Как правильно производить расчет профильной трубы на прогиб?

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:

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

Классификация нагрузок на профильную трубу

Согласно СП 20.13330.2011 по времени действия выделяют следующие типы нагрузок:

постоянные, вес и давление которых не меняется со временем (вес частей здания, грунта и т.

д.);временные длительные (вес лестницы, котлов в коттедже, перегородок из гипсокартона);кратковременные (снеговые и ветровые, вес людей, мебели, транспорт и т. д.);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:

материал для навеса;вес снега;сильный ветер;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 сеченияРазмеры профиля, ммМаксимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета1 метр2 метра3 метра4 метра5 метров6 метровТруба 40х40х27091737235165Труба 40х40х39492319646216Труба 50х50х21165286120613114Труба 50х50х31615396167844319Труба 60х60х21714422180935026Труба 60х60х323935892501296935Труба 80х80х34492111047825214482Труба 100х100х374731851803430253152Труба 100х100х492172283990529310185Труба 120х120х41372633391484801478296Труба 140х140х419062473620691125679429Таблица 2. Нагрузка для профильной трубы прямоугольного сечения (рассчитывается по большей стороне)Размеры профиля, ммМаксимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета1 метр2 метра3 метра4 метра5 метров6 метровТруба 50х25х26841676934166Труба 60х40х31255308130663517Труба 80х40х219114712021055831Труба 80х40х326726582811468143Труба 80х60х3358388438019911262Труба 100х50х454891357585309176101Труба 120х80х378541947846455269164

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:

расчет нагрузки при помощи справочных таблиц;использование формулы напряжения при изгибе трубы;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:

значение момента инерции трубы (I) из таблиц ГОСТ 8639-82 (для квадратных труб) и ГОСТ 8645-68 (для прямоугольных труб);значение длины пролета (L);значение нагрузки на трубу (Q);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!

31.05.2018

Используя профильную трубу для создания несущих конструкций, в обязательном порядке должны выполняться расчеты на изгиб. Такой вид трубного проката применяется в промышленном, коммерческом и частном строительстве.

Из него изготавливают навесы, всевозможные каркасные и лестничные конструкции, фермы, стеллажи, козырьки, тепличные сооружения, элементы кровельной системы, беседки. Поэтому без правильных и тщательных расчетов никак не обойтись. Превышение допустимого давления приведет к деформации или разрыву изделия в месте сгибания профтрубы.

Используя методы расчета нагрузок на профильную трубу, можно:

сохранить первоначальную форму изделий;придать конструкции повышенной прочности;увеличить период эксплуатации;минимизировать расходы на материале;избежать негативных разрушительных последствий.

Какая нагрузка действует на профтрубу?

Важным критерием, который учитывается при подсчетах, является время воздействия и тип нагрузок. Данные показатели регламентированы СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Различают силу давления:

Постоянные, когда масса и воздействующая сила не меняются на протяжении длительного временного периода. Воздействия создаются элементами здания (несущими и ограждающими конструкциями), грунтами, гидростатическим давлением.Длительные.

Временные перегородки из ГКЛ, стационарное оборудование, складируемые материалы, а также как результат изменения влажности или усадки.Кратковременные. Оборудование, вес людей и транспортных средств, климатические, создаваемые снегом, ветром, перепадами температур, обледенением.Особые. Сейсмические и взрывные воздействия, влекущие изменения структуры грунта, результат столкновения транспортных средств и обусловленные пожаром.

В Своде правил представлены формулы для подсчета, таблицы и схемы по каждому типу нагрузок. Также берется в учет реалистичное сочетание все типов давления.

Показатели массы и нагрузки на изгиб

При расчете профильной трубы: масса и изгиб являются основными показателями.

Знать вес погонного метра проката нужно, чтобы не ошибиться в прочностных значениях создаваемой конструкции. Метод определения направлен на подбор оптимального сечения трубного проката при разной его длине. Наглядный пример соотношений этих двух показателей представлен в таблицах ниже.

Табл.№1. Значения для изделий квадратного сечения:

Табл. №2. Значения для изделий прямоугольного сечения:

Методы и формулы для вычисления

Чтобы рассчитать прочность трубы профильной на изгиб необходимо определить максимальное напряжение на ту либо иную точку конструкции. Каждый вид материала, из которого изготавливается прокатная продукция, обладает индивидуальным показателем напряжения и точкой сопротивления.

В учет берутся следующие параметры: вид проката, сечение, толщина стенки, общие характеристики. Владея такими данными, можно предположить, какие будут последствия от воздействия различных факторов, в том числе окружающей среды. При давлении на поперечную часть профтрубы напряжение создается даже в точках, которые удалены от нейтральной оси.

Получить данные можно разными способами:

Берутся готовые показатели из строительных справочников и подставляются в формулу. Такие действия предусматривают выбор трубного проката в соответствии с указанными характеристиками, что позволяет делать самые точные подсчеты прогиба. ГОСТ 8639-82 (для изделий квадратного сечения) и ГОСТ 8645-68 (прямоугольного) регламентированы: момент инерции трубы (I), длину пролета (L), нагрузку (Q), модуль упругости в соответствии СНиП.

Схемы вычислений индивидуальные и для каждого случая подбирается формула.Самостоятельно рассчитывается прочность на изгиб. В данном случае применим Закон Гука, который выражается формулой: Pизг = M/W, где Pизг — величина прочностного предела, M — изгибающий момент; W — сопротивление. Такие вычисления требуют дополнений: учитываются характеристики исходного материала, давления и т.

д.При помощи калькулятора. В специальную расчетную таблицу вносятся исходные данные — длина пролета, нормативная и расчетная нагрузка, Fmax,количество изделий, расчетное сопротивление, параметры. После нажатия на клавишу «Рассчитать» выдается готовый результат.

Не стоит выполнять расчеты самостоятельно. Нужно уметь пользоваться ГОСТами, СНиПами и владеть сложной специфической техникой — сопроматом. При малейших неточностях в подсчетах не избежать серьезных последствий.

Проще применить один из калькуляторов для расчета нагрузки на профильную трубу:

http://www.rsi-llc.ru/calculator/http://svoydomtoday.ru/building-onlayn-calculators/336-rschet-kvadratnoy-trubi-na-progib-i-izgib.htmlhttps://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/raschet-balok-iz-trub-na-izgib.html

Также полезно будет просмотреть видео:

Расчет нагрузки на профильную трубу калькуляторСсылка на основную публикацию

На нашем сайте представлен калькулятор для определения изгиба балок из труб. Логика расчета изгиба позволяет получить максимально точные значения. Перед расчетом изгиба настоятельно рекомендуем вам ознакомиться с инструкциями к онлайн калькуляторамдля определения изгиба.

Онлайн калькулятор

Предназначение калькулятора для определения изгиба

Для создания каркасов различных строений самое большое распространение получила древесина. Из нее, как из пластилина, можно сотворить конструкцию любой сложности. Однако далеко не последнее место занимает и такой конструкционный материал как различные металлические профили.

Их выгодно отличает такое свойство как пластичность, долговечность и прочность. Не последнее место среди таких материалов занимают профильные и круглые трубы. Попытайтесь представить себе навес для автомобиля из профильной трубы с покрытием из поликарбоната и такое же строение из уголка.

Похоже, двух мнений быть не может. А любая балка в конструкции должна быть просчитана. Это необходимо по двум причинам:

Получить объект с достаточным запасом прочности под воздействием собственного веса, а также ветровых и снеговых нагрузок.Подобрать минимально допустимый для строения профиль с целью минимизировать расходы на материалы.

Для достижения этой цели необходимо воспользоваться нашим онлайн калькулятором и рассчитать балку из трубы на изгиб. Это в случае, если деталь закреплена с одной стороны (консольная). Если же закреплены оба конца, понадобится рассчитать балку на прогиб.

При этом необходимо учитывать следующие обстоятельства:

Размеры и сечение: (профильная или круглая).

Для балки из профильной прямоугольной трубы расчет производится с учетом направления воздействия. При расчете балок из квадратной трубы этот фактор одинаков для любого направления воздействия.Прочностные характеристики материала с учетом толщины стенок и марки материала. Это особенно актуально при использовании балок из круглой трубы, расчет которой в значительной степени зависит от указанных характеристик ввиду многообразия применяемых материалов.

Виды вероятных нагрузок

Как можно классифицировать нагрузки на балку? В соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» моменты  нагружения конструкции можно распределить по следующим признакам:

постоянные – давление и вес которых не изменяются с течением времени, это такие, как собственный вес конструкции;временные длительные, учитывающие вес дополнительных конструкций сооружения, включая оборудование, мебель и прочее;кратковременные поперечные, зависящие от внешних условий эксплуатации – нагрузки от ветра, снега или дождя, для определения которых производится собственный расчет, зависящий от района расположения объекта. Такие нагружения в экстремальных условиях создают условия, при которых возможно прогибание балки.особые условия воздействия, к которым можно отнести воздействие от удара автомобиля во время парковки, в результате которого опора может прогибаться;сейсмические – для местностей с определенной сейсмической активностью.

Прочностью перекрытия определяется уровень безопасности проживания на загородном участке или в деревенском доме.

Степень нагружения конструкций можно подбирать по таблицам, при этом учитываются:

величина момента инерции, обозначенная в стандартах;длина пролета;величина нагрузки;модуль Юнга (справочные данные).

В таблицах приводятся готовые данные, рассчитанные по специальной формуле например для круглых, квадратных и прямоугольных профилей.

Все прочностные расчеты несущих конструкций по определению сложны в исполнении и требуют специальной инженерной подготовки в области сопротивления материалов. Поэтому лучше воспользоваться специальным онлайн-калькулятором. Чтобы рассчитать нагрузки достаточно ввести исходные данные в таблицу и на выходе можно получить точный результат быстро и без особых затруднений.

Балочная ферма, подсчет которой произведен таким образом, будет надежной конструкцией на долгое время. При правильном расчете предельная жесткость перекрытия гарантирована.

Записи по теме:

Опубликовано: Сентябрь 18, 2017

(9оценок, среднее: 4,56из 5)Загрузка…

Профилированная труба становится все более популярным строительным материалом. Она применяется для возведения таких строительных элементов, как перекрытие, несущий каркас, балка. Такое широкое применение связано в первую очередь с простотой строительства, эксплуатации, обслуживания конструкций, а также небольшим весом самих изделий.

Однако важно помнить, что, профильная труба должна иметь повышенную прочность на изгиб, а как ее рассчитать пойдет речь далее в статье.

Предлагаем воспользоваться онлайн калькулятором для расчета балок различного сечения из труб на изгиб.

Профильными называются трубы, имеющие в разрезе отличное от круглого сечение. Наиболее распространенными вариантами являются,  прямоугольные и квадратные изделия. Как уже говорилось, особенная популярность этого вида связана с одним из его ключевых преимуществ – конструкция будет обладать небольшим весом.

Более того, специфическая форма значительно упрощает крепление как друг к другу, так к иным поверхностям. Данный тип строительных изделий, согласно ГОСТу, производится из широкого набора металлов и сплавов. Однако наиболее часто используемыми являются стальные профилированные трубы из углеродистой и низколегированной стали.

Каждый металл обладает важным природным качеством – точкой сопротивления. Она может быть как минимальная, так и максимальная. Последняя, например, является причиной деформации возведенных сооружений, ведет к перегибам и, как следствие, к изломам.

При выполнении загиба важно оценивать такие характеристики, как размер, сечение, вид изделия, его плотность, а также жесткость материала и его гибкость.  Зная все эти общие свойства металла можно понять, как в процессе эксплуатации поведет себя конструкция.

Важно помнить, что когда вы будете сгибать изделие, внутренние части конструкции подвергаются сжатию, их плотность увеличивается, а сами они уменьшаются в размерах. Наружный слой, соответственно, становится длиннее, менее плотным, но более растянутым.

При этом срединные участки сохраняют свои изначальные характеристики даже после завершения процесса. Отсюда следует всегда помнить, что в процессе сгибания напряжение обязательно будет возникать даже в областях, максимально далеко расположенных от нейтральной зоны. Максимальное же давление будет в тех слоях, которые очень близко расположены к этой самой нейтральной оси.

Допустимые радиусы сгиба исходя из прочности материала

ГОСТы очень подробно регулируют как свойства и характеристики элементов, так и процедуру из трансформирования.

К этому относится минимальный радиус изгиба профильной трубы. Он определяется в зависимости от условий, при которых осуществляется загиб. При сгибании с использованием песка, которым она набивается, или через нагревание наружный диаметр должен начинаться от 3,5DN.

Если у мастера есть возможность применять специализированное оборудование (например, трубогибочный станок), которое позволяет осуществлять необходимые операции без нагревания или иных дополнительных действий, то в этом случае диаметр должен минимально составлять 4DN.

Если вы хотите выполнить сгиб, который бы был достаточно крутым, например для того, чтобы выполнить согнутый отвод канализации или трубопровод, то в этом случае диаметр должен составлять минимум 1DN, так как изгибание будет иными способами, преимущественно с применение высоких температур.

Разумеется, значения, предусмотренные государственными стандартами можно и немного уменьшать, тогда нужно очень внимательно производить расчет прочности трубы на изгиб. Если способ сгибания позволят быть уверенным, что толщина стенки уменьшится на 15% от изначальной, то в этом случае возможны отступления от ГОСТа, а само сгибание можно осуществлять меньше указанных величин, что не окажет существенного влияния на прочность в дальнейшем.

Применяемые формулы и таблицы

Для того чтобы успешно, без непредвиденных осложнений выполнить расчет трубы на прогиб, нужно вычислить размер детали в длину. Данная величина рассчитывается по несложной формуле, которая имеет вид:

L = 0.0175 × r × α + I

В этом выражении основные показатели представлены следующими буквенными выражениями:

r – радиус изгиба профильной трубы (мм);α – соответствует углу, который вы в конечном итоге хотите получить;I – расстояние в 100/300, используемое при работе со специальным оборудованием для удержания заготовки.

При осуществлении расчета трубы на прогиб важным этапом работы является вычисление сгибаемого элемента.

Смотреть видео

Осуществляя оценку, мы должны оценивать величину участка, которые необходимо изогнуть. Формула для этого чрезвычайно проста, она имеет следующий вид:

U = π × α / 180 (r + DH / 2)

Здесь входящие в формулу элементы можно представить следующим образом:

π в этом случае принимается равным 3,14;α – представляет собой угол изгиба, выраженный в градусах;r – радиус изгиба (мм);DH – внешний диаметр.

Для удобства мастера и для наибольшей безопасности при проведении работ, а также при эксплуатации возведенных конструкций из меди и латуни ГОСТы содержат наименьшие показатели для основных характеристик, используемых для вычисления прочности профильной трубы на изгиб. Данная информация содержится в ГОСТах №494/90, №617/90.

Для вашего удобства основные характеристики, необходимые для определения прочности профильной трубы на изгиб – в таблице.

Таблица 1.

Если предыдущая таблица в основном содержала фиксированные значения для элементов из меди и латуни, то следующая будет содержать данные для стальных элементов. Эта таблица позволяет оценить нагрузку на изгиб профильной трубы (ГОСТ № 3262/75).

Таблица 2.

Как уже говорилось, важную роль в расчете прочности квадратной трубы на изгиб (равно как и круглой) играет толщина стенок. Именно поэтому следующая таблица позволяет при расчетах одновременно учитывать как толщину стенок, так и диаметр.

Таблица 3.

Технологический процесс изгиба

Как уже справедливо отмечалось, любая деформация металлической конструкции является причиной дополнительного напряжения на стенках конструкции. На внутреннем слое это связано с увеличением плотности металла из-за сжатия, а не внешнем участке причиной становится, наоборот, растяжение, уменьшающее плотность металла.

Во время сгибания ожидаемо меняется форма сечения. Это актуально для круглых, прямоугольных и труб имеющих форму квадрата. Для двух последних эти изменения не являются сильно выраженными, чего не скажешь о круглых.

Так кольцевой профиль становится овальным. Примечательно, что наибольшее изменение формы можно наблюдать непосредственно в месте сгиба, а чем дальше от него, тем более близкой к изначальной форме будет оставаться сечение.

Смотреть видео

Однако важно правильно оценивать силу воздействия, степень деформации трубы, чтобы избежать ненужных разломов, искривлений. Для детали, диаметр которой составляет до 20 мм, степень овальной деформации должна быть не выше 15%.

С увеличением профиля значение еще больше уменьшается и составляет всего 12,5%. Еще одним важным элементом является наличие складок (особенно этому подвержены изделия с тонкими стенками). Данный фактор очень важен, если изгибаемая конструкция будет служить трубопроводом.

Образуемые складки снижают проходимость, повышают сопротивление проходящей жидкости, увеличивают степень засорения. Так что при использовании изгибаемой трубы именно в этих целях, необходимо тщательно подходить к выбору толщины стенок изделия.

Какая нагрузка действует на профильный трубопрокат

Расчет прочности трубы на изгиб сводится к простому определению максимального напряжения на ту или иную точку конструкции. Важно понимать, из какого материала произведена профиль, так как каждый из них обладает своим показателем напряжения.

Для правильных вычислений нужно применять нужную формулу. В данном случае применяются положения закона Гука, которые гласят, что сила упругости прямо пропорциональна деформации. Выражение для расчетов имеет следующий вид:

НАПРЯЖЕНИЕ = M / W , где:

M – значение степени изгиба по оси, вдоль которой воздействует сила; W – значение сопротивления сгиба, берущееся по той же оси.

Как узнать правильность расчетов?

Как уже говорилось, каждый металл или сплав имеет свои собственные нормальные значения напряжения. Именно определение этих величин является одной из основных задач, которые стоят перед вами, когда вы решили возвести постройку из профиля.

Для того чтобы быть уверенным в правильности результатов, нужно знать несколько важных правил и, разумеется, следовать им.

Все вычисления выполнять точно, аккуратно, не торопясь. На каждом этапе, следует руководствоваться соответствующими формулами, не стараясь подгонять значения под удобные для себя самого.Рассчитав прочность профильной трубы на изгиб, следует следить за тем, чтобы полученные показатели не были больше установленных максимальных значений.Принимать во внимание материал, из которого изготовлен профиль, толщину стенок, чтобы не допустить его разрушения или деформации, затрудняющей в будущем функционирование конструкции.Перед выполнением вычислений необходимо схематично изобразить будущий элемент. На основании этого технического рисунка можно производить более точные расчеты, которые будут застрахованы от ошибок, связанный с неправильным пониманием формы конструкции.

Смотреть видео

Следуя всем необходимым правилам, а также технике безопасности, даже непрофессионал может быть уверен, что все его результаты по расчету прочности трубы на изгиб окажутся верными и результат будет успешным. Постоянная же проверка своих вычислений и контроль на каждом этапе выполнения работ является ключом к удачному завершению дела.

Записи по теме:

Опубликовано: Август 2, 2017

(5оценок, среднее: 4,20из 5)Загрузка…

Источники:

• protryby.ru
• viascio.ru
• trubanet.ru
• trubanet.ru