Расчет прогиба квадратной трубы

Помощь в расчете

Нет желания и времени разбираться в калькуляторе и собирать грузы. И при этом хочется быть на 100% уверенным в результате. Я буду рад помочь вам. Стоимость расчета балок и других строительных конструкций: от 1000 руб. – без предоставления подробного письменного отчета; от 1500 руб. — с докладом. А также, если проект не ожидается, но есть много вопросов по выбору материалов, конструкций и архитектуры. Свяжитесь со мной, я помогу. Читайте также: магнитная паста для сварки: как сделать самому?

Масса

Самый простой способ расчета сводится к использованию Интернета: калькулятор для расчета веса профильной трубы в зависимости от сечения и толщины стенки легко найти на сайтах многих производителей и продавцов.

Один из онлайн-калькуляторов.

Однако мы не будем искать легких путей и попробуем найти альтернативные способы выполнения расчетов своими руками. На самом деле их два.

Нормативные документы

Необходимые нам данные можно найти в национальных стандартах:

1. ГОСТ 8645-68 содержит ряд стальных труб прямоугольного сечения.
2. Для квадратного сечения ассортимент найдете в ГОСТ 8639-82.

Полные таблицы слишком велики для небольшой статьи, поэтому приведу лишь некоторые значения для примера.

Сторона квадратной трубы и т.д.	Толщина стенки и т.д.	Масса погонных метров, кг
пятнадцать	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 B прямоугольной трубы, мм	Толщина стенки и т.д.	Вес на метр
25	пятнадцать	1,0	0,583
1,5	0,841
2.0	1,08
2,5	1,29
тридцать	10	1,0	0,583
1,5	0,841
2.0	1,08
2,5	1,29
3.0	1,48
пятнадцать	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 вошли в наш список.

Обратите внимание: мы настоятельно рекомендуем вам ознакомиться с полным текстом документов. Как мы узнаем позже, полная версия таблиц пригодится в дальнейших расчетах.

Расчет по плотности

С определенной погрешностью расчет веса профильной трубы можно вести без ассортиментных таблиц. Достаточно знать все основные размеры изделия и плотность стали, которая, как мы уже выяснили, в расчетах принимается равной 7850 кг/м3, или 7,85 г/см3.

Инструкция расчета не вызовет затруднений у того, кто помнит основы геометрии.

1. Рассчитываем площадь поверхности одного погонного метра профтрубы. Он равен произведению периметра (сумма всех четырех сторон) на единицу.

ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы получить результат в тоннах без сложных преобразований, лучше сразу перевести размеры в метры.

1. Умножаем площадь на толщину стены и получаем объем металла в одном погонном метре.
2. Умножив объем на плотность стали, получим массу погонного метра.

Сложив мысленно профиль в плоскую пластину, легко рассчитать объем и вес.

В качестве примера выполним расчет для прямоугольного сечения 180х150 с толщиной стенки 12,0 мм.

1. Площадь будет равна (0,15 + 0,15 + 0,18 + 0,18) х 1 = 0,66 м2.
2. Объем — 0,66 м2 х 0,012 м = 0,00792 м3.
3. Вес — 0,00792х7850 = 62,172 кг.

Результат несколько отличается от того, что прописано в ГОСТе (55,71 кг) из-за того, что при превращении настоящей профтрубы в плоскую заготовку мы получим заметное утоньшение там, где были продольные кромки. Погрешность будет тем меньше, чем тоньше стенки и больше размер сечения.

Онлайн калькулятор

Круглый

Квадрат

Прямоугольный_1

Прямоугольный_2

Выбор материала

Если вашего материала нет в таблице, но вы знаете допустимое напряжение изгиба для этого материала, введите значение в это поле (кг/см2): Выберите форму для крепления балки и нагрузите ее

Схема_1

Схема_2

Схема_3

Схема_4

Схема_5

Схема_6

Схема_7

Схема_8

Схема_9

Схема_10

Схема_11

Схема_12

Схема_13

Схема_14

Схема_15

Схема_16

Схема_17

Схема_18

Схема_19

Схема_20

Схема_21

Схема_22

Схема_23

Схема_24

Задайте параметры для расчета

Диаметр D или сторона А, мм	Распределенная нагрузка q, кг/м
Сторона Б и т д	Длина балки L, м
Толщина стенки S, мм	Размер а, м
Сосредоточенная нагрузка P, кг	Размер б, м

Допустимые радиусы сгиба исходя из прочности материала

Радиус изгиба профиля зависит от наружного сечения DN, толщины материала, его плотности и гибкости.

Государственные стандарты устанавливают минимальные радиусы изгиба для профильных труб. Их допустимый размер во многом определяется способом изгиба детали.

1. Если изгиб производится путем нагрева заготовки, либо путем набивки ее песком, радиус изгиба должен быть не менее 3,5 DN.
2. Гибка на гибочном оборудовании без нагрева возможна при минимальном радиусе 4 DN.
3. Если в процессе используется печной нагрев, допускается значение 2,5 DN.
4. Важным условием гибки является утонение стенок изделия в рабочей зоне не более чем на 15%.

Какая нагрузка действует на профтрубу?

Важным критерием, который учитывается при расчетах, является время воздействия и вид нагрузок. Эти показатели регламентируются СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Разделить силу на давление:

• Постоянная, когда масса и действующая сила не меняются в течение длительного времени. Воздействия создаются строительными элементами (несущими и ограждающими конструкциями), грунтом, гидростатическим давлением.
• Длинная. Временные перегородки из гипса, стационарного оборудования, складируемых материалов, а также в результате изменения влажности или усадки.
• В ближайщем будущем. Оборудование, масса людей и транспортных средств, климатические, создаваемые снегом, ветром, перепадами температуры, обледенением.
• Специальный. Сейсмические и взрывные воздействия, вызывающие изменения структуры грунта, в результате наезда транспортных средств и вызванные пожаром.

Регламент содержит формулы для расчета, таблицы и схемы для каждого вида нагрузки. Также учитывается реалистичное сочетание всех видов давления.

Как рассчитать нагрузку с помощью таблиц

В отношении различных параметров были произведены общепринятые математические расчеты, которые сведены в отдельные таблицы.

Каждый, согласно нормам и правилам, может рассчитать допустимую нагрузку по общедоступным справочным таблицам и выбрать тип металлопрофиля.

Примечание! Значения в справочных материалах были получены исследователями и бухгалтериями с использованием теории сопротивления материалов и законов физики.

Метод расчета нагрузок на металлопрофиль по утвержденным таблицам является более точным за счет того, что в них учитываются:

• тип опор;
• наличие застежек;
• тип груза.

Показатели массы и нагрузки на изгиб

При расчете профильных труб основными показателями являются масса и изгиб. Необходимо знать вес погонного метра проката, чтобы не ошибиться в показателях прочности изготавливаемой конструкции. Метод определения направлен на выбор оптимального сечения трубного проката различной длины. Наглядный пример взаимосвязи между этими двумя показателями представлен в таблицах ниже.

Таблица №1. Значения для квадратичных произведений:

Вкладка № 2. Значения для прямоугольных изделий:

Зачем это нужно

Для чего нужно знать массу погонного метра профильного изделия?

1. При возведении металлоконструкций одни элементы давят на другие своим весом вместе с полезной нагрузкой. Например, разделительный каркас в промышленном здании создает нагрузку на балки, мост — на колонны и так далее. Эту нагрузку необходимо учитывать при расчете прочности конструкций.
2. Кроме того, прокат продается на металлобазах не метражом, а на вес, и цена указана за тонну. Чтобы пересчитать отливку, рассчитанную при создании проекта, в драгоценные тонны, нужно знать, сколько весит метр при определенном сечении и толщине стенки.

Уточним: точная масса конечно же зависит и от качества стали; однако разница между разными марками настолько мала, что действующий ГОСТ ею пренебрегает. Плотность стали принята равной 7,85 т/м3.

Когда нужен расчет прогиба? Попробуем объяснить на примере.

Представьте, что вы хотите построить на даче балкон с каркасом из гофрированной трубы. Выезд на балкон вы знаете, ожидаемая нагрузка тоже. Здесь, чтобы подобрать оптимальное сечение профтрубы на роль несущих балок, нужно знать методику расчета прочности на изгиб.

Другие виды расчетов

Существуют и другие методы расчета нагрузки на конструкции:

• по формуле расчета напряжения изгиба металлической трубы: расчет напряжения изгиба = изгибающий момент/сопротивление

В этой формуле используется закон Гука о пропорциональности силы упругости показателю деформации.

• с помощью специальных готовых калькуляторов.

Примечание! Следует помнить, что использование собственных расчетов по разработанным формулам может быть полно ошибок и неточностей. Будьте внимательны при оценке всех показателей.

Максимальные нагрузки

Чтобы выбрать правильную трубу для использования, вам необходимо знать максимальный вес, который балка или опора должны выдерживать в данном месте.

Эта величина выражается как сосредоточенная сила, приложенная в центре пролета.

Под давлением указанной силы балка прогнется, но после окончания воздействия вернется в прежнее состояние (на фото). Превышение наибольшего значения приведет к поломке несущей.

В бытовой практике часто приходится сталкиваться с распределенной нагрузкой, равномерно воздействующей на всю длину балки.

Как узнать правильность расчетов?

Каждый материал, в том числе и металл, из которого изготавливают прямоугольные трубы, имеет показатель нормального напряжения. Напряжение, возникающее на практике, не должно превышать этот показатель. Также следует учитывать, что чем меньше сила упругости, тем больше нагрузка, действующая на трубу.

Кроме того, необходимо учитывать формулу M/W. Где изгибающий момент оси действует на сопротивление изгибу.

Для достижения более точных расчетов показана схема, то есть изображение детали, максимально отражающее функции этой детали, в данном случае прямоугольной трубы.

Типоразмеры и маркировка

Хотя размеры профильных труб не так строго регламентированы ГОСТами, толщина стенки часто играет решающую роль. Во многом именно она определяет прочность, вес и грузоподъемность профиля.

Для армирования металлическим профилем регламентом определяются следующие параметры толщины стенки:

• Электросварной прокат — 1-5 мм.
• Холоднокатаная сталь — 1-8 мм.
• Сталь горячекатаная — 4-14 мм.

По этим параметрам профильные трубы подразделяются на тонкостенные, толстостенные и сверхтолстостенные.

Для точного определения технических характеристик профильной арматуры производитель обязан нанести маркировку на всю длину трубы и отразить следующую информацию о профилированном изделии:

• Имя профиля;
• Размеры профилированной трубы: ширина, высота и толщина стенки;
• Состав материала и сплава;
• Стандарт, по которому изготовлена ​​гофрированная труба.

Кроме того, могут отображаться данные о радиусе угла профиля, сертификации и производителе.

Инструкция к калькулятору

Обращаю внимание, что в нецелых числах надо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5,7 м, а не 5,7. Если что-то непонятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев в самом низу.

Исходные данные

Схема конструкции:

Длина пролета (L) — пролет, через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (А и В) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для схемы 3 А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативно-габаритные нагрузки — нагрузки, на которые рассчитаны квадратные трубы. Рассчитать их можно, используя следующие материалы:

• калькулятор расчета нагрузки на балку перекрытия;
• пример сбора нагрузок на балку перекрытия;
• пример сбора груза на стропилах.

Fmax — максимально допустимый прогиб, выбираемый по таблице Е.1 СНиП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от типа конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Предельный прогиб для некоторых конструкций по СНиП.

Тип луча	Длина пролета	Требовать	Fмакс
Балки пола, потолка, потолка	L ≤ 1 м	Эстетические и психологические, то есть те, где прогиб луча не будет «броским”	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)
Облицовка и потолочные балки при наличии элементов, подверженных трещинам (выравнивающие составы, полы, перегородки)	немного	Конструктивный	1/150 (1/75)
Джемперы	немного	Конструктивный	1/200
Заметки: 1. Без скобок Fmax указывается для пролета, в скобках — для консоли. 2. При промежуточных длинах пролетов L максимальный прогиб Fmax находится линейной интерполяцией.

Количество труб – обычно указывается одна балка, но если есть желание ее усилить и поставить рядом еще одну такую ​​же балку, то в графе следует выбрать «две”.

Расчетное сопротивление Ry — этот параметр зависит от качества стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчетное сопротивление стали по ГОСТ 27772-88.

Качество стали	Аналоговый	Толщина проката	Расчетное сопротивление, Ry
Неизвестный	–	немного	210 МПа
C235	Ст3кп2 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	230 МПа
20,1 — 40 мм	220 МПа
С245	Ст3пс5, Ст3сп5 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	240 МПа
20,1 — 30 мм	230 МПа
С255	Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	250 МПа
10,1 — 20 мм	240 МПа
20,1 — 44 мм	230 МПа
С275	Ст3пс по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	270 МПа
C285	Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	280 МПа
10,1 — 20 мм	270 МПа
С345	12Г2С, 09Г2С по ГОСТ 19281-2014	2 — 10 мм	335 МПа
10,1 — 20 мм	315 МПа
20,1 — 40 мм	300 МПа
С345К	10ХНДП по ГОСТ 19281-2014	4 -10 мм	335 МПа

Размер трубы — здесь вы должны выбрать размер трубы, который вы хотите проверить для заданных нагрузок.

Результат

Вес бруса равен массе 1 погонного метра трубы.

Wreq — обязательный модуль раздела.

Fmax — максимальное отклонение в сантиметрах, допустимое для балки длиной L.

Расчет прочности:

Wбалки — момент сопротивления выбранной трубы по ГОСТ 30245-2003. Если Wbeams > Wreq, прочность балки обеспечена.

Несущая — если значение в этом столбце с минусом (-), то балка не проходит по прочности, а если с плюсом (+) показывает, какой процент балки имеет запас прочности.

Расчет прогиба:

Fbeams — прогиб, возникающий в расчетной трубе под действием нормативной нагрузки.

Запас — такой же, как и по отношению к моменту сопротивления.

Методы расчета нагрузок на профильную трубу

Для расчета нагрузок на профили используются следующие методы:

1. расчет нагрузки по справочным таблицам;
2. используя формулу напряжения изгиба трубы;
3. определение нагрузки с помощью специального калькулятора.

Как рассчитать нагрузку с помощью справочных таблиц

Этот метод точен и учитывает виды опор, крепление профиля к опорам и характер нагрузки. Для расчета прогиба профильной трубы по справочным таблицам необходимы следующие данные:

1. значение момента инерции трубы (I) по таблицам ГОСТ 8639-82 (для квадратных труб) и ГОСТ 8645-68 (для прямоугольных труб);
2. значение длины пролета (L);
3. значение нагрузки на трубу (Q);
4. значение модуля упругости из действующих СНиП.

Эти значения заменяются на нужную формулу, которая зависит от крепления к опорам и распределения нагрузки. Для каждой расчетной схемы нагружения формулы прогиба меняются.

Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе профильной трубы

Расчет напряжения изгиба рассчитывается по формуле:

где М — изгибающий момент силы, а W — сопротивление.

Юлия Петриченко, эксперт

Калькулятор для расчета нагрузки на профильную трубу

Расчет профильной трубы на прогиб – сложный и трудоемкий процесс. Для этого нужно внимательно изучить ГОСТы и другие нормативные документы, изучить виды опор и нагрузки на будущее сооружение, построить схему, добавить запас прочности. Малейшая ошибка в расчетах приведет к печальному концу. Поэтому, не зная физики и Сопромата, расчеты ответственных конструкций (крыша, каркас) лучше оставить профессионалам. Они помогут вам сделать точные расчеты с меньшими затратами.

При проектировании и изготовлении конструкций из металла и других материалов очень важно соблюдать и выполнять расчеты на физико-механическую прочность, одним из которых является расчет балок на изгиб (прогиб). Рассчитать прогиб балки онлайн — очень удобно и быстро

Поэтому специалисты нашей компании подготовили онлайн-калькулятор для расчетов.

Площадь поперечного сечения профиля:

Расчетный вес профиля (балки):

Дополнительные рекомендации

Если не выполнить предварительный расчет допустимых радиусов, а также усилий и скоростей деформации, возникнут критические деформации:

• внутренняя часть профильной трубы при сдавливании будет смята неравномерными складками;
• в сечении с максимальным радиусом разрушение стенки произойдет из-за ограничения радиальной силы.

Для проведения холодной ковки оптимальным вариантом является использование листов или профильных заготовок толщиной до 10 мм. На практике, когда выбранный листовой материал или профильные трубы не позволяют изгибаться по заданному радиусу, специалисты принимают решение использовать другой металл или применять технологии предварительного нагрева до высоких температур.
У тебя есть вопросы? Закажите обратный звонок!

Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб

Закрытые профили, такие как трубы квадратного, прямоугольного и круглого сечения, являются альтернативой для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание привнести в будущее сооружение хорошую эстетику. Например, каркас навеса, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем такой же навес, сваренный из уголков.

2. Инструкция к калькулятору

На этой странице вам представлен калькулятор, который может подобрать сечение квадратной трубы по прочности и деформации. Другими словами, с помощью этого калькулятора можно рассчитать прогиб и изгиб трубы квадратного сечения по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратного сечения для строительных конструкций».

Рассчитать квадратную трубу можно для следующих конструктивных схем:

• Тип 1 – однопролетная балка с равномерно распределенной нагрузкой.

• Тип 2 — жестко защемленная консоль с равномерно распределенной нагрузкой.

• Тип 3 — балка, опирающаяся на две опоры с удлиненной консолью с одной стороны.

• Тип 4 – однопролетная шарнирная балка с сосредоточенной нагрузкой.

• Тип 5 аналогичен типу 4, только с двумя сосредоточенными нагрузками.

• Тип 6 — жесткая скоба-консоль с приложенной к ней сосредоточенной нагрузкой.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Обращаю внимание, что в нецелых числах надо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5,7 м, а не 5,7. Если что-то непонятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев в самом низу.

Исходные данные

Длина пролета (L) — пролет, через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (А и В) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для схемы 3 А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативно-габаритные нагрузки — нагрузки, на которые рассчитаны квадратные трубы. Рассчитать их можно, используя следующие материалы:

Fmax — максимально допустимый прогиб, выбираемый по таблице Е.1 СНиП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от типа конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Предельный прогиб для некоторых конструкций по СНиП.

Тип луча	Длина пролета	Требовать	Fмакс
Балки пола, потолка, потолка	L ≤ 1 м	Эстетические и психологические, то есть те, где прогиб луча не будет «броским»	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)
Облицовка и потолочные балки при наличии элементов, подверженных трещинам (выравнивающие составы, полы, перегородки)	немного	Конструктивный	1/150 (1/75)
Джемперы	немного	Конструктивный	1/200
Примечания: 1. Без скобок Fmax указано для пролета, в скобках — для консоли. 2. При промежуточных длинах пролетов L максимальный прогиб Fmax находится линейной интерполяцией. Обычно указывается количество труб – одна балка, но если есть желание ее усилить и поставить рядом еще одну такую ​​же балку, то в графе следует выбрать «две». Расчетное сопротивление Ry — этот параметр зависит от качества стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2. Таблица 2. Расчетное сопротивление стали по ГОСТ 27772-88.	Толщина проката	Расчетное сопротивление, Ry
Неизвестный	—	немного

Расчетные схемы

Расчетные схемы учитывают не только виды нагрузок, но и то, как нагрузка распределяется по конструкции. Например, опоры могут испытывать более серьезные нагрузки, а поперечные доборные элементы — незначительные.

Максимальные нагрузки

Чтобы понять, какие максимальные нагрузки установлены для труб, необходимо изучить следующие таблицы.

Таблица 1. Нагрузка на трубу квадратного профиля

Измерения профиля и т д	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	четырнадцать
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 г	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 на прямоугольную профильную трубу (в расчете на большую сторону)

Измерения профиля и т д	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 г	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 г	846	455	269	164

Указаны максимальные нагрузки, в результате которых не произойдет разрыв трубы. Элемент конструкции согнется и в дальнейшем не примет своей первоначальной формы. При превышении максимальной нагрузки на профильную трубу обрыв уже произойдет.

Особенности профильных изделий

Профильная труба, которая широко используется при монтаже различных конструкций и прокладке коммуникаций, представляет собой полый продолговатый металлический стержень квадратного или прямоугольного сечения.

Материалом для изготовления профильных изделий служит высокоуглеродистая сталь различного качества.

Профилированная стальная труба служит материалом для возведения каркасов различной конструкции:

• теплица;
• павильоны и остановки;
• рекламные конструкции;
• перегородки;
• лестница;
• мебель и так далее

Стальную трубу также можно использовать в качестве перекрытия или балки.

Какую нагрузку способны выдержать профильные трубы

Согласно утвержденным нормам нагрузки классифицируют по времени воздействия на четыре группы:

• Постоянный. Профиль затрагивается без изменения показателей. Это могут быть другие материалы, грунт и так далее;
• Временно долго. Структура профиля долго грузится. Например, когда вы устанавливаете гипсокартон, строите лестницы в частных домах и так далее;
• В ближайщем будущем. Трубопрокат испытывает сезонные или временные нагрузки. Например, тяжесть снега, сильный напор ветра или дождя, вес мебели и посетителей и так далее;
• Специальный. Груз на случай стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций. Например, при землетрясении, дорожно-транспортном происшествии и т д

Примечание! При расчете нагрузки на металлопрофиль для сооружения навеса важно помнить, что изделие является несущей конструкцией.

Для расчета силы удара на каркас из металлопрофиля следует учитывать следующие виды нагрузок:

• вес и тип материала навеса;
• тип снежного покрова и высота;
• сила ветра;
• возможность повреждения конструкции автомобиля.

Нагрузка на профильную трубу: таблица расчета допустимой прочности на изгиб для прямоугольного и квадратного профиля

Привет, дорогой читатель! Трубы квадратного или прямоугольного сечения часто используются в качестве несущего основания во многих строительных конструкциях. При этом важно определить, какую нагрузку они смогут выдержать в конкретном случае. В сегодняшней статье рассмотрим, как правильно рассчитывается нагрузка на профильную трубу, таблица расчета. Ознакомимся с разными методами расчета, допустимыми показателями изгиба элемента.

Какая нагрузка действует на профильную трубу

На профилированную трубу действуют внешние механические силы: вес конструкций, тяжесть снега, ветровые воздействия и др.

При этом каждый продукт имеет максимальное значение сопротивления. Например, показатель нагрузки, которую может выдержать профиль при изгибе. При достижении максимального значения конструкция теряет прочность и начинает деформироваться вплоть до разрушения.

Это значение необходимо определить именно на этапе проектирования монтажных работ. Его рассчитывают расчетными методами, используя справочную информацию, цель которой помочь определить необходимые параметры профиля: сечение, толщину металла. В этом случае первыми данными служат прочностные свойства материала и виды предстоящих нагрузок.

Можно ли обойтись без расчетов

Простые хозяйственные конструкции (легкие заборы) делают с запасом прочности, избегая расчетов. Затраты на такие конструкции будут небольшими, да и заморачиваться с трудоемкими расчетами нет смысла.

Однако более сложные конструкции (навесы, террасы, теплицы), которые могут обрушиться, разрушиться под порывом ветра, от снега, под тяжестью элементарного оборудования, уже нуждаются в простейшем расчетном определении.

Что произойдет если не рассчитать нагрузку

Пренебрежение этим правилом приводит в лучшем случае к потере времени и денег на устранение последствий конструктивного нарушения. Более серьезные последствия могут возникнуть, если обрушится крыша или вся металлоконструкция, в том числе во время неожиданно сильного снегопада или ветра. Вертикальные стойки могут быть повреждены при случайном механическом воздействии, например, от припаркованного автомобиля.

Классификация нагрузок

Специалистами разработаны правила определения нагрузок и их воздействия — СП 20.13330.2011. Они содержат классификацию видов воздействия внешних сил на сооружения, возводимые человеком.

В зависимости от времени воздействия нагрузки делятся на постоянные и кратковременные. Кроме того, выделена специальная категория проявления внешних сил (пожары, взрывы, землетрясения и другие чрезвычайные ситуации).

К постоянным относятся:

• Вес конструкций и конструкций, оказывающих давление на низ профиля на протяжении всего периода.
• Вес оборудования и выпускаемой продукции, размещенных на объектах.
• Выраженность насыпей и других слоев земли, почвы и горных склонов.
• Давление на водные ресурсы.

Краткосрочные платежи включают:

• Масса оборудования, используемого в период ремонта, профилактики, замены.
• Нагрузки от транспорта и погрузочной техники, лиц, занятых на временных работах.
• Воздействие природных сил (ветер, снег, дождь, перепады температур).

Максимальные нагрузки

Чтобы выбрать правильную трубу для использования, вам необходимо знать максимальный вес, который балка или опора должны выдерживать в данном месте.

Эта величина выражается как сосредоточенная сила, приложенная в центре пролета.

Под давлением указанной силы балка прогнется, но после окончания воздействия вернется в прежнее состояние (на фото). Превышение наибольшего значения приведет к поломке несущей.

В бытовой практике часто приходится сталкиваться с распределенной нагрузкой, равномерно воздействующей на всю длину балки.

Это приводит к выводу, что пролеты не должны быть излишне большими. Установка тяжелой балки может перекрыть преимущества за счет проблемы и общего веса конструкции. Разумнее установить дополнительные опоры, что позволит увеличить допустимый вес на этаж.

Для определения размеров конечных нагрузок можно использовать различные справочные данные в Интернете.

Допустимые радиусы сгиба исходя из прочности материала

Радиус изгиба профиля зависит от наружного сечения DN, толщины материала, его плотности и гибкости.

Государственные стандарты устанавливают минимальные радиусы изгиба для профильных труб. Их допустимый размер во многом определяется способом изгиба детали.

1. Если изгиб производится путем нагрева заготовки, либо путем набивки ее песком, радиус изгиба должен быть не менее 3,5 DN.
2. Гибка на гибочном оборудовании без нагрева возможна при минимальном радиусе 4 DN.
3. Если в процессе используется печной нагрев, допускается значение 2,5 DN.
4. Важным условием гибки является утонение стенок изделия в рабочей зоне не более чем на 15%.

Расчетные схемы нагрузки

Процесс расчета любого профиля начинается с выбора эскизного проекта модели.

Перед началом расчетов собирается нагрузка, которая будет действовать на пол.

Затем строится диаграмма, учитывающая схему нагрузки и опоры балки.

Далее, используя заданные параметры, сведения из ассортиментных таблиц, приведенных в ГОСТах, производят соответствующие расчеты.

Для их простоты и эффективности можно использовать онлайн-калькуляторы, которые снабжены программами с готовыми формулами.

Методы расчета нагрузок

Для определения допустимых нагрузок используются следующие методы:

• Воспользуйтесь онлайн-калькулятором.
• На основе справочных таблиц.
• По формулам напряжений при прогибе профиля.

Перед расчетами рекомендуется нарисовать чертеж будущего каркаса, определить виды нагрузок.

Если деталь закреплена с одного конца, элемент рассчитывается на изгиб. При монтаже на опоры рассчитывают прогиб.

С помощью справочных таблиц

Вариант с таблицами уже рассчитанной максимальной нагрузки самый простой и удобный для человека, не знакомого с силой и расчетами. Они содержат готовые результаты расчетов для конкретных типов профильных элементов.

Для квадратных профилей

Для прямоугольных балок

Пользователь сразу видит предельное значение, которое может выдержать труба с определенными параметрами при заданной длине пролета. Может самостоятельно сравнивать и анализировать данные, выбирать оптимальный вариант.

Например, квадратный профиль 40х40 с толщиной материала 3 мм при пролете 2 м выдерживает вес 231 кг. Если расстояние между опорами увеличить до 6 м, допустимая нагрузка составит всего 6 кг.

Расчеты произведены с учетом веса самой трубы, величина нагрузки указана как сосредоточенная сила, приложенная в точке середины пролета.

Для самостоятельных расчетов используются данные из справочных таблиц ГОСТов. Так параметр момента инерции квадратного профиля берется из ГОСТ 8639-82, прямоугольного сечения — из ГОСТ 8645-68.

Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе

Для расчета профилированного элемента на изгиб используйте формулу

σ = М/Вт.

Здесь М — величина изгибающего момента, а W — модуль сопротивления.

Это видно из формулы: чем больше W, тем меньше напряжения, возникающие в сечении балки.

Для получения значения М необходимо знать длину пролета и степень деформации материала. Последнее значение можно найти в таблицах ассортиментов соответствующих ГОСТов.

Для расчета параметра W понадобятся размеры балки. Полученные значения вводятся в формулу.

Характеристики металла для гибки

У каждого металла есть своя точка сопротивления, то есть максимальная и минимальная нагрузка, которую он может выдержать.

Если на металл оказывается слишком большое давление, это может привести к деформации, ненужным прогибам или разрывам профиля. При расчете гибки труб необходимо учитывать такие важные свойства, как плотность металла, размеры и диаметр профильных или круглых труб, а также ряд других параметров. Таким образом, можно будет прогнозировать, насколько эффективным будет использование того или иного материала в условиях внешней среды.

Обратите внимание, что натяжение будет происходить не только непосредственно на изгибе профильной трубы, но и на участках, удаленных от центра изгиба. Наибольшее касательное напряжение будет наблюдаться именно в районе центральной оси изгиба.

В процессе гибки трубы внутренний слой металла сжимается, становится меньше, а внешний слой, наоборот, увеличивается за счет растяжения. А вот центральный слой металла остается неизменным, сохраняет свои первоначальные параметры, тем самым обеспечивая прочность трубы.

Нагрузка на трубы круглого сечения

Применение

Круглые трубы можно найти где угодно. Опоры, стойки, колонны, резервуары — это далеко не полный перечень применений оболочки (оболочка представляет собой цилиндрическую металлическую пластину без торцов).

Кольцевой профиль трубы можно встретить при прокладке водопроводных, нефте- и газопроводов как в домашних условиях, так и в промышленных масштабах. Они являются отличным материалом для столбов забора, ворот, ворот.

Благодаря наличию замкнутого контура круглая труба имеет значительное преимущество перед швеллерами, уголками аналогичных линейных параметров.

Многие считают, что для определения прочности стояка по оси при сжимающей нагрузке необходимо иметь данные о величине нагрузки и площади поперечного сечения.

В результате деления первого параметра на второй я получил желаемую прочность. После сравнения полученного параметра с допустимым значением, взятым из таблицы, делается вывод, можно ли давать такую ​​нагрузку на конкретный стояк или нет.

Если число меньше допустимого, все в порядке. Но есть одно но: расчеты справедливы на растяжение, а не на сжатие.

Пользуемся калькулятором

Для варианта компрессии круглого поста вы можете произвести необходимые расчеты с помощью онлайн-калькулятора.

Для начала необходимо ознакомиться с несколькими понятиями. Это включает:

1. Потеря полной устойчивости.
   Контроль убытков необходим, чтобы избежать других видов крупных убытков.
2. Потеря местной устойчивости.
   Речь идет о более раннем «восполнении» жесткости стенок стояка под действием нагрузки на оболочку. Другими словами, труба начинает проламываться внутрь, а круглое сечение превращается в неправильный криволинейный профиль, что приводит к потере устойчивости.

Использование Excel

Для комплексной проверки расчета стояков на устойчивость и прочность есть отдельная программа в Excel. В основу этой программы положены данные ГОСТ 14249 89. С ее помощью можно рассчитать максимальную нагрузку на круглую трубу, а также общие усилия на оболочку круглого сечения.

В Интернете часто можно встретить такие вопросы: «Какую нагрузку выдерживает круглая труба длиной 3, 4, 6 метров? Как это рассчитать с помощью онлайн-калькулятора? Сможете ли вы сделать это сами?»

На эти и другие вопросы мы постараемся дать развернутые ответы. Лучшим объяснением будет практический расчет величины вертикальной нагрузки на круглую трубу. Для примера возьмем вертикальный круглый стояк диаметром 57 мм и длиной 3 метра (чаще всего используется для устройства сараев, гаражей и других сооружений) и посчитаем, какую нагрузку может выдержать труба.

Какие данные нужны

Алгоритм работы с программой следующий:

1. Для начала нужно открыть ГОСТ 14249 89, из которого нужно вывести первые 5 начальных значений. Чтобы быстро найти параметры, используйте примечания к каждой ячейке.
2. Заполните ячейки Д8, Д9, Д10, введите в них линейные параметры стояков.
3. Вставьте возможные нагрузки в ячейки D11–D15.

Важно! Если на оболочку действует внутреннее избыточное давление, то величина внешнего давления равна нулю. Соответственно: при приложении к стояку внешнего избыточного давления параметр внутреннего давления также будет равен нулю.

В этом случае мы будем учитывать действие сжимающей осевой центральной силы Важно! Помните, что примечания к каждой ячейке в графе «Значение» содержат ссылку на цифры нужной формулы, необходимой таблицы или чертежа из ГОСТ 14249 89.

Технологический процесс изгиба

Изгиб создает определенную степень напряжения в стенках металла. Растягивающие напряжения достигаются во внешней части, а сжимающие напряжения достигаются во внутренней части. За счет этих воздействий изменяется наклон оси.

В процессе изгиба в гнутом месте изменяется форма поперечного сечения. В результате кольцевой профиль приобретает овальную форму. В середине прогиба видна более отчетливая форма овала, но к концу и к началу деформация уменьшается.

Для труб сечением до 20 мм овальность деформированного места не должна превышать 15 %. Для труб сечением 20 и более — 12,5%.