Также стальная труба может использоваться в качестве перекрытия или балки.
Профильные трубы, которые широко используются в монтаже различных конструкций и прокладке коммуникаций, представляют собой полый продолговатый металлический брусок с сечением квадратной или прямоугольной формы.
Материалом для изготовления профильных изделий является высокоуглеродистая сталь различных марок.
Профилированная стальная труба служит материалом для сооружения каркасов различный конструкций:
- теплиц;
- павильонов и остановок;
- рекламных конструкций;
- перегородок;
- лестниц;
- мебели и т.д.
Также стальная труба может использоваться в качестве перекрытия или балки.
- M=F*L, где М – изгибающий момент, F – приложенная к профилю сила, измеренная в килограммах (кгс), а L – плечо рычага в сантиметрах. Скажем, для пресловутого балкона шириной 1 метр со стоящими на его краю тремя людьми общим весом в 250 кг изгибающий момент будет равен 250 кгс х 100 см = 25000 кгс*см.
Масса
Простейший способ расчета сводится к использованию интернета: калькулятор расчета веса профильной трубы в зависимости от ее сечения и толщины стенки несложно найти на сайтах многих производителей и продавцов.
![Металлокалькулятор листового металла Металлокалькулятор листового металла](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/metallokalkulyator-listovogo-metalla-s3.jpg)
Один из онлайн-калькуляторов.
Однако мы не будем искать легких путей и постараемся найти альтернативные способы выполнения подсчетов своими руками. Собственно, их два.
Нормативные документы
Необходимые нам данные содержатся в отечественных стандартах:
- ГОСТ 8645–68 содержит сортамент прямоугольных стальных труб.
- Для квадратного сечения сортамент отыщется в ГОСТ 8639–82.
Полные таблицы слишком объемны для небольшой статьи, поэтому приведем лишь некоторые значения в качестве примера.
Сторона квадратной трубы, мм | Толщина стенки, мм | Масса погонного метра, кг |
15 | 1,0 | 0,426 |
1,5 | 0,605 | |
20 | 1,0 | 0,583 |
1,5 | 0,841 | |
2,0 | 1,075 | |
40 | 2,0 | 2,33 |
2,5 | 2,85 | |
3,0 | 3,36 | |
3,5 | 3,85 | |
4,0 | 4,30 | |
5,0 | 5,16 | |
6,0 | 5,92 |
Сторона А прямоугольной трубы, мм | Сторона В прямоугольной трубы, мм | Толщина стенки, мм | Масса погонного метра |
25 | 15 | 1,0 | 0,583 |
1,5 | 0,841 | ||
2,0 | 1,08 | ||
2,5 | 1,29 | ||
30 | 10 | 1,0 | 0,583 |
1,5 | 0,841 | ||
2,0 | 1,08 | ||
2,5 | 1,29 | ||
3,0 | 1,48 | ||
15 | 1,0 | 0,661 | |
1,5 | 0,959 | ||
2,0 | 1,23 | ||
2,5 | 1,48 | ||
3,0 | 1,71 | ||
20 | 1,0 | 0,740 | |
1,5 | 1,08 | ||
2,0 | 1,39 | ||
2,5 | 1,68 | ||
3,0 | 1,95 |
![Вес трубы профильной таблица Вес трубы профильной таблица](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/ves-trubi-profilnoy-tablica-s4.jpg)
Некоторые значения, не вошедшие в наш список.
мы настоятельно рекомендуем ознакомиться с полным текстом документов. Как мы выясним далее, полная версия таблиц будет полезна в дальнейших расчетах.
Расчет по плотности
С некоторой погрешностью расчет веса профильной трубы может быть выполнен и без таблиц сортамента. Достаточно знать все основные размеры изделия и плотность стали, которая, как мы уже выяснили, при расчетах принимается равной 7850 кг/м3, или 7,85 г/см3.
Инструкция по расчету не вызовет сложностей у любого человека, помнящего основы геометрии.
- Рассчитываем площадь поверхности погонного метра профтрубы. Она равна произведению периметра (суммы всех четырех сторон) и единицы.
чтобы получить результат в тоннах без сложных пересчетов, лучше сразу перевести размеры в метры.
- Умножаем площадь на толщину стенки и получаем объем металла в погонном метре.
- Умножив объем на плотность стали, мы получим массу погонного метра.
![Труба профильная прямоугольная типоразмеры Труба профильная прямоугольная типоразмеры](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/truba-profilnaya-pryamougolnaya-tiporazmeri-s5.jpg)
Мысленно развернув профиль в плоскую пластину, несложно вычислить его объем и вес.
Давайте в качестве примера выполним расчет для прямоугольного сечения 180х150 при толщине стенки 12,0 мм.
- Площадь будет равной (0,15 + 0,15 + 0,18 + 0,18) х 1 = 0,66 м2.
- Объем – 0,66 м2 х 0,012 м= 0,00792м3.
- Масса – 0,00792х7850= 62,172 кг.
Результат несколько отличается от прописанного в ГОСТ (55,71 кг) за счет того, что при разворачивании реальной профтрубы в плоскую заготовку мы получим заметное утончение там, где были ее продольные грани. Погрешность будет тем меньше, чем тоньше стенки и чем больше размер сечения.
- 25000 кгс*см/W = 2100 кгс/см2 /W. Момент сопротивления, таким образом, не должен быть менее 25000 кгс*см / 2100 кгс/см2 = 11,9 см3.
- Теперь осталось лишь подобрать трубу с соответствующим значением W в таблице сортамента. При квадратном сечении этому условию удовлетворяют, в частности, размеры 50х6 и 60х3,5.
Прочность на изгиб
Как рассчитывается прочность профильной трубы на изгиб?
Для нашего случая актуальны две формулы:
- M=F*L, где М – изгибающий момент, F – приложенная к профилю сила, измеренная в килограммах (кгс), а L – плечо рычага в сантиметрах. Скажем, для пресловутого балкона шириной 1 метр со стоящими на его краю тремя людьми общим весом в 250 кг изгибающий момент будет равен 250 кгс х 100 см = 25000 кгс*см.
![Остекление балкона в хрущевке Остекление балкона в хрущевке](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/osteklenie-balkona-v-hrushchevke-s6.jpg)
Пример довольно условный: в реальных условиях изгибающие нагрузки на балки стараются компенсировать прочими конструктивными элементами, что мы и видим на фото.
- M/W=R, где R – прочность марки стали, а W – момент сопротивления сечения.
Очевидно, параметры R и W – константы, которые придется где-то искать. Постараемся упростить читателю задачу:
Марка стали | Прочность (R), кгс/см2 |
Ст3 | 2100 |
Ст4 | 2100 |
Ст5 | 2300 |
14Г2 | 2900 |
15ГС | 2900 |
10Г2С | 2900 |
10Г2СД | 2900 |
15ХСНД | 2900 |
10ХСНД | 3400 |
Второй параметр – момент сопротивления – найдется в тех же таблицах сортамента в ГОСТ 8645–68 и 8639–82. Так, для трубы сечением 180х150 при толщине стенки 12 мм по оси А (вдоль более широкой стороны) он составит 346,0 см3, а по оси Б – 310,8 см3.
Давайте попробуем подобрать размер трубы для нашего балкона с нагрузкой 250 кг и вылетом 1 метр, исходя из следующих условий:
- Нагрузка приходится лишь на одну из несущих профтруб (три человека расположились так, что их вес не распределяется по соседним балкам).
- Материал, который использован при изготовлении несущего каркаса балкона из труб – сталь Ст4.
![Углеродистая конструкционная качественная сталь марки Углеродистая конструкционная качественная сталь марки](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/uglerodistaya-konstrukcionnaya-kachestvennaya-stal-marki-s7.jpg)
Состав марок стали.
Итак, приступим к расчетам.
- 25000 кгс*см/W = 2100 кгс/см2 /W. Момент сопротивления, таким образом, не должен быть менее 25000 кгс*см / 2100 кгс/см2 = 11,9 см3.
- Теперь осталось лишь подобрать трубу с соответствующим значением W в таблице сортамента. При квадратном сечении этому условию удовлетворяют, в частности, размеры 50х6 и 60х3,5.
Заметьте: мы нашли минимальные размеры, при которых балка выдержит соответствующую нагрузку; при этом пренебрегли запасом прочности (например, на случай, если кто-то из гипотетических посетителей балкона подпрыгнет), собственным весом балкона и износом каркаса коррозией.
На практике эти факторы нивелируются как минимум трехкратным запасом по моменту сопротивления.
![Остекление балкона в хрущевке Остекление балкона в хрущевке](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/osteklenie-balkona-v-hrushchevke-s8.jpg)
Как видите, пренебрегать запасом прочности опасно.
Простые бытовые конструкции (легкие оградки) изготавливают с запасом прочности, избегая расчетов. Расходы на такие сооружения будут невелики, и утруждать себя трудоемкими расчетами нет смысла.
![Станок для гибки профильной трубы Станок для гибки профильной трубы](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/stanok-dlya-gibki-profilnoy-trubi-s9.jpg)
Максимальные нагрузки
Чтобы правильно подобрать трубу для использования, надо знать предельный вес, который должна выдерживать балка или опора в данном месторасположении.
Эта величина выражается в виде сосредоточенной силы, приложенной в центре пролета.
Под давлением указанной силы балка прогнется, но после окончания воздействия возвратится в прежнее состояние (на фото). Превышение наибольшего значения сломает несущую.
![Максимум функции Максимум функции](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/maksimum-funkcii-s10.jpg)
В бытовой практике часто встречается распределенная нагрузка, равномерно воздействующая на всю длину балки.
Отсюда напрашивается вывод о том, что пролеты не должны быть излишне большими. Установление мощной балки может перекрыть её достоинства ценой вопроса и общим утяжелением конструкции. Разумнее установить дополнительные опоры, что позволяет увеличить допустимый вес на перекрытие.
Для определения величины предельных нагрузок можно воспользоваться различными справочными данными в интернете.
Потребность в изгибе труб может возникнуть в ряде случаев, к примеру, в процессе монтажа трубопровода, если нужно «обойти» какое-либо препятствие. Также нередко приходится прибегать к этой операции в процессе изготовления различных металлоконструкций, таких как навесы, теплицы, беседки и т.д.
![Труба профильная нержавеющая Труба профильная нержавеющая](https://mirogrdnika.info/gryadki-parniki-i-teplici/kak-rasschitat-profilnuyu-trubu-na-progib-video/truba-profilnaya-nerzhaveyushchaya-s11.jpg)
Какие применяются формулы и таблицы
Для корректного расчёта прочности трубы на изгиб необходимо узнать длину детали. Делается это по следующей формуле:
Д — длина заготовки; Р – радиус изгиба трубы (мм); У — требуемый угол изгиба; р1 – расстояние для удержания заготовки, необходимое при применении специального оборудования.
Далее осуществляем оценку величины предполагаемого к изгибу участка по такой формуле:
Д1 – длина сгибаемого участка; π – известная математическая константа; У – угол изгиба (градусы); ДН – диаметр по внешней поверхности трубы (мм).
В ГОСТах №617/90 и №494/90 содержатся наименьшие значения основных характеристик, на основе которых производится расчёт прочности профильного трубного изделия на изгиб.
Полезно знать! Такой подход – регламентация минимальных значений — обеспечивает удобство мастера, а также наибольшую безопасность при выполнении работ и, конечно же, при эксплуатации конструкций, в частности, возведённых из латунного и медного профиля.
Основные характеристики, используемые в процессе вычисления прочности трубы на изгиб, приведены в ниже размещённой таблице.
Радиус изгиба минимальный | Минимальная длина свободной части | Внешний диаметр |
90 | 60 | 30 |
72 | 55 | 24 |
36 | 50 | 18 |
30 | 45 | 15 |
24 | 35 | 12 |
20 | 30 | 10 |
16 | 25 | 8 |
12 | 18 | 6 |
8 | 12 | 4 |
6 | 10 | 3 |
Данные в этой таблице относятся к трубным изделиям из латуни и меди. А расчет нагрузки на изгиб на профильную трубу, произведённую из стали, осуществляется в соответствии с данными, приведёнными ниже (ГОСТ №3263/75).