Расчет прямоугольной трубы на прогиб и изгиб
Прямоугольная труба – это металлопрокат замкнутого профиля. Применяется он обычно в качестве распорок (т.е. работает только на сжатие и растяжение) в каркасных сооружениях или поясов ферм. Но бывают случаи, когда прямоугольную трубу закладывают и в перекрытия жилых зданий или изготавливают из нее, например, козырек над входной дверью. Другими словами, данный профиль используется в тех местах, где он испытывает только изгибающие усилия.
Содержание:
1. Калькулятор
2. Инструкция к калькулятору
Ниже представлен калькулятор, который как раз и может произвести расчет прямоугольной трубы на прогиб и изгиб. Иначе говоря, он может подобрать нужный профиль в зависимости от максимального изгибающего момента, приходящегося на балку, или максимально возможного прогиба, который вы установите самостоятельно или в соответствии со СНиП “Нагрузки и воздействия”. Сам подбор можно одновременно осуществить для труб по двум стандартам: ГОСТ 8645-68 и 30245-2003.
Рассчитать прямоугольную трубу можно для шести схем загружения (см. рисунок). Три из них – это балки с равномерно распределенными нагрузками, а остальные – с одной и двумя сосредоточенными силами.
Калькулятор
 |
 |
 |
svoydomtoday.ru
Расчет нагрузки на профильную трубу калькулятор
Используя профильную трубу для создания несущих конструкций, в обязательном порядке должны выполняться расчеты на изгиб. Такой вид трубного проката применяется в промышленном, коммерческом и частном строительстве. Из него изготавливают навесы, всевозможные каркасные и лестничные конструкции, фермы, стеллажи, козырьки, тепличные сооружения, элементы кровельной системы, беседки. Поэтому без правильных и тщательных расчетов никак не обойтись. Превышение допустимого давления приведет к деформации или разрыву изделия в месте сгибания профтрубы.
Схема 1
Используя методы расчета нагрузок на профильную трубу, можно:
- сохранить первоначальную форму изделий;
- придать конструкции повышенной прочности;
- увеличить период эксплуатации;
- минимизировать расходы на материале;
- избежать негативных разрушительных последствий.
Какая нагрузка действует на профтрубу?
Важным критерием, который учитывается при подсчетах, является время воздействия и тип нагрузок. Данные показатели регламентированы СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Различают силу давления:
- Постоянные, когда масса и воздействующая сила не меняются на протяжении длительного временного периода. Воздействия создаются элементами здания (несущими и ограждающими конструкциями), грунтами, гидростатическим давлением.
- Длительные. Временные перегородки из ГКЛ, стационарное оборудование, складируемые материалы, а также как результат изменения влажности или усадки.
- Кратковременные. Оборудование, вес людей и транспортных средств, климатические, создаваемые снегом, ветром, перепадами температур, обледенением.
- Особые. Сейсмические и взрывные воздействия, влекущие изменения структуры грунта, результат столкновения транспортных средств и обусловленные пожаром.
В Своде правил представлены формулы для подсчета, таблицы и схемы по каждому типу нагрузок. Также берется в учет реалистичное сочетание все типов давления.
Показатели массы и нагрузки на изгиб
При расчете профильной трубы: масса и изгиб являются основными показателями. Знать вес погонного метра проката нужно, чтобы не ошибиться в прочностных значениях создаваемой конструкции. Метод определения направлен на подбор оптимального сечения трубного проката при разной его длине. Наглядный пример соотношений этих двух показателей представлен в таблицах ниже.
Табл.№1. Значения для изделий квадратного сечения:
Табл. №2. Значения для изделий прямоугольного сечения:
Методы и формулы для вычисления
Чтобы рассчитать прочность трубы профильной на изгиб необходимо определить максимальное напряжение на ту либо иную точку конструкции. Каждый вид материала, из которого изготавливается прокатная продукция, обладает индивидуальным показателем напряжения и точкой сопротивления. В учет берутся следующие параметры: вид проката, сечение, толщина стенки, общие характеристики. Владея такими данными, можно предположить, какие будут последствия от воздействия различных факторов, в том числе окружающей среды. При давлении на поперечную часть профтрубы напряжение создается даже в точках, которые удалены от нейтральной оси.
Получить данные можно разными способами:
- Берутся готовые показатели из строительных справочников и подставляются в формулу. Такие действия предусматривают выбор трубного проката в соответствии с указанными характеристиками, что позволяет делать самые точные подсчеты прогиба. ГОСТ 8639-82 (для изделий квадратного сечения) и ГОСТ 8645-68 (прямоугольного) регламентированы: момент инерции трубы (I), длину пролета (L), нагрузку (Q), модуль упругости в соответствии СНиП. Схемы вычислений индивидуальные и для каждого случая подбирается формула.
- Самостоятельно рассчитывается прочность на изгиб. В данном случае применим Закон Гука, который выражается формулой: Pизг = M/W, где Pизг — величина прочностного предела, M — изгибающий момент; W — сопротивление. Такие вычисления требуют дополнений: учитываются характеристики исходного материала, давления и т.д.
- При помощи калькулятора. В специальную расчетную таблицу вносятся исходные данные — длина пролета, нормативная и расчетная нагрузка, Fmax,количество изделий, расчетное сопротивление, параметры. После нажатия на клавишу «Рассчитать» выдается готовый результат.
Не стоит выполнять расчеты самостоятельно. Нужно уметь пользоваться ГОСТами, СНиПами и владеть сложной специфической техникой — сопроматом. При малейших неточностях в подсчетах не избежать серьезных последствий.
Проще применить один из калькуляторов для расчета нагрузки на профильную трубу:
http://www.rsi-llc.ru/calculator/
http://svoydomtoday.ru/building-onlayn-calculators/336-rschet-kvadratnoy-trubi-na-progib-i-izgib.html
https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/raschet-balok-iz-trub-na-izgib.html
Также полезно будет просмотреть видео:
viascio.ru
Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб
Замкнутые профили, какими являются квадратные, прямоугольные и круглые трубы, – это вариант для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание предать будущему сооружению хорошую эстетичность. Например, каркас козырька, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем тот же козырек, сваренный из уголков.
Содержание:
1. Калькулятор
2. Инструкция к калькулятору
На данной странице Вам представлен калькулятор способный подбирать сечение квадратной трубы по прочности и деформациям. Другими словами, с помощью данного калькулятора Вы можете произвести расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб по ГОСТ 30245-2003 “Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные для строительных конструкций”.
Рассчитать квадратную трубу можно для следующих расчетных схем:
- Тип 1 – балка с одним пролетом с приложенной на нее равномерно распределенной нагрузкой.
- Тип 2 – жестко защемленная консоль с равномерно распределенной нагрузкой.
- Тип 3 – балка лежащая на двух опорах с выведенной консолью с одной стороны.
- Тип 4 – однопролетная шарнирно опертая балка с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
- Тип 5 – то же самое, что и тип 4, только с двумя сосредоточенными нагрузками.
- Тип 6 – консоль с жестким защемлением с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
Калькулятор
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Калькуляторы по теме:
Инструкция к калькулятору
Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.
Исходные данные
Расчетная схема:
Длина пролета (L) – пролет через который переброшена балка или длина консоли.
Расстояния (A и B) – расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.
Fmax – максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа “Нагрузки и воздействия”, в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.
Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.
| Вид балки | Длина пролета | Требования | Fmax |
| Балки перекрытий, покрытий, крыши | L ≤ 1 м | Эстетико-психологические, то есть такие, при которых прогиб балки не будет “бросаться в глаза” | 1/120 (1/60) |
| L = 3 м | 1/150 (1/75) | ||
| L = 6 м | 1/200 (1/100) | ||
| L = 12 м | 1/250 (1/125) | ||
| Балки покрытий и перекрытий при наличии на них элементов, подверженных растрескиванию (стяжек, полов, перегородок) | любая | Конструктивные | 1/150 (1/75) |
| Перемычки | любая | Конструктивные | 1/200 |
|
Примечания: 1. Без скобок Fmax указан для пролета, в скобках – для консоли. 2. В случае промежуточных значений длины пролета L максимальный прогиб Fmax находится по линейной интерполяции. |
|||
Количество труб – обычно указывается одна балка, но если есть желание ее усилить и положить рядом еще одну такую же балку, то следует выбрать в графе “две”.
Расчетное сопротивление Ry– данный параметр зависит от марки стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2.
Таблица 2. Расчетное сопротивление стали по ГОСТ 27772-88.
| Марка стали | Аналог | Толщина проката | Расчетное сопротивление, Ry |
| Неизвестно | – | любая | 210 МПа |
| C235 | Ст3кп2 по ГОСТ 535-2005 | 2 – 20 мм | 230 МПа |
svoydomtoday.ru
Нагрузка на профильную трубу: таблица расчетов
Профильные стальные изделия востребованы в современном строительстве благодаря продолжительному сроку эксплуатации и простотой монтажа. Перед покупкой труб необходимо произвести расчеты нагрузки и прочности на изгиб, чтобы определиться с видом и количеством материалов.
Особенности профильных изделий
Профильные трубы, которые широко используются в монтаже различных конструкций и прокладке коммуникаций, представляют собой полый продолговатый металлический брусок с сечением квадратной или прямоугольной формы.
Материалом для изготовления профильных изделий является высокоуглеродистая сталь различных марок.
Профилированная стальная труба служит материалом для сооружения каркасов различный конструкций:
- теплиц;
- павильонов и остановок;
- рекламных конструкций;
- перегородок;
- лестниц;
- мебели и т. д.
Также стальная труба может использоваться в качестве перекрытия или балки.
Зачем нужны расчеты
Стальные профили, собранные в конструкцию, испытывают нагрузку других материалов или веществ, а также испытывают напряжение в металле при изгибе. Превышение максимально допустимой нагрузки влечет деформацию трубопрокатных изделий или их разрыв.
Неверно рассчитанная нагрузка повлечет за собой неустойчивость конструкции, невозможность сборки или разрушение в последующем. Это чревато лишними финансовыми затратами на ремонт, приобретение материалов и восстановление конструкции.
В процессе эксплуатации труб под нагрузкой происходит ряд изменений в структуре металла, которые необходимо учесть при подборе изделий. При внешнем воздействии на изделие или его изгибе в металле возникает напряжение, т.е происходит неравномерная деформация, при которой отмечается сжатие внутренних связей между молекулами и одновременное растяжение наружного слоя. При этом внутренние части металла увеличиваются в плотности, а наружные уменьшаются за счет уплотнения в месте воздействия.
Какие параметры нужны для расчета нагрузки
При подборе трубных профилей для строительства конструкций необходимо получить информацию о состоянии трубопрокатных профилей для анализа условий и возможностей изделия в процессе эксплуатации.
Данные, которые необходимы для этого:
- размеры профиля, мм;
- форма сечения;
- параметры напряжения конструкции;
- показатели прочности материала;
- вид нагрузки на профиль.
Таким образом, принимаются в расчет точки сопротивления для каждого вида материала. При этом учитываются предельно максимальные и минимальные значения:
- Минимум показателей предполагают нулевую нагрузку.
- Максимальные – с изгибом изделия до состояния разрыва в металле. Учет данных значений позволит правильно рассчитать устойчивость и подобрать трубы соответствующих параметров, чтобы увеличить срок эксплуатации конструкции.
Как рассчитать нагрузку с помощью таблиц
С учетом различных параметров произведены общепринятые математические расчеты, которые сведены в единые таблицы.
Каждый желающий по стандартам и правилам может произвести расчет допустимой нагрузки по справочным общедоступным таблицам и выбрать вид металлического профиля.
Обратите внимание! Значения в справочных материалах получены учеными и расчетными бюро при использовании теории сопротивлений материалов и законов физики.
Методика расчета нагрузок на металлопрофиль по утвержденным таблицам более точна в связи с учетом в них:
- вида опор;
- наличия креплений;
- типа нагрузок.
В проектах используют данные справочных таблиц из документа СП 20.13330.2011.
В случаях, когда конструкция не имеет нагрузки, берутся значения из таблицы 1 утвержденного стандарта.
Например, для перильных или декоративных конструкций. Таблицы 2 и 3 содержат показатели максимальной нагрузки на трубный профиль, когда материал может деформироваться, но без разрыва и при прекращении воздействия металлический элемент примет исходную форму и состояние.
При увеличении максимальной нагрузки конструкция может сломаться или разрушиться.
Это важно! Рекомендуется приобретать стальные профили с запасом прочности минимум в 2 раза больше предельно допустимого.
Какую нагрузку способны выдержать профильные трубы
Согласно утвержденным стандартам нагрузка по времени воздействия классифицируется на четыре группы:
- Постоянная. На профиль оказывается воздействие без изменений показателей. Это могут быть другие материалы, грунт и т. д.;
- Временно длительная. На профильную конструкцию оказывается нагрузка в течение продолжительного времени. Например, при возведении гипсокартонных перегородок, постройке лестниц в частных домах и т. д.;
- Кратковременная. Трубопрокат испытывает сезонные или временные нагрузки. Например, тяжесть снега, сильного ветра или напора дождя, вес мебели и посетителей и т. д.;
- Особенная. Нагрузка на случай стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций. Например, во время землетрясения, столкновения транспорта и т. д.
Обратите внимание! Во время расчета нагрузки на металлический профиль для возведения навеса важно помнить, что изделие является несущей конструкцией.
Для вычисления силы воздействия на каркас из металлопрофиля следует учесть следующие типы нагрузок:
- вес и вид материала навеса;
- тип снежного покрова и его высота;
- сила ветра;
- возможность повреждения конструкции транспортными средствами.
Другие виды расчетов
Существуют другие методы расчета нагрузки на конструкции:
- по формуле расчета напряжения изгиба металлической трубы: расчет напряжения при изгибе = изгибающий момент силы / сопротивление
В этой формуле используется закон Гука о пропорциональности силы упругости к показателю деформации.
- с помощью специальных готовых калькуляторов.
Обратите внимание! Следует помнить, что использование собственных расчетов по разработанным формулам может быть чревато ошибками и погрешностями. Будьте внимательны при учете всех показателей.
Как узнать, правильно ли рассчитана нагрузка
Расчет нагрузок для стальных профилей – это важный процесс, который требует внимательности и использование специальной литературы, ГОСТы, СНиПы и другую общепринятую документацию.
Чтобы проверить правильность собственных расчетов, можно воспользоваться стандартными справочными таблицами, а также проверить полученное значение на специальный сайтах с разработанными расчетными калькуляторами.
Если существует опасение произвести неверные расчеты, возможно обратиться к специалистам с опытом и подтвержденной квалификацией в сфере строительства.
Обратите внимание! Ошибки в расчетах влекут за собой разрушение строений и конструкций, что сопровождается финансовыми расходами, потерей времени и возможностью нанесения вреда здоровью людей.
infotruby.ru
видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности изделий, как рассчитать вес, нагрузку, на прогиб, калькулятор, цена, фото
Как узнать, сколько весит погонный метр квадратной или прямоугольной трубы? Как выполнить расчет нагрузки на профильную трубу известного размера? Давайте попробуем найти максимально простые ответы на эти вопросы.
Началу строительства должны предшествовать точные расчеты.
Зачем это нужно
Зачем знать массу погонного метра профильного изделия?
Основных мотива два.
- При сооружении металлоконструкций одни элементы давят на другие собственным весом наряду с полезной нагрузкой. Скажем, каркас перегородки в промышленном здании создает нагрузку на балки, ферма моста — на колонны и так далее. Эту нагрузку нужно учитывать при расчете прочности конструкций.
- Кроме того, прокат на металлобазах продается не метражом, а на вес, и его цена указывается за тонну. Чтобы пересчитать погонаж, рассчитанный при создании проекта, в заветные тонны, необходимо знать, сколь весит метр при том или ином сечении и толщине стенки.
Уточним: от марки стали точная масса тоже, разумеется, зависит; однако разница между разными марками настолько мала, что действующие ГОСТ ей пренебрегают.
Плотность стали берется равной 7,85 т/м3.
Когда нужен расчет на прогиб? Попробуем объяснить на примере.
Представьте себе, что вы хотите соорудить в своем коттедже балкон с каркасом из профтрубы. Вылет балкона вам известен, предполагаемая нагрузка — тоже. Вот для того, чтобы подобрать оптимальное сечение профтрубы на роль несущих балок, вам и нужно знать метод расчета прочности на изгиб.
Масса
Простейший способ расчета сводится к использованию интернета: калькулятор расчета веса профильной трубы в зависимости от ее сечения и толщины стенки несложно найти на сайтах многих производителей и продавцов.
Один из онлайн-калькуляторов.
Однако мы не будем искать легких путей и постараемся найти альтернативные способы выполнения подсчетов своими руками. Собственно, их два.
Нормативные документы
Необходимые нам данные содержатся в отечественных стандартах:
- ГОСТ 8645-68 содержит сортамент прямоугольных стальных труб.
- Для квадратного сечения сортамент отыщется в ГОСТ 8639-82.
Полные таблицы слишком объемны для небольшой статьи, поэтому приведем лишь некоторые значения в качестве примера.
| Сторона квадратной трубы, мм | Толщина стенки, мм | Масса погонного метра, кг |
| 15 | 1,0 | 0,426 |
| 1,5 | 0,605 | |
| 20 | 1,0 | 0,583 |
| 1,5 | 0,841 | |
| 2,0 | 1,075 | |
| 40 | 2,0 | 2,33 |
| 2,5 | 2,85 | |
| 3,0 | 3,36 | |
| 3,5 | 3,85 | |
| 4,0 | 4,30 | |
| 5,0 | 5,16 | |
| 6,0 | 5,92 |
| Сторона А прямоугольной трубы, мм | Сторона В прямоугольной трубы, мм | Толщина стенки, мм | Масса погонного метра |
| 25 | 15 | 1,0 | 0,583 |
| 1,5 | 0,841 | ||
| 2,0 | 1,08 | ||
| 2,5 | 1,29 | ||
| 30 | 10 | 1,0 | 0,583 |
| 1,5 | 0,841 | ||
| 2,0 | 1,08 | ||
| 2,5 | 1,29 | ||
| 3,0 | 1,48 | ||
| 15 | 1,0 | 0,661 | |
| 1,5 | 0,959 | ||
| 2,0 | 1,23 | ||
| 2,5 | 1,48 | ||
| 3,0 | 1,71 | ||
| 20 | 1,0 | 0,740 | |
| 1,5 | 1,08 | ||
| 2,0 | 1,39 | ||
| 2,5 | 1,68 | ||
| 3,0 | 1,95 |
Некоторые значения, не вошедшие в наш список.
Обратите внимание: мы настоятельно рекомендуем ознакомиться с полным текстом документов. Как мы выясним далее, полная версия таблиц будет полезна в дальнейших расчетах.
Расчет по плотности
С некоторой погрешностью расчет веса профильной трубы может быть выполнен и без таблиц сортамента. Достаточно знать все основные размеры изделия и плотность стали, которая, как мы уже выяснили, при расчетах принимается равной 7850 кг/м3, или 7,85 г/см3.
Инструкция по расчету не вызовет сложностей у любого человека, помнящего основы геометрии.
- Рассчитываем площадь поверхности погонного метра профтрубы. Она равна произведению периметра (суммы всех четырех сторон) и единицы.
Внимание: чтобы получить результат в тоннах без сложных пересчетов, лучше сразу перевести размеры в метры.
- Умножаем площадь на толщину стенки и получаем объем металла в погонном метре.
- Умножив объем на плотность стали, мы получим массу погонного метра.
Мысленно развернув профиль в плоскую пластину, несложно вычислить его объем и вес.
Давайте в качестве примера выполним расчет для прямоугольного сечения 180х150 при толщине стенки 12,0 мм.
- Площадь будет равной (0,15 + 0,15 + 0,18 + 0,18) х 1 = 0,66 м2.
- Объем — 0,66 м2 х 0,012 м= 0,00792м3.
- Масса — 0,00792х7850= 62,172 кг.
Результат несколько отличается от прописанного в ГОСТ (55,71 кг) за счет того, что при разворачивании реальной профтрубы в плоскую заготовку мы получим заметное утончение там, где были ее продольные грани. Погрешность будет тем меньше, чем тоньше стенки и чем больше размер сечения.
Прочность на изгиб
Как рассчитывается прочность профильной трубы на изгиб?
Для нашего случая актуальны две формулы:
- M=F*L, где М — изгибающий момент, F — приложенная к профилю сила, измеренная в килограммах (кгс), а L — плечо рычага в сантиметрах. Скажем, для пресловутого балкона шириной 1 метр со стоящими на его краю тремя людьми общим весом в 250 кг изгибающий момент будет равен 250 кгс х 100 см = 25000 кгс*см.
Пример довольно условный: в реальных условиях изгибающие нагрузки на балки стараются компенсировать прочими конструктивными элементами, что мы и видим на фото.
- M/W=R, где R — прочность марки стали, а W — момент сопротивления сечения.
Очевидно, параметры R и W — константы, которые придется где-то искать. Постараемся упростить читателю задачу:
| Марка стали | Прочность (R), кгс/см2 |
| Ст3 | 2100 |
| Ст4 | 2100 |
| Ст5 | 2300 |
| 14Г2 | 2900 |
| 15ГС | 2900 |
| 10Г2С | 2900 |
| 10Г2СД | 2900 |
| 15ХСНД | 2900 |
| 10ХСНД | 3400 |
Второй параметр — момент сопротивления — найдется в тех же таблицах сортамента в ГОСТ 8645-68 и 8639-82. Так, для трубы сечением 180х150 при толщине стенки 12 мм по оси А (вдоль более широкой стороны) он составит 346,0 см3, а по оси Б — 310,8 см3.
Давайте попробуем подобрать размер трубы для нашего балкона с нагрузкой 250 кг и вылетом 1 метр, исходя из следующих условий:
- Нагрузка приходится лишь на одну из несущих профтруб (три человека расположились так, что их вес не распределяется по соседним балкам).
- Материал, который использован при изготовлении несущего каркаса балкона из труб — сталь Ст4.
Состав марок стали.
Итак, приступим к расчетам.
- 25000 кгс*см/W = 2100 кгс/см2 /W. Момент сопротивления, таким образом, не должен быть менее 25000 кгс*см / 2100 кгс/см2 = 11,9 см3.
- Теперь осталось лишь подобрать трубу с соответствующим значением W в таблице сортамента. При квадратном сечении этому условию удовлетворяют, в частности, размеры 50х6 и 60х3,5.
Заметьте: мы нашли минимальные размеры, при которых балка выдержит соответствующую нагрузку; при этом пренебрегли запасом прочности (например, на случай, если кто-то из гипотетических посетителей балкона подпрыгнет), собственным весом балкона и износом каркаса коррозией.
На практике эти факторы нивелируются как минимум трехкратным запасом по моменту сопротивления.
Как видите, пренебрегать запасом прочности опасно.
Заключение
Надеемся, что не утомили читателя обилием сухих цифр и расчетных задач. Как обычно, в видео в этой статье можно найти дополнительную информацию. Успехов!
gidroguru.com
Максимальная нагрузка на профильную трубу: способы расчета
Выбирая профильную трубу, необходимо особое внимание уделять её параметрам и учитывать какую нагрузку выдержит профильная труба.
Эти трубы используются, в качестве каркасов для различных сооружений, поэтому подбирать изделия необходимо максимально ответственно.
Преимущества профильных труб заключается в их:
- легкости;
- надежности;
- устойчивости к нагрузкам;
- простоте монтажа.
Нагрузка, действующая на профильную трубу
Если планируется изготовить беседку или теплицу, то серьезно задумываться о нагрузках не стоит, так как такие конструкции не подвержены воздействию серьезных сил. А вот если изготавливается навес, козырек, каркас для более серьезного сооружения – то здесь просто необходимы обстоятельные рассчеты.
Профильные трубы устойчивы к деформации, но и у них есть предел. Если нагрузка будет соответствовать норме, то изделие, под действием груза, например, мокрого снега, может согнуться. Если снег удалить, то труба примет свою исходную форму. В том случае, когда допустимая нагрузка превышена, труба не восстановит форму. Это в лучшем случае, в худшем – она просто разорвется.
При выборе профильной трубы, таким образом, необходимо учитывать:
размеры;
- сечение. Как правило, используются прямоугольные трубы и трубы с квадратным сечением;
- напряжение каркаса из труб;
- прочность материала;
- вероятные нагрузки, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации.
Классификация нагрузок
Одним из критериев классификации является время воздействия нагрузок. Виды таких нагрузок установлены СП 20.13330.2011. И они таковы:
- постоянные. То есть, не меняется ни вес, ни такой показатель, как давление, в течение достаточно долгого времени. Пример постоянной нагрузки: вес и давление элементов здания;
- временные, но длительные. Например, вес перегородок из ДСП;
- кратковременные. Это именно о том, о чем шла речь выше: о снеге, ветре и других природных явлениях;
- особые. Например, нагрузки от взрывов и ударов машин.
Таким образом, если на территории домовладения сооружается навес, то нужно учитывать ряд нагрузок:
- от снега и ветра;
- от возможных столкновений с авто.
На территориях, где бывают периодически землетрясения, нельзя не учитывать данный фактор. На таких территориях конструкции должны быть максимально прочными.
Расчетные схемы
Расчетные схемы учитывают не только виды нагрузок, но и то, каким образом нагрузка распределяется по конструкции. Например, опоры могут испытывать более серьезные нагрузки, а поперечные дополнительные элементы – небольшие.
Максимальные нагрузки
Чтобы понять, какие максимальные нагрузки установлены для труб, необходимо изучить следующие таблицы.
Таблица 1. Нагрузка для профильной трубы квадратного сечения
| Размеры профиля, мм | Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета | |||||
| 1 метр | 2 метра | 3 метра | 4 метра | 5 метров | 6 метров | |
| Труба 40х40х2 | 709 | 173 | 72 | 35 | 16 | 5 |
| Труба 40х40х3 | 949 | 231 | 96 | 46 | 21 | 6 |
| Труба 50х50х2 | 1165 | 286 | 120 | 61 | 31 | 14 |
| Труба 50х50х3 | 1615 | 396 | 167 | 84 | 43 | 19 |
| Труба 60х60х2 | 1714 | 422 | 180 | 93 | 50 | 26 |
| Труба 60х60х3 | 2393 | 589 | 250 | 129 | 69 | 35 |
| Труба 80х80х3 | 4492 | 1110 | 478 | 252 | 144 | 82 |
| Труба 100х100х3 | 7473 | 1851 | 803 | 430 | 253 | 152 |
| Труба 100х100х4 | 9217 | 2283 | 990 | 529 | 310 | 185 |
| Труба 120х120х4 | 13726 | 3339 | 1484 | 801 | 478 | 296 |
| Труба 140х140х4 | 19062 | 4736 | 2069 | 1125 | 679 | 429 |
Таблица 2. Нагрузка для профильной трубы прямоугольного сечения (рассчитывается по большей стороне)
| Размеры профиля, мм | Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета | |||||
| 1 метр | 2 метра | 3 метра | 4 метра | 5 метров | 6 метров | |
| Труба 50х25х2 | 684 | 167 | 69 | 34 | 16 | 6 |
| Труба 60х40х3 | 1255 | 308 | 130 | 66 | 35 | 17 |
| Труба 80х40х2 | 1911 | 471 | 202 | 105 | 58 | 31 |
| Труба 80х40х3 | 2672 | 658 | 281 | 146 | 81 | 43 |
| Труба 80х60х3 | 3583 | 884 | 380 | 199 | 112 | 62 |
| Труба 100х50х4 | 5489 | 1357 | 585 | 309 | 176 | 101 |
| Труба 120х80х3 | 7854 | 1947 | 846 | 455 | 269 | 164 |
Указаны максимальные нагрузки, в результате которых не произойдет разрыва трубы. Элемент конструкции согнется и, в дальнейшем, не примет изначальной формы. Если же максимальная нагрузка на профильную трубу будет превышена, то тогда уже случится разрыв.
Методы расчета нагрузки
Используются следующие методы:
- при помощи разработанных таблиц;
- использование физических формул;
- расчет при помощи специального калькулятора.
Чтобы рассчитать нагрузку при помощи таблиц, необходимо составить характеристики фактически имеющейся трубы с теми, характеристиками, которые имеются в таблице.
Если расчет нагрузки на профильную трубу ведется при помощи формул, то, в основном, используется такая формула: Ризг= M/W. Изгибающий момент делится на сопротивление.
Существуют и специальные калькуляторы, разработанные специалистами. Однако пользоваться такими калькуляторами можно только в том случае, если они размещены на надежных интернет-сайтах или переданы в пользование компетентными лицами, которые хорошо разбираются в нагрузках на профильные трубы.
Следует подчеркнуть: не стоит делать расчеты самостоятельно. Во-первых, для правильного проведения расчетов, необходимо знать ГОСТы и сопромат. Во-вторых, малейший просчет может привести к серьезным последствиям.
Таким образом, расчет нагрузки на трубы – это очень важная процедура. Пренебрежение ей может повлечь серьезные последствия:
- разрушение конструкции, здания;
- наличие пострадавших и жертв.
В новостях, иногда, можно увидеть сюжеты о том, что где-то обрушилась крыша здания или его иные элементы. Такие ситуации, чаще всего, складываются из-за того, что в расчетах были допущены ошибки.
glawtruba.ru
Расчет прямоугольной трубы на изгиб для различных конструкций
Прямоугольная труба относится к профильным изделиям, которые, на сегодняшний момент используются не только в промышленном строительстве, но и в бытовом. Из подобных труб на собственном участке можно построить гараж, беседку навез. С профильной трубой очень любят работать сотрудники рекламной отрасли, которые изготавливают из таких труб заготовки для рекламных щитов и коробов.
Прямоугольные трубы выдерживают большие нагрузки, в том числе и динамические, устойчивы к коррозии. Именно поэтому они получили такое широкое распространение. Однако, чтобы правильно и, главное, безопасно использовать профильную трубу в строительстве, вне зависимости от масштабов такого строительства, необходимо уметь рассчитывать нагрузку на описываемые изделия, знать, какой изгиб может выдержать труба, не лопнув.
Что представляет собой прямоугольная труба?
Прямоугольная металлическая труба представляет собой металлическое изделие длиной в несколько метров. Прямоугольная труба имеет сечение соответствующей формы. Его площадь может быть самой разной. Все параметры таких труб регулируются специальными ГОСТами – документами, исходящими от государства. Требование того, чтобы все габариты соответствовали ГОСТам, связано со следующим:
- труба, произведенная по ГОСТу, будет соответствовать требованиям безопасности. Если труба изготовлена в кустарных условиях, то есть вероятность, что пропорции не соответствуют требованиям безопасности. Есть опасность, что изделие не выдержит нагрузок и станет причиной обрушения конструкции;
- при расчете нагрузок на трубу, не требуется измерять каждое конкретное изделие. Его параметры установлены ГОСТом, следовательно, можно брать данные из данного документа.
Изделия изготавливаются из различных видов стали. Некоторые марки стали не требуют дополнительной обработки. Это, например, так называемая, нержавейка. Сталь, которая боится коррозии, должна быть обработана специальными растворами или краской.
Строения из профильной трубы
Выше упоминалось, что из прямоугольных труб можно изготавливать самые разные металлоконструкции.
Изготавливая конструкцию из металлического профиля, необходимо особое внимание уделить расчетам. Правильные расчеты обеспечат надежность строения.
Если говорить о легких конструкциях, на которые не воздействуют небольшие нагрузки, то здесь расчеты, безусловно, должны быть произведены, но, даже если в них будут какие-либо ошибки, то это не критично. Нельзя допускать ошибок при расчетах нагрузок, в том числе, связанных с изгибом труб, если сооружаются серьезные здания.
Сопротивление материала
Каждый материал имеет точку сопротивления. Этому учат в учебных заведениях технического направления. При достижении указанной точки, материал может лопнуть, а конструкция, соответственно, рассыпаться. Таким образом, когда рассчитывается надежность какой-либо строительной конструкции, учитывается не только то, каковы габариты элементов конструкции, а также и то, из какого материала они сделаны, каковы особенности данного материала, какую нагрузку при изгибе он сможет выдержать. Учитываются и условия окружающей среды, в которых будет находиться конструкция.
Расчет на прочность осуществляется по нормальному напряжению. Это связано с тем, что напряжение распространяется по поверхности прямоугольной трубы неравномерно. В точке оказания давления и на краях трубы оно будет разным. Это необходимо понимать и учитывать.
Стоит добавить, что профильные трубы могут проверяться на изгиб и на практике. Для этого существует специальное оборудование. В нем труба изгибается, фиксируется её напряжение. Отмечается напряжение, при котором труба разрывается.
Необходимость практических экспериментов связана со следующим:
- на практике могут иметь место отступления от ГОСТов. Если строение масштабное, то не следует доверять цифрам. Все необходимо проверить опытным путем;
- в случае, если трубы произведены не в заводских условиях, например, сварены из металлического уголка, то, исходя из теоретических расчетов, нельзя понять, какое напряжение при изгибе выдержит труба.
Как узнать правильность расчетов?
Каждый материал, в том числе и металл, из которого изготавливаются прямоугольные трубы, имеет показатель нормального напряжения. Напряжение, возникающее на практике, не должно превышать данный показатель. Необходимо также учитывать, что сила упругости тем меньше, чем большие нагрузки воздействуют на трубу.
Помимо этого, нужно учитывать и формулу M/W. Где изгибающий момент оси действует на сопротивление изгибу.
Для получения более точных расчетов, изображается эпюра, то есть изображение детали, максимально отражающее особенности данной детали, в данном случае, прямоугольной трубы.
Самое главное
При расчете сопротивления профильной трубы при изгибе, необходимо пользоваться достижениями такой науки, как сопротивление материалов. Какие выводы из этого можно сделать? А вывод простой: все расчеты должны осуществлять профессионалы, которые отлично разбираются в сопротивлении материалов, которые не допустят ошибок.
Экономия на привлечении специалиста к расчетам может, позже, выйти боком. Сооружение просто-напросто может рассыпаться.
glawtruba.ru