Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

Колонна — это вертикальный элемент несущей конструкции здания, которая передает нагрузки от вышерасположенных конструкций на фундамент.

При расчете стальных колонн необходимо руководствоваться СП 16.13330 «Стальные конструкции».

  • Для стальной колонны обычно используют двутавр, трубу, квадратный профиль, составное сечение из швеллеров, уголков, листов.
  • Для центрально-сжатых колонн оптимально использовать трубу или квадратный профиль — они экономны по массе металла и имеют красивый эстетический вид, однако внутренние полости нельзя окрасить, поэтому данный профиль должен быть герметично.
  • Широко распространено применение широкополочного двутавра для колонн — при защемлении колонны в одной плоскости данный вид профиля оптимален.

Большое значение влияет способ закрепления колонны в фундаменте. Колонна может иметь шарнирное крепление, жесткое в одной плоскости и шарнирное в другой или жесткое в 2-х плоскостях. Выбор крепления зависит от конструктива здания и имеет больше значение при расчете т.к. от способа крепления зависит расчетная длина колонны.

Также необходимо учитывать способ крепления прогонов, стеновых панелей, балки или фермы на колонну, если нагрузка передается сбоку колонны, то необходимо учитывать эксцентриситет.

При защемлении колонны в фундаменте и жестком креплении балки к колонне расчетная длина равна 0,5l, однако в расчете обычно считают 0,7l т.к. балка под действием нагрузки изгибается и полного защемления нет.

На практике отдельно колонну не считают, а моделируют в программе раму или 3-х мерную модель здания, нагружают ее и рассчитывают колонну в сборке и подбирают необходимый профиль, но в программах бывает трудно учесть ослабление сечения отверстиями от болтов, поэтому бывает необходимо проверять сечение вручную.

Чтобы рассчитать колонну нам необходимо знать максимальные сжимающие/растягивающие напряжения и моменты, возникающие в ключевых сечениях, для этого строят эпюры напряжения. В данном обзоре мы рассмотрим только прочностной расчет колонны без построения эпюр.

  1. Расчет колонны производим по следующим параметрам:
  2. 1. Прочность при центральном растяжении/сжатии
  3. 2. Устойчивость при центральном сжатии (в 2-х плоскостях)
  4. 3. Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов
  5. 4. Проверка предельной гибкости стержня (в 2-х плоскостях)
  6. 1. Прочность при центральном растяжении/сжатии

Согласно СП 16.13330 п. 7.1.1 расчет на прочность элементов из стали с нормативным сопротивлением Ryn ≤ 440 Н/мм2 при центральном растяжении или сжатии силой N следует выполнять по формуле

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

где N — нагрузка на сжатие/растяжение;

An — площадь поперечного сечения профиля нетто, т.е. с учетом ослабления его отверстиями;

Ry — расчетное сопротивление стали проката (зависит от марки стали см. Таблицу В.5 СП 16.13330);

γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330).

По этой формуле можно вычислить минимально-необходимую площадь сечения профиля и задать профиль. В дальнейшем в проверочных расчетах подбор сечения колонны можно будет сделать только методом подбора сечения, поэтому здесь мы можем задать отправную точку, меньше которой сечение быть не может.

2. Устойчивость при центральном сжатии

Расчет на устойчивость производится согласно СП 16.13330 п. 7.1.3 по формуле

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

где N — нагрузка на сжатие/растяжение;

A — площадь поперечного сечения профиля брутто, т.е.без учета ослабления его отверстиями;

Ry — расчетное сопротивление стали;

γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330);

  • φ — коэффициент устойчивости при центральном сжатии.
  • Как видим эта формула очень напоминает предыдущую, но здесь появляется коэффициент φ, чтобы его вычислить нам вначале потребуется вычислить условную гибкость стержня λ (обозначается с чертой сверху).Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость
  • где Ry — расчетно сопротивление стали;
  • E — модуль упругости;
  • λ — гибкость стержня, вычисляемая по формуле:
  • где lef — расчетная длина стержня;
  • i — радиус инерции сечения.

Расчетные длины lef колонн (стоек) постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн согласно СП 16.13330 п. 10.3.1 следует определять по формуле

  1. где l — длина колонны;
  2. μ — коэффициент расчетной длины.
  3. Коэффициенты расчетной длины μ колонн (стоек) постоянного сечения следует определять в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки. Для некоторых случаев закрепления концов и вида нагрузки значения  μ приведены в следующей таблице:
  4. Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

Радиус инерции сечения можно найти в соответствующем ГОСТ-е на профиль, т.е. предварительно профиль должен быть уже задан и расчет сводится к перебору сечений.

Т.к. радиус инерции в 2-х плоскостях для большинства профилей имеет разные значения на 2-х плоскостей (одинаковые значения имеют только труба и квадратный профиль) и закрепление может быть разным, а следственно и расчетные длины тоже могут быть разные, то расчет на устойчивость необходимо произвести для 2-х плоскостей.

  • Итак теперь у нас есть все данные чтобы рассчитать условную гибкость.
  • Если предельная гибкость больше или равна 0,4, то коэффициент устойчивости φ вычисляется по формуле:
  • Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость
  • значение коэффициента δ следует вычислить по формуле:
  • Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость
  • коэффициенты α и β смотрите в таблице
  • Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость
  • Значения коэффициента φ, вычисленные по этой формуле, следует принимать не более (7,6/ λ 2) при значениях условной гибкости свыше 3,8; 4,4 и 5,8 для типов сечений соответственно а, b и с.
  • При значениях λ < 0,4 для всех типов сечений допускается принимать φ = 1.

Значения коэффициента φ приведены в приложении Д СП 16.13330.

Теперь когда все исходные данные известны производим расчет по формуле, представленной вначале:

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

Как уже было сказано выше, необходимо сделать 2-а расчета для 2-х плоскостей. Если расчет не удовлетворяет условию, то подбираем новый профиль с более большим значением радиуса инерции сечения. Также можно изменить расчетную схему, например изменив шарнирную заделку на жесткую или закрепив связями колонну в пролете можно уменьшить расчетную длину стержня.

Сжатые элементы со сплошными стенками открытого П-образного сечения рекомендуется укреплять планками или решеткой. Если планки отсутствуют, то устойчивость следует проверять на устойчивость при изгибно-крутильной форме потери устойчивости согласно п.7.1.5 СП 16.13330.

3. Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов

Как правило колонна нагружена не только осевой сжимающей нагрузкой, но и изгибающем моментом, например от ветра. Момент также образуется если вертикальная нагрузка приложена не по центру колонны, а сбоку. В этом случае необходимо сделать проверочный расчет согласно п. 9.1.1 СП 16.13330 по формуле

  1. Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость
  2. где N — продольная сжимающая сила;
  3. An — площадь сечения нетто (с учетом ослабления отверстиями);
  4. Ry — расчетное сопротивление стали;

γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330);

n, Сx и Сy — коэффициенты принимаемые по таблице Е.1 СП 16.13330

  • Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость
  • Mx и My — моменты относительно осей X-X и Y-Y;
  • Wxn,min и Wyn,min — моменты сопротивления сечения относительно осей  X-X и Y-Y (можно найти в ГОСТ-е на профиль или в справочнике);
  • B — бимомент, в СНиП II-23-81* этого параметра не было в расчетах, этот параметр ввели для учета депланации;
  • Wω,min – секторальный момент сопротивления сечения.
  • Если с первыми 3-мя составляющими вопросов быть не должно, то учет бимомента вызывает некоторые трудности.
  • Бимомент характеризует изменения, вносимые в линейные зоны распределения напряжений депланации сечения и, по сути, является парой моментов, направленных в противоположные стороны
  • Стоит отметить, что многие программы не могут рассчитать бимомент, в том числе и SCAD его не учитывает.
  • 4. Проверка предельной гибкости стержня
  • Гибкости сжатых элементов  λ= lef / i, как правило, не должны превышать предельных значений λu, приведенных в таблице
  • Коэффициент α в данной формуле это коэффициент использования профиля, согласно расчету на устойчивость при центральном сжатии.
  • Также как и расчет на устойчивость данный расчет нужно сделать для 2-х плоскостей.
  • В случае если профиль не подходит необходимо изменить сечение увеличив радиус инерции сечения или изменив расчетную схему (изменить закрепления или закрепить связями чтобы уменьшить расчетную длину).
Читайте также:  Как определить несущую стену в кирпичном доме?

Если критическим фактором является предельная гибкость, то марку стали можно взять наименьшую т.к. на предельную гибкость марка стали не влияет. Оптимальный вариант можно вычислить методом подбора.

Расчет трубы на прочность

Опубликовано 29 Ноя 2016Рубрика: Механика | 16 комментариев

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

… огромных колонн зданий и сооружений, корпусов самых разнообразных установок и резервуаров.

Труба, имея замкнутый контур, обладает одним очень важным преимуществом: она имеет значительно большую жесткость, чем открытые сечения швеллеров, уголков, С-профилей при одинаковых габаритных размерах. Это означает, что из труб конструкции получаются легче – их масса меньше!

Выполнить расчет трубы на прочность при приложенной осевой сжимающей нагрузке (довольно часто встречающаяся на практике схема) на первый взгляд довольно просто – поделил нагрузку на площадь сечения и сравнил полученные напряжения с допускаемыми. При растягивающей трубу силе этого будет достаточно. Но не в случае сжатия!

Есть понятие — «потеря общей устойчивости». Эту «потерю» следует проверить, чтобы избежать позднее серьезных потерь иного характера. Подробнее об общей устойчивости можете при желании почитать здесь. Специалисты – проектировщики и конструкторы об этом моменте хорошо осведомлены.

Но есть еще одна форма потери устойчивости, которую не многие проверяют – местная. Это когда жесткость стенки трубы «заканчивается» при приложении нагрузок раньше общей жесткости обечайки. Стенка как бы «подламывается» внутрь, при этом кольцевое сечение в этом месте локально значительно деформируется относительно исходных круговых форм.

Предложенная далее программа выполняет комплексный проверочный расчет трубы на прочность и устойчивость в Excel при воздействии внешних нагрузок и давлений на круглую обечайку.

Для справки: круглая обечайка – это лист, свернутый в цилиндр, кусок трубы без дна и крышки.

Расчет в Excel основан на материалах ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. (Издание (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97, 4-2005)).

Цилиндрическая обечайка. Расчет в Excel

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

Исходные данные:

Значения для первых 5-и исходных параметров следует взять в ГОСТ 14249-89. По примечаниям к ячейкам их легко найти в документе.

  • В ячейки D8 – D10 записываются размеры трубы.
  • В ячейки  D11– D15 пользователем задаются нагрузки, действующие на трубу.
  • При приложении избыточного давления изнутри обечайки значение наружного избыточного давления следует задать равным нулю.
  • Аналогично, при задании избыточного давления снаружи трубы значение внутреннего избыточного давления следует принять равным нулю.
  • В рассматриваемом примере к трубе приложена только центральная осевая сжимающая сила.

Внимание!!! В примечаниях к ячейкам столбца «Значения» содержатся ссылки на соответствующие номера приложений, таблиц, чертежей, пунктов, формул ГОСТ 14249-89.

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

Результаты расчетов:

Программа вычисляет коэффициенты нагрузок – отношения действующих нагрузок к допускаемым. Если полученное значение коэффициента больше единицы, то это означает, что труба перегружена.

  1. В принципе, пользователю достаточно видеть только последнюю строку расчетов – суммарный коэффициент общей нагрузки, который учитывает совместное влияние всех сил, момента и давления.
  2. По нормам примененного ГОСТа труба ø57×3,5 из Ст3 длиной 3 метра при указанной схеме закрепления концов «способна нести»  4700 Н или 479,1 кг центрально приложенной вертикальной нагрузки с запасом ~2%.
  3. Но стоит сместить нагрузку от оси на край сечения трубы – на 28,5 мм (что на практике может реально произойти), появится момент:
  4. М=4700*0,0285=134 Нм
  5. И программа выдаст результат превышения допустимых нагрузок на 10%:
  6. kн=1,10
  7. Не стоит пренебрегать запасом прочности и устойчивости!
  8. Всё — расчет в Excel трубы на прочность и устойчивость закончен.

Заключение

Конечно, примененный стандарт устанавливает нормы и методы именно для элементов сосудов и аппаратов, но что нам мешает распространить эту методику на другие области? Если вы разобрались в теме, и запас, заложенный в ГОСТе, считаете чрезмерно большим для вашего случая – замените значение коэффициента запаса устойчивости ny с 2,4 на 1,0. Программа выполнит расчет вообще без учета какого-либо запаса.

Значение 2,4, применяемое для рабочих условий сосудов, может служить в иных ситуациях просто ориентиром.

С другой стороны — очевидно, что, рассчитанные по нормативам для сосудов и аппаратов, стойки из трубы будут работать сверхнадежно!

Предложенный расчет трубы на прочность в Excel отличается простотой и универсальностью. С помощью программы можно выполнить проверку и трубопровода, и сосуда, и стойки, и опоры – любой детали, изготовленной из стальной круглой трубы (обечайки).

  • Уважающих труд автора прошу  скачать файл с программой после подписки на анонсы статей в окне, размещенном наверху страницы или в конце статьи!
  • Ссылка на скачивание файла: raschet-truby-na-prochnost-i-ustojchivost (xls 72,5KB).
  • Другие статьи автора блога
  • На главную

Расчёт трубы на изгиб — калькулятор онлайн — Трубы

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

Прямоугольная труба относится к профильным изделиям, которые, на сегодняшний момент используются не только в промышленном строительстве, но и в бытовом. Из подобных труб на собственном участке можно построить гараж, беседку навез. С профильной трубой очень любят работать сотрудники рекламной отрасли, которые изготавливают из таких труб заготовки для рекламных щитов и коробов.

Прямоугольные трубы выдерживают большие нагрузки, в том числе и динамические, устойчивы к коррозии. Именно поэтому они получили такое широкое распространение.

Однако, чтобы правильно и, главное, безопасно использовать профильную трубу в строительстве, вне зависимости от масштабов такого строительства, необходимо уметь рассчитывать нагрузку на описываемые изделия, знать, какой изгиб может выдержать труба, не лопнув.

Что представляет собой прямоугольная труба?

Прямоугольная металлическая труба представляет собой металлическое изделие длиной в несколько метров. Прямоугольная труба имеет сечение соответствующей формы. Его площадь может быть самой разной. Все параметры таких труб регулируются специальными ГОСТами – документами, исходящими от государства. Требование того, чтобы все габариты соответствовали ГОСТам, связано со следующим:

  • труба, произведенная по ГОСТу, будет соответствовать требованиям безопасности. Если труба изготовлена в кустарных условиях, то есть вероятность, что пропорции не соответствуют требованиям безопасности. Есть опасность, что изделие не выдержит нагрузок и станет причиной обрушения конструкции;
  • при расчете нагрузок на трубу, не требуется измерять каждое конкретное изделие. Его параметры установлены ГОСТом, следовательно, можно брать данные из данного документа.

Изделия изготавливаются из различных видов стали. Некоторые марки стали не требуют дополнительной обработки. Это, например, так называемая, нержавейка. Сталь, которая боится коррозии, должна быть обработана специальными растворами или краской.

Строения из профильной трубы

Выше упоминалось, что из прямоугольных труб можно изготавливать самые разные металлоконструкции.Изготавливая конструкцию из металлического профиля, необходимо особое внимание уделить расчетам. Правильные расчеты обеспечат надежность строения.

Если говорить о легких конструкциях, на которые не воздействуют небольшие нагрузки, то здесь расчеты, безусловно, должны быть произведены, но, даже если в них будут какие-либо ошибки, то это не критично. Нельзя допускать ошибок при расчетах нагрузок, в том числе, связанных с изгибом труб, если сооружаются серьезные здания.

Сопротивление материала

Каждый материал имеет точку сопротивления. Этому учат в учебных заведениях технического направления. При достижении указанной точки, материал может лопнуть, а конструкция, соответственно, рассыпаться.

Таким образом, когда рассчитывается надежность какой-либо строительной конструкции, учитывается не только то, каковы габариты элементов конструкции, а также и то, из какого материала они сделаны, каковы особенности данного материала, какую нагрузку при изгибе он сможет выдержать.

Читайте также:  Фаскосниматель для металлических труб – какие бывают виды приспособлений и их технические характеристика

Учитываются и условия окружающей среды, в которых будет находиться конструкция.

Расчет на прочность осуществляется по нормальному напряжению. Это связано с тем, что напряжение распространяется по поверхности прямоугольной трубы неравномерно. В точке оказания давления и на краях трубы оно будет разным. Это необходимо понимать и учитывать.

Стоит добавить, что профильные трубы могут проверяться на изгиб и на практике. Для этого существует специальное оборудование. В нем труба изгибается, фиксируется её напряжение. Отмечается напряжение, при котором труба разрывается.

Необходимость практических экспериментов связана со следующим:

  • на практике могут иметь место отступления от ГОСТов. Если строение масштабное, то не следует доверять цифрам. Все необходимо проверить опытным путем;
  • в случае, если трубы произведены не в заводских условиях, например, сварены из металлического уголка, то, исходя из теоретических расчетов, нельзя понять, какое напряжение при изгибе выдержит труба.

Как узнать правильность расчетов?

Каждый материал, в том числе и металл, из которого изготавливаются прямоугольные трубы, имеет показатель нормального напряжения. Напряжение, возникающее на практике, не должно превышать данный показатель. Необходимо также учитывать, что сила упругости тем меньше, чем большие нагрузки воздействуют на трубу.

Помимо этого, нужно учитывать и формулу M/W. Где изгибающий момент оси действует на сопротивление изгибу.

Для получения более точных расчетов, изображается эпюра, то есть изображение детали, максимально отражающее особенности данной детали, в данном случае, прямоугольной трубы.

Самое главное

При расчете сопротивления профильной трубы при изгибе, необходимо пользоваться достижениями такой науки, как сопротивление материалов. Какие выводы из этого можно сделать? А вывод простой: все расчеты должны осуществлять профессионалы, которые отлично разбираются в сопротивлении материалов, которые не допустят ошибок.

Экономия на привлечении специалиста к расчетам может, позже, выйти боком. Сооружение просто-напросто может рассыпаться.

Источник:

Калькуляторы расчета труб

Онлайн калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и допустимую гибкость

Все конструкции из трубного проката делают на основе предварительных подсчетов. На основе полученных результатов составляются проектные планы и чертежи, осуществляется закупка материалов, рассчитывается нагрузка на будущую конструкцию или трубопровод.

Производственная компания «Апекс» своим клиентам создала удобный сервис для расчета нержавеющей трубы. Каждый, кому нужен трубопрокат с определенными свойствами, сможет на калькуляторе металлопроката онлайн рассчитать любые формы, размеры.

На нем можно подсчитать количество любого проката:

  • из нержавейки;
  • квадратных и прямоугольных труб;
  • из разных сплавов;
  • с определенной толщиной стенки.

При использовании калькулятора нержавеющего или профильного проката применяются справочники, в которых указаны государственные стандарты для производства трубопроката.

Клиенты ООО «ПК АПЕКС» не будут тратить время на поиски тематических справочников. Вся информация размещена в таблицах на странице онлайн-сервиса.

Так как продукция этого производителя делается по ГОСТу, неточностей в результатах не будет.

Для чего нужен калькулятор

Для закупки трубопроката нужно узнать, сколько весит один его погонный метр. Получить точные результаты поможет калькулятор трубы круглого сечения и профиля. Такая информация нужна еще для заказа грузовой машины под определенный объем трубных изделий.

Покупатели проката производственной компании «Апекс» смогут получить всю информацию еще до оформления заказа.

Используя калькулятор для круглой нержавейки, прямоугольной или квадратной из конструкционных или инструментальных сплавов, можно безошибочно определить общее количество материала.

Сервис учтет введенные параметры и выдаст точный результат. В случае необходимости можно получить консультацию у дежурного менеджера по тем или иным параметрам. Использовать такую программу может человек без специального инженерного образования.

Ее функционал простой и понятный. Вся необходимая справочная информация находится на этой же странице. Каждому наименованию соответствуют определенные цифровые значения.

Их нужно вставить в соответствующие поля программы, выбрав категорию в металлах «черные».

На сайте представлены такие калькуляторы как:

Как работает онлайн калькулятор труб круглых

Чтобы провести расчет круглой трубы или иного сечения, нужно ввести в поля типоразмеры сечения:

  • ширину;
  • высоту;
  • диаметр (для круглого трубопроката);
  • толщину сплава и стенки;
  • длину изделия.

Эти данные программа вставляет в специальную формулу и производит вычисления. Для расчета профильной трубы нужно будет внести параметры ее сечения, а калькулятор профильных труб онлайн метры умножит на вес погонажа.

Такая опция доступна круглосуточно. Ее можно использовать для сравнения разных видов проката. Возможность рассчитать профильную трубу или круглый трубопрокат, изготовленный из определенного стального сплава, поможет точно рассчитать нагрузку на будущую конструкцию без привлечения инженеров.

Клиенты смогут рационально вложить свои деньги, выбрав нужный вид труб без переплаты за лишние погонные метры. Еще до покупки металлопроката в Жуковском, где работает производственная компания «Апекс», они смогут заказать грузовую спецтехнику нужного тоннажа, не тратя лишних денег за доставку.

Простая и понятная в использовании программа упрощает процесс закупки материалов для водопроводов, канализации и систем отопления. При необходимости консультанты помогут советом в проведении вычислений и выборе трубного проката. Вычисления проводятся за несколько минут.

Источник:

Расчет трубы на прочность

расчет стойки на прочность и устойчивость: пошаговая инструкция онлайн – калькулятора

  • Профильные трубы, которые широко используются в монтаже различных конструкций и прокладке коммуникаций, представляют собой полый продолговатый металлический брусок с сечением квадратной или прямоугольной формы.
  • Материалом для изготовления профильных изделий является высокоуглеродистая сталь различных марок.
  • Профилированная стальная труба служит материалом для сооружения каркасов различный конструкций:
  • теплиц;
  • павильонов и остановок;
  • рекламных конструкций;
  • перегородок;
  • лестниц;
  • мебели и т. д.

Также стальная труба может использоваться в качестве перекрытия или балки.

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: ХПВХ для производства труб — технические характеристики и применение

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.

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.

Читайте также:  Обшивка дымохода металлопрофилем или другими материалами своими руками

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.

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.

  Основы холодной и горячей штамповки

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.

Калькулятор подбора профильных труб для навеса, крыш домов, зданий, сооружений

Мы не морочим голову читателю фразами — «здесь надо учесть…», «рассчитать…», «подобрать из инженерных таблиц…», как это делают на всех сайтах! Все формулы, учёты, подборы, снипы, госты, сортаменты — скрыты внутри калькулятора.

Всё, что от вас требуется, это ввести 3 — 4 размера, которые вам уже известны и калькулятор покажет в процентах запас прочности выбранных профтруб.

При положительном значении запаса прочности деталь навеса будет считаться рассчитанной законами сопромата с использованием всех снипов, гостов, сортаментов, а так же, при необходимости мы можем подтвердить данные калькулятора ( 2000 руб. и 500 руб.

для клиентов, заказавших проекты) рукописными расчетами с сылкой на ГОСТовские сортаменты профтруб.

Воспользовавшись этим калькулятором, вы можете просчитать любой узел навеса. Вы получите исчерпывающие данные по нагрузкам на любой навес. Детально можно рассчитать онлайн нагрузку на все элементы навеса.

Наш калькулятор ориентирован на клиентов садовых товариществ, коттеджных поселков, и других частных собственников, нуждающихся в быстром обоснованном подборе профтруб для навесов наддворных построек, автонавесов, пристроев к зданиям.

Так как зачастую, за неимением такого калькулятора, отсутствием опыта, клиенты «Сада и Огорода» берутся за строительство вообще без какого либо обоснования, либо недозакладывая прочность, либо наоборот, тратя лишние средства, перезакладывая прочность. Поэтому, цель калькулятора — только сориентировать клиента в правильном направлении.

Для постройки промышленных зданий и цехов, промышленных ангаров и других больших сооружений требуется более детальный расчет.

Например, в промышленном сооружении каждое звено фермы должно быть рассчитано (кроме учета предела текучести на разрыв и изгиб в этом калькуляторе) на гибкость при сжатии и кручение, параметр которого учитывается до того, как это звено пошло в изготовление фермы, до прокатки на трубогибе и заполнения треугольными элементами и другие параметры с их расчетами.

Но в любом случае, если вы хотите построить «что либо» полагаясь только на «опыт», а не на расчеты, то лучше воспользоваться этим калькулятором. Так же, на этом калькуляторе можно задать запас прочности самому, например 50%, 80%, выбрав самому прочность относительно своего бюджета.

Например, фермы нашего производственного цеха имеют запас 80%, и выдерживают не только снег, но и кран балку, которая носит тяжелые грузы. В любом случае, конечно, нужно придерживаться элементарных правил при строительстве, например, нельзя использовать нагрузки поперек звеньев, только вдоль.

Например, в ферме, местом, которым она ложится на ригель, не должно быть пустым, то есть без заполнения (то есть, над ригелем в ферме, обязательно должно быть звено заполнения фермы!, очень часто фермы по этой причине ломаются!). Для установки детали «лапша» лучше предусмотреть, под ней в ферме вертикальные звенья заполнения или пересечение треугольных заполнений. Лучше делать заполнения фермы из более тонкого профиля и чаще, чем из мощного и редко, так как не стоит забывать, что на звенья треугольного заполнения нагрузка приходится вдоль оси и она незначительна, а гоизонтальные трубы ферм имеют составляющую изгибающей нагрузки, и нагрузки на горизонтальные трубы огромные, посравнению с незначительными нагрузками труб заполнения фермы.

  Узлы полов и перекрытий (наиболее распространенные)

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: Как соорудить стеллаж из металлической профильной трубы

Пошаговая инструкция проведения расчета

1.Вводят тип проката: круглый, квадратный, в форме полосы, шестигранника и т.д.

2.Указывают разновидность схемы, по которой крепится стойка: в виде заделки консоли, в виде заделки заделки, в виде заделка шарнир, либо шарнир шарнир.

3.Выбирают материал проката, к примеру: из Стали С235 — Ст3кп2, из Стали С245 — Ст3пс5 либо Ст3сп5.

4.Устанавливают разновидность стойки, ее назначение, к примеру: стойки передающие, служащие для опоры, основные либо второстепенные.

Важно! При отсутствии типа материала в таблице, а показатель его расчетного сопротивления (кг /см 2) известен, значит, следует ввести значение в специальное поле.

Чтобы произвести расчет вводят:

1.Длину стойки — L, выражают в метрах.

2.Размер D либо Dv, либо A, выражают в миллиметрах.

3.Размер B, выражают в миллиметрах.

4.Нагрузку на колонну — P, выражают в килограммах.

По последней версии СНиПа II – 23 – 81 проводя расчет прочности стальных деталей, оснащенных центральным растяжением либо сжатием посредством силы Р вычисляют при помощи следующей формулы:

P : Fp Х Ry Х Yc

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector