I-nosník je stavební prvek ve formě vodorovného nosníku. Při stavbě budov a konstrukcí působí nosník jako nepostradatelná součást konstrukce, protože je na něj vyvíjen značný tlak. Při výpočtech je důležité zvolit správné parametry výrobku pro bezpečný provoz budovy.
Vlastnosti I-profilu
I-nosník je druh vysoce kvalitního válcovaného kovu. Profil nosníku I se vyznačuje průřezem ve tvaru písmene H. Tato konstrukce se používá k přerozdělení zatížení svisle a vodorovně. I-nosníky různých velikostí a hmotnostních kategorií.
Pro označení profilů bylo zavedeno speciální číslování a značení, které usnadňuje výběr konstrukčního prvku. Protože při výběru rozměrů nosníku se berou v úvahu vlastnosti objektu ve výstavbě a vypočtená zatížení na konstrukci budovy.
Nosníky se vyznačují odolností vůči zvýšenému zatížení a nedostatečnou reakcí na změny vnějšího prostředí.
Díky svým vlastnostem je I-nosník široce používán při konstrukci rámových budov a konstrukcí.
Kromě kovových I nosníků existují nosníky ze dřeva, které mají také rozmanitou škálu velikostí. Použití dřevěných profilů snižuje zatížení základu, urychluje proces výstavby a snižuje náklady na stavbu základu.
přihláška
- estakády a mosty;
- doly a metro;
- tunely pro železniční a konvenční dopravu;
- návrhy jam a zařízení pro posílení pobřeží;
- výrobní dílny, sklady;
- nákladní plošiny, železniční vagóny a přepravní plavidla.
Stavební prvek je navíc poměrně oblíbený při výstavbě podkrovních místností. S úspěchem se používá v systémech krokví a při montáži střech.
Trámy se používají nejen při stavbě železobetonových konstrukcí nebo kovových konstrukcí, ale také při stavbě dřevěných domů a schodišť.
I-nosníky se používají pro rozpětí, jejichž šířka je dostatečně velká pro použití betonových konstrukcí. Překrytí v tomto případě, na rozdíl od nosníku, nebude schopno odolat očekávanému zatížení.
Bez ohledu na materiál jsou I-nosníky spolehlivé konstrukce. Profily, s výjimkou některých typů, jsou navíc lehké, což usnadňuje jejich přepravu na stavbu. Práce s I-nosníky není nijak zvlášť obtížná: instalace se provádí pomocí svařování, nýtů a šroubů.
Výhody a nevýhody I-nosníků
- Schopnost odolat zatížení ve všech směrech;
- snadná přeprava, možnost racionálního skladování a snadná instalace;
- díky speciálnímu tvaru se při výrobě profilu spotřebuje méně materiálu, přičemž I-nosník je lehčí než plné nosníky;
- možnost použití ručního svařování plynem nebo svařování elektrickým obloukem při instalaci;
- tuhost konstrukce, kterou zajišťuje sekce ve tvaru H, snižuje točivý moment na nulu;
- odolnost proti vlivu atmosférických srážek a mechanickému poškození;
- výroba nosníků na zakázku s přihlédnutím k individuálním rozměrům.
- Nízká požární odolnost, která může vést ke zničení celé konstrukce;
- nestabilita proti vzniku koroze, nutno ošetřit speciálními nátěry;
- neschopnost zajistit tuhost pro velká rozpětí.
I přes tyto nedostatky zůstávají I-nosníky v různých oblastech stavebnictví žádané.
materiály
- železobetonové profily se používají při výstavbě občanských a rozsáhlých průmyslových objektů, kovových konstrukcí, stropů, nadzemních drah a podpěr mostních konstrukcí;
- uhlíková ocel zaujímá 80 % trhu výroby I nosníků, liší se technologickými a pevnostními parametry;
- nízkolegovaná válcovaná ocel se vyznačuje odolností vůči dynamickému zatížení díky obsahu křemíku, hliníku a manganu;
- ocel pro stavbu mostů je nejpevnější slitina, která je vybavena schopností odolávat cyklickému zatížení;
- hliníková slitina se používá, když je potřeba snížit hmotnost konstrukce, navíc hliníkové I-nosníky mají zvýšené korozní vlastnosti.
Výroba I-profilů se provádí ve velkých podnicích, přičemž se vyrábějí velké série stavebních prvků.
Existuje neméně oblíbený typ I-nosníku, vyrobený ze dřeva. Používá se k formování kostry budov, konstrukce podlah mezi podlažími nebo krovu, stejně jako konstrukce balkonů a podkroví. Profil se skládá ze dvou jehličnatých nosníků a mezi nimi OSB desek. Konstrukce se nedeformuje při velkém zatížení, má hladký povrch a nevyžaduje speciální vybavení pro instalaci.
Za tepla válcované a svařované nosníky
Podle způsobu výroby jsou kovové I nosníky válcovány a svařovány za tepla.
I-nosníky válcované za tepla se vyrábějí válcováním za vysokých teplot na speciální válcovací stolici. Profil je vytvořen z horkého ocelového polotovaru, jehož výsledkem je monolitický nosník bez švů. Výrobní proces je jednoduchý. I-nosník válcovaný za tepla se zároveň vyznačuje spolehlivostí a životností.
- pevnost výrobku díky absenci švů;
- přítomnost standardních velikostí, což zjednodušuje výpočet návrhu;
- standardní I-nosníky jsou vždy k dispozici u velkoobchodníků.
- zesílené stěny vedou ke zvýšení hmotnosti nosníku a konstrukce jako celku;
- přítomnost okují na povrchu po procesu válcování;
- omezená velikost, protože I-nosníky jsou na ruském trhu prezentovány o šířce nepřesahující 40 cm a délce 12 m;
- výroba se provádí pouze ve velkých podnicích, což výrazně zvyšuje náklady na dopravu do malých sídel.
Kromě výrobků válcovaných za tepla se vyrábí svařované I nosníky. Jsou široce používány při výstavbě obytných a veřejných budov, stejně jako průmyslových zařízení. Výrobním procesem je spojování kovových pásů svařováním. Svařovaný I-nosník nese velké zatížení, přičemž prakticky nepodléhá kroucení.
- výroba výrobků s přihlédnutím k šířce police, přídavných výztuh a perforací;
- výroba profilů se složením různých jakostí oceli;
- zrychlení výroby a dodací lhůty;
- nízká hmotnost, což výrazně snižuje množství peněz vynaložených na stavbu základů a stěn.
Mezi nevýhody svařovaných výrobků lze jmenovat přítomnost švů po svařování, což do určité míry snižuje pevnost konstrukce. Pro zesílení nosníku jsou přivařeny další výztuhy ve formě desek. Použití kovových desek vede ke zbytečným nákladům a zvyšuje náklady na projekt.
Konstrukční parametry dle sortimentu
Všechny kovové I-nosníky jsou vyrobeny v souladu s požadavky regulačních dokumentů. Profily přitom mají formu a složení určené předpisy.
Na základě toho můžete snadno vybrat parametry nosníků potřebné pro jednu konstrukci.
- výška (H) – vzdálenost od horní k dolní ploché polici;
- šířka (B) – příčná délka polic nosníku I;
- tloušťka stěny (S) – tloušťka roviny umístěné mezi policemi;
- průměrná tloušťka stěny (t) – police se zužují směrem k okrajům a rozšiřují se směrem ke středu, takže tloušťka se vypočítá podle vzorce: BS / 4;
- poloměr vnitřního zaoblení – velikost zaoblení polic v místě uchycení na stěnu.
V tomto případě je délka I-paprsku 4-15 metrů.
Poměr hmotnosti a rozměrů nosníku I je potřebný při výpočtu počtu nosníků a výběru způsobu dopravy stavebních výrobků. Kolik I-nosník váží, najdete v tabulce.
Klasifikace I-nosníků
I-paprsky se liší v několika ohledech, a proto mají různá označení. Parametry profilů různých značek naleznete v tabulce sortimentu. Na základě konstrukce jsou I-nosníky rozděleny do tří hlavních typů: standardní profil, široký regál a sloupový. Existuje také několik dalších kategorií.
Normální nebo standardní paprsek I (B) používá se pro střední zatížení. Používají se především při stavbě budov a staveb, nadjezdů, mostů a tunelů a také pro železniční dopravu.
Širokoúhlý nosník I (W) používá se pro vysoké zatížení. Má odolnost díky tvaru a uspořádání polic. Profil se vyznačuje vysokou pevností, tuhostí a koeficientem odolnosti v tlaku a ohybu.
Typ sloupu I-nosník (K) liší se tloušťkou propojek a polic, díky čemuž je výrobek odolný vůči mechanickému namáhání. Místem použití jsou sloupy a nosné konstrukce. Jednou z nevýhod tohoto typu je silný úsek nosníků, který vede ke zvýšení hmotnosti.
Jednokolejka (M) má speciální účel. Vzhledem k tomu, že police nosníku I jsou nakloněny, používá se k vytvoření dopravního systému v průmyslových skladech.
Speciální I-beam (C) s různým uspořádáním polic: rovnoběžné nebo šikmé. Používá se především při zpevňování dolů.
Úzký nosník I (U) vyznačující se zmenšenou šířkou polic. Používá se jako podpěry pro málo zatížené konstrukce.
Přídavný paprsek I (D) nespadá do žádné z výše uvedených kategorií. Takové nosníky jsou vyráběny na zakázku podle jednotlivých parametrů.
I paprsek má různé parametry, které určují jejich rozsah. Výroba I-nosníků je přitom přísně regulována státními předpisy. Díky řízení výroby, norem a norem pomocí I-profilů je možné zajistit pevnost a odolnost montované konstrukce.
Co je to I-beam a kde se používá?
I-nosník je konstrukční prvek, který má v průřezu tvar písmene „H“. Odkazuje na vylepšenou verzi jednoduché značky. Jsou to jako dva T-bloky, které jsou spojeny proti sobě a podélně a umisťují police od sebe.
Co je to?
Provedení I-paprsku musí být přísně rovnoběžné: plochy se neohýbají a v žádné formě se neprotínají. Charakteristiky I-paprsku jsou takové, že se liší od kanálu, který vypadá jako zkrácené písmeno “P”. Částečně I-nosník se zesílenou stěnou, která není tenčí než boční police, lze získat složením dvou prvků kanálu spolu s hlavními propojkami k sobě. Ze dvou prvků ve tvaru T můžete získat I-paprsk se stejným úspěchem.
Podle GOST je I-nosník vyroben z ocelí s nízkým a středním uhlíkovým složením.
Totéž platí pro legování, které dále zpevňuje ocel: nasycení slitiny legujícími prvky se provádí ve větším hmotnostním procentu než uhlík – existují oceli, ze kterých jsou vyrobeny kanály, s 1-2% obsahem chrómu, niklu, manganu a molybdenu. Tyto nečistoty pro prvky T a kanálů jsou hlavní. Ale přítomnost škodlivých nečistot – fosforu a síry, které dělají ocel křehčí, je regulována speciálními specifikacemi a pomocnými požadavky GOST.
Zohledněny jsou zejména prvky I-nosník, pro jejichž výrobu není použita ocel ani barevný kov – dřevěné komponenty.
Jsou to sestavy řeziva vyrobené na bázi pilin a lepidla – nejjednodušší kompozit, který se na rozdíl od přírodního dřeva při dalším schnutí nekroutí. Nejsou pokryty prasklinami vláken, která vyschla během sušení a následně se rozestoupila s tvorbou dutin. Upevnění takových I-nosníků se provádí na kusy děrovaného plechu, ohnuté do rohu a vyrobené ze středně legované oceli. Výhodou dřevěného I-nosníku je až 10násobná relativní lehkost oproti oceli, nevýhodou náchylnost ke zuhelnatění i při potažení impregnacemi, které nepodporují nezávislý plamen.
Odrůdy
Hliníkový I-nosník – náhrada za ocel. Není vhodný pro vytváření nosných konstrukcí. Hodí se spíše pro stavbu pomocných, například příček ve velkém kancelářském prostoru. Moment odporu oceli, stejně jako pevnost, pružnost, je několikrát větší než hliník. Vysoká pevnost je způsobena neméně vysokou hustotou materiálu: čím tlustší a těžší prvek, tím větší zatížení vydrží.
Svařované konstrukce pro vyztužení podlahy nelze vyrobit bez prvků T a kanálů.
Řez profilu v kontextu typických I-nosníků určité velikosti je větší než 10 cm2. Pevnost poskytovaná tímto množstvím oceli, rozložená na tuto sekci podle šířky polic a hlavního překladu prvku, je dostatečná na délku několika metrů, aby unesla váhu 10 osob stojících na tomto prvku, aniž by byla patrná výchylka.
Prvky T a I-nosníky spolu s prvky kanálů se používají k uspořádání železobetonových podlah, které jsou základem páskového monolitického základu, nalitého s přihlédnutím k zatížení některých zvláště těžkých zařízení. Například ohýbačky trubek a tyčí, jejichž hmotnost zase dosahuje tuny nebo více a výrobní (rázové) zatížení při hlavní práci má na takový základ dodatečný vliv, potřebují zpevnit základovou desku nejen pomocí výztuží, ale i s nosníkovým profilem .
Ocelový nosník I se používá při konstrukci stropů a mostů.
Na rozdíl od ruských podmínek – řekněme v USA – se používají I-prvky se širokým regálem.
Normální paprsek
Normálně opracované nosníky – standardní I nosník s rovnoběžnými rovnoběžkami. Stejně jako kanál má přísné pravoúhlost konců v průřezu. V podélném řezu jsou jeho orientační body – podélné hrany čel – přísně rovné a rovnoběžné. Jakékoli specifické vlastnosti (sklon, zaoblení, zkosení stěny) zcela chybí. Šířka polic vně a uvnitř na každé z obou stran je po celé délce stejná.
I-nosníky se sklonem vnitřních polic
Sklon vnitřních ploch polic u „šikmých“ prvků DT je podmíněný, neovlivňuje umístění a rovnoběžnost vnějších stran nárazníků polic.
Toho je dosaženo pomocí proměnné tloušťky: čím blíže k podélné hraně na každé straně DTE, tím je menší.
Na okrajích, v posledních několika milimetrech šířky, přechází do hladkého zaoblení a klesá na nulu na rozhraní mezi ocelí a prostředím obklopujícím takový prvek nebo s ním sousedícím prostředím (vzduch, beton, střešní krytina, dřevo atd.).
hromada
Sloupový
Sloupový I-nosník, jako čtvercová vlnitá trubka, má montážní konce. Jedná se o příčné lemování, kterým se prvky před zalitím betonem upevňují kotvami nebo svorníkem přivařeným k výztuži. Ve druhém případě by segmenty trnu měly být přesně rovnoběžné a rozmístěné v rozích těchto koncových přírub, jako v případě zarážecích kotev.
Vertikálnost takového návrhu je nastavena přísně podle hladinoměru a olovnice a betonová podpěra, do které jsou instalovány svorníky nebo vyvrtány kotevní šrouby, je také přísně vodorovně ověřena.
Pokud se při betonáži vyskytnou chyby, je vhodné provést prostorový potěr (můžete jej naplnit „gravitačním tokem“ tvrdnoucí kompozice) nebo brousit místa instalace sloupových I nosníků a pravidelně kontrolovat místo instalace pro horizontální vyrovnání pomocí hladinoměru.
hromada
Pilotový I-nosník podle principu umístění, instalace, přípravy pro instalaci prvků vodorovného nosníku připomíná sloup, ale neobsahuje upevňovací vodorovné konce. Stejně jako profesionální trubka, kanál, kulatá trubka, plný kruh a čtverec je ucpaný beranidlem. Spodní konec vstupující do země je naostřen do špičatého stavu, aby se zrychlilo a usnadnilo zajíždění do země, což snižuje zoubkování a zploštění opačného konce prvku během činnosti úderníku.
Ostatní
Nosníky I s rovnoběžnými plochami se vyrábějí, jak již bylo uvedeno, s centrálně umístěným těžištěm, které nemá přesazení. Způsob výroby válcování je za tepla válcovaná profilová ocel, která má obecně stejnou pevnostní strukturu. Spoje mezi takovými DTE jsou svařované nebo šroubované – jako na jednokolejné trati.
Nízkolegované I-nosníky se neliší v nejvyšší pevnosti – pro jejich výrobu se používá stejná ocel St3, St4 nebo podobná.
Podle materiálu se kromě dřevokompozitu, oceli a hliníku často vyskytují monokompozitní (homogenní kompozitní např. z masivního MDF stavebního materiálu), ale i plastové I-nosníky. A pokud lze z homogenního kompozitu – kompozitu-pevné (dvě) T-kusy postavit plnohodnotné pomocné nosné konstrukce, pak plastový I-nosník připomíná spíše oboustrannou hranu nábytku, kterou lze vtlačit mezi kov kolejnice. Role plastového I-nosníku, zejména malého, při dodávání konečné pevnosti konkrétnímu produktu je znatelně snížena.
Klasifikace
Nosník I se kromě faktoru tvaru – průřezu a délky tvarovacího profilu a také typu a rozmanitosti materiálu klasifikuje podle velikosti. Standardní velikost, která má specifické ukazatele materiálu použitého při výrobě každé takové jednotky materiálu, má důležité vlastnosti: tloušťka stěn a polic, jejich šířka a délka segmentu. Takže I-20 má 20 centimetrů šířku hlavní stěny-překlad spojující tyto police. Výška motorové nafty od 25 cm je ve stavebnictví široce žádaná.
Tloušťka stěny a polic z oceli DTE může dosahovat až 12 mm, v závislosti na konkrétních požadavcích na míru bezpečnosti vytvořenou pomocí stěny / stropu.
Kromě šířky v centimetrech existuje také specifické označení, které zdůrazňuje stejnou šířku v milimetrech: 150, 200, 250, 320, 350, 400 a tak dále. Výška takového I nosníku odpovídá velikostem 15, 20, 25, 32, 35 a 40.
Složitá ikona, například 26B2, označuje následující funkce. Profilový prvek B1 se tedy liší od profilu B2 výškou, tloušťkou police a stěny se stejnou šířkou polic. Výrobek s popisovačem 26 B1 má výšku 258 mm, tloušťku příčky 5,8 mm a šířku police 12 cm.Výrobek 26B2 se liší výškou 261 mm, tloušťkou stěny 6 mm a šířkou police stejných 12 cm.
Princip takových označení je popsán v GOST R57837-2017.
Parametry, například nosníky 30B3, vypadají takto. Výška sekce – 30,5 cm, šířka – 15,1 cm, tloušťka můstku – 0,8 cm, tloušťka police – 11,5 mm, poloměr zakřivení – 1,3 cm, police při 26, a tloušťka police 1 cm, tloušťka stěny – 251 cm.
Kritéria výběru
Výpočet bezpečnostní meze se provádí v souladu s plochou průřezu, délkou nosníku, vzdáleností pro rozpětí mezi prvky nosníku. Pokud je vybrán konstrukční prvek pro provoz v silných mrazech a dlouhých zimách, je vhodnější použít nikoli slitinu St3, ale její mrazuvzdornější protějšek, například 09G2S. Stejná ocel se používá také při stavbě například pozemských polárních stanic. Široké uplatnění najde také při vytváření obydlených kolonií na Marsu a Měsíci, protože kompozice 09G2S je považována za jednoho z kandidátů pro použití v lékařské a vesmírné kryonice.
Parametry I-nosníku by měly být takové, aby se tyto prvky neprohýbaly ani vlivem nábytku, spotřebičů a osob v místnostech v některém z pater konkrétní budovy.
Stavba nízko a vícepodlažních objektů zohledňuje celkové zatížení takového domu nebo průmyslového objektu. Pro průmyslové stavby, mezi jejichž úkoly patří zajištění provozuschopnosti dopravníků umístěných na různých podlažích, se používají I-nosníkové prvky největších velikostí a s maximální tloušťkou stěny. Obdobné se používají i pro stavbu mostů, přes které projíždí těžkotonážní a mnohatonážní doprava v množství až tisíc aut / vagónů denně.
Aplikace
Jak již bylo zmíněno, I-nosník je nepostradatelným prvkem při stavbě mostů, vícepodlažních budov a podzemních garáží, linek metra, protileteckých krytů a dalších staveb. Doplňuje kanál a jednoduchou značku – a to je zase doplněno armaturami. Spojení takových konstrukcí se provádějí hlavně na pilotách a šroubech. Průměr posledně jmenovaného je vybrán s ohledem na rozpětí zatížení: pokud jsou použity příliš malé šrouby, zlomí se a konstrukce se zhroutí. Není vhodné používat nýtované spoje – jsou vhodnější pro opláštění plechem, které hraje pomocnou roli a neplní funkce hlavní nosné konstrukce.
Válcované za studena a vyrobené ze speciálních ocelí, stejně jako hotové I-nosníky se používají v pomocných konstrukcích, například při vymezování vnitřních zón v místnosti. Zde je vhodné použít trámové konstrukce válcované do dokonale hladkého zrcadlového stavu, které mohou v interiéru nahradit železobetonové sloupy. Typickým příkladem jsou muzea a bankovní sály, kde se hromadí dav návštěvníků čítající desítky lidí. Takové řešení je ale často nahrazováno lehkými rámovo-sádrokartonovými příčkami, kde každé pracoviště zaměstnance a místo pro klienta tvoří jeden oddíl.
