Как рассчитать нагрузку на балку из профильной трубы своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 11.09.2024
Строительство практически любого объекта начинается с составления проекта и проведения инженерных расчетов. В случае с металлопрокатом одним из важных искомых параметров является максимальное давление. Рассмотрим, каким образом определяется допустимая нагрузка на профильную трубу: таблица, формула, калькулятор. Ознакомимся с условиями, которые должны быть учтены для возведения практичного строения.
Какая нагрузка оказывается на конструкции
Нагрузка на профильную трубу оказывается со стороны природных явлений, строительных материалов, различных предметов, людей и животных. Реже рассматриваются риски аварийных ситуаций, например, удар от машины или рядом расположенного столба, ограждения. Технически на этапе проектирования инженерами ведется учет трех фактически всегда присутствующих типов возможного давления:
- Постоянное. Здесь рассматриваются такие объекты и явления, которые неизменно воздействуют на профиль. К таковым относятся почва с грунтовыми водами, масса строения или его отдельных элементов.
- Длительное, но временное. Под такими воздействующими факторами подразумеваются архитектурные элементы здания или бытовая техника, которые имеют большой вес и могут быть при необходимости демонтированы либо заменены иными объектами.
- Краткосрочное. Это могут быть автомобили, мебель, перемещающиеся люди. Из природных явлений в большей степени нагрузку обеспечивают ветер и сугробы, наледь.
Изучая пункты в СП 20.13330 от 2011 года стоит обратить внимание на еще одну, так называемую, особую группу. В перечне возможных нагрузок присутствуют такие предсказуемые, но редкие явления, как ливневые дожди, торнадо или землетрясение. Подобное в соответствующих регионах всегда учитывается. Но риски аварийных ситуаций типа обвала грунта по тем или иным причинам, столкновения машины с объектом, взрыва просчитываются не всегда. Однако это также должно быть предусмотрено проектировщиками.
Коротко о предельной выносливости изделий
Стоит отметить, что несущая способность профильной трубы имеет свои ограничения. Максимальные показатели, которые указывает производитель, не исключают прогибание образца, но гарантируют сохранение его целостности. То же касается восстановления изначально заданной формы после изменения нагрузки в меньшую сторону. В таблицах представлена информация о предельных показателях давления в кг на тот или иной стальной профиль в зависимости от его сечения и длины.
| Сечение (в мм) | Длина рабочего пролета/расстояние между опорами (в м) | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Труба с квадратным сечением | ||||||
| 40*40*2 | 709 | 173 | 72 | 35 | 16 | 5 |
| 40*40*3 | 949 | 231 | 96 | 46 | 21 | 6 |
| 50*50*2 | 1165 | 286 | 120 | 61 | 31 | 14 |
| 50*50*3 | 1615 | 396 | 167 | 84 | 43 | 19 |
| 60*60*2 | 1714 | 422 | 180 | 93 | 50 | 26 |
| 60*60*3 | 2393 | 589 | 250 | 129 | 69 | 35 |
| 80*80*3 | 4492 | 1110 | 478 | 252 | 144 | 82 |
| 100*100*3 | 7473 | 1851 | 803 | 430 | 253 | 152 |
| 100*100*4 | 9217 | 2283 | 990 | 529 | 310 | 185 |
| 1020*120*4 | 13726 | 3339 | 1484 | 801 | 478 | 296 |
| 140*140*4 | 19062 | 4736 | 2069 | 1125 | 679 | 429 |
| Труба с прямоугольным сечением | ||||||
| 50*25*2 | 684 | 167 | 69 | 34 | 16 | 6 |
| 60*40*3 | 1255 | 308 | 130 | 66 | 35 | 17 |
| 80*40*2 | 1911 | 471 | 202 | 105 | 58 | 31 |
| 80*40*3 | 2672 | 658 | 281 | 146 | 81 | 43 |
| 80*60*3 | 3583 | 884 | 380 | 199 | 211 | 62 |
| 100*50*4 | 5489 | 1357 | 585 | 309 | 176 | 101 |
| 120*80*3 | 7854 | 1947 | 846 | 455 | 269 | 164 |
Важно учитывать, что превышение заданного предела является причиной безвозвратной деформации изделий, появления трещин и разрушительных последствий конструкции в целом. Поэтому специалисты рекомендуют отдавать предпочтение профильным трубам с двукратным или троекратным запасом прочности относительно расчетной. К исключениям можно отнести небольшие объекты, типа теплиц, компактных ненагруженных ограждений.
Предельный радиус изгиба
Если допустимое давление указывается с максимальным значением, то предел изгибания для профильного проката стандартами устанавливается минимальный. Показатели в большинстве своем зависят от размера трубы и способа загиба заготовки. К таковым относятся:
- нагревание или посредством пескоструйного оборудования – минимальное значение радиуса превышает 3,5 DN;
- с помощью гибочного устройства – свыше 4 DN;
- с использованием печей – допустим предел в 2,5 DN.
Здесь под DN подразумевается площадь внешнего сечения профиля до механического воздействия на него. Измерения технологами проводятся с учетом гибкости и плотности исходного материала, толщины стенок заготовки. Стоит отметить, что важным условием является утончение металлопроката не более чем на 15%.
Основные методы проведения инженерных расчетов
Для ответственного строительства, например, полноценного жилого дома, лучше доверить расчеты специалистам и проектировщикам. Рассматривая иные объекты можно воспользоваться готовыми программами в интернете типа гибочного калькулятора для профильных труб. Также существуют готовые справочные таблицы и ряд формул для расчета профиля на изгиб. Рассмотрим детальнее каждый из трех способов.
Табличный подход
Технические справочники составляются с учетом разнообразия опорной системы, способов фиксации образцов на этих опорах. Также рассматривается природа оказываемой нагрузки. Чтобы правильно произвести расчет нагрузки на профильную трубу ориентируясь на таблицы, необходимо рассматривать 4 параметра:
- I – момент инерции трубы (значения можно взять из табличных сведений в документах ГОСТ 8639-82 для квадратного сечения и ГОСТ 8645-68 – для прямоугольного);
- L – длина рабочего пролета;
- Q – механическая нагрузка на трубу;
- модуль упругости (показатели берутся из действующих СНиП).
Все эти значения впоследствии пригодятся для проведения вычислений по формуле. Здесь будут учитываться распределение давления и способ фиксации профиля к опорной системе. Стоит отметить, что формулы для расчета трубы на прогиб в зависимости от схемы оказываемой нагрузки могут меняться.
Формула для определения предельного напряжения
Для строительства качественного и выносливого объекта важно определить допустимое значение несущей способности профильной трубы на изгиб. Здесь вычисления основываются на законе Гука. Он раскрывает пропорциональность силы упругости деформациям. То есть искомая величина вероятного напряжения будет результатом деления изгибающего момента силы на механическое сопротивление: Q=M/W.
Если необходимо определить поперечное сечение профиля для стояка, то можно обратиться к другой формуле: F=N/R. Здесь результат площади измеряется в кв.см. За отсчетные параметры принимаются действующая масса (кг) и механическое сопротивление материала во время деформационного процесса (кг/кв.см). Перечисленные показатели можно найти в готовых технических таблицах.
Программное обеспечение
Калькулятор позволяет упростить расчет нагрузки на профильную трубу. Здесь нет необходимости в изучении табличных справочников, информации в нормативных документах. Также не требуется квалификация в инженерном мастерстве. Здесь достаточно ввести требуемые значения относительно характеристик и размеров изделий, некоторые параметры касательно возводимой конструкции. В программу уже внесены все необходимые технические данные, на основе которых результат выдается быстро и с максимальной точностью.
Видео описание
В этом видео продемонстрировано тестирование профильных труб на предмет несущей способности в тепличной конструкции:
Коротко о главном
На конструкции из профильного металлопроката оказывается давление со стороны строительных материалов, природных явлений, человеческого фактора и непредвиденных чрезвычайных происшествий.
На этапе проектирования по СП 20.13330 от 2011 года учитываются 4 типа нагрузок: постоянные, долговременные, кратковременные и особые.
Определение максимально допустимой нагрузки важно, чтобы исключить деформацию профильной трубы и повреждение строения.
Не обязательно проводить инженерные расчеты для компактных ненагруженных конструкций типа оградок и теплиц.
Расчеты проводятся для неответственных объектов посредством справочных таблиц, готовых формул и программного обеспечения для определения максимально допустимой нагрузки на изделия.
Для ответственных объектов расчеты стоит доверить инженерам и проектировщикам с опытом в своей сфере.
На профилированную трубу действуют внешние механические силы: вес конструкций, тяжесть снега, ветровые воздействия и т. п.
При этом у каждого изделия существует максимальное значение сопротивления. Например, показатель нагрузки, которую профиль выдерживает на изгиб. При достижении максимальной величины конструкция теряет прочность и начинает деформироваться вплоть до разрыва.
Такое значение необходимо точно определять ещё на стадии проектирования монтажных работ. Оно вычисляется расчетными методами, с помощью справочных сведений, цель которых – помочь выяснить необходимые параметры профиля: сечение, толщину металла. Исходными данными при этом служат прочностные характеристики материала и типы предстоящих нагрузок.
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.
Рекомендуем ознакомиться: Можно ли использовать металлопластиковые трубы системы для отопления
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.
Можно ли обойтись без расчетов
Простые бытовые конструкции (легкие оградки) изготавливают с запасом прочности, избегая расчетов. Расходы на такие сооружения будут невелики, и утруждать себя трудоемкими расчетами нет смысла.
Однако более сложные конструкции (навесы, террасы, теплицы), которые могут рухнуть, сломаться под порывом ветра, от снега, под весом элементарного оборудования, уже нуждаются в простейшем расчетном определении.
Классификация нагрузок
Специалистами разработаны правила определения нагрузок и их воздействия – СП 20.13330.2011. В них содержится классификатор видов действия внешних сил на сооружения, воздвигаемые человеком.
В зависимости от времени воздействия нагрузки делят на постоянные и кратковременные. Кроме того, выделена особая категория проявления внешних сил (пожары, взрывы, землетрясения и другие ЧП).
К числу постоянных относят:
- Вес конструкций и сооружений, которые оказывают давление на основания профиля весь период.
- Вес оборудования и производимой продукции, находящихся в сооружениях.
- Тяжесть насыпей и других наслоений грунта, земляных и горных возвышенностей.
- Давление водных ресурсов.
В число кратковременных нагрузок вошли:
- Вес оборудования, применяемого в период ремонтных, профилактических работ, его замене.
- Нагрузки от транспортной и погрузочной техники, людей, занятых на временных работах.
- Воздействие природных сил (ветра, снега, дождя, перепадов температуры).
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.
Максимальные нагрузки
Чтобы правильно подобрать трубу для использования, надо знать предельный вес, который должна выдерживать балка или опора в данном месторасположении.
Эта величина выражается в виде сосредоточенной силы, приложенной в центре пролета.
Под давлением указанной силы балка прогнется, но после окончания воздействия возвратится в прежнее состояние (на фото). Превышение наибольшего значения сломает несущую.
В бытовой практике часто встречается распределенная нагрузка, равномерно воздействующая на всю длину балки.
Отсюда напрашивается вывод о том, что пролеты не должны быть излишне большими. Установление мощной балки может перекрыть её достоинства ценой вопроса и общим утяжелением конструкции. Разумнее установить дополнительные опоры, что позволяет увеличить допустимый вес на перекрытие.
Для определения величины предельных нагрузок можно воспользоваться различными справочными данными в интернете.
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
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.
Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:
- калькулятор по сбору нагрузок на балку перекрытия;
- пример сбора нагрузок на балку перекрытия;
- пример сбора нагрузок на стропила.
Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.
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.
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 |
| 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 |
| С285 | 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 необходимо выбрать тот размер трубы, который вы хотите проверить на заданные нагрузки.
Допустимые радиусы сгиба исходя из прочности материала
Радиус изгиба профиля зависит от внешнего сечения DN, толщины материала, его плотности и гибкости.
Государственные стандарты устанавливают минимальные значения радиусов изгиба для профилированных труб. Их допустимый размер во многом обусловлен способом загиба детали.
- Если загиб производят нагреванием заготовки, или путем набивания её песком, радиус загиба должен составлять не менее 3,5 DN.
- Загиб на гибочном оборудовании без нагрева возможен с минимальным радиусом 4 DN.
- Если в технологическом процессе используется печной нагрев, допускается значение в 2,5 DN.
- Важным условием гнутья является утончение стенок изделия в площади операции не более, чем на 15%.
Расчетные схемы нагрузки
Процесс расчета любого профиля начинают с подбора расчетной схематичной модели.
Перед началом вычислений собирают нагрузку, которая будет действовать на перекрытие.
Затем производят чертеж эпюры с учетом схемы загрузки и опор балки.
Далее с использованием заданных параметров, сведений из таблиц сортаментов, приводимых в ГОСТах, производят соответствующие вычисления.
Для их простоты и оперативности можно воспользоваться онлайн калькуляторами, которые оснащены программами с готовыми формулами.
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.
Обратите внимание! Следует помнить, что использование собственных расчетов по разработанным формулам может быть чревато ошибками и погрешностями. Будьте внимательны при учете всех показателей.
Методы расчета нагрузок
Применяют следующие способы определения допустимых нагружений:
- С помощью интернет калькулятора.
- На основании справочных таблиц.
- По формулам напряжения при прогибе профиля.
Перед вычислениями рекомендуется составить чертеж будущего каркаса, определиться с типами нагрузок.
Если деталь крепится с одного конца, рассчитывают элемент на изгиб. При креплении на опорах вычисляют прогиб.
С помощью справочных таблиц
Вариант с таблицами уже рассчитанной максимальной нагрузки наиболее простой и удобный для человека, малознакомого с сопроматом и расчетами. В них размещены уже готовые результаты вычислений для конкретных видов профильных элементов.
Для квадратных профилей
Для прямоугольных балок
Пользователь сразу видит предельное значение, которую выдерживает труба с определенными параметрами при заданной длине пролета. Может самостоятельно сравнить и проанализировать данные, выбрать оптимальный вариант.
К примеру, квадратный профиль 40×40 с толщиной материала 3 мм в пролете длиной 2 м выдержит 231 кг веса. Если расстояние между опорами увеличится до 6 м, допустимая нагрузка составит всего 6 кг.
Расчеты произведены с учетом веса самой трубы, величина нагрузки изображена сконцентрированной силой, примененной в точке середины пролета.
Для самостоятельных расчетов применяют данные из справочных таблиц ГОСТов. Так, параметр момента инерции квадратного профиля берется из ГОСТа 8639-82, прямоугольного сечения – из ГОСТа 8645-68.
Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе
Для расчета профилированного элемента на изгиб используют формулу
Здесь М – величина изгибающего момента силы, а W – момент сопротивления сечения.
Из формулы видно: чем больше W, тем меньшие напряжения возникают в сечении балки.
Для получения значения М необходимо знать длину пролета и степень деформации материала. Последнее значение находят в таблицах сортаментов соответствующих ГОСТов.
Для расчета параметра W потребуются размеры балки. Полученные значения вводятся в формулу.
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.
Рекомендуем ознакомиться: Самостоятельная установка теплообменника самоварного типа на трубу дымохода
Строительство практически любого объекта начинается с составления проекта и проведения инженерных расчетов. В случае с металлопрокатом одним из важных искомых параметров является максимальное давление. Рассмотрим, каким образом определяется допустимая нагрузка на профильную трубу: таблица, формула, калькулятор. Ознакомимся с условиями, которые должны быть учтены для возведения практичного строения.
Какая нагрузка оказывается на конструкции
Нагрузка на профильную трубу оказывается со стороны природных явлений, строительных материалов, различных предметов, людей и животных. Реже рассматриваются риски аварийных ситуаций, например, удар от машины или рядом расположенного столба, ограждения. Технически на этапе проектирования инженерами ведется учет трех фактически всегда присутствующих типов возможного давления:
- Постоянное. Здесь рассматриваются такие объекты и явления, которые неизменно воздействуют на профиль. К таковым относятся почва с грунтовыми водами, масса строения или его отдельных элементов.
- Длительное, но временное. Под такими воздействующими факторами подразумеваются архитектурные элементы здания или бытовая техника, которые имеют большой вес и могут быть при необходимости демонтированы либо заменены иными объектами.
- Краткосрочное. Это могут быть автомобили, мебель, перемещающиеся люди. Из природных явлений в большей степени нагрузку обеспечивают ветер и сугробы, наледь.
Изучая пункты в СП 20.13330 от 2011 года стоит обратить внимание на еще одну, так называемую, особую группу. В перечне возможных нагрузок присутствуют такие предсказуемые, но редкие явления, как ливневые дожди, торнадо или землетрясение. Подобное в соответствующих регионах всегда учитывается. Но риски аварийных ситуаций типа обвала грунта по тем или иным причинам, столкновения машины с объектом, взрыва просчитываются не всегда. Однако это также должно быть предусмотрено проектировщиками.
Коротко о предельной выносливости изделий
Стоит отметить, что несущая способность профильной трубы имеет свои ограничения. Максимальные показатели, которые указывает производитель, не исключают прогибание образца, но гарантируют сохранение его целостности. То же касается восстановления изначально заданной формы после изменения нагрузки в меньшую сторону. В таблицах представлена информация о предельных показателях давления в кг на тот или иной стальной профиль в зависимости от его сечения и длины.
| Сечение (в мм) | Длина рабочего пролета/расстояние между опорами (в м) | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Труба с квадратным сечением | ||||||
| 40*40*2 | 709 | 173 | 72 | 35 | 16 | 5 |
| 40*40*3 | 949 | 231 | 96 | 46 | 21 | 6 |
| 50*50*2 | 1165 | 286 | 120 | 61 | 31 | 14 |
| 50*50*3 | 1615 | 396 | 167 | 84 | 43 | 19 |
| 60*60*2 | 1714 | 422 | 180 | 93 | 50 | 26 |
| 60*60*3 | 2393 | 589 | 250 | 129 | 69 | 35 |
| 80*80*3 | 4492 | 1110 | 478 | 252 | 144 | 82 |
| 100*100*3 | 7473 | 1851 | 803 | 430 | 253 | 152 |
| 100*100*4 | 9217 | 2283 | 990 | 529 | 310 | 185 |
| 1020*120*4 | 13726 | 3339 | 1484 | 801 | 478 | 296 |
| 140*140*4 | 19062 | 4736 | 2069 | 1125 | 679 | 429 |
| Труба с прямоугольным сечением | ||||||
| 50*25*2 | 684 | 167 | 69 | 34 | 16 | 6 |
| 60*40*3 | 1255 | 308 | 130 | 66 | 35 | 17 |
| 80*40*2 | 1911 | 471 | 202 | 105 | 58 | 31 |
| 80*40*3 | 2672 | 658 | 281 | 146 | 81 | 43 |
| 80*60*3 | 3583 | 884 | 380 | 199 | 211 | 62 |
| 100*50*4 | 5489 | 1357 | 585 | 309 | 176 | 101 |
| 120*80*3 | 7854 | 1947 | 846 | 455 | 269 | 164 |
Важно учитывать, что превышение заданного предела является причиной безвозвратной деформации изделий, появления трещин и разрушительных последствий конструкции в целом. Поэтому специалисты рекомендуют отдавать предпочтение профильным трубам с двукратным или троекратным запасом прочности относительно расчетной. К исключениям можно отнести небольшие объекты, типа теплиц, компактных ненагруженных ограждений.
Предельный радиус изгиба
Если допустимое давление указывается с максимальным значением, то предел изгибания для профильного проката стандартами устанавливается минимальный. Показатели в большинстве своем зависят от размера трубы и способа загиба заготовки. К таковым относятся:
- нагревание или посредством пескоструйного оборудования – минимальное значение радиуса превышает 3,5 DN;
- с помощью гибочного устройства – свыше 4 DN;
- с использованием печей – допустим предел в 2,5 DN.
Здесь под DN подразумевается площадь внешнего сечения профиля до механического воздействия на него. Измерения технологами проводятся с учетом гибкости и плотности исходного материала, толщины стенок заготовки. Стоит отметить, что важным условием является утончение металлопроката не более чем на 15%.
Основные методы проведения инженерных расчетов
Для ответственного строительства, например, полноценного жилого дома, лучше доверить расчеты специалистам и проектировщикам. Рассматривая иные объекты можно воспользоваться готовыми программами в интернете типа гибочного калькулятора для профильных труб. Также существуют готовые справочные таблицы и ряд формул для расчета профиля на изгиб. Рассмотрим детальнее каждый из трех способов.
Табличный подход
Технические справочники составляются с учетом разнообразия опорной системы, способов фиксации образцов на этих опорах. Также рассматривается природа оказываемой нагрузки. Чтобы правильно произвести расчет нагрузки на профильную трубу ориентируясь на таблицы, необходимо рассматривать 4 параметра:
- I – момент инерции трубы (значения можно взять из табличных сведений в документах ГОСТ 8639-82 для квадратного сечения и ГОСТ 8645-68 – для прямоугольного);
- L – длина рабочего пролета;
- Q – механическая нагрузка на трубу;
- модуль упругости (показатели берутся из действующих СНиП).
Все эти значения впоследствии пригодятся для проведения вычислений по формуле. Здесь будут учитываться распределение давления и способ фиксации профиля к опорной системе. Стоит отметить, что формулы для расчета трубы на прогиб в зависимости от схемы оказываемой нагрузки могут меняться.
Формула для определения предельного напряжения
Для строительства качественного и выносливого объекта важно определить допустимое значение несущей способности профильной трубы на изгиб. Здесь вычисления основываются на законе Гука. Он раскрывает пропорциональность силы упругости деформациям. То есть искомая величина вероятного напряжения будет результатом деления изгибающего момента силы на механическое сопротивление: Q=M/W.
Если необходимо определить поперечное сечение профиля для стояка, то можно обратиться к другой формуле: F=N/R. Здесь результат площади измеряется в кв.см. За отсчетные параметры принимаются действующая масса (кг) и механическое сопротивление материала во время деформационного процесса (кг/кв.см). Перечисленные показатели можно найти в готовых технических таблицах.
Программное обеспечение
Калькулятор позволяет упростить расчет нагрузки на профильную трубу. Здесь нет необходимости в изучении табличных справочников, информации в нормативных документах. Также не требуется квалификация в инженерном мастерстве. Здесь достаточно ввести требуемые значения относительно характеристик и размеров изделий, некоторые параметры касательно возводимой конструкции. В программу уже внесены все необходимые технические данные, на основе которых результат выдается быстро и с максимальной точностью.
Видео описание
В этом видео продемонстрировано тестирование профильных труб на предмет несущей способности в тепличной конструкции:
Коротко о главном
На конструкции из профильного металлопроката оказывается давление со стороны строительных материалов, природных явлений, человеческого фактора и непредвиденных чрезвычайных происшествий.
На этапе проектирования по СП 20.13330 от 2011 года учитываются 4 типа нагрузок: постоянные, долговременные, кратковременные и особые.
Определение максимально допустимой нагрузки важно, чтобы исключить деформацию профильной трубы и повреждение строения.
Не обязательно проводить инженерные расчеты для компактных ненагруженных конструкций типа оградок и теплиц.
Расчеты проводятся для неответственных объектов посредством справочных таблиц, готовых формул и программного обеспечения для определения максимально допустимой нагрузки на изделия.
Для ответственных объектов расчеты стоит доверить инженерам и проектировщикам с опытом в своей сфере.
Балка занимает роль основополагающего элемента в несущей конструкции. Её функция приравнивается к стержню всей конструкции, который прочно закрепили. При строительстве какого-либо сооружения очень важно осуществить грамотный расчет балки на прогиб и исключить допущение ошибки в расчетах. Прежде всего расчет требуется для определения того, на сколько балка деформируется в процессе эксплуатации сооружения. Если при расчете показатель деформации находится в пределах нормы, то можно определить нужные показатели будущей балки (сечение, материал, размер и так далее).
Делая расчет балки на прочность, необходимо четко знать виды материала, из которого изготавливаются балки (сталь, дерево, бетон, алюминий, стекло и медь). Далее нужно обратить внимание на то, что типы нагрузок, как и их схемы также различаются. Так, например, распределенная нагрузка означает, что давление оказывается не на одну точку, а распределено по всей площади балки. Сосредоточенный тип нагрузки характеризует направленность давления на один небольшой участок (точку) балки.
Вместе с типами, существуют четыре схемы нагрузок:
Наш онлайн калькулятор позволяет сделать расчет, комбинируя все виды балок, типы и схемы нагрузок, при этом абсолютно исключив вероятность допущения ошибки в процессе расчета. Обычно рассчитывают деревянные балки, а также металлические. В процессе вычисления показателя определяется сумма сил, воздействующих на балку, которые направлены перпендикулярно конструкции. Расчет деревянной балки на прогиб осуществляется с учетом материала, т.е. учитывают вид древесины, её гибкость и многие другие параметры, также важно учесть форму сечения балки и нагрузка какого вида оказывается на балку. Сравнивая с расчетом балки из древесины, расчет металлической балки на прогиб существенно отличается, поскольку важное внимание уделяют виду соединения: электросварка, заклепки, болты и другие виды соединений.
Все перечисленные выше нюансы позволяют понять, что расчет балки на прогиб - крайне ответственный этап в процессе стройки какого-либо объекта. От него зависит надежность, долговечность и целостность всей конструкции. Наш калькулятор позволит Вам быстро и безошибочно провести предельно точный расчет.
Какие преимущества даёт наш калькулятор?
- экономия времени;
- исключение допущения ошибки;
- предельная точность в расчете;
- приятный и понятный интерфейс;
- дополнительный справочный материал.
Таким образом, созданный нами онлайн калькулятор является незаменимым инструментом в процессе работы специалиста, которому необходимо осуществить расчет балки или любого другого важного показателя.
Читайте также: