Определение допустимой нагрузки на профильную трубу различными способами

Строительство практически любого объекта начинается с составления проекта и проведения инженерных расчетов. В случае с металлопрокатом одним из важных искомых параметров является максимальное давление. Рассмотрим, каким образом определяется допустимая нагрузка на профильную трубу: таблица, формула, калькулятор. Ознакомимся с условиями, которые должны быть учтены для возведения практичного строения.

Источник prom.st

Какая нагрузка оказывается на конструкции

Нагрузка на профильную трубу оказывается со стороны природных явлений, строительных материалов, различных предметов, людей и животных. Реже рассматриваются риски аварийных ситуаций, например, удар от машины или рядом расположенного столба, ограждения. Технически на этапе проектирования инженерами ведется учет трех фактически всегда присутствующих типов возможного давления:

1. Постоянное. Здесь рассматриваются такие объекты и явления, которые неизменно воздействуют на профиль. К таковым относятся почва с грунтовыми водами, масса строения или его отдельных элементов.
2. Длительное, но временное. Под такими воздействующими факторами подразумеваются архитектурные элементы здания или бытовая техника, которые имеют большой вес и могут быть при необходимости демонтированы либо заменены иными объектами.
3. Краткосрочное. Это могут быть автомобили, мебель, перемещающиеся люди. Из природных явлений в большей степени нагрузку обеспечивают ветер и сугробы, наледь.

Источник izhevsk.ru

Изучая пункты в СП 20.13330 от 2011 года стоит обратить внимание на еще одну, так называемую, особую группу. В перечне возможных нагрузок присутствуют такие предсказуемые, но редкие явления, как ливневые дожди, торнадо или землетрясение. Подобное в соответствующих регионах всегда учитывается. Но риски аварийных ситуаций типа обвала грунта по тем или иным причинам, столкновения машины с объектом, взрыва просчитываются не всегда. Однако это также должно быть предусмотрено проектировщиками.

Коротко о предельной выносливости изделий

Стоит отметить, что несущая способность профильной трубы имеет свои ограничения. Максимальные показатели, которые указывает производитель, не исключают прогибание образца, но гарантируют сохранение его целостности. То же касается восстановления изначально заданной формы после изменения нагрузки в меньшую сторону. В таблицах представлена информация о предельных показателях давления в кг на тот или иной стальной профиль в зависимости от его сечения и длины.

Важно учитывать, что превышение заданного предела является причиной безвозвратной деформации изделий, появления трещин и разрушительных последствий конструкции в целом. Поэтому специалисты рекомендуют отдавать предпочтение профильным трубам с двукратным или троекратным запасом прочности относительно расчетной. К исключениям можно отнести небольшие объекты, типа теплиц, компактных ненагруженных ограждений.

Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на реконструкции и перестройке домов

Предельный радиус изгиба

Если допустимое давление указывается с максимальным значением, то предел изгибания для профильного проката стандартами устанавливается минимальный. Показатели в большинстве своем зависят от размера трубы и способа загиба заготовки. К таковым относятся:

• нагревание или посредством пескоструйного оборудования – минимальное значение радиуса превышает 3,5 DN;
• с помощью гибочного устройства – свыше 4 DN;
• с использованием печей – допустим предел в 2,5 DN.

Источник ceh24.ru

Здесь под DN подразумевается площадь внешнего сечения профиля до механического воздействия на него. Измерения технологами проводятся с учетом гибкости и плотности исходного материала, толщины стенок заготовки. Стоит отметить, что важным условием является утончение металлопроката не более чем на 15%.

Читайте также:
Расчёт стропил по габаритным размерам и оказываемой на них нагрузке

Основные методы проведения инженерных расчетов

Для ответственного строительства, например, полноценного жилого дома, лучше доверить расчеты специалистам и проектировщикам. Рассматривая иные объекты можно воспользоваться готовыми программами в интернете типа гибочного калькулятора для профильных труб. Также существуют готовые справочные таблицы и ряд формул для расчета профиля на изгиб. Рассмотрим детальнее каждый из трех способов.

Источник sigma.vn.ua

Табличный подход

Технические справочники составляются с учетом разнообразия опорной системы, способов фиксации образцов на этих опорах. Также рассматривается природа оказываемой нагрузки. Чтобы правильно произвести расчет нагрузки на профильную трубу ориентируясь на таблицы, необходимо рассматривать 4 параметра:

• I – момент инерции трубы (значения можно взять из табличных сведений в документах ГОСТ 8639-82 для квадратного сечения и ГОСТ 8645-68 – для прямоугольного);
• L – длина рабочего пролета;
• Q – механическая нагрузка на трубу;
• модуль упругости (показатели берутся из действующих СНиП).

Все эти значения впоследствии пригодятся для проведения вычислений по формуле. Здесь будут учитываться распределение давления и способ фиксации профиля к опорной системе. Стоит отметить, что формулы для расчета трубы на прогиб в зависимости от схемы оказываемой нагрузки могут меняться.

Источник studfile.net

Читайте также:
Навес из профильной трубы – виды, расчёты и монтаж

Формула для определения предельного напряжения

Для строительства качественного и выносливого объекта важно определить допустимое значение несущей способности профильной трубы на изгиб. Здесь вычисления основываются на законе Гука. Он раскрывает пропорциональность силы упругости деформациям. То есть искомая величина вероятного напряжения будет результатом деления изгибающего момента силы на механическое сопротивление: Q=M/W.

Если необходимо определить поперечное сечение профиля для стояка, то можно обратиться к другой формуле: F=N/R. Здесь результат площади измеряется в кв.см. За отсчетные параметры принимаются действующая масса (кг) и механическое сопротивление материала во время деформационного процесса (кг/кв.см). Перечисленные показатели можно найти в готовых технических таблицах.

Источник bani-nsk.ru

Программное обеспечение

Калькулятор позволяет упростить расчет нагрузки на профильную трубу. Здесь нет необходимости в изучении табличных справочников, информации в нормативных документах. Также не требуется квалификация в инженерном мастерстве. Здесь достаточно ввести требуемые значения относительно характеристик и размеров изделий, некоторые параметры касательно возводимой конструкции. В программу уже внесены все необходимые технические данные, на основе которых результат выдается быстро и с максимальной точностью.

Читайте также:
Как сделать расчёт фермы и выбрать наиболее надёжную конструкцию: рекомендации и примеры

Коротко о главном

На конструкции из профильного металлопроката оказывается давление со стороны строительных материалов, природных явлений, человеческого фактора и непредвиденных чрезвычайных происшествий.

На этапе проектирования по СП 20.13330 от 2011 года учитываются 4 типа нагрузок: постоянные, долговременные, кратковременные и особые.

Определение максимально допустимой нагрузки важно, чтобы исключить деформацию профильной трубы и повреждение строения.

Не обязательно проводить инженерные расчеты для компактных ненагруженных конструкций типа оградок и теплиц.

Расчеты проводятся для неответственных объектов посредством справочных таблиц, готовых формул и программного обеспечения для определения максимально допустимой нагрузки на изделия.

Для ответственных объектов расчеты стоит доверить инженерам и проектировщикам с опытом в своей сфере.