Как рассчитать нагрузку на трубу профильную трубу: Расчет нагрузки на профильную трубу: калькулятор, методы, таблицы

alexxlab | 27.01.2023 | 0 | Разное

Содержание

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?

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.

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

Методы расчета нагрузки на профильную трубу

Существует 3 варианта:

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.
Таблицы.
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.

Какую нагрузку выдержит профильная труба?

Профильную трубу часто выбирают из-за ее небольшого веса, возможности выдерживать высокие нагрузки на изгиб и доступной стоимости. При выборе определенного типа этого материала требуется провести расчет, чтобы определить, какой профиль подойдет для конструкции.

Какие факторы влияют на прочность?

Расчет на профильную трубу должен учитывать, какие виды нагрузки будут оказывать на конструкцию:

постоянные, воздействующие непрерывно – от веса постоянно используемых элементов конструкции, давления грунта;
длительные – это нагрузки, которые действуют на протяжении большого срока, но создаются элементами, которые могут быть заменены или устранены полностью – отделочные материалы, лестницы;
кратковременные – от веса предметов и элементов, которые оказывают механическую нагрузку на профильную трубу на протяжении короткого срока – снег, мебель, люди в здании;
особые, возникшие в результате чрезвычайных ситуаций, – при землетрясениях, внешних повреждениях.

Выбирая, какую трубу использовать, стоит учесть не только предполагаемую нагрузку, но и параметры профиля – форма сечения, толщина металла и размер профильной трубы, характеристики стали, из который изготовлена труба, относящиеся к ее прочности, общее напряжение конструкции.

Рассчитывать, какую нагрузку выдержит труба, не обязательно, если она будет использоваться для создания перил и ограждений, любых элементов, которые не относятся к постройкам и конструкциям – при планировании таких видов сооружений расчет провести необходимо.

Последствия неправильного выбора трубы для конструкций

Если не рассчитать профильную трубу, которая будет выполнять функции одного из несущих элементов конструкции, возможны следующие последствия:

деформация на изгиб – труба изогнется в результате механического воздействия и не вернется в начальное положения после устранения нагрузки;
механическая нагрузка сломает профильную трубу – в этом случае последствия разрушения будут зависеть от типа конструкции и роли трубы в ней, поэтому возможно как частичное, так и полное разрушение.

Расчет значения максимальной допустимой нагрузки на профильную трубу проводится по таблице. В подобных таблицах указывается максимально возможное значение нагрузки, которое она сможет выдержать без повреждений. При такой нагрузке профиль может изогнуться, но не сломается, поэтому и разрушение конструкции грозить не будет.

В таблице необходимо выбрать размер сечения и учесть длину пролета, для которого будут использоваться целый элемент. Под этим двум параметрам можно найти допустимую максимальную нагрузку, которую профиль сможет выдержать. Для большего удобства используются отдельные таблицы, если нужно выполнить расчет на профильную трубу прямоугольного или квадратного сечения.

Профильная труба прямоугольного сечения выдерживает равные или большие нагрузки, чем с квадратным сечением приближенного размера при длине пролета 5-6 метров. При длине 1-4 метра допустимый показатель нагрузки на квадратный профиль будет выше.

Определить, какую нагрузку на профильную трубу будут создавать основные и дополнительные элементы конструкции, предметы внутреннего обустройства, люди, транспортные средства, поможет калькулятор. Полученные значения достаточно учесть при выборе профиля в таблице.

Как рассчитать грузоподъемность модульных конструкций

При проектировании модульной конструкции крайне важно учитывать конкретные рекомендации по грузоподъемности. 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 диаграмма 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:

Возьмите самый длинный пролет трубы на вашей конструкции
См. таблицу выше
Умножить 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
Вместимость колес: 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 с внешней проектной фирмой. Может взиматься дополнительная плата.

Грузоподъемность роликов
Колесики бывают разных диаметров, форм и систем крепления. Выбор роликов имеет жизненно важное значение, так как вы должны выбрать те, которые будут плавно перемещать вашу тележку, независимо от ее размера или грузоподъемности. Тем не менее, чем больше колеса, тем больший вес сможет выдержать ваша тележка.

Существует 2 типа роликов:
- Ролики на стержне: для тележек, перевозящих груз до 400 фунтов и перемещающихся на короткие расстояния
- Ролики с креплением на пластину: для тележек, перемещающихся на расстояние от 30 до 100 футов и для грузов весом более 400 фунтов.
  Независимо от того, связаны ли ваши цели с оптимизацией процессов или сокращением отходов, рекомендации, приведенные выше, помогут вам спланировать свою конструкцию так, чтобы она безопасно и эффективно несла свою нагрузку. Вот видео с описанием всех наших роликов и всех их функций:
  
  Наличие конструкции, работающей на полную мощность, не только поможет вам достичь поставленных целей по постоянному совершенствованию, но и сэкономит деньги. У вас есть вопрос относительно грузоподъемности вашей конструкции? Пожалуйста, свяжитесь с нами, мы будем рады помочь.
  
  Жесткость профильных стеновых труб в двух измерениях – ASTM и CEN
  16 дек. 2020
  Автор Лиза Блэкер. Опубликовано в Krah – Новости
  Введение
  Рассмотрение классификаций жесткости профильных стеновых труб может сбивать с толку, если вы смотрите в очках ASTM по стандартам CEN или наоборот.
  В мире ASTM для труб ключевой механической характеристикой является константа кольцевой жесткости (RSC). В подпункте 4.2 стандарта ASTM F894 [1] определены шесть стандартных классификаций RSC: RSC 40, RSC 63, RSC 100, RSC 160, RSC 250 и RSC 400. Единицей измерения RSC являются фунты на фут на процент, т. е. [фунт-сила/фут ] или в единицах СИ [Н/м].
  В стандартах, опубликованных Европейским комитетом по стандартизации (CEN), напротив, ключевой характеристикой является кольцевая жесткость (SN). В таблице B.1 EN 13476-1 представлены четыре стандартные классификации SN: SN 2, SN 4, SN 8 и SN 16. Единицей SN является Н/м² или британские фунты на квадратный дюйм. Немецкий стандарт DIN 16961-1 [5] классифицирует профильные стеновые трубы на те же четыре группы. Очевидно, что цифры (от 40 до 400 против от 2 до 16) значительно различаются, несмотря на то, что они относятся к одним и тем же продуктам. Кроме того, есть и другие факты, способствующие дезориентации:
  - SN 2 означает 2 000 Н/м², тогда как SN 16 означает 16 000 Н/м²
  - на языке ASTM выражение кольцевой жесткости в соответствии с концепциями CEN называется жесткостью трубы, по-видимому, чтобы отделить его от термина кольцевая жесткость
    , используемого в RSC
  - жесткость трубы PS и кольцевая жесткость SN имеют одни и те же единицы измерения (фунты на квадратный дюйм или Н/м²), но простое преобразование в единицах не приводит к тем же числам, так как PS и SN
    определяются численно с расходящейся концепцией
  - , несмотря на то, что RSC и SN различаются числами и единицами измерения, обе характеристики получены в ходе испытаний (ASTM D2412 [2] и EN ISO 9969 [3]), которые на практике почти одинаковы с точки зрения настройки, как и параллельная пластина. испытание и измерение нагрузки и прогиба.
  Более глубокое понимание двух конкурирующих концепций необходимо для инженеров и производителей, которые работают с трубами с профильной стенкой как в мире ASTM, так и в мире CEN.
  1 Понимание различных концепций
  RSC и SN определяются практически в одном и том же режиме испытаний между параллельными пластинами (рис. 1), т. е. при приложении нагрузки к отрезку трубы определенной длины на определенный прогиб (с некоторыми вариациями: постоянная длина 6 дюймов ( 150 мм) в соответствии с D2412; увеличение длины в зависимости от диаметра в соответствии с EN ISO 9969). Тестовая скорость и диапазон отклонения для определения характеристик аналогичны.
  Вот почему у юнитов одно и то же ядро. Это сила на единицу длины, необходимая для прогиба или уменьшения диаметра трубы, которая выражается в фунтах на фут в ASTM и в ньютонах на метр в CEN.
  Рис. 1. Испытательная установка
  Различие в понятиях заключается в опорной нагрузке, которая представляет собой процент прогиба трубы, т. е. относительное выражение в ASTM, и прогиб трубы в метрах, т. е. абсолютное выражение в CEN . Таким образом, единицы RSC или SC можно выразить следующим образом.
  Очевидно, что концепцию ASTM легче понять в цифрах. RSC 40 просто обозначает нагрузку в 40 фунтов, вызывающую отклонение на 1% на сегменте трубы длиной 1 фут. Чем выше число RSC, тем большая нагрузка требуется для достижения 1-процентного прогиба. Концепция CEN более сложна в цифрах. SN 2 соответствует нагрузке 2000 Н (2 кН или 200 кг), вызывающей прогиб в два раза по 10 мм на отрезке трубы длиной 1 метр. Напротив, главное преимущество концепции CEN заключается в том, что в большинстве уравнений для проектирования труб кольцевая жесткость является частью термина с его теоретическим выражением.
  Где:
  E = модуль упругости
  I = момент инерции
  D = диаметр
  h = толщина стенки трубы
  независимо от того, из мира ASTM или CEN. Кольцевая жесткость используется для расчета напряжений и прогибов подземных труб, а также для расчета устойчивости к продольному изгибу под действием внешнего давления воды.
  Еще одним преимуществом является то, что SN прямо пропорционален стандартному отношению размеров SDR (D/h) труб. Это связано с тем, что в вышеупомянутом уравнении для SN толщина стенки h в числителе и диаметр D в знаменателе имеют один и тот же показатель степени. Таким образом, дробь может быть уменьшена до SDR. 2 Преобразование RSC и SN
  Не существует фиксированного коэффициента преобразования между RSC и SN. Поскольку прогиб 10 мм (0,4 дюйма) составляет 1 % от DN 1000 (диаметр трубы 40 дюймов), но только 0,5 % от DN 2000 (диаметр трубы 80 дюймов), при постоянном RSC, SN труба уменьшается с диаметром. ASTM F894 дает таблицу преобразования в Приложении X1: Отношение RSC к свойствам трубы и жесткости трубы. Эта таблица преобразует RSC в PS. Уравнение PS:
  
  Где: r = радиус
  
  Следовательно, соотношение между PS и SN фиксировано, т.е. 53,7. Следующая таблица представляет собой таблицу X1.1 из этого приложения, дополненную размерами и значениями SN в единицах СИ. PS преобразуется в SN без учета изменений, вызванных тестовыми параметрами.
  Сравнивая значения в таблице, очевидно, что диапазон кольцевой жесткости SN в F894 отличается от диапазона в EN 13476-1. Для меньших диаметров большинство труб с профильной стенкой относятся к классам кольцевой жесткости от SN 2 до SN 8. Для больших диаметров существует значительное количество труб с меньшей кольцевой жесткостью, чем SN 2. Очевидно, что в мире ASTM более экономичная конструкция возможно.
  3 Ссылки
  [1] ASTM F894-19: Стандартные технические условия для полиэтиленовых (PE) профильных канализационных и дренажных труб большого диаметра; 2019.