Расчет нагрузок на металлоконструкции

Какая нагрузка действует на профильную трубу

Другой вопрос, как рассчитать размеры профильной трубы так, чтобы обойтись «малой кровью», купить подходящую по нагрузке трубу. Для изготовления перил, оградок, теплиц можно обойтись без расчетов. Но если вы строите навес, кровлю, козырек, без серьезных расчетов нагрузки не обойтись.

Каждый материал сопротивляется воздействию внешних нагрузок, и сталь – не исключение. Когда нагрузка на профильную трубу не превышает допустимых значений, то конструкция согнется, но выдержит нагрузку. Если вес груза убрать, профиль примет исходное положение. В случае превышения допустимых значений нагрузки труба деформируется и остается такой навсегда, либо разрывается в месте сгиба.

Чтобы исключить негативные последствия, при расчете профильной трубы учитывайте:

  1. размеры и сечение (квадратное или прямоугольное);
  2. напряжение конструкции;
  3. прочность стали;
  4. типы возможных нагрузок.

Классификация нагрузок на профильную трубу

Согласно СП 20.13330.2011 по времени действия выделяют следующие типы нагрузок:

  1. постоянные, вес и давление которых не меняется со временем (вес частей здания, грунта и т.д.);
  2. временные длительные (вес лестницы, котлов в коттедже, перегородок из гипсокартона);
  3. кратковременные (снеговые и ветровые, вес людей, мебели, транспорт и т.д.);
  4. особые (землетрясения, взрывы, удар машины и т.д).

К примеру, вы сооружаете навес во дворе участка и используете профильную трубу как несущую конструкцию. Тогда при расчете трубы учитывайте возможные нагрузки:

  1. материал для навеса;
  2. вес снега;
  3. сильный ветер;
  4. возможное столкновение автомобиля с опорой во время неудачной парковки во дворе.

Для этого воспользуйтесь СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». В ней есть карты и правила, необходимые для правильного расчета нагрузки профиля.

Расчетные схемы нагрузки на профильную трубу

Кроме типов и видов нагрузки на профили, при расчете трубы учитываются виды опор и характер распределения нагрузки. Калькулятор рассчитывает, используя только 6 типов расчетных схем.

Максимальные нагрузки на профильную трубу

Некоторые читатели задаются вопросом: «Зачем делать такие сложные расчеты, если мне нужно сварить перила для крыльца». В таких случаях нет необходимости в сложных расчетах с учетом нюансов, так как можно прибегнуть к готовым решениям (таб. 1, 2).

Размеры профиля, мм Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета
1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров
Труба 40х40х2 709 173 72 35 16 5
Труба 40х40х3 949 231 96 46 21 6
Труба 50х50х2 1165 286 120 61 31 14
Труба 50х50х3 1615 396 167 84 43 19
Труба 60х60х2 1714 422 180 93 50 26
Труба 60х60х3 2393 589 250 129 69 35
Труба 80х80х3 4492 1110 478 252 144 82
Труба 100х100х3 7473 1851 803 430 253 152
Труба 100х100х4 9217 2283 990 529 310 185
Труба 120х120х4 13726 3339 1484 801 478 296
Труба 140х140х4 19062 4736 2069 1125 679 429

Размеры профиля, мм Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета
1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров
Труба 50х25х2 684 167 69 34 16 6
Труба 60х40х3 1255 308 130 66 35 17
Труба 80х40х2 1911 471 202 105 58 31
Труба 80х40х3 2672 658 281 146 81 43
Труба 80х60х3 3583 884 380 199 112 62
Труба 100х50х4 5489 1357 585 309 176 101
Труба 120х80х3 7854 1947 846 455 269 164

Пользуясь готовыми расчетами, помните, что в таблицах 2 и 3 указана максимальная нагрузка, от воздействия которой труба согнется, но не сломается. При ликвидации нагрузки (прекращение сильного ветра) профиль вновь обретет первоначальное состояние. Превышение максимальной нагрузки даже на 1 кг ведет к деформации или разрушению конструкции, поэтому покупайте трубу с запасом прочности, в 2 – 3 раза превышающим предельное значение.

Методы расчета нагрузок на профильную трубу

Для расчета нагрузок на профили используются методы:

  1. расчет нагрузки при помощи справочных таблиц;
  2. использование формулы напряжения при изгибе трубы;
  3. определение нагрузки при помощи специального калькулятора.

Как рассчитать нагрузку с помощью справочных таблиц

Этот метод точен и учитывает виды опор, закрепление профиля на опорах и характер нагрузки. Для расчета прогиба профильной трубы с помощью справочных таблиц необходимы следующие данные:

  1. значение момента инерции трубы (I) из таблиц ГОСТ 8639-82 (для квадратных труб) и ГОСТ 8645-68 (для прямоугольных труб);
  2. значение длины пролета (L);
  3. значение нагрузки на трубу (Q);
  4. значение модуля упругости из действующего СНиП.

Эти значения подставляют в нужную формулу, которая зависит от закрепления на опорах и распределения нагрузки. Для каждой расчетной схемы нагрузки формулы прогиба меняются.

Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе профильной трубы

Расчет напряжения при изгибе вычисляется при помощи формулы:

Ризг= M/W,

где M – изгибающий момент силы, а W – сопротивление.

Согласно закону Гука сила упругости прямо пропорциональна величине деформации. Теперь подставляют значения для нужного профиля. Дальше формула уточняется и дополняется, исходя из характеристик стали для профильной трубы, нагрузки и т.д.

Юлия Петриченко, эксперт

Калькулятор для расчета нагрузки на профильную трубу

Расчет профильной трубы на прогиб – сложный и трудоемкий процесс. Для этого надо внимательно изучить ГОСТы и другие нормативные документы, изучить виды опор и нагрузок на будущую конструкцию, построить схему, добавить запас прочности. Малейшая ошибка при расчетах приведет к печальному финалу. Поэтому, не зная физики и Сопромата, лучше доверить расчеты ответственных конструкций (кровля, каркас) профессионалам. Они помогут провести точные расчеты при меньших затратах.

Расчет двутавра делают для выбора его номера из сортамента, когда проектируется строительство. Он должен проводиться согласно формулам и таблицам, так как выбор балки «на глаз» не допустим. Все величины должны соответствовать стандартам. От полученных параметров будет зависеть качество строительства, так как балки применяются, в основном, для перекрытий.

Методы расчета нагрузок на металлоконструкцию

Существует два типа сил, воздействующих на любой объект:

  • статические или гравитационные. Присутствуют постоянно и направлены сверху вниз, перпендикулярно земле. К примеру, в каркасном здании к таким нагрузкам относится масса самой металлоконструкции, материалов отделки стен и крыши, стационарного оборудования;
  • динамические. Это силы, которые могут появляться и исчезать, менять свою величину. К подобным нагрузкам относится ветер, осадки, вибрации и пр.

    Их обязательно необходимо учитывать при строительстве. Для этого созданы специальные таблицы, в которых отображаются среднестатистические данные о количестве осадков, силе ветра и других факторах в различных регионах страны.

Расчет прочности всей металлоконструкции определяется сравнением её несущей способности с максимальной силой, которая на неё действует. Если в месте строительства отсутствуют вибрационные нагрузки, то такого расчета хватает.

Кроме того, специалисты используют метод предельных состояний, с помощью которого рассчитываются величины максимально допустимых нагрузок, нагрузок, при которых сооружение начинает деформироваться и сил, при воздействии которых дальнейшая эксплуатация объектов невозможна.

Первое предельное состояние определяется сравнением максимально возможной нагрузки с сопротивлением (максимальной силой, при которой элемент не деформируется) каждого из элементов конструкции. Естественно, что величина сопротивления в каждом отдельно взятом узле должна быть выше величины максимальной силы, которая может на него действовать.

Второе и третье предельные состояния определяются таким же сравнением, но в расчет берутся силы, которые способны деформировать или образовать трещины в конструкции соответственно. При этом, для металлических сооружений, третье предельное состояние не учитывается. Это связано с тем, что трещины в металлоконструкциях появляются из-за ошибок в работе, а не нагрузок.

Подробная информация по теме:

Заказать изготовление металлоконструкций в Санкт-Петербурге в ПК «СеАрт».

Расчет главной балки

При определении расчетных величин изгибающих моментов и перерезывающих сил в главных балках сварного сечения сосредоточенные опорные давления второстепенных балок могут быть заменены статически эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой.

Подбор сечения главной балки начинают с определения ее высоты. Наиболее целесообразной является, так называемая, оптимальная высота (h опт), при которой сечение балки получается наименьшим, что приводит к минимальному расходу металла. Вторым критерием является минимальная высота (h мин), которая обеспечивает полное использование материала при прогибах. Во всех случаях высоту балки следует назначать близкой к оптимальной, но не меньше минимальной. Методика определения hопт и hmin изложена в .

Предельные прогибы балок (в долях пролета) определяются согласно и должно выполняться условие f ≤ fult , где fult – предельный прогиб (выгиб), устанавливаемый нормами . В данной работе может быть принят предельный прогиб:

а) для главных балок fult = 1/400

б) для второстепенных балок (балок настила) fult = 1/250.

При назначении сечения поясов следует учитывать необходимость обеспечения их устойчивости. Поэтому отношение ширины пояса к его толщине принимать не более значений, приведенных в .

Стенка балки должна быть проверена на срез и устойчивость. Указания по проверке устойчивости стенки балки, а также по укреплению ее ребрами, обеспечивающими устойчивость, приведены в .

Сечение главной балки дано на рис. 3.1.

Рис.3.1. Сечение главной балки

Применяют два варианта крепления балок настила к главным балкам: 1) в одном уровне; 2) этажное сопряжение.

В курсовой работе рассматриваем один из двух вариантов крепления балок настила к главным балкам (в одном уровне) (рис. 3.2) с помощью опорных столиков и к стенке главной балки на болтах уголками .

Рис.3.2. Крепление балок настила к главной балке в одном уровне с опиранием на столики.

Расчет изменения сечения главной балки по длине, используем пример в .

Опирание главной балки на колонну рассчитывается по примеру, приведённому в учебнике .

В курсовой работе следует рассчитать также центрально-сжатую колонну (сплошную или сквозную)

Расчет прочности и устойчивости колонны следует начинать с опре­деления нагрузки, действующей на колонну. Расчетное усилие, действующее на колонну, можно определить по формуле

N=2Qmax+(0,4…0,8)hк, (3.1)

где Qmax-максимальное значение поперечной силы, действующей в главной балке;

(0,4…0,8)hк — приближенная величина собственного веса колонны, кН;

hк – высота колонны, м;

hк=H-hг.б.-tн. + 0,5 м

где H-высота рабочей площадки;

h г.б.. — высота главной балки;

tн.- толщина настила;

Расчет колонны

Расчет колонны производится согласно теоретическим общим положениям и одному из примеров расчета .

Расчет колонны включает в себя следующие положения:

1.Подбор сечения колонны.

2.Проверка устойчивости колонны принятого сечения.

3.Для колонны сквозного сечения — расчет и конструирование сое­динительных планок. Определение расстояния между планками.

4.Расчет и конструирование базы колонны.

5.Конструирование оголовка колонны.

6. Пример курсовой работы по расчету и конструированию балочной клетки.

7.Расчёт балки настила

4. Пример расчётов конструкций балочной клетки

4.1. Расчёт настила

Дата добавления: 2016-02-20; просмотров: 811;

Добавить комментарий

Закрыть меню