Расчет нагрузки на профильную трубу

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.

Особенности и свойства профильных изделий

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.

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.

Расчет нагрузки на профильную трубу

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.

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.

Предлагаем ознакомиться  Как смонтировать водяной теплый пол в доме своими руками?

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.

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.

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.

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 нагрузок на профильные трубы — Трубы и сантехника

Выбирая профильный прокат, клиент должен осознать, что точные вычисления возможных нагрузок, в зависимости от линейных и иных параметров стояков – очень важны. Любая создаваемая конструкция рассчитана на конкретный вес.

Предлагаем ознакомиться  Труба круглая размеры таблица

Категорически запрещается размещать на ней соединения, предметы, масса которых, с учетом воздействия погодных факторов, будет больше допустимой.

Чтобы знать, для чего нужен расчет нагрузки на профильную трубу, посмотрим, где она используется.

Стояки с профильным сечением нашли свое применение в различных сферах жизнедеятельности человека.

С их помощью:

  • монтируются навесы на балконах, верандах, возле частных домов;
  • собираются лестницы, подиумы, сцены.

На аналогичных конструкциях размещают барные стойки, телевизионные подставки, поручни, аквариумы. Без них нельзя обойтись в строительстве.

Особую популярность детали приобрели при сооружении объектов в сельском хозяйстве. Они незаменимы при возведении ангаров для хранения зерна, складов, гаражей, иных зданий.

Популярность профильных труб объясняется низкой стоимостью, небольшой массой, высокой прочностью при изгибе. Выбирая прокат с прямоугольным или квадратным сечением, большинство заказчиков понимают важность расчета нагрузки на профильную трубу. Учитывается соответствие линейных размеров профилей к возможной силе механического воздействия на деталь.

Что будет, если не учесть возможного воздействия тяжести на конструкцию? О таком думать даже нельзя, поскольку при воздействии максимально допустимого веса возможны 2 варианта:

  • безвозвратный изгиб трубы, поскольку она потеряет свою упругость;
  • разрушение целой конструкции, что чревато негативными последствиями.

Если вы решили использовать профильную трубу для сооружения калитки, ограждения, перил, то расчет на изгиб проводить не обязательно, поскольку нагрузка на такие системы – минимальная.

Приступая к монтажу постройки, необходимо ее начертить. Благодаря такому проекту каркаса, можно проводить определенные расчеты. Для этого нужно проставить точные размеры на чертеже, после чего провести вычисления, учитывая суммарное напряжение. Если все сделать точно, то сооружение будет надежным и безопасным.

Расчет нагрузки на профильную трубу

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.

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

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.

Предлагаем ознакомиться  Проектирование и монтаж систем водоснабжения и канализации

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).

Расчет нагрузки на профильную трубу

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.

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.

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.

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.

Фото - прочность профильной трубы на изгиб

НАПРЯЖЕНИЕ = M / W , где:

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

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.

  1. Все вычисления выполнять точно, аккуратно, не торопясь. На каждом этапе, следует руководствоваться соответствующими формулами, не стараясь подгонять значения под удобные для себя самого.
  2. Рассчитав прочность профильной трубы на изгиб, следует следить за тем, чтобы полученные показатели не были больше установленных максимальных значений.
  3. Принимать во внимание материал, из которого изготовлен профиль, толщину стенок, чтобы не допустить его разрушения или деформации, затрудняющей в будущем функционирование конструкции.
  4. 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.

Супер отопление
Adblock detector