Расчет вертикальной нагрузки на трубу круглого сечения. Как рассчитать достаточный размер прямоугольной трубы под нагрузку

Профильная труба является популярным мебельным и строительным элементом, с помощью которого сооружаются довольно прочные конструкции. Для многих читателей может быть открытием, но труба может быть изготовлена не только из стали, но и дерева, и бетона. По крайней мере, это отражено в типовых вычислениях, речь идет о колоннах из этого материала.

Расчет стойки из профильной трубы по отношению к нагрузке, которую она может выдержать учитывает площадь сечения профиля, сопротивление материала, его гибкость, напряжение, инерцию по X и Y, расчетную длину. Значения подставляются в формулу, решение представляет собой суммарную нагрузку. Для практических задач используют упрощенную схему.

Профильная труба и способы использования

Профиль можно применять в сборке практически любых конструкций, промышленного, коммерческого и бытового назначения. В быту ее часто используют для сборки систем хранения вещей, в качестве аквариумной подставки, для навесов на балконе или веранде. На профиле может удерживаться мебель: стол, барная стойка, телевизионная подставка, поручни для занятий. Профиль часто применяется в коммерческом строительстве, из него собирают лестницы, различные легконесущие конструкции для террас, навесов, подиума и сцены.

Список можно продолжить, профиль подходит для различных решений, поэтому часто привлекает мастеров, использующих его в строительстве и дизайне. Чаще всего из трубы изготавливают опору под барную стойку, держатели для шкафа купе или аквариумную подставку. Наиболее щепетильно нужно отнестись к подставке для аквариума и учесть постоянно оказываемую нагрузку. В зависимости от этого параметра выбирается материал для изготовления.

Проект каркаса и поиск оптимума

Для начала можно порекомендовать сделать чертеж, от которого можно будет отталкиваться в расчетах. При наличии верхней рамы и нескольких опор, на которые будет распределяться напряжение, в зависимости от формы усилие можно будет распределить на несколько стоек. Стоит отметить, что при большей высоте конструкции, несущая способность отдельной профильной опоры будет уменьшаться за счет крутящего момента. При необходимости получения более высокой металлоконструкции добавляют несколько опор, которые связывают ребрами жесткости, равномерно распределяющими напряжение.

Например, так делаются стойки для навеса из профильной трубы, опирающегося на стену дома. При наличии опорной стены можно не обвязывать направляющие металлокаркаса, а рассчитать плечо, которое упирается в стену. Учитывайте, что в ГОСТе рассматриваются стандартные случаи расчета металлоконструкций.

Аквариумная подставка из профиля, исходя из вышесказанного, должна представлять собой опору с 3-4 ножками. При этом можно остановиться на одной опоре и шарнирных креплениях, распределяющим нагрузку. Для вычисления напряжения учитывается постоянная масса воды в аквариуме и стекла. Сколько выдержит конкретная аквариумная или барная опорная колонна, нужно оценивать по формуле.

Для начала сделайте проект металлоконструкции с указанием точных размеров, а потом проведите подсчеты с учетом суммарного напряжения. Проект можно подготовить в программе SketchUP.

Расчет

Определим оптимальное сечение колонны:

где F – сечение, N – напряжение по центру тяжести и действия совокупных сил на элемент, Ry – сопротивление выбранного материала (постоянная величина, определяется по таблице).

Эта формула может использоваться только для получения приблизительных данных, причем обязательно нужно выбирать сечение с запасом, так как напряжение будет направлено не только центрально, но и распределено. В связи с этим могут делаться различные кронштейны, которые компенсируют угловой момент силы, возникающий от действия распределенного напряжения.

Еще одним важным параметром является продольный изгиб, его учет позволит точнее определить сечение колонны:

где φ – коэффициент продольного изгиба, который принимают за 0,5–0,8.

Вычисления обычно проводятся с двухкратным запасом. При этом мастера используют значение φ=0,25 для получения сечения 1-5 колонн конструкции.

Особенности крепежа и распределения напряжения

Металлические стойки под навес из профильной трубы опираются на фундамент и одну из стен. При этом опора может быть выполнена с различным шарнирным соединением. Такая опора может удерживать при достаточной прочности материала довольно большой вес. Скорректировать общий объем можно с помощью типов крепежа, установленной прямо или под наклоном.

Стандартный крепеж колонны делают следующим образом:

• к фундаменту, верхние боковые;
• к фундаменту, нижние боковые крепления;
• к фундаменту, верхние и нижние боковые;
• нижнее к фундаменту, верхнее к потолку;
• нижнее плюс боковое к стене.

Используя эту схему, можно убедиться, что наиболее устойчивыми являются опоры с верхним креплением к потолку и нижним к фундаменту. Следующей по устойчивости является металлическая колонна с нижним фундаментным и двумя боковыми креплениями. Другие типы используются для крепежа стекла. Если общая высота сооружения достаточно большая, ставится несколько боковых креплений, равномерно распределяющих нагрузку на боковую стену.

Таким образом, барная стойка из профильной трубы и стекла будет надежно закреплена при креплении к полу и столешнице. При достаточно массивной конструкции рекомендуем добавить боковые ребра жесткости, это придаст некоторый индустриальный лоск в стиле «лофт». Их точная регулировка сделает использование более эргономичным.

Монтаж металлоконструкции

Монтаж каркаса проводится в следующей последовательности:

• устанавливаются и крепятся вертикальные направляющие к фундаменту;
• проводится монтаж креплений – верхних или боковых;
• делается регулировка;
• для отдельностоящих сооружений проводится монтаж верха, связывая между собой вертикальные колонны.

При наличии проекта и четкого представления, о какой нагрузке может идти речь, монтаж делается в течение нескольких часов. Для крепежа стекла горизонтально, вертикально и под наклоном можно использовать стекловолоконный профиль.

Расчеты и типовые решения

Чтобы избежать трудоемких вычислений, которые без знания физики и использования калькулятора могут содержать в результате ошибки, рекомендуем использовать типовые решения с минимальной нагрузкой на колонну. Также получить желаемое помогут надежные подвижные шарнирные соединения, для крепления под наклоном и распределения углового момента. В этом случае важно рассчитать, сколько выдержит такая опора.

Такой подход позволяет рассчитать различную мебель со стальными опорами, крепления в шкафу, при этом быть уверенными в их надежности и долговечности. Регулировка обычно позволяет надежно укрепить конструкцию. Выбирайте качественную сталь от зарекомендовавшего себя российского производителя, так можно избежать покупки продукции низкого качества.

Как узнать, сколько весит погонный метр квадратной или прямоугольной трубы? Как выполнить расчет нагрузки на профильную трубу известного размера? Давайте попробуем найти максимально простые ответы на эти вопросы.

Зачем это нужно

Зачем знать массу погонного метра профильного изделия?

Основных мотива два.

1. При сооружении металлоконструкций одни элементы давят на другие собственным весом наряду с полезной нагрузкой . Скажем, каркас перегородки в промышленном здании создает нагрузку на балки, ферма моста — на колонны и так далее. Эту нагрузку нужно учитывать при расчете прочности конструкций.
2. Кроме того, прокат на металлобазах продается не метражом, а на вес, и его цена указывается за тонну . Чтобы пересчитать погонаж, рассчитанный при создании проекта, в заветные тонны, необходимо знать, сколь весит метр при том или ином сечении и толщине стенки.

Уточним: от марки стали точная масса тоже, разумеется, зависит; однако разница между разными марками настолько мала, что действующие ГОСТ ей пренебрегают.
Плотность стали берется равной 7,85 т/м3.

Когда нужен расчет на прогиб? Попробуем объяснить на примере.

Представьте себе, что вы хотите соорудить в своем коттедже балкон с каркасом из профтрубы. Вылет балкона вам известен, предполагаемая нагрузка — тоже. Вот для того, чтобы подобрать оптимальное сечение профтрубы на роль несущих балок, вам и нужно знать метод расчета прочности на изгиб.

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.

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:

1. ГОСТ 8645-68 содержит сортамент .
2. Для квадратного сечения сортамент отыщется в ГОСТ 8639-82.

Полные таблицы слишком объемны для небольшой статьи, поэтому приведем лишь некоторые значения в качестве примера.

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.

1. Рассчитываем площадь поверхности погонного метра профтрубы. Она равна произведению периметра (суммы всех четырех сторон) и единицы.

Внимание: чтобы получить результат в тоннах без сложных пересчетов, лучше сразу перевести размеры в метры.

1. Умножаем площадь на толщину стенки и получаем объем металла в погонном метре.
2. Умножив объем на плотность стали, мы получим массу погонного метра.

Давайте в качестве примера выполним расчет для прямоугольного сечения 180х150 при толщине стенки 12,0 мм.

1. Площадь будет равной (0,15 + 0,15 + 0,18 + 0,18) х 1 = 0,66 м2.
2. Объем — 0,66 м2 х 0,012 м= 0,00792м3.
3. 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.

Прочность на изгиб

Как рассчитывается прочность профильной трубы на изгиб?

Для нашего случая актуальны две формулы:

1. 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.

1. 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:

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 — сталь Ст4.

Итак, приступим к расчетам.

1. 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.
2. 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.

Заключение

Надеемся, что не утомили читателя обилием сухих цифр и расчетных задач. Как обычно, в видео в этой статье можно найти дополнительную информацию. Успехов!

04-03-2013: Сергей

Добрый день ДокторЛом!
Нужен практический совет как усилить горизонтальную опору.
Даю описание: на даче построил домик, над входом получился навес. Вроде все легко и просто перекрыли,
но балка в роли которой выступает квадратная профильная труба 100*100 толщина стенки 4 мм. дала небольшой, но заметный прогиб!
Который хочется исправить!
Честно говоря, я больше переживал за продольные балки-страпила из трубы 80*60, причем они разных длин, так вот с ними все в порядке!
Извините, что к Вам обращаюсь, но чувствую, что только Вы мне можете помочь!
Расчет всей конструкции не делал, делал по интуиции. Сопромат не изучал, изучал ТОЭ аналогичный предмет для инженеров-электриков.
Конечно, можно было сделать перемычку из двутавра или спаренных швеллеров, из которых бы получился тот же квадратный профиль (о чем жалею), цель была красивый внешний вид, так как конструкция дальнейшей отделки не предусматривает!
Понадеялся, что профильная квадратная труба должна выдержать!
Конечно, можно перебрать все, но хочется обойтись малой кровью
Мои мысли: вскрыть торец трубы, который заглушен, и внутрь трубы, сначала ее поддомкратив и, выпрямив, засунуть какой нибудь усилитель жесткости!
Какой?
Я вижу два варианта, либо полосу 100 расположив ее вертикально, и скорректировать по высоте... толщина полосы и сколько штук???
Либо швеллер тута запихать, скорректировав высоту проставками или опять же сделать из швеллера трубу скомпенсировав зазоры???
Прошу у Вас совета как поступить мне??? Как Вы сделали для себя??? Жду ответа....Выслал фото конструкции на почту, что б было понятнее.
Спасибо Сергей

04-03-2013: Доктор Лом

Судя по фотографиям пролет прогнувшейся трубы около 4 м. При таком пролете и действующих нагрузках внутреннее усиление профилем (например, швеллером) с таким же моментом инерции как и у усиливаемой трубы позволит уменьшить прогиб в два раза, не более того. Если усиливать полосами, то чем больше полос, тем меньше в итоге будет прогиб, но и вес балки при этом значительно возрастет.

На мой взгляд самый лучший вариант - поменять трубу на другую с большей высотой, чем больше высота, тем больше жесткость и тем меньше прогиб, но понимаю, что это может быть проблематично.
Еще один из возможных вариантов - сделать затяжку. Труба внутри полая и внутри ее можно расположить стержень практически любого диаметра. Конечно, все нужно считать, но так, на глаз, если поддомкратить трубу, чтобы она немного выгнулась вверх, и затем зафиксировать это положение затяжкой диаметром 20-24 мм, то у вас получится арка с затяжкой. Недостаток этого способа в том, что выгиб должен быть как можно больше, иначе под действием нагрузок труба может деформироваться сначала до прямолинейной формы, а затем опять прогнется вниз, но уже намного сильнее, так как затяжка будет усиливать прогиб. Кроме того, выгибанию горизонтальной трубы будут препятствовать приваренные стойки - трубы.

02-09-2013: Ованес

Для горизонтальных балок необходимо использовать не квадратные трубы, а двутавры. В двутаврах намного больше момент инерции и как следствие, намного меньше прогиб. При той же металлоемкости.

24-07-2014: Светлана

Добрый день. Очень нужна помощь, т.к. я вообще ничего не понимаю. Нужно рассчитать прогиб квад. трубы 100*100*5 на 2-х опорах расстояние между которыми 3 м. Нагрузка на трубу 200 кг на 1 м. Спасибо.

24-07-2014: Доктор Лом

Вам достаточно взять значение момента инерции (I) для вашей трубы из соответствующей таблицы и подставить это значение, а также значения длины пролета (l) и нагрузки (q) в формулу определения прогиба. Формула зависит от закрепления на опорах и характера нагрузки. Подобрать нужную формулу можно, воспользовавшись статьей "Расчетные схемы для балок". Значение модуля упругости можно посмотреть в статье "Расчетные сопротивления и модули упругости для различных строительных материалов" или в действующем СНиПе.

03-09-2014: ученик

Док, глянул я эти ГОСТы, в них прошло несколько изменений, причем критичных. Если есть куда, могу закинуть.
Где мне бедному, взять расчетные данные для профильной шовной трубы 40х20х2,8?

04-09-2014: Доктор Лом

Все эти данные с различной степенью точности вы можете определить и сами. Например, в первом приближении (без учета радиусов наружного закругления углов) Iz = 2x4^3/12 - 1.44x3.44^3/12 см^4. Реальное значение момента инерции будет на 7-15% меньше (с учетом радиусов закругления). И так далее.

01-06-2015: Алексей

Добрый день. Очень нужна помощь, т.к. я вообще ничего не понимаю. Хочу поднять кубовый пластиковый бак для воды на 3-4м вверх на проф.трубе(4 шт), а на какую можно рассчитывать не пойму, помогите пожалуйста.

02-06-2015: Доктор Лом

Я, к сожалению, тоже вряд ли смогу вам помочь, но есть статья "Расчет металлических колонн", возможно она вам поможет? Посмотрите пожалуйста.

27-06-2015: владимир

Добрый день, Доктор Лом. Очень нуждаюсь в вашей помощи. Я хочу построить перед домом односкатный летний навес покрытый профнастилом, размером 6 на 4 м. Хотелось бы, что бы внутри навеса не было опорных столбов.Помогите рассчитать количество, толщину опорных столбов и стропильной решетки, что бы не было прогиба.

28-06-2015: Доктор Лом

Все, что я могу, это только подсказать, где посмотреть примеры расчетов. Посмотрите статью "Расчет металлических колонн", а также раздел "Расчет навеса с арочными фермами". А прогиб конструкций будет всегда.

24-07-2015: Виктор

Добрый день!
Подскажите пожалуйста:
Можно ли использовать проф.трубу 25х25х2мм в качестве опорных стоек (4 штуки) в конструкции рабочего стола для деревообрабатывающего станка весом 55 кг?!?!
Спасибо.

25-07-2015: Доктор Лом

Тут все будет зависеть от конструкции рабочего стола. И несущая способность профильной трубы тут совсем не показатель. При деревообработке желательно избегать различных вибраций и колебаний, а потому чем более крепким будет стол, тем лучше, т.е. деформации в частности ножек стола должны быть минимальными.

20-08-2015: Антон

Добрый день! Подскажите, где или как можно узнать вышеописанные характеристики труб, не вошедших в данную таблицу. Например, труба 50х50х1,5 или 30х30х1,5 , 10х10х1,4 ??? В Гостах не нашел...

20-08-2015: Доктор Лом

В этом случае можно обратиться к производителю или рассчитать эти характеристики самому. Пример того, как это делается, приведен в статье "Расчет прочности потолочного профиля для гипсокартона".

21-09-2015: Вячеслав

Здравствуйте! В гараже на потолке поперёк лежат трубы круглого сечения диаметр 140 мм, толщина стенки 6 мм, длина труб почти 6 м. Сверху перекрытие выполнено дорожной плитой. Труба под собственным весом немного прогибается. Как её усилить (придать жёсткость), если возможно с боку, дабы не опускать уровень потолка вниз. Была мысль наварить по всей длине профильную трубу или чуть ниже продольной оси стальную полосу с двух сторон.

22-09-2015: Доктор Лом

Если вы приварите профильную трубу или стальную полосу по низу круглой трубы, а не сбоку, то тем самым добьетесь максимального усиления. Посмотрите статью "Виды балок".

06-10-2015: Евгений

Уважаемый Доктор Лом!
Во-первых, хотел бы поблагодарить Вас за вашу просветительскую работу. Читая Ваши статьи, вспоминал свои институтские лекции по сопромату) Но, как оказалось, из памяти стерлось почти все, поэтому обращаюсь к Вам за советом. Нужно определить, окажется ли достаточной несущая способность трубы квадратного профиля 30х30х3(нержавеющая сталь, AISI304) для использовании ее в качестве элемента, формирующего периметр обеденного стола размером 1600х900. Столешница будет сформирована из узких деревянных реек, их несущей способностью в расчетах решил пренебречь. Для упрощения решил рассматривать данную трубу как балку длиной 1600мм, находящуюся на шарнирных опорах, но вот с видом приложения нагрузки пока не могу определиться. При использовании стола по прямому назначению, нагрузку, очевидно, можно считать распределенной, и принять величиной, наверное, около 50 кг. Но вспомнив о том, что некоторые имеют привычку садиться на край стола, подумал, что нагрузка может быть сосредоточена примерно в середине пролета, и составлять в критических случаях около 90 кг... Подскажите, пожалуйста, какой формулой можно воспользоваться для расчета при таких условиях (балка на шарнирных опорах, нагрузка в центре пролета). Со статьей "Виды опор, какую расчетную схему выбрать" ознакомился, но разобраться, какую формулу мне использовать не смог, и кроме того, не понял, что за величина "Е", и откуда ее брать. Предположил, что момент инерции I можно взять из вашей таблицы, допустив, что для нержавеющей и углеродистых сталей они относительно близки. Спасибо Вам!

06-10-2015: Доктор Лом

Евгений, в вашем случае правильный выбор расчетной схемы будет зависеть от того, как именно будут расположены деревянные рейки и где будут ножки у стола. Если рейки будут длиной около 90 см, то вам действительно нужно рассчитывать на прочность и прогиб длинные трубы, а если рейки будут длиной около 160 см (в чем я сомневаюсь), то основная нагрузка придется на короткие трубы.
Если ножки у стола будут не по углам стола (а как правило так и делается), то ваша труба будет консольной балкой на двух опорах (ножки стола и будут этими опорами). Впрочем при расчете на сосредоточенную нагрузку это принципиального значения не имеет. Произвести расчет на сосредоточенную нагрузку, приложенную посредине балки, вы можете воспользовавшись соответствующей расчетной схемой из статьи "Расчетные схемы для балок". Но при этом вам все равно следует учитывать равномерно распределенную нагрузку от собственного веса стола. Впрочем, вы можете перевести сосредоточенную нагрузку в эквивалентную равномерно распределенную для упрощения расчетов, воспользовавшись статьей "Приведение сосредоточенной нагрузки к эквивалентной равномерно распределенной".
Момент инерции для вашей трубы вы действительно можете взять из соответствующей таблицы, как впрочем и модуль упругости металла Е, воспользовавшись статьей "Расчетные сопротивления и модули упругости для различных строительных материалов".

06-10-2015: Евгений

20-10-2015: Александр

Здравствуйте, уважаемый Доктор Лом. Я ничего не понимаю в формулах, поэтому прошу помочь. Подскажите, пжл, какую распределенную горизонтальную нагрузку выдержат 4 квадратных профильных трубы 100*100, толщина 4 мм(уложил их в качестве лаг перекрытия между первым и вторым этажом, длина пролета 4,3м, на профиль лягут деревянные лаги, дальше пол второго этажа). Заранее благодарен за помощь.

20-10-2015: Доктор Лом

Вообще-то я стараюсь излагать материал так, чтобы формулы были понятны даже человеку с 3-4 классами образования, т.е. все упрощаю до минимума, никаких интегралов-дифференциалов, только сложение, вычитание, умножение и деление.
Тем не менее вам повезло, по теме вашего вопроса я написал статью "Несущая способность металлической балки", посмотрите среди новых на главной странице. Вам достаточно просто подставить свои данные в приведенные в статье формулы.

Выбирая профильную трубу, необходимо особое внимание уделять её параметрам и учитывать какую нагрузку выдержит профильная труба.

Эти трубы используются, в качестве каркасов для различных сооружений, поэтому подбирать изделия необходимо максимально ответственно.

Преимущества профильных труб заключается в их:

• легкости;
• надежности;
• простоте монтажа.

Нагрузка, действующая на профильную трубу

Если планируется изготовить беседку или теплицу, то серьезно задумываться о нагрузках не стоит, так как такие конструкции не подвержены воздействию серьезных сил. А вот если изготавливается навес, козырек, каркас для более серьезного сооружения – то здесь просто необходимы обстоятельные рассчеты.

Профильные трубы устойчивы к деформации, но и у них есть предел. Если нагрузка будет соответствовать норме, то изделие, под действием груза, например, мокрого снега, может согнуться. Если снег удалить, то труба примет свою исходную форму. В том случае, когда допустимая нагрузка превышена, труба не восстановит форму. Это в лучшем случае, в худшем – она просто разорвется.

При выборе профильной трубы, таким образом, необходимо учитывать:
размеры;

• сечение. Как правило, используются прямоугольные трубы и трубы с квадратным сечением;
• напряжение каркаса из труб;
• прочность материала;
• вероятные нагрузки, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации.

Классификация нагрузок

Одним из критериев классификации является время воздействия нагрузок. Виды таких нагрузок установлены СП 20.13330.2011. И они таковы:

• постоянные. То есть, не меняется ни вес, ни такой показатель, как давление, в течение достаточно долгого времени. Пример постоянной нагрузки: вес и давление элементов здания;
• временные, но длительные. Например, вес перегородок из ДСП;
• кратковременные. Это именно о том, о чем шла речь выше: о снеге, ветре и других природных явлениях;
• особые. Например, нагрузки от взрывов и ударов машин.

Таким образом, если на территории домовладения сооружается навес, то нужно учитывать ряд нагрузок:

• от снега и ветра;
• от возможных столкновений с авто.

На территориях, где бывают периодически землетрясения, нельзя не учитывать данный фактор. На таких территориях конструкции должны быть максимально прочными.

Расчетные схемы

Расчетные схемы учитывают не только виды нагрузок, но и то, каким образом нагрузка распределяется по конструкции. Например, опоры могут испытывать более серьезные нагрузки, а поперечные дополнительные элементы – небольшие.

Максимальные нагрузки

Чтобы понять, какие максимальные нагрузки установлены для труб, необходимо изучить следующие таблицы.

Таблица 1. Нагрузка для профильной трубы квадратного сечения

Таблица 2. Нагрузка для профильной трубы прямоугольного сечения (рассчитывается по большей стороне)

Указаны максимальные нагрузки, в результате которых не произойдет разрыва трубы. Элемент конструкции согнется и, в дальнейшем, не примет изначальной формы. Если же максимальная нагрузка на профильную трубу будет превышена, то тогда уже случится разрыв.

Методы расчета нагрузки

Используются следующие методы:

• при помощи разработанных таблиц;
• использование физических формул;
• расчет при помощи специального калькулятора.

Чтобы рассчитать нагрузку при помощи таблиц, необходимо составить характеристики фактически имеющейся трубы с теми, характеристиками, которые имеются в таблице.
Если расчет нагрузки на профильную трубу ведется при помощи формул, то, в основном, используется такая формула: Ризг= M/W. Изгибающий момент делится на сопротивление.

Существуют и специальные калькуляторы, разработанные специалистами. Однако пользоваться такими калькуляторами можно только в том случае, если они размещены на надежных интернет-сайтах или переданы в пользование компетентными лицами, которые хорошо разбираются в нагрузках на профильные трубы.

Следует подчеркнуть: не стоит делать расчеты самостоятельно. Во-первых, для правильного проведения расчетов, необходимо знать ГОСТы и сопромат. Во-вторых, малейший просчет может привести к серьезным последствиям.

Таким образом, расчет нагрузки на трубы – это очень важная процедура. Пренебрежение ей может повлечь серьезные последствия:

• разрушение конструкции, здания;
• наличие пострадавших и жертв.

В новостях, иногда, можно увидеть сюжеты о том, что где-то обрушилась крыша здания или его иные элементы. Такие ситуации, чаще всего, складываются из-за того, что в расчетах были допущены ошибки.

Для выполнения поворота трубопровода используются специальные фитинги – уголки и тройники. Однако, иногда возникают ситуации, когда необходимо выполнить изгиб трубы. Как правило, если за эту работу берется новичок, труба в месте изгиба сминается или даже ломается, поэтому далее я ознакомлю вас с некоторыми секретами народных умельцев, которые позволят вам успешно справиться с этой задачей в домашних условиях.

Способы изгиба труб

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.

Следует отметить, что если речь заходит об изгибе труб, то имеются в виду следующие их виды:

Металлические круглого сечения

Процесс изгиба металлических заготовок круглого сечение достаточно сложный, так как они легко деформируются, а иногда и рвутся. Поэтому когда изгибом занимаются в промышленных условиях, особенно если требуется маленький радиус, перед тем как осуществить эту операцию выполняют расчет трубы на изгиб.

В домашних условиях, конечно, точная формула расчета трубы на изгиб вам не понадобится. Единственное, нужно определить минимальный допустимый радиус. Его значение во многом зависит от способа, которым выполняется эта операция:

• при нагреве набитой песком детали – R= 3.5хDH;
• с использованием трубогибочного станка (изгибание холодным способом) – R=4хDH;
• изгиб с получением рифленых складок (гнутье горячим способом) — R= 2.5хDH.

Получить минимальный радиус, равный двум диаметрам, можно методом горячей протяжки или штамповки. Однако, в домашних условиях осуществить такой изгиб невозможно.

В этих формулах используются следующие значения:

Надо сказать, что существует более универсальный расчет – радиус должен составлять не менее пяти диаметров трубы.

Итак, с теорией мы немного разобрались, теперь перейдем к практике. Как уже было сказано выше, существует несколько способов решения этой задачи. Наиболее простой из них – это использование специального станка – трубогиба.

Правда, цена подобного инструмента довольно высокая – стоимость гидравлического станка, который позволяет загибать заготовки диаметром до четырех дюймов, начинается 15000-16000 рублей. Стоимость ручного трубогиба, который позволяет работать с деталями диаметром до одного дюйма, составляет 4 700- 5 000 рублей.

Если вам придется часто заниматься подобной операцией, но при этом нет желания платить большие деньги за трубогиб, его можно сделать самостоятельно. На нашем портале вы можете найти подробную информацию о том, как сделать станок для изгиба профильных труб своими руками.

Однако, не всегда трубогиб имеется под рукой, к тому же, если вам нужно выполнить эту операцию единоразово, то приобретать ради этого инструмент, конечно же, не имеет смысла. В таком случае можно выполнить изгиб при помощи колышков.

Делается это следующим образом:

1. прежде всего нужно начертить радиус изгиба на подходящей площадке;
2. затем по контуру вкапываются металлические прутья. Располагать их желательно как можно ближе друг к другу. Для надежности прутья можно забетонировать.

Рядом с крайним прутом нужно вставить еще один, чтобы загибаемая деталь могла поместиться между ними. Это необходимо для ее фиксации;

1. далее надо засыпать в сгибаемую трубу соль или песок. При этом в отверстия с двух сторон следует забить пробки;
2. после этого деталь фиксируется между двумя первыми прутьями и затем загибается вокруг остальных прутьев, как показано на схеме выше.

Альтернативой этому варианту является использование крючков, которые крепятся к куску фанеры и образуют необходимый радиус, как на фото выше. Если же нужно получить меньший диаметр, в качестве шаблона следует использовать широкий диск или валик.

Надо сказать, что оба способа подходят для деталей диаметром не более 16-20 мм. Если же вы хотите загнуть заготовку большего диаметра, место сгиба следует хорошо разогреть.

Если вам нужно придать форму заготовкам из цветных металлов, прочность на изгиб которых значительно меньше, чем у стальных аналогов, можно воспользоваться пружиной. Последняя должна строго соответствовать внутреннему диаметру, так как вставляется внутрь трубки. Конечно, можно надеть пружину и снаружи, но в таком случае неудобно совершать изгиб.

Защитив трубку пружиной, она сгибается своими руками. Работу следует выполнять аккуратно, чтобы добиться нужного радиуса и при этом не повредить деталь.

Профильные

Профильные трубы гораздо сложней гнуться, так как благодаря своей форме имеют повышенную прочность. Изделия малого сечения можно загнуть описанными выше способами.

Также существует еще один способ изгиба профильной трубы, который позволяет работать с заготовками достаточно большого сечения. Принцип его следующий:

1. в заготовку нужно засыпать песок или соль, после чего надежно заткнуть торцы пробками;
2. далее деталь надо надежно зажать в тисках;
3. затем участок сгиба следует прогреть докрасна;
4. после этого заготовку надо править киянкой до получения нужного радиуса.

Если у вас имеется сварочный аппарат и болгарка, то вы сможете загнуть заготовки даже самого большого диаметра без особых усилий. Делается это следующим образом:

1. прежде всего на заготовке размечается радиус изгиба;
2. далее по всему радиусу нужно разметить полоски с трех сторон профильной заготовки. Чем меньше радиус, тем меньше должен быть шаг между полосками;
3. затем болгаркой выполняются пропилы с трех сторон детали по выполненной разметке;
4. теперь заготовка изгибается без каких-либо проблем;
5. после получения нужного угла, пропилы следует заварить;
6. в завершение работы нужно зачистить швы и зашлифовать.

Таким способом можно изготавливать детали даже сложной формы, при этом точность изгиба получается очень высокой. Однако, необходимо опыт работы с болгаркой и сварочным аппаратом.

Металлопластиковые

Металлопластиковые трубы с одной стороны гнутся очень просто, но с другой – легко ломаются. Поэтому выполнять работу нужно очень аккуратно. При этом следует помнить, что минимальный радиус изгиба металлопластиковой трубы аналогичен радиусу металлических заготовок, т.е. должен составлять не менее пяти диаметров.

Если диаметр трубы 16 мм, то загнуть ее можно без каких-либо специальных приспособлений. Делается это следующим образом:

• возьмите деталь двумя руками сверху. При этом большие пальцы расположите под трубой, параллельно ей, и сомкните друг с другом, как показано на фото выше;
• затем двумя руками сгибайте трубу и обязательно обеспечьте упор большими пальцами;
• согнув трубу до необходимого радиуса, сместите ее в ладонях влево или вправо, и затем повторите процедуру;
• таким образом изгибайте заготовку и перемещайте ее до тех пор, пока не получите нужный угол.

Чтобы «набить руку», потренируйтесь выполнять данную процедуру на труб, так как вполне вероятно, что поначалу заготовки у вас будут ломаться.

Трубу диаметром 20 мм согнуть вокруг пальцев гораздо сложней. Поэтому в качестве упора можно использовать любую другую подходящую поверхность. Однако, удобней всего выполнять эту работу с использованием пружинного кондуктора, который может быть как наружным, так и внутренним, т.е. который вставляется внутрь заготовки.

Чтобы выполнить изгиб внутренним кондуктором посередине длинной заготовки, привяжите его к веревке и затем протолкните на нужную глубину. После выполнения изгиба, вытяните пружину, потянув за веревку.

Вывод

Как мы выяснили, существует довольно много народных способов изгиба труб. Немного потренировавшись, вы сможете добиться хороших результатов. Однако, следует помнить, что качество изгиба, выполненного на профессиональном оборудовании, будет всегда выше.

Видео в этой статье содержит дополнительную информацию о том, как изгибать металлопластиковые трубы. Если в процессе выполнения этой операции у вас возникли какие-либо сложности, задавайте вопросы в комментариях, и я обязательно постараюсь вам помочь.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!