bande |
| stabilité locale de la bride | b/t ≤ valeur limite | b est la largeur de la bride, t est l'épaisseur de la bride |
5. Référence des paramètres des modèles en acier populaires
Selon les récents points chauds de l'industrie, voici les paramètres de plusieurs aciers en forme de H laminés à chaud couramment utilisés (norme GB/T 11263-2017) :
| modèle | HauteurH(mm) | LargeurB(mm) | Épaisseur de l'âme tw (mm) | Épaisseur de bride t(mm) | Poids théorique (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. Logiciel de calcul de poutres en acier recommandé
Selon les tendances récentes d'utilisation des logiciels d'ingénierie, voici plusieurs outils de calcul de poutres en acier populaires :
| Nom du logiciel | Promoteur | Fonctions principales | Normes applicables |
|---|---|---|---|
| STAAD.Pro | Bentley | Analyse structurelle et conception complètes | Normes multinationales internationales |
| ETABS | CSI | Analyse et conception des structures du bâtiment | Applicable à l'échelle internationale |
| Midas Gén. | Midas Informatique | Analyse et conception de structures en acier | GB 50017 etc. |
7. Réponses aux questions fréquemment posées sur les calculs de poutres en acier
Sur la base des récentes discussions populaires sur le forum des ingénieurs, les questions courantes suivantes sont résumées :
1.Comment choisir une section de poutre en acier ?Les profils standard doivent avoir la priorité sur la base de considérations globales telles que la taille de la charge, la portée, les conditions de support et d'autres facteurs.
2.Pourquoi devons-nous vérifier la stabilité ?L'acier a une résistance élevée mais une section transversale relativement mince et est sujet à l'instabilité sous pression, des contrôles de stabilité doivent donc être effectués.
3.Que dois-je faire si la flèche de la poutre en acier est trop importante ?Des mesures telles que l'augmentation de la hauteur des sections, la mise en place d'appuis intermédiaires ou le recours à la précontrainte peuvent être utilisées pour améliorer la rigidité.
4.Comment concevoir les nœuds de connexion de poutres en acier ?La conception du nœud doit garantir une transmission claire de la force et éviter la concentration des contraintes. Le soudage, la connexion par boulons à haute résistance, etc. peuvent être utilisés.
Grâce aux données et au contenu structurés ci-dessus, je pense que les lecteurs peuvent avoir une compréhension complète des méthodes de calcul des poutres en acier. Dans les projets réels, il est recommandé d'effectuer des calculs basés sur les conditions spécifiques du projet et les exigences des spécifications pertinentes, et de consulter un ingénieur en structure professionnel si nécessaire.
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