Расчёт трубы на изгиб – калькулятор онлайн
Table of Contents
Расчет прямоугольной трубы на изгиб
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.
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.
Калькуляторы расчета труб
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.
Расчет трубы на прочность
Опубликовано 29 Ноя 2016
Рубрика: Механика | 14 комментариев
С опорами, стойками, колоннами, емкостями из стальных труб и обечаек мы сталкиваемся на каждом шагу. Область использования кольцевого трубного профиля неимоверно широка: от дачных водопроводов, столбиков заборов и опор козырьков до магистральных нефтепроводов и газопроводов, …
… 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
Работу программы рассмотрим на примере простого часто задаваемого в Интернете вопроса: «Сколько килограммов вертикальной нагрузки должна нести 3-х метровая стойка-опора из 57-ой трубы (Ст3)?»
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.
Результаты расчетов:
Программа вычисляет коэффициенты нагрузок – отношения действующих нагрузок к допускаемым. Если полученное значение коэффициента больше единицы, то это означает, что труба перегружена.
В принципе, пользователю достаточно видеть только последнюю строку расчетов – суммарный коэффициент общей нагрузки, который учитывает совместное влияние всех сил, момента и давления.
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%.
Но стоит сместить нагрузку от оси на край сечения трубы – на 28,5 мм (что на практике может реально произойти), появится момент:
М=4700*0,0285=134 Нм
И программа выдаст результат превышения допустимых нагрузок на 10%:
kн=1,10
Не стоит пренебрегать запасом прочности и устойчивости!
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
Расчет прямоугольной трубы на изгиб – Трубы и сантехника
В промышленном и частном строительстве распространены профильные трубы. Из них конструируют хозяйственные постройки, гаражи, теплицы, беседки. Конструкции бывают как классически прямоугольными, так и витиеватыми. Поэтому важно правильно сделать расчет трубы на изгиб. Это позволит сохранить форму и обеспечить конструкции прочность, долговечность.
Свойства сгибаемого металла
Металл имеет свою точку сопротивления, как максимальную, так и минимальную.
Максимальная нагрузка на конструкцию приводит к деформациям, ненужным изгибам и даже изломам. При расчетах обращаем внимание на вид трубы, сечение, размеры, плотность, общие характеристики. Благодаря этим данным известно, как поведет себя материал под воздействием факторов окружающей среды.
Учитываем, что при давлении на поперечную часть трубы напряжение возникает даже в точках, удаленных от нейтральной оси. Зоной наиболее касательного напряжения будет та, которая располагается вблизи нейтральной оси.
Во время сгибания внутренние слои в согнутых углах сжимаются, уменьшаются в размерах, а наружные слои растягиваются, удлиняются, но средние слои сохраняют и после окончания процесса первоначальные размеры.
Как сделать правильные расчеты
Расчет профильной трубы на прогиб – это определение степени максимального напряжения на конкретную точку трубы.
У каждого материала существуют показатели нормального напряжения. Они не влияют на само изделие. Чтобы правильно сделать расчеты, следует применить специальную формулу. Нужно следить за тем, чтобы показатели не превышали максимально допустимые значения. По закону Гука возникающая сила упругости прямо пропорциональна деформации.
При расчете изгиба необходимо также применять и формулу напряжения, которая выглядит как М/W, где М – показатель изгиба по оси, на которую и приходится усилие, а вот W – это показатель сопротивления изгиба по этой же оси.
Технологический процесс изгиба
Гнутье создает в стенках металла определенную степень напряжения. На наружном участке получается растягивающее напряжение, а на внутреннем – сжимающее. Благодаря этим воздействиям изменяется наклон оси.
В процессе изгиба на согнутом месте меняется форма поперечного сечения. В результате кольцевой профиль приобретает овальную форму. Более четкая форма овала просматривается на середине прогиба, а вот к концу и к началу деформация понижается.
Для труб с сечением до 20 мм овальность в деформированном месте не должна превышать 15 %. Для труб с сечением 20 и больше – 12,5%.
Обратить внимание следует на то, что на вогнутом месте у тонкостенной продукции могут возникнуть складки. Они, в свою очередь, негативно сказываются на функционировании системы (снижают проходимость рабочей среды, повышают уровень гидравлического сопротивления, степень засорения).
Допустимые радиусы сгиба трубы
Согласно государственным стандартам трубы имеют минимальный радиус изгиба.
Если сгибание осуществляется путем нагревания и набивкой песком, наружный диаметр трубы составляет не менее 3,5DN.
Формирование трубы на трубогибочном станке (без нагрева) – не менее 4DN.
Сгиб при нагреве газовой горелкой или в печи для получения наполовину рифленых складок возможен при показателе в 2,5DN.
Если сгиб предусматривается крутой (для согнутых канализационных отводов, изготовленных путем горячей протяжки или же способом штамповки) – не меньше 1DN.
Сгиб трубы может быть меньше указанных показателей. Однако это возможно в том случае, если метод производства гарантирует, что стенки трубы утончатся на 15% от общей толщины.
Расчет на прочность при изгибе трубы выполняем ответственно.
Формулы и таблицы
Чтобы сделать расчет трубы на прогиб, определяем длину детали. Она высчитывается по данной формуле:
R – это радиус изгиба в мм;
α – величина угла;
І – прямой участок в 100/300, необходимый для захвата изделия (в работе с инструментом).
Осуществляя расчет на изгиб профильной трубы, учитываем размер сгибаемого элемента. Он определяется по следующей формуле:
Значение числа π = 3,14;
α – угол изгиба в градусах;
R – величина радиуса (значение в расчет берется в мм);
DH – диаметр по внешней стороне трубы.
Минимальные радиусы сгиба для медных и латунных изделий поданы в таблице. Данные соответствуют Гостам №494/90 и №617/90. Кроме того, здесь также поданы величины по внешнему диаметру, минимальная длина статично свободной части.
Сделать расчет круглой трубы на изгиб поможет следующая таблица. Она включает данные, относящиеся к стальным аналогам (показатели соответствуют ГоСТ № 3262/75).
Чтобы не ошибиться в расчетах, следует также учесть диаметр, толщину стенок труб.
Сгиб трубы своими руками
Если осуществляется сгиб своими руками, поможет расчет трубы на изгиб, формула которого проста и универсальна (это 5 диаметров трубы).
Рассчитаем изгиб на детали с сечением в 1,6 см.
1-ый шаг: нужно четко представлять, какая окружность получится в результате (для правильного изгиба нужна одна четвертая окружности).
2-ой шаг: определяем радиус – 16 умножаем на 5. Результат – 80 мм.
3-ий шаг: вычисление начальных точек для изгиба. Для этого используется формула C=2π∙R:4. Величина С – это та длина трубы, которая будет использоваться в работе. Используется два числа пи, а также показатель наружного радиуса трубы.
4-ый шаг: величины заменяются известными данными: 2∙14∙80:4. В результате получим 125 мм. Это и будет длина участка, на котором минимальный радиус изгиба составит 80 мм.
Если с формулами работать не получается, делаем расчет профильной трубы на прогиб, используя калькулятор (специальную программу несложно найти в Интернете).
В работе с трубами рекомендуется также использовать специальный трубогиб. Это ручное приспособление маленького размера упрощает монтаж.
Различают несколько видов такого инструмента. Сегментное приспособление для изгиба предусматривает работу по основаниям особых шаблонов. Их форма уже рассчитана под определенный диаметр и форму сгиба. Инструмент помогает видоизменять трубы до 180˚.
Дорновое оборудование имеет сегмент, который перемещается внутри будущего изделия. Благодаря этому предотвращается деформация, открывается доступ сразу к нескольким участкам.
Расчет нагрузки на профильную трубу – онлайн калькулятор и таблицы расчетов
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.
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.
Этот список можно продолжать, но главное, что нужно запомнить:
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.
Не всегда требуется расчет
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.
Для точности и быстроты расчета нагрузки на профильную трубу можно воспользоваться калькулятором или программой SketchUP. (Скачать торрентом – Официальная русская версия! Разрядность: 64bit, Язык интерфейса: Русский, Таблетка: Присутствует)
Расчет будет правильным при соблюдении таких 3-ех условий:
- Если в системе будут опоры и верхняя рама, в которых будут возникать механические (не электрические!) напряжения, то усилия будут распределяться между несколькими стояками, в зависимости от их соединения между собой.
- Достаточно большая высота системы способна уменьшить несущую способность отдельных опор. Связано это с появлением крутящего момента в стояках.
- Чтобы получить надежную металлоконструкцию большой высоты, нужно добавить дополнительные опоры. Благодаря ребрам жесткости, которыми будут связаны между собой стояки, механическое напряжение сможет распределиться более равномерно.
Какая информация еще важна
Выполняя непосредственные вычисления, необходимо владеть информацией о:
1. Типах возможных нагрузок.
Они могут быть:
- стабильными, при которых учитывается вес деталей конструкции, масса грунта, давление кровли и т.п.;
- долговременными, которые будут действовать на протяжении большого периода, но могут измениться в любой момент: масса котла, лестничного марша, стен из кирпича;
- кратковременными, действующие на протяжении малого промежутка (атмосферные осадки, масса посетителей, транспортных средств);
- особыми, что вызываются непредвиденными обстоятельствами: ливнями, землетрясениями, извержениями вулканов, взрывами и пр…
2. Размерах профильных труб, формы сечений.
3. Суммарном напряжении строения.
4. Прочностных характеристиках стали.
Для расчета нагрузки на профильную трубу пользуются:
- таблицами;
- математическими формулами;
- специальным онлайн калькулятором.
Применяем таблицы
При применении первого метода нужно сопоставление физических характеристик трубы, которая будет применяться для сооружения системы, с табличными данными. Для этого берут значения величин из таблиц 1 или 2, в зависимости от типа профиля.
Таблица 1. Нагрузки для стояков квадратного сечения
| Сечение,мм | Максимально возможная масса, кг | |||
| Длина пролета, м | ||||
| 1 | 2 | 4 | 6 | |
| 40х40х2 | 709 | 173 | 35 | 5 |
| 50х50х2 | 1165 | 286 | 61 | 14 |
| 60х60х3 | 2393 | 589 | 129 | 35 |
| 80х80х3 | 4492 | 1110 | 252 | 82 |
| 100х100х4 | 9217 | 2283 | 529 | 185 |
| 140х140х4 | 19062 | 4736 | 1125 | 429 |
Таблица 2. Нагрузки для стояков прямоугольного сечения
(для вычислений используют длинную сторону)
| Сечение,мм | Максимально возможная масса, кг | |||
| Длина пролета, м | ||||
| 1 | 3 | 4 | 6 | |
| 50х25х2 | 684 | 69 | 34 | 6 |
| 60х40х3 | 1255 | 130 | 66 | 17 |
| 80х40х3 | 2672 | 281 | 146 | 43 |
| 80х60х3 | 3583 | 380 | 199 | 62 |
| 100х50х4 | 5489 | 585 | 309 | 101 |
| 120х80х3 | 7854 | 846 | 455 | 164 |
Эти таблицы имеют данные о максимально допустимых массах. При таком воздействии на профиль труба не разрушится, а лишь согнется.
В связи с этим, на практике выбирается деталь прямоугольного или квадратного сечения, запас прочности которой был бы большим от минимального хотя бы в 2 раза.
Преимущества табличного метода
Табличный метод отличается высокой точностью. Для его применения нужно обладать информацией о видах опор, способах фиксации на них профилей, типах нагрузок.
Кроме этого, для полных расчетов нагрузок необходимо иметь данные о:
- моментах инерции профильной прямоугольной или квадратной трубы, значение которых можно взять из таблиц, начиная от сечений 15х15х1 5 и оканчивая 100х100х4 и выше;
- длине пролетов;
- величине тяжести на каждый стояк;
- коэффициентах модулей упругости (взять из СНиП).
Масса 1 м.п. профиля 15х15х1,5 составляет 0,606 кг. Исходя из этого, можно провести соответствующие вычисления.
После этого переходим к специальным формулам, то есть, к математическому методу. В соотношениях показано, как связаны между собой данные физические величины, как найти неизвестную величину, имея 2 или больше известных параметра и пр.
А может лучше калькулятором?
Быстрее всего можно провести расчеты с применением калькулятора. Особенность такой программы состоит в том, что необходимо ввести нужные параметры, характеристики изделий, линейные размеры, иные свойства будущей конструкции. В конце онлайн калькулятор выдаст расчет нагрузки профильной трубы для заданных параметров.
Важно! Для расчета нагрузок нужно пользоваться специальными онлайн калькуляторами, которые размещены на сайтах надежных компаний.Только в таком случае окончательные данные по обустройству системы будут правильными. Сама же конструкция при этом будет прочной и полностью безопасной.
С помощью калькулятора можно провести расчет не только вертикальной, но и поперечной нагрузки на профильную трубу. То есть, использование таких вычислительных схем позволяет определить, как может распределяться вес по всей системе.Важно! Лучше всего воспользоваться услугами лиц, которые знакомы с ГОСТами, разбираются в строительстве, сопромате, имеющие опыт работы с аналогичными программами.
Что в первую очередь рассчитывают при помощи формул
Вычисляют многие параметры.
Чаще других ищут:
- Допустимый уровень напряжения при изгибах. Используется формула Р= M/W, где Р – возможное напряжение при изгибе, М – значение изгибающего момента силы,
W – механическое сопротивление.
- Требуемое сечение стояка: F = N/R, где F – необходимая площадь сечения (см²), N – действующая масса (кг),
R – значение сопротивления металла при деформациях, соответственно пределу текучести (кг/см²).
Значения физических величин можно отыскать в специальных таблицах.
Применение
Круглые трубы можно встретить в любом месте. Опоры, стойки, колонны, емкости – это далеко не полный перечень использования обечаек (обечайка – металлический лист цилиндрической формы без торцов).
Кольцевой трубный профиль можно встретить при прокладке водо-, нефте-, газопроводов как в быту, так ив промышленных масштабах. Они – отличный материал для столбиков ограждений, ворот, калиток.
Благодаря наличию замкнутого контура, круглая труба обладает существенным преимуществом в сравнении со швеллерами, уголками аналогичных линейных параметров.
В результате деления первого параметра на второй, получил искомую прочность. После сравнения полученного параметра с допускаемым значением, взятого с таблицы, делают вывод о том, можно ли такую нагрузку давать на конкретный стояк, или нельзя.
Если число будет меньше допускаемого, то все хорошо. Но тут есть одно но: вычисления справедливые для растягивания, а не для сжатия.
Пользуемся калькулятором
Для варианта со сжатием круглой стойки, можно провести необходимые расчеты с использованием онлайн калькулятора.
Сначала необходимо ознакомиться с дополнительными понятиями. Сюда относят:
- Потерю общей устойчивости.
Проверка потери нужна для избегания огромных потерь иного типа. - Потерю местной устойчивости.
Речь идет о более раннем «заканчивании» жесткости стенок стояка при действии нагрузки на обечайку. Иначе говоря, труба начинает заламываться вовнутрь, а сечение круглого вида превращается в профиль неправильной криволинейной формы, что ведет к потере устойчивости.
Использование Excel
Существует специальная программа в Excel комплексной проверки расчета стояков относительно устойчивости и прочности. Основу данной программы составляют данные ГОСТа 14249 89. С ее помощью можно вычислить максимальную нагрузку на круглую трубу, а также усилия общего характера на обечайку круглого сечения.
В интернете можно часто встретить такие вопросы: «Какую нагрузку выдерживает круглая труба длиной 3, 4, 6 метров? Как это вычислить с помощью онлайн калькулятора? Можно ли это сделать самостоятельно?»
На эти и другие вопросы постараемся дать подробный ответ. Лучшим объяснением будет практический расчет величины вертикальной нагрузки на круглую трубу. Для примера, возьмем вертикальный круглый стояк диаметром 57 мм длиной 3 метра (чаще всего используется для обустройства навесов, гаражей, иных сооружений) и вычислим, какую нагрузку труба сможет выдержать.
Какие данные нужны
Алгоритм работы с программой состоит в следующем:
- Сначала нужно открыть ГОСТ 14249 89, из которого необходимо выписать первых 5 исходных значений. Для быстрого отыскания параметров воспользоваться примечаниями к каждой ячейке.
- Заполнить ячейки D8, D9, D10, вписывая в них линейные параметры стояков.
- В ячейки от D11 до D15 внести возможные нагрузки.
Важно! Если на обечайку будет действовать внутреннее избыточное давление, то значение наружного давления равняется нулю. Аналогично: при воздействии на стояк внешнего избыточного давления, параметр внутреннего давления также будет равным нулю.
В данном случае будем рассматривать воздействие сжимающей осевой центральной силы.Важно! Помните, что примечания к каждой ячейке в столбце «Значение» содержат в себе ссылку номеров нужной формулы, необходимой таблицы или чертежа из ГОСТа 14249 89.
Что получилось в результате
Нужно не только уметь пользоваться программой, но также уметь объяснить полученные результаты.
Необходимо сопоставить отношение действующей нагрузки к допускаемой: при получении числа, большего за единицу, труба – перегруженная. В противном случае – заданный вес стояк выдержит, при условии, что расчет нагрузки на трубу круглого сечения проведен правильно.
Важно! Пользователь должен увидеть значение суммарного влияния всех действующих сил и давлений.
Как видим, заданная схема крепления концов трубы может выдержать силу 4 тыс. 700 ньютонов, что соответствует массе примерно 470,103 кг. Нужно также учесть запас прочности, что составляет около 2%.
Обобщив вышесказанное, мимолетом напрашивается мысль: во избежание малейших просчетов, которые чреваты серьезными последствиями, не старайтесь проводить вычисления самостоятельно, если вы не специалист.
В таком случае все пользователи сооружений останутся живы-здоровы, а конструкция будет приносить только радость.
Расчет элементов на изгиб и сжатие (Excel)
Комментарии 1-15 из 27
И кажется hef косячные.
К примеру у швеллера 16У от 17.57 см, т.е. больше всей высоты сечения.
Кажется при расчете на изгиб коэффициент фb не пожет быть более 1.
Наверное в ячейке E19 вместо “И” должно быть “ИЛИ” –
ЕСЛИ(ИЛИ(A2=”Двутавры У”;A2=”Двутавры Б”);E18*(E5/E4)*((E9/10)/I14)^2*(E13/E11);0.7*(E18*(E5/E4)*((E9/10)/I14)^2*(E13/E11)))
У вас ошибка при расчете на устойчивость уголков, минимальный радиус инерции будет на главных осях!
А трубы на изгиб считать не по феншую??
Masslay, да я уже все сделал что хотел. Добавил примечания чтоб понятно было таким же как я и добавил малые диаметры из ГОСТ 3262-75 в сортамент круглых труб. Только я не понял, у вас маркировка круглых труб по какому ГОСТу т.к. с ГОСТ 3262-75 ваша маркировка не совпадает. Вот что получилось https://yadi.sk/d/PifMP4dtbFrGv
Цитата:Сообщение #21 от griha09Masslay, удобный файлик у вас получился, огромное спасибо за него. Но что это за таинственные:Двутавры У, Двутавры Б, Швеллеры У, Швеллеры П, Двутавры_К, Двутавры_У, Швеллеры_У, Швеллеры_П, Уголки_Р, Уголки_Н, Трубы_КВ, Трубы_ПР, Трубы_КР (труба круглая)
А можно получить расшифровку всего этого. И как в файле изменить эти названия?
Хм.
Я считал, что все должно быть предельно понятно, но тем не менее: Двутавры У – двутавры с уклоном полок Двутавры Б – двутавры балочные Двутавры К – двутавры колонные Швеллеры У – швеллеры с уклоном полок Швеллеры П – швеллеры с параллельными полками Уголки Р – уголки равнополочные Уголки Н – уголки неравнополочные Трубы КВ – трубы квадратные Трубы ПР – трубы прямоугольные
Не совсем понял что конкретно вы хотите поменять, но в принципе, поменять можно все.
Masslay, удобный файлик у вас получился, огромное спасибо за него. Но что это за таинственные:Двутавры У, Двутавры Б, Швеллеры У, Швеллеры П, Двутавры_К, Двутавры_У, Швеллеры_У, Швеллеры_П, Уголки_Р, Уголки_Н, Трубы_КВ, Трубы_ПР, Трубы_КР (труба круглая)
А можно получить расшифровку всего этого. И как в файле изменить эти названия?
Исправил и перезалил.
Да, я посмотрел. А как SCAD тогда считает? Почему разница получается?
У ETCartman'а моменты как раз посчитаны по формулам из руководства, про которое я писал.
Большое спасибо, sareth, за дельные замечания. Расчет коэффициента фи1 подправил. Там вместо аргумента ИЛИ стоял аргумент И. Насчет моментов инерции при кручении. Я не стал править по таблицам ETCartman, потому что не совсем понял как он их посчитал.
Да и к тому же в его таблицах не хватает нескольких сортаментов, которые я использую. Если уж править, так править все сразу. Про сортаменты СТО АСЧМ я уже писал. Сам я их не использую, поэтому добавлять просто мне их просто лень.
Вообще я к этой программе уже немного охладел, поэтому наверное это ее финальный вид.
А еще у вас, для изгибаемых двутавров, при проверке общей устойчивости, к fi1 применяется коэф. 0,7, как для швеллеров
В плане оформления, мне понравилось. Глазу приятно да и наглядно все. Только у вас моменты инерции при кручении (It) в SCAD'e посчитаны, а он их неправильно считает. Посмотрите “Руководство по подбору сечений элементов стальных конструкций” часть II страницу 40.
ETCartman выкладывал пересчитанный сортамент. Можете у него посмотреть http://dwg.ru/dnl/6637
Ну и не хватает сортамента по СТО АСЧМ.
818038177681769797147800877544775187751776447764467644476443764397643576427
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:
- 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).
| 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 |
| 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:
- 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.
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!
