(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Несущая способность профильной трубы


Как рассчитать нагрузку на профильную трубу

Выбирая профильную трубу для несущих конструкций самостоятельно, заказчик понимает важность точных вычислений параметров и нагрузки. В этой статье мы попробуем разобраться, стоит ли экономить на расчетах.

С приходом лета начинается строительный сезон для компаний, владельцев коттеджей, дачных участков. Кто-то строит беседку, теплицу или забор, другие люди перекрывают кровлю или возводят баню. И когда перед заказчиком возникает вопрос о несущих конструкциях, чаще выбор останавливается на профильной трубе из-за низкой стоимости и прочности на изгиб при малом весе.

Какая нагрузка действует на профильную трубу

Другой вопрос, как рассчитать размеры профильной трубы так, чтобы обойтись «малой кровью», купить подходящую по нагрузке трубу. Для изготовления перил, оградок, теплиц можно обойтись без расчетов. Но если вы строите навес, кровлю, козырек, без серьезных расчетов нагрузки не обойтись.

Каждый материал сопротивляется воздействию внешних нагрузок, и сталь – не исключение. Когда нагрузка на профильную трубу не превышает допустимых значений, то конструкция согнется, но выдержит нагрузку. Если вес груза убрать, профиль примет исходное положение. В случае превышения допустимых значений нагрузки труба деформируется и остается такой навсегда, либо разрывается в месте сгиба.

Чтобы исключить негативные последствия, при расчете профильной трубы учитывайте:

  1. размеры и сечение (квадратное или прямоугольное);
  2. напряжение конструкции;
  3. прочность стали;
  4. типы возможных нагрузок.

Классификация нагрузок на профильную трубу

Согласно СП 20.13330.2011 по времени действия выделяют следующие типы нагрузок:

  1. постоянные, вес и давление которых не меняется со временем (вес частей здания, грунта и т.д.);
  2. временные длительные (вес лестницы, котлов в коттедже, перегородок из гипсокартона);
  3. кратковременные (снеговые и ветровые, вес людей, мебели, транспорт и т.д.);
  4. особые (землетрясения, взрывы, удар машины и т.д).

К примеру, вы сооружаете навес во дворе участка и используете профильную трубу как несущую конструкцию. Тогда при расчете трубы учитывайте возможные нагрузки:

  1. материал для навеса;
  2. вес снега;
  3. сильный ветер;
  4. возможное столкновение автомобиля с опорой во время неудачной парковки во дворе.

Для этого воспользуйтесь СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». В ней есть карты и правила, необходимые для правильного расчета нагрузки профиля.

Расчетные схемы нагрузки на профильную трубу

Кроме типов и видов нагрузки на профили, при расчете трубы учитываются виды опор и характер распределения нагрузки. Калькулятор рассчитывает, используя только 6 типов расчетных схем.

Максимальные нагрузки на профильную трубу

Некоторые читатели задаются вопросом: «Зачем делать такие сложные расчеты, если мне нужно сварить перила для крыльца». В таких случаях нет необходимости в сложных расчетах с учетом нюансов, так как можно прибегнуть к готовым решениям (таб. 1, 2).

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 Труба 40х40х3 Труба 50х50х2 Труба 50х50х3 Труба 60х60х2 Труба 60х60х3 Труба 80х80х3 Труба 100х100х3 Труба 100х100х4 Труба 120х120х4 Труба 140х140х4
709 173 72 35 16 5
949 231 96 46 21 6
1165 286 120 61 31 14
1615 396 167 84 43 19
1714 422 180 93 50 26
2393 589 250 129 69 35
4492 1110 478 252 144 82
7473 1851 803 430 253 152
9217 2283 990 529 310 185
13726 3339 1484 801 478 296
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 Труба 60х40х3 Труба 80х40х2 Труба 80х40х3 Труба 80х60х3 Труба 100х50х4 Труба 120х80х3
684 167 69 34 16 6
1255 308 130 66 35 17
1911 471 202 105 58 31
2672 658 281 146 81 43
3583 884 380 199 112 62
5489 1357 585 309 176 101
7854 1947 846 455 269 164

Пользуясь готовыми расчетами, помните, что в таблицах 2 и 3 указана максимальная нагрузка, от воздействия которой труба согнется, но не сломается. При ликвидации нагрузки (прекращение сильного ветра) профиль вновь обретет первоначальное состояние. Превышение максимальной нагрузки даже на 1 кг ведет к деформации или разрушению конструкции, поэтому покупайте трубу с запасом прочности, в 2 – 3 раза превышающим предельное значение.

Методы расчета нагрузок на профильную трубу

Для расчета нагрузок на профили используются методы:

  1. расчет нагрузки при помощи справочных таблиц;
  2. использование формулы напряжения при изгибе трубы;
  3. определение нагрузки при помощи специального калькулятора.

Как рассчитать нагрузку с помощью справочных таблиц

Этот метод точен и учитывает виды опор, закрепление профиля на опорах и характер нагрузки. Для расчета прогиба профильной трубы с помощью справочных таблиц необходимы следующие данные:

  1. значение момента инерции трубы (I) из таблиц 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 действующего СНиП.

Эти значения подставляют в нужную формулу, которая зависит от закрепления на опорах и распределения нагрузки. Для каждой расчетной схемы нагрузки формулы прогиба меняются.

Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе профильной трубы

Расчет напряжения при изгибе вычисляется при помощи формулы:

Ризг= M/W,

где M – изгибающий момент силы, а W – сопротивление.

Согласно закону Гука сила упругости прямо пропорциональна величине деформации. Теперь подставляют значения для нужного профиля. Дальше формула уточняется и дополняется, исходя из характеристик стали для профильной трубы, нагрузки и т.д.

Юлия Петриченко, эксперт

Калькулятор для расчета нагрузки на профильную трубу

Расчет профильной трубы на прогиб – сложный и трудоемкий процесс. Для этого надо внимательно изучить ГОСТы и другие нормативные документы, изучить виды опор и нагрузок на будущую конструкцию, построить схему, добавить запас прочности. Малейшая ошибка при расчетах приведет к печальному финалу. Поэтому, не зная физики и Сопромата, лучше доверить расчеты ответственных конструкций (кровля, каркас) профессионалам. Они помогут провести точные расчеты при меньших затратах.

Если вы решили вопрос расчета нагрузки на профильную трубу, поделитесь опытом и расскажите, для чего вы ее использовали в комментариях!

protryby.ru

Виды нагрузок действующих на профильную трубу и способы ее 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

Как рассчитать нагрузку на профильную трубу

Содержание

Какая нагрузка действует на профильную трубу

Методы расчета нагрузок на профильную трубу

Выбирая профильную трубу для несущих конструкций самостоятельно, заказчик понимает важность точных вычислений параметров и нагрузки. В этой статье мы попробуем разобраться, стоит ли экономить на расчетах.

С приходом лета начинается строительный сезон для компаний, владельцев коттеджей, дачных участков. Кто-то строит беседку, теплицу или забор, другие люди перекрывают кровлю или возводят баню. И когда перед заказчиком возникает вопрос о несущих конструкциях, чаще выбор останавливается на профильной трубе из-за низкой стоимости и прочности на изгиб при малом весе.

Какая нагрузка действует на профильную трубу

Другой вопрос, как рассчитать размеры профильной трубы так, чтобы обойтись «малой кровью», купить подходящую по нагрузке трубу. Для изготовления перил, оградок, теплиц можно обойтись без расчетов. Но если вы строите навес, кровлю, козырек, без серьезных расчетов нагрузки не обойтись.

Важно! Каждый материал сопротивляется воздействию внешних нагрузок, и сталь – не исключение. Когда нагрузка на профильную трубу не превышает допустимых значений, то конструкция согнется, но выдержит нагрузку. Если вес груза убрать, профиль примет исходное положение. В случае превышения допустимых значений нагрузки труба деформируется и остается такой навсегда, либо разрывается в месте сгиба.

Чтобы исключить негативные последствия, при расчете профильной трубы учитывайте:

  1. размеры и сечение (квадратное или прямоугольное);
  2. напряжение конструкции;
  3. прочность стали;
  4. типы возможных нагрузок.

Классификация нагрузок на профильную трубу

Согласно СП 20.13330.2011 по времени действия выделяют следующие типы нагрузок:

  1. постоянные, вес и давление которых не меняется со временем (вес частей здания, грунта и т.д.);
  2. временные длительные (вес лестницы, котлов в коттедже, перегородок из гипсокартона);
  3. кратковременные (снеговые и ветровые, вес людей, мебели, транспорт и т.д.);
  4. особые (землетрясения, взрывы, удар машины и т.д).

На заметку! К примеру, вы сооружаете навес во дворе участка и используете профильную трубу как несущую конструкцию. Тогда при расчете трубы учитывайте возможные нагрузки:

  1. материал для навеса;
  2. вес снега;
  3. сильный ветер;
  4. возможное столкновение автомобиля с опорой во время неудачной парковки во дворе.

Для этого воспользуйтесь СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». В ней есть карты и правила, необходимые для правильного расчета нагрузки профиля.

Расчетные схемы нагрузки на профильную трубу

Кроме типов и видов нагрузки на профили, при расчете трубы учитываются виды опор и характер распределения нагрузки. Калькулятор рассчитывает, используя только 6 типов расчетных схем.

Максимальные нагрузки на профильную трубу

Некоторые читатели задаются вопросом: «Зачем делать такие сложные расчеты, если мне нужно сварить перила для крыльца». В таких случаях нет необходимости в сложных расчетах с учетом нюансов, так как можно прибегнуть к готовым решениям (таб. 1, 2).

Таблица 1. Нагрузка для профильной трубы квадратного сечения
Размеры трубы, мм Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета
1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров
40х40х2 709 173 72 35 16 5
40х40х3 949 231 96 46 21 6
50х50х2 1165 286 120 61 31 14
50х50х3 1615 396 167 84 43 19
60х60х2 1714 422 180 93 50 26
60х60х3 2393 589 250 129 69 35
80х80х3 4492 1110 478 252 144 82
100х100х3 7473 1851 803 430 253 152
100х100х4 9217 2283 990 529 310 185
120х120х4 13726 3339 1484 801 478 296
140х140х4 19062 4736 2069 1125 679 429
Таблица 2. Нагрузка для профильной трубы прямоугольного сечения (рассчитывается по большей стороне)
Размеры трубы, мм Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета
1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров
50х25х2 684 167 69 34 16 6
60х40х3 1255 308 130 66 35 17
80х40х2 1911 471 202 105 58 31
80х40х3 2672 658 281 146 81 43
80х60х3 3583 884 380 199 112 62
100х50х4 5489 1357 585 309 176 101
120х80х3 7854 1947 846 455 269 164

Это интересно! Пользуясь готовыми расчетами, помните, что в таблицах 2 и 3 указана максимальная нагрузка, от воздействия которой труба согнется, но не сломается. При ликвидации нагрузки (прекращение сильного ветра) профиль вновь обретет первоначальное состояние. Превышение максимальной нагрузки даже на 1 кг ведет к деформации или разрушению конструкции, поэтому покупайте трубу с запасом прочности, в 2 – 3 раза превышающим предельное значение.

Методы расчета нагрузок на профильную трубу

Для расчета нагрузок на профили используются методы:

  1. расчет нагрузки при помощи справочных таблиц;
  2. использование формулы напряжения при изгибе трубы;
  3. определение нагрузки при помощи специального калькулятора.

Как рассчитать нагрузку с помощью справочных таблиц

Этот метод точен и учитывает виды опор, закрепление профиля на опорах и характер нагрузки. Для расчета прогиба профильной трубы с помощью справочных таблиц необходимы следующие данные:

  1. значение момента инерции трубы (I) из таблиц 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 действующего СНиП.

Эти значения подставляют в нужную формулу, которая зависит от закрепления на опорах и распределения нагрузки. Для каждой расчетной схемы нагрузки формулы прогиба меняются.

Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе профильной трубы

Расчет напряжения при изгибе вычисляется при помощи формулы:

Ризг= M/W,

где M – изгибающий момент силы, а W – сопротивление.

Согласно закону Гука сила упругости прямо пропорциональна величине деформации. Теперь подставляют значения для нужного профиля. Дальше формула уточняется и дополняется, исходя из характеристик стали для профильной трубы, нагрузки и т.д.

mastgrad.ru

Как выбрать сечение профильной трубы

 09.11.2017

Высокая прочность, небольшой вес, удобство монтажа – благодаря этим трем качествам профильные трубы активно используют в строительстве. Работать с прямоугольной или квадратной трубой намного легче, чем с круглой, но при этом важно правильно выбрать параметры сечения проката. От них зависят прочность и долговечность конечной конструкции.

Нормативные документы для выполнения расчета

При выполнении расчетов лучше пользоваться специальными нормативными документами:

  • СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» (в своде правил указаны все виды нагрузок, которые необходимо учитывать при строительстве зданий и сооружений);
  • СНиП II-23-81 «Нормы проектирования. Стальные конструкции» (в документе указаны строительные нормы, которые необходимо соблюдать при проектировании и строительстве стальных конструкций с учетом их вида и используемых материалов).

Нагрузки, воздействующие на трубы, и их виды

Профильные трубы могут выдерживать высокие нагрузки благодаря ребрам жесткости. Поэтому их используют для строительства различных каркасных конструкций. При сооружении перил или ограждений вполне можно обойтись без расчетов, потому что нагрузки на эти конструкции небольшие.

А вот при строительстве беседок, ферм, навесов или козырьков учет нагрузок обязателен. Профильные трубы, как и любой другой строительный материал, имеют свой предел прочности. Если его превысить, нагрузки воздействуют на прокат разрушающе: он изменит форму или разорвется. Такие последствия может вызвать, например, слой снега на навесе.

Согласно СП 20.13330.2011 нагрузки делят на постоянные и временные. Постоянные – вес частей зданий и сооружений. Временные делятся на три вида:

  1. Длительные. К ним относятся вес временных перегородок, воздействия, вызванные усадкой материалов, деформациями оснований зданий, изменением влажности, и прочее.
  2. Кратковременные. Нагрузки от оборудования или людей, а также температурные, снеговые и ветровые.
  3. Особые. Нагрузки, которые могут возникнуть в результате пожара, взрыва или сейсмического воздействия, при столкновении транспортных средств с конструкцией.

Во внимание нужно принимать все перечисленные виды воздействий на профильные трубы. За исключением особых нагрузок, которые логично учитывать только в сейсмоопасных районах.

Большой слой снега увеличивает нагрузку на металлоконструкцию Сфера применения металлокаркасного строительства расширяется. Его применяют не только при возведении производственных цехов, ферм, ангаров, теплиц, но и магазинов, кафе и жилых домов. Лидерство в каркасном строительстве принадлежит Северной Америке. Здесь возводят 1,5 млн домов ежегодно.

Показатели максимальной нагрузки для профильных труб

В таблицах приведены данные о максимальных нагрузках, которые способны выдержать профильные трубы. Под их воздействием прокат прогнется, но вернет свою форму, как только нагрузки прекратятся. Если превысить предел максимально допустимых нагрузок, конструкция разрушится.

Трубы квадратного сечения

Размеры трубы,

мм

Максимальная нагрузка, кг

для пролета величиной

1 м

2 м

3 м

4 м

5 м

6 м

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

120×120×4

13 726

3339

1484

801

478

296

140×140×4

19 062

4736

2069

1125

679

429

Трубы прямоугольного сечения

Размеры трубы,

мм

Максимальная нагрузка, кг

для пролета величиной

1 м

2 м

3 м

4 м

5 м

6 м

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

112

62

100×50×4

5489

1357

585

309

176

101

120×80×3

7854

1947

846

455

269

164

К такому результату может привести превышение максимально допустимых нагрузок

Методы расчета нагрузок, воздействующих на профильную трубу

Нагрузки, воздействующие на профильную трубу, можно вычислить тремя способами:

  1. Специализированные калькуляторы. Один из таких сервисов можно найти по этой ссылке: svoydomtoday.ru.
  2. Справочные таблицы. В данном случае понадобятся данные таблиц 1 ГОСТов 8639-82 и 8645-68. Это точный метод. Но воспользоваться им без специальных знаний будет трудно. Для каждого варианта распределения нагрузки и закрепления профильной трубы на опорах применяется отдельная формула.
  3. Расчет на изгиб. Не вдаваясь в подробности науки о сопротивлении материалов, приведем формулу, которая берется за основу:

где P – напряжение при изгибе,

M – изгибающий момент

W – момент сопротивления сечения

Заключение

Практика не один раз подтверждала, что только наличие знаний и продуманный подход способны обеспечить требуемый результат. Такая формулировка вполне подходит и для строительной сферы. Если для расчета какой-либо металлоконструкции нет желания обращаться к профильным специалистам, нужно как минимум воспользоваться данными таблиц, приведенными выше, или специализированными калькуляторами. Это обеспечит требуемую безопасность при дальнейшем использовании металлоконструкции.

Возврат к списку

www.ktzholding.com

Таблица для расчета нагрузки на профильную трубу

Допустимая нагрузка на профильную трубу, таблица показателей регламентированы строительными нормами. Эти параметры являются важными характеристиками конструкций, которые применяют при вычислениях.

Профильная труба под нагрузкой

Нагрузка, действующая на профильную трубу

Предельная прочность профильной трубы характеризуется той нагрузкой, которую сможет выдержать изделие. Нормативные показатели нагрузок имеются в СП 20.13330.2011.

Различают такие нагрузки:

  1. Постоянные, при которых вес и усилие не меняются в течение длительного времени. Их создают конструкции зданий, грунты, а также давление стационарных предметов.
  2. Длительные, происходящие от действия перегородок, оборудования, материалов, вследствие усадки грунта и перепадов влажности.
  3. Кратковременные, происходящие от действия оборудования, силы веса людей, автомашин, климатических воздействий, от снега, льда, изменения температуры, порывов ветра.
  4. Особые — это сейсмические воздействия, результаты взрыва, при которых происходят колебания состава грунтов, а также произошедшие в результате аварий или пожаров.

Например, нужно подсчитать допустимые нагрузки на материал для навеса. В СП имеются формулы для расчета давления, есть таблицы для каждого типа воздействий. Учитывается сочетание всех видов давления.

Классификация нагрузок

При покупке труб нужно учитывать параметры, и какое давление они смогут выдержать. Профильные трубы применяют для каркаса разных сооружений, выбирать эти конструкции нужно точно.

Достоинствами профильных труб считаются:

  • прочность;
  • легкость;
  • стойкость к различным воздействиям;
  • несложная установка.

При строительстве беседки не подсчитывают воздействия, потому что легкие конструкции не подвергаются действию больших усилий. А при создании каркаса крупного сооружения надо провести вычисление воздействий на конструкцию. Балки устойчивы к разным повреждениям, но они имеют предел. Если воздействия будут подсчитаны правильно, то профиль под давлением грунта, слоя снега прогибается. Если снег убрать, балка вернется в исходное состояние. Если превысить допустимую силу, труба может поломаться.

Поэтому при покупке профиля подбирают:

  • размеры;
  • сечение;
  • давление на каркас;
  • характеристики стали;
  • силы, которые могут воздействовать на изделие во время эксплуатации.

Таким образом, можно точно вычислить, какую нагрузку держит профильная труба.

Расчетные схемы

Точный расчет нагрузки на профильную трубу начинают с выбора схемы расчета. Сначала вычисляют силу, действующую на конструкцию. Следующий этап — построение схемы нагрузки на профильную трубу с учетом всех действующих сил, размеров и сечения опор. После этого применяют нормативные параметры, имеющиеся в ГОСТ, делают инженерные расчеты. Для простоты вычислений можно использовать онлайн калькулятор, который содержит программы с формулами.

Максимальные нагрузки

Выбирая профиль, нужно учесть допустимый вес, который может выдержать балка или стойка в данном месте расположения. Показатель представлен в качестве распределенной силы, которая приложена в центре профиля. Под действием нагрузки труба согнется, но когда усилие прекратится, придет в исходное положение.

Если максимальная нагрузка превышена, это приведет к поломке конструкции. В расчетах учитывают совместную силу, которая действует на всю длину опоры. Поэтому балки не должны быть слишком большими. Установка мощной трубы может быть невыгодна с экономической точки зрения и вследствие утяжеления всей конструкции.

В этом случае устанавливают добавочные опоры, что дает возможность повысить допустимое давление. Чтобы определить величину предельной силы, можно применить калькулятор.

Методы расчета нагрузки

Используют такие способы расчета:

  • по калькулятору;
  • по таблицам;
  • с применением формул.

Перед расчетами выполняют чертеж, чтобы выяснить виды воздействий. Если профиль фиксируют одним концом, то выполняют расчет прямоугольной трубы на изгиб. Когда профиль крепят на опорах с 2 сторон, расчет делают на сжатие.

При вычислениях по таблицам показатели максимальной силы уже подсчитаны. Этот способ более простой, тут даются результаты расчетов для разных типов профиля. Имеется предельное значение усилия, которое может выдержать профиль. Из имеющихся методик расчета конструктор может выбрать наиболее приемлемый способ.

Для расчетов созданы специальные таблицы. Показатель момента инерции находят в таблице ГОСТ 8639-82. Параметры профиля прямоугольной формы даются в ГОСТ 8645-68.

Расчет на изгиб выполняют по формуле: σ = M/W, где M — представляет изгибающий момент, W — момент сопротивления трубы. Чем больше W, тем меньше усилие в конструкции. Чтобы найти M, надо знать длину профиля и уровень деформации стали. Это значение дается в ГОСТ. Чтобы вычислить значение W, нужно знать величину балки. Затем показатели ставят в формулу и производят вычисления.

Таблица для расчета нагрузки на профильную трубу Ссылка на основную публикацию

trubyda.ru

Стойка из профильной трубы: расчет – какой вес выдержит

Профильная труба является популярным мебельным и строительным элементом, с помощью которого сооружаются довольно прочные конструкции. Для многих читателей может быть открытием, но труба может быть изготовлена не только из стали, но и дерева, и бетона. По крайней мере, это отражено в типовых вычислениях, речь идет о колоннах из этого материала.

Трубы бетонные

Расчет стойки из профильной трубы по отношению к нагрузке, которую она может выдержать учитывает площадь сечения профиля, сопротивление материала, его гибкость, напряжение, инерцию по X и Y, расчетную длину. Значения подставляются в формулу, решение представляет собой суммарную нагрузку. Для практических задач используют упрощенную схему.

Профиль можно применять в сборке практически любых конструкций, промышленного, коммерческого и бытового назначения. В быту ее часто используют для сборки систем хранения вещей, в качестве аквариумной подставки, для навесов на балконе или веранде. На профиле может удерживаться мебель: стол, барная стойка, телевизионная подставка, поручни для занятий. Профиль часто применяется в коммерческом строительстве, из него собирают лестницы, различные легконесущие конструкции для террас, навесов, подиума и сцены.

Разновидности профильных труб

Список можно продолжить, профиль подходит для различных решений, поэтому часто привлекает мастеров, использующих его в строительстве и дизайне. Чаще всего из  трубы изготавливают опору под барную стойку, держатели для шкафа купе или аквариумную подставку. Наиболее щепетильно нужно отнестись к подставке для аквариума и учесть постоянно оказываемую нагрузку. В зависимости от этого параметра выбирается материал для изготовления.

Подставка под аквариум из проф трубы

Проект каркаса и поиск оптимума

Для начала можно порекомендовать сделать чертеж, от которого можно будет отталкиваться в расчетах. При наличии верхней рамы и нескольких опор, на которые будет распределяться напряжение, в зависимости от формы усилие можно будет распределить на несколько стоек. Стоит отметить, что при большей высоте конструкции, несущая способность отдельной профильной опоры будет уменьшаться за счет крутящего момента. При необходимости получения более высокой металлоконструкции добавляют несколько опор, которые связывают ребрами жесткости, равномерно распределяющими напряжение.

Металлоконструкция из профильной трубы

Например, так делаются стойки для навеса из профильной трубы, опирающегося на стену дома. При наличии опорной стены можно не обвязывать направляющие металлокаркаса, а рассчитать плечо, которое упирается в стену. Учитывайте, что в ГОСТе рассматриваются стандартные случаи расчета металлоконструкций.

Аквариумная подставка из профиля, исходя из вышесказанного, должна представлять собой опору с 3-4 ножками. При этом можно остановиться на одной опоре и шарнирных креплениях, распределяющим нагрузку. Для вычисления напряжения учитывается постоянная масса воды в аквариуме и стекла. Сколько выдержит конкретная аквариумная или барная опорная колонна, нужно оценивать по формуле.

Для начала сделайте проект металлоконструкции с указанием точных размеров, а потом проведите подсчеты с учетом суммарного напряжения. Проект можно подготовить в программе SketchUP.

Расчет

Определим оптимальное сечение колонны:

F = N/Ry,

где F – сечение,  N – напряжение по центру тяжести и действия совокупных сил на элемент, Ry – сопротивление выбранного материала (постоянная величина, определяется по таблице).

Работа над проектом в программе SketchUP

Эта формула может использоваться только для получения приблизительных данных, причем обязательно нужно выбирать сечение с запасом, так как напряжение будет направлено не только центрально, но и распределено. В связи с этим могут делаться различные кронштейны, которые компенсируют угловой момент силы, возникающий от действия распределенного напряжения.

Еще одним важным параметром является продольный изгиб, его учет позволит точнее определить сечение колонны:

F = N/φR,

где φ – коэффициент продольного изгиба, который принимают за 0,5–0,8.

Вычисления обычно проводятся с двухкратным запасом. При этом мастера используют значение  φ=0,25 для получения сечения 1-5 колонн конструкции.

Особенности крепежа и распределения напряжения

Металлические стойки под навес из профильной трубы опираются на фундамент и одну из стен. При этом опора может быть выполнена с различным шарнирным соединением. Такая опора может удерживать при достаточной прочности материала довольно большой вес. Скорректировать общий объем можно с помощью типов крепежа, установленной прямо или под наклоном.

Стандартный крепеж колонны делают следующим образом:

  • к фундаменту, верхние боковые;
  • к фундаменту, нижние боковые крепления;
  • к фундаменту, верхние и нижние боковые;
  • нижнее к фундаменту, верхнее к потолку;
  • нижнее плюс боковое к стене.

Используя эту схему, можно убедиться, что наиболее устойчивыми являются опоры с верхним креплением к потолку и нижним к фундаменту. Следующей по устойчивости является металлическая колонна с нижним фундаментным и двумя боковыми креплениями. Другие типы используются для крепежа стекла. Если общая высота сооружения достаточно большая, ставится несколько боковых креплений, равномерно распределяющих нагрузку на боковую стену.

Таким образом, барная стойка из профильной трубы и стекла будет надежно закреплена при креплении к полу и столешнице. При достаточно массивной конструкции рекомендуем добавить боковые ребра жесткости, это придаст некоторый индустриальный лоск в стиле «лофт». Их точная регулировка сделает использование более эргономичным.

Монтаж металлоконструкции

Монтаж каркаса проводится в следующей последовательности:

  • устанавливаются и крепятся вертикальные направляющие к фундаменту;
  • проводится  монтаж креплений – верхних или боковых;
  • делается регулировка;
  • для отдельностоящих сооружений проводится монтаж верха, связывая между собой вертикальные колонны.

При наличии проекта и четкого представления, о какой нагрузке может идти речь, монтаж делается в течение нескольких часов. Для крепежа стекла горизонтально, вертикально и под наклоном можно использовать стекловолоконный профиль.

Расчеты и типовые решения

Чтобы избежать трудоемких вычислений, которые без знания физики и использования калькулятора могут содержать в результате ошибки, рекомендуем использовать типовые решения с минимальной нагрузкой на колонну. Также получить желаемое помогут надежные подвижные шарнирные соединения, для крепления под наклоном и распределения углового момента.  В этом случае важно рассчитать, сколько выдержит такая опора.

Такой подход позволяет рассчитать различную мебель со стальными опорами, крепления в шкафу, при этом быть уверенными в их надежности и долговечности. Регулировка обычно позволяет надежно укрепить конструкцию. Выбирайте качественную сталь от зарекомендовавшего себя российского производителя, так можно избежать покупки продукции низкого качества.

trubygid.ru

Какие факторы учитывать при расчете нагрузки на профильную трубу?

24 October 2016 • 13:57

Профильные трубы популярны из-за достаточно низкой стоимости, малого веса и высокой прочности на изгиб.

При выборе такого вида проката заказчик должен понимать важность  точных вычислений параметров и нагрузки. Если вы решили создать постройку или конструкцию из профильных труб, вам необходимо узнать, какой вес выдержат такие изделия.

Что произойдет, если не рассчитать нагрузку?

1) Если на профильную трубу воздействует вес, который меньше максимально допустимого, то:

- труба не изменит своих параметров,

- труба изогнется, но только на период воздействия нагрузки.

2) Если на профильную трубу воздействует вес, который больше максимально допустимого, то:

- труба изогнется и не вернется в изначальное положение, если нагрузку убрать,

- труба изогнется и сломается, конструкция разрушится.

Можно ли обойтись без расчетов?

Расчеты нужны только при создании построек и конструкций, например, при строительстве навеса, кровли, козырька. Если вы собираетесь возводить  перила, ограды, теплицы, то  можно их не делать.

При расчете нагрузки учитываются следующие факторы:

1) Типы возможных нагрузок:

- постоянные, которые всегда воздействуют на конструкцию определенным весом (вес элементов постройки, грунта и т.п.);

- временные длительные, которые воздействуют в течение длительного времени, но могут быть заменены (вес лестницы, котлов, гипсокартоновых стен и т.п.);

- кратковременные, которые воздействуют в течение небольшого периода (снег и ветер, вес жителей и посетителей, мебели, транспорта и т.п.);

- особые, которые могут воздействовать на постройку в чрезвычайных ситуациях (землетрясения, взрывы, внешние повреждения и т.п).

2) Размеры профильной трубы и рисунок ее сечения (квадрат или прямоугольник).

3) Общее напряжение конструкции.

4) Прочность выбранной вами стали.

Таблицы расчетов нагрузки

В таблицах ниже указаны показатели максимально допустимой нагрузки. Если они будут воздействовать на трубу, профиль не сломается, но погнется. Однако если параметр нагрузки будет выше максимального хотя бы на килограмм, вся конструкция обрушится. Поэтому вам необходимо выбирать изделие, чей запас прочности больше пределов в два или даже в три раза.

Кроме того, вы всегда можете обратиться к нашим специалистам, которые не только произведут расчет допустимой нагрузки, но и смогут подсчитать, какие именно профильные трубы вам потребуются и в каком количестве, во сколько вам обойдется все строительство  и не только.

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

atl-met.ru


Смотрите также