Содержание

Расчет прямоугольной трубы на изгиб для различных конструкций

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.

Расчет профильной трубы — как расчитать нагрузку на трубу

Профильный прокат имеет широкий спектр использования, но при его выборе нужно понимать необходимость точности расчета нагрузки. Все возводимые конструкции рассчитаны на конкретный вес и любое отклонение от этого показателя может привести к ряду негативных факторов.

Как грамотно рассчитать нагрузки на профтрубу?

Цена профильной трубы довольно низкая, собственно, этим и отличными характеристиками и обусловлена их популярность. Но при выборе этого изделия стоит обращать внимание не только на его сечение, но и на соответствие линейных размеров к допустимой силе мехвоздействия на деталь. Если же это не учесть, то труба может согнуться и потерять упругость или еще хуже — разрушится конструкция.

Безусловно, если профтруба будет использоваться для возведения калитки, ограждения, то точных и детальных расчетов здесь особо и не потребуется, так как нагрузка на эти системы минимальная. Но, если дело касается каркаса, то в данной ситуации определенно необходимы грамотные вычисления с соблюдением следующих условий:

  • В конструкциях с верхней рамой и опорами, в которых возникает механическое напряжения, усилия должны быть распределены между стояками (учитывается их соединение).
  • Чем выше конструкция, тем меньше несущая способность опор. Это связано с возникновением крутящего момента в стояках.
  • Для возведения надежной конструкции стоит добавить допопоры. За счет ребер жесткости напряжение будет распределяться равномерно.

Что еще необходимо знать для выполнения расчетов?

  1. Тип нагрузок. В зависимости от длительности они могут быть долговременными, стабильными, кратковременными.

Первый вариант действует длительный период времени, но может измениться в любой момент под влиянием ряда факторов (масса котла, кирпичные стены и т. п.). Кратковременные нагрузки имеют небольшой срок действия (осадки, вес людей, транспорта и т.п.). Стабильный тип нагрузки учитывает массу все элементов конструкции, давления кровли и т.п. Также нужно отметить вероятность воздействия на систему и непредвиденных обстоятельств – землетрясение, ливень, град и т.п.

  1. Габариты профтруб, их сечение.
  2. Общее напряжение конструкции.
  3. Характеристики, прочность стали.

Методы расчета нагрузки на профильную трубу

Существует 3 варианта:

  1. Онлайн-калькулятор. Он удобен тем, что не требует специальных знаний, но при этом «выдает» быстрый результат. Потребуется всего несколько минут Вашего времени для получения точных данных о нагрузке.
  2. Таблицы.
  3. Математические формулы.

Если пользоваться табличным методом, то необходимо владеть дополнительной информацией о физических характеристиках трубы. Апеллируя этими данными, Вы сможете получить возможную допустимую нагрузку.

Таблицы предоставляют информацию о максимально допустимом весе, но специалисты все же рекомендуют выбирать деталь с запасом прочности в 2 раза больше. Это позволит избежать разрушения и сгибания трубы.

Собственно, табличный метод вычисления сегодня является одним из самых точных, но чтобы получить точные данные, нужно владеть информацией о способах фиксации, видах опор, типе нагрузки и т.п.

Математический метод расчета профильной трубы

Позволяет также точно определить нагрузку. Правда, этот метод занимает немало времени, так как для этого способа вычислений нужны сведенья о физических величинах изделий. Найти их можно в специальных таблицах.

Онлайн – калькулятор

Безусловно, самый быстрый способ. В Сети существует множество онлайн- калькуляторов, которые помогут это сделать всего за несколько минут. Онлайн –калькулятор позволяет вычислить вертикальную и поперечную нагрузку на профтрубу. Это значит, что с помощью такого метода можно определить, как распределяется вес в системе. Также для расчетов можно использовать специальную программу.

Но вот только пользоваться этими «помощниками» можно в том случае, если Вы уверены в надежности источника. Только проверенные и надежные компании могут предоставить точные расчеты и гарантировать долговечность возводимой конструкции.

Вывод

Чтобы избежать просчетов, ошибок при расчете нагрузки на профтрубу, доверять все вычисления стоит только специалистам. Ни в коем случае не стоит полагаться на «авось». В данной ситуации это неуместно и опасно, ведь даже малейшая погрешность может стать причиной страшной трагедии.

Формулы для труб

Онлайн-калькулятор формул для труб

наружный диаметр (дюймы)

внутренний диаметр (дюймы) — (значения по умолчанию: стандартные 4 дюйма — трубы из углеродистой, легированной и нержавеющей стали — ASME/ANSI B36.10 /19

  • Сделать ярлык для этого калькулятора на главном экране

Калькулятор основан на приведенных ниже формулах и уравнениях для трубопроводов

Момент инерции

Момент инерции может быть выражен как

0008

I  = π (d o 4 — d i 4 ) / 64
   ≈ 0. 0491 (d o 4 — d i 4 )                            (1

, где

I = момент инерции (в 4 )

D O = внешний диаметр (в)

D I = внутренний диаметр (в)

D I = внутренний диаметр (в) D I = внутренний диаметр (в) D I (в)

Section Modulus

Section modulus can be expressed as

S  = 0.0982 (d o 4 — d i 4 ) / d o                             (2)

where

S = модуль сопротивления (в 3 )

Модуль сопротивления – это геометрическое свойство заданного поперечного сечения, используемое при расчете балок или элементов изгиба.

Поперечная металлическая зона

Transverse metal area can be expressed as

A m   = π (d o 2 — d i 2 ) / 4                              (3)

where

A м = площадь поперечного сечения металла (в 2 )

Внешняя поверхность трубы

Внешняя поверхность трубы или трубы на фут длины может быть выражена как

A o = π D O /12 (4)

, где

A O = Площадь внешней поверхности трубы (FT 2 на трубу на фут)

.

или поверхность трубки на фут длины может быть выражена как

A I = π D I /12 (5)

, где

A i = internal  pipe surface area (ft 2 per ft pipe)

Transverse Internal Area

Transverse internal area can be expressed as

A a   = 0.7854 d i 2 (6)

где

A a = поперечная внутренняя площадь (в 2 )

Окружность внешняя

03

8

C E = π D O (7)

, где

C E = внешняя окружность (в)

.

C I = π D I (8)

, где

C I = Внутренняя окружность (в)

Оценка окружности труб и площади секции


(IN)

777.
.
. (IN)

77777778.
.
. .
Номинальный размер трубы
(в) 		Окружность
(IN)
1/4 0.785 0.049
3/8 1.178 0.110
1/2 1.571 0.196
3/4 2.356 0.442
1 3.142 0.785
1 1/4 3.927 1.227
1 1/2 4.712 1.767
2 6.283 3.142
2 1/2 7.854 4.909
3 9.425 7.069
3 1/2 11.00 9.621
4 12.57 12.57
5 15.71 19.64
6 18. 85 28.27
8 25.13 50.27
10 31.42 78.54
12 37.70 113.1
15 47,12 176,7

Как рассчитать грузоподъемность модульных конструкций

При проектировании модульной конструкции важно помнить об удельной несущей способности. Поскольку каждая конструкция настраивается для конкретного использования, необходимо проявлять особую осторожность, чтобы гарантировать, что она выдержит предполагаемую нагрузку.

Невыполнение этого требования может привести к отклонению труб и роликов, которые будут двигаться неправильно, что снизит эффективность вашей конструкции. Рассчитать вместимость труб и роликов действительно очень просто.

Читайте дальше, чтобы узнать , как установить надлежащую грузоподъемность для модульных конструкций Flexpipe.

Определите грузоподъемность конструкции с помощью нашего КАЛЬКУЛЯТОРА ЗАРЯДНОЙ ЕМКОСТИ.

ЗАГРУЗИТЬ

 

правило №1: чем длиннее труба, тем меньший вес она может выдержать

Грузоподъемность: до 2000 фунтов

То, как вы спроектируете и соберете конструкцию Flexpipe, повлияет на ее грузоподъемность. Как и в случае с такими материалами, как сварная сталь, алюминиевый профиль или дерево, комплектующие тележки / доски / стойки / и т. д. Flexpipe изготавливаются из конструктивных компонентов, сравнимых с балками и колоннами.

Тем не менее, чем длиннее ваши балки, тем меньший вес они могут удерживать.

Теперь, учитывая, что в прошлом мы были сварочной компанией, мы опираемся на опыт, когда говорим, что если ваша конструкция должна выдерживать нагрузку, превышающую 2000 фунтов, имеет смысл создать сварную конструкцию, иначе их будет слишком много. трубы и соединения.

 

Таблица грузоподъемности

Ниже приведена таблица того, какой вес трубы Flexpipe могут выдерживать одноточечную нагрузку.

 

Какая разница в грузоподъемности между типами труб?

Если предположить, что обычная труба толщиной 1 мм соответствует 100 % , приведенная ниже диаграмма представляет собой пропорциональное обобщение приведенной выше диаграммы пропускной способности.

 

Мы испытываем наши трубы; это то, что нам сказали в лаборатории

К середине обычной трубы с покрытием толщиной 1 мм, удерживаемой двумя соединениями HJ-1, прикладывали усилие со скоростью давления ¼ дюйма в минуту. Испытания проводились Micom Laboratories при комнатной температуре в июне 2017 года.

 

Как определить грузоподъемность вашей конструкции


Выполните следующие 3 шага:

  1. Возьмите самый длинный пролет трубы на вашей конструкции
  2. См. таблицу выше
  3. Умножьте грузоподъемность каждой трубы на количество труб в конструкции

Имейте в виду, что эта простая формула грузоподъемности предназначена исключительно для предоставления вам общих рекомендаций. Если вы не уверены в прочности вашей конструкции, обратитесь за помощью к менеджеру проекта. Нет ничего лучше, чем проверить конструкцию и при необходимости усилить ее раскосами.

Несмотря на то, что вы соблюдаете рекомендации, трубы могут слегка искривляться, если на них воздействовать весом. Будьте уверены; это не будет постоянным, и они снова станут прямыми после удаления веса. Однако отклонение может вызвать у рабочих и руководства опасения по поводу безопасности конструкции, даже если отклонение само по себе не представляет опасности.

Все мы знаем, что восприятие имеет решающее значение, особенно если вы только начинаете использовать продукт. Итак, чтобы рассеять любые сомнения, мы предлагаем вложить еще несколько долларов, чтобы купить дополнительные трубы и разрезать их на более короткие пролеты или добавить раскосы для усиления вашей конструкции, чтобы не было прогиба.

Помните: ваша конструкция будет настолько прочной, насколько прочна ее самая слабая точка! При этом обязательно соблюдайте рекомендации по грузоподъемности следующих элементов:

  • Сопротивление соединения: см.
    таблицу
  • Количество роликов: см. таблицу
  • Емкость роликовой дорожки: см. таблицу
  • Принадлежности: проверьте страницу с информацией о продукте в магазине Flexpipe. Если вы строите тележку грузоподъемностью 2000 фунтов, подумайте об усилии, которое потребуется, чтобы начать толкать тележку.

     

    Советы по усилению конструкции

    Существуют различные способы усиления конструкции:

    Уменьшите пролет трубы, добавив колонну.

     

    Добавьте угловые скобы HJ-6 или HJ-17.

     

    Сложите трубы вдвое, используя HJ-13.

     

    Используйте трубу с более толстой стенкой 2 мм.

     

    Добавьте дополнительные трубы с помощью соединения HJ-7.

    Для критически важных деталей или более тяжелых нагрузок (более 1000 фунтов) мы предлагаем отправить нам свой проект через вашего менеджера проекта.

    Если проект вашей конструкции требует официального одобрения в отношении конкретной грузоподъемности, мы можем согласовать это для вас со сторонней проектной фирмой.