Нагрузка на трубу 40х40

Допустимая нагрузка на профильную трубу, таблица показателей регламентированы строительными нормами. Эти параметры являются важными характеристиками конструкций, которые применяют при вычислениях.

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.

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.

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.

Максимальные нагрузки

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.

Методы расчета нагрузки

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.

Профильные трубы популярны из-за достаточно низкой стоимости, малого веса и высокой прочности на изгиб.

При выборе такого вида проката заказчик должен понимать важность точных вычислений параметров и нагрузки. Если вы решили создать постройку или конструкцию из профильных труб, вам необходимо узнать, какой вес выдержат такие изделия.

Что произойдет, если не рассчитать нагрузку?

1) Если на профильную трубу воздействует вес, который меньше максимально допустимого, то:

— труба не изменит своих параметров,

— труба изогнется, но только на период воздействия нагрузки.

2) Если на профильную трубу воздействует вес, который больше максимально допустимого, то:

— труба изогнется и не вернется в изначальное положение, если нагрузку убрать,

— труба изогнется и сломается, конструкция разрушится.

Можно ли обойтись без расчетов?

Расчеты нужны только при создании построек и конструкций, например, при строительстве навеса, кровли, козырька. Если вы собираетесь возводить перила, ограды, теплицы, то можно их не делать.

При расчете нагрузки учитываются следующие факторы:

1) Типы возможных нагрузок:

— постоянные, которые всегда воздействуют на конструкцию определенным весом (вес элементов постройки, грунта и т.п.);

— временные длительные, которые воздействуют в течение длительного времени, но могут быть заменены (вес лестницы, котлов, гипсокартоновых стен и т.п.);

— кратковременные, которые воздействуют в течение небольшого периода (снег и ветер, вес жителей и посетителей, мебели, транспорта и т.п.);

— особые, которые могут воздействовать на постройку в чрезвычайных ситуациях (землетрясения, взрывы, внешние повреждения и т.п).

2) Размеры профильной трубы и рисунок ее сечения (квадрат или прямоугольник).

3) Общее напряжение конструкции.

4) Прочность выбранной вами стали.

Таблицы расчетов нагрузки

В таблицах ниже указаны показатели максимально допустимой нагрузки. Если они будут воздействовать на трубу, профиль не сломается, но погнется. Однако если параметр нагрузки будет выше максимального хотя бы на килограмм, вся конструкция обрушится. Поэтому вам необходимо выбирать изделие, чей запас прочности больше пределов в два или даже в три раза.

Кроме того, вы всегда можете обратиться к нашим специалистам, которые не только произведут расчет допустимой нагрузки, но и смогут подсчитать, какие именно профильные трубы вам потребуются и в каком количестве, во сколько вам обойдется все строительство и не только.

Таблица 1. Нагрузка для профильной трубы квадратного сечения

Размеры профиля, мм

Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета

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.

Применение профилей

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.

• 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:

чтобы конструкции были безопасными, надежными, служили долго необходимо провести расчет вертикальной нагрузки на профильную трубу. Если этого не сделать, то система может не выдержать веса, что приведет к нежелательным последствиям.

Рассчитывать нагрузку обязательно?

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.

Что нужно учитывать при расчетах

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:

1. 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.
2. Достаточно большая высота системы способна уменьшить несущую способность отдельных опор. Связано это с появлением крутящего момента в стояках.
3. 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…

3. Суммарном напряжении строения.

4. Прочностных характеристиках стали.

Какие методы используют для расчета нагрузок

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.

Но стоит увеличить массу хотя бы на 0,5 кг, система может полностью деформироваться, что приведет к разрушению.

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.

Что в первую очередь рассчитывают при помощи формул

Вычисляют многие параметры.

Чаще других ищут:

1. Допустимый уровень напряжения при изгибах. Используется формула
   Р= M/W,
   где Р – возможное напряжение при изгибе,
   М – значение изгибающего момента силы,
   W – механическое сопротивление.
2. 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.

Нагрузка на трубы круглого сечения

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.

Многие думают, что для того, чтобы определить прочность стояка, вдоль оси при нагрузке сжимающего характера, нужно иметь данные о величине нагрузки и площади сечения.

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:

1. Потерю общей устойчивости.
   Проверка потери нужна для избегания огромных потерь иного типа.
2. 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:

1. Сначала нужно открыть ГОСТ 14249 89, из которого необходимо выписать первых 5 исходных значений. Для быстрого отыскания параметров воспользоваться примечаниями к каждой ячейке.
2. Заполнить ячейки D8, D9, D10, вписывая в них линейные параметры стояков.
3. В ячейки от D11 до D15 внести возможные нагрузки.

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.

Вывод

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.