Нагрузка на круглую трубу: Страница не найдена — Трубы и сантехника

Содержание

профильную и круглую, расчёт максимальной нагрузки

Одним из самых востребованных в строительстве изделий является стальная труба. Например, ВГП труба ВГП ду 15х2,8мм 6м может быть использована для устройства коммуникаций, а изделия квадратного сечения применяются в качестве опор. В последнем случае при проектировании необходимо верно определить несущую способность металлической квадратной трубы из стали.

Какой может быть максимальная нагрузка на опору из стальной трубы?

Во многих несущих конструкциях труба играет роль элемента, без которого невозможно соорудить каркас . Помимо этого, изделия удобно использовать при устройстве различных перегородок. Важным преимуществом продукции является то, что она подходит как для временного, так и постоянного применения. Именно поэтому зачастую трубы используют в качестве надежных опор для аппаратуры, вспомогательного оборудования.

Эксплуатация трубы в качестве несущего элемента объясняется тем, что данное изделие отличается:

  • высокой прочностью на сдавливание и разрыв;
  • невосприимчивостью к вибрациям;
  • достаточной упругостью;
  • пригодностью к многократному применению;
  • доступной ценой;
  • простотой монтажа.

Для достижения таких преимуществ от использования необходимо верно определить несущую способность, то есть выполнить расчет нагрузки, которую может выдержать опора из стальной трубы для навеса, ВЛ, оборудования и т. д.

При расчете учитываются такие параметры, как материал изготовления трубы, его характеристики, а также особенности грунта, в который планируется размещение.

Для определения максимальной нагрузки на опору из металлической трубы круглого или квадратного сечения используются различные методики.

  • Расчетная. Является не очень эффективной.
  • Основанная на пробных статических нагрузках. Требует значительных финансовых и временных затрат.
  • Динамическое испытание. Не отличается достаточной точностью, однако этот способ можно применять непосредственно на объекте.
  • Зондирование. Этот способ комбинирует методы статического и динамического определения. Является самым эффективным.

Какие трубы прочнее — квадратные или круглые

Профильные трубы, применяемые в качестве конструкционных деталей и строительных элементов, производятся в виде полых стержней, обладающих квадратным или прямоугольным сечением. Профильная труба по своим качествам аналогична металлическому брусу, но благодаря меньшему весу и четырем ребрам жесткости находит боле широкое применение. При изгибе основная нагрузка воздействует на крайние участки изделия, а сердцевина бруса не подвергается значительным деформациям, поэтому прочность профильной трубы на изгиб не отличается от показателей сплошного изделия аналогичного сечения.

Профильные трубы, произведенные с квадратным сечением, оказывают одинаковое сопротивление изгибающему усилию, которое направлено перпендикулярно любой из граней. Прямоугольные трубы более прочны на изгиб вдоль широкой стороны.

Замкнутость поперечного сечения способствует увеличению устойчивости данного типа профиля к кручению, что обеспечивает возможность применения профильных труб при создании арочных сводов, крутоуклонных кровель и ребристых куполов.

Сравнение показателей прочности круглых и квадратных труб

Профильные трубы имеют ряд преимуществ перед круглыми при эксплуатации в качестве несущего элемента конструкций. Применение квадратных труб позволяет уменьшить площадь поверхности конструкции и снизить вес изделия, что обеспечивает их эффективное использование в составе соединительных и каркасных частей строений и дает возможность создавать более сложные инженерные конструкции с минимальными затратами материала.

Определение показателя прочности на изгиб выполняется с учетом поперечного момента инерции. За счет равномерности распределения металла по периметру профиля квадратные трубы характеризуются высокими показателями радиусов инерции по отношению к их площади поперечного сечения, что обеспечивает эффективность их использования для изготовления сжато-изогнутых и сжатых стержней.

При равных показателях площади сечения, диаметров и толщины стенок для изгиба квадратной трубы требуется приложить большее усилие. При условии равнопрочности материалов и равной удельной тяжести изделий на погонный метр показатели прочности на изгиб сечения квадратных и круглых труб имеют сравнимые значения, при этом радиус инерции круглого сечения превышает данный показатель для квадратного сечения.

Максимальная нагрузка на стальную колонну

Важно знать не только реальную, но и расчетную длину колонны, а кроме того радиус инерции поперечного сечения. Да и вид вертикальной нагрузки (будет ли приложенная нагрузка создавать дополнительный момент из-за возникающего эксцентриситета или ее можно рассматривать, как приложенную по центру тяжести сечения) будет влиять на максимально допустимое значение нагрузки. Само собой наличие горизонтальных нагрузок также будет снижать максимально допустимое значение вертикальной нагрузки.

Конечно же колонны бывают разные: ступенчатые, сплошного и сквозного сечения, с геометрическими параметрами сечения постоянными по высоте и изменяющимися. Однако далее будет рассматриваться только один вид стальных колонн (стоек, любых других сжатых стержней), а именно колонны сплошного сечения с геометрическими параметрами, постоянными по высоте, так как именно такие колонны чаще всего и используются в малоэтажном частном строительстве, которому посвящен данный сайт.

А чтобы было еще более просто и наглядно, будем рассматривать во всех случаях колонну одной длины l = 3 м (300 см) из квадратной профильной трубы сечением 80х80х4 мм, с площадью сечения F = 11.75 см2 и радиусом инерции i = 3.07 см. Расчетное сопротивление стального профиля примем равным R = 2450 кг/см2 (но вообще значение расчетного сопротивления следует уточнять у производителя металлопроката).

Собственный вес профильной трубы в виду его относительно небольшого значения мы учитывать не будем, чтобы не усложнять расчеты дополнительным определением расчетной длины колонны при действии равномерно изменяющейся нагрузки, каковой является собственный вес трубы, а потом приведением этой нагрузки к эквивалентной для общей расчетной длины. К тому же собственный вес колонны — это центрально приложенная нагрузка, а значит полученное расчетами значение имеет очень небольшой, но запас. Квадратное сечение также позволяет сократить расчеты (во всяком случае для внецентренно нагруженных колонн), так как позволяет рассматривать сечение колонны только в одной плоскости.

Итак:

Первое, и самое главное: несущая способность колонны напрямую будет зависеть от расчетной длины колонны. А расчетная длина колонны в свою очередь зависит от вида закрепления колонны на опорах. Более подробно вопрос определения коэффициента расчетной длины колонны в зависимости от различных факторов рассматривается в другой статье, ну а тема данной статьи, просто посмотреть, как меняется несущая способность колонны из одного и того же профиля, одной и той же длины, но при разных условиях закрепления на опорах. Итак.

Определение несущей способности стальной колонны, жестко защемленной на нижнем конце

Определить максимально допустимую нагрузку N на центрально сжатую колонну можно по следующей формуле:

N = RφF (456.1)

Как видим, формула не сложная. В этой формуле у нас только одно неизвестное — коэффициент продольного изгиба φ, его определением мы сейчас и займемся.

Если у колонны есть только одна опора — жесткое защемление на нижнем конце, то расчетная длина такой колонны будет составлять:

lef = μl = 2·300 = 600 см (456.2)

где μ = 2. Тогда при радиусе инерции i = 3.07 см гибкость колонны будет

λ = lef/i = 600/3.07 = 195.4 (456.3)

Тогда при расчетном сопротивлении стали колонны 2450 кг/см2 коэффициент продольного изгиба φ согласно таблицы 214.2 будет составлять:

Таблица 214.2. Коэффициенты продольного изгиба φ центрально-сжатых элементов

Примечание: значения коэффициента в таблице увеличены в 1000 раз

φ = 0.169 (456.4)

Тогда максимальная нагрузка на стальную колонну составит:

N = 2450·0.169·11.75 = 4865 кг

Вроде бы несущая способность вполне приличная, почти 5 тонн, вот только одна беда, по ныне действующим нормативным документам недопустима гибкость более 150 для основных колонн и более 180 для второстепенных колонн. И это еще большое послабление для проектировщиков, в предыдущем СНиПе по металлоконструкциям для основных колонн максимально допустимая гибкость была вообще 120.

Возможно в следующей редакции СНиПа будет еще больше послаблений, ну а пока использовать рассматриваемую нами профильную трубу в качестве отдельно стоящей колонны с расчетной длиной 600 см нельзя. Даже если нагрузка на нее будет совсем небольшой. Во всяком случае этого требуют ныне действующие нормативные документы. Если вас это не пугает, то вы конечно же можете делать такую колонну, мы же рассмотрим ситуацию, когда такая колонна будет не отдельно стоящей и наличие соответствующих диафрагм жесткости позволяет рассматривать ее как колонну с жестким защемлением на нижнем конце и шарнирным опиранием на верхнем конце.

Определение несущей способности стальной колонны, с жестким защемлением на нижнем конце и шарнирной опорой на верхнем

Формула для определения максимально допустимой нагрузки N на центрально сжатую колонну при этом не изменится, изменится лишь один показатель -коэффициент продольного изгиба. В данном случае μ = 0.7.

При этом расчетная длина такой колонны будет составлять:

lef = μl = 0.7·300 = 210 см (456.5)

тогда при радиусе инерции i = 3.07 см гибкость колонны будет

λ = lef/i = 210/3.07 = 68.4 (456.6)

Соответственно при все том же расчетном сопротивлении стали колонны 2450 кг/см2 коэффициент продольного изгиба φ согласно таблицы 214.2 будет составлять:

φ = 0.744 (456.7)

Тогда максимальная нагрузка на стальную колонну составит:

N = 2450·0.744·11.75 = 21417 кг

Как видим, та же самая колонна, но при других условиях закрепления может выдерживать нагрузку в 4 раза больше. Более того, сечение колонны можно даже уменьшить, значение гибкости это позволяет.

Определение несущей способности стальной колонны, с жестким защемлением на нижнем конце и верхнем концах

Если к рассматриваемой колонне будет крепиться нижний и верхний пояс фермы. Причем ферма при этом будет иметь жесткость значительно больше, чем колонна, кроме того диагональные связи, обеспечивающие жесткость, будут в плоскости и из плоскости фермы, то такую колонну можно рассматривать, как имеющую защемление на верхнем и нижнем концах. Для такой колонны μ = 0.5

Тогда расчетная длина такой колонны будет составлять:

lef = μl = 0.5·300 = 150 см (456.8)

соответственно гибкость колонны будет

λ = lef/i = 150/3.07 = 49 (456.9)

а коэффициент продольного изгиба φ согласно таблицы 214.2 будет:

φ = 0.856 (456.10)

Тогда максимальная нагрузка на стальную колонну составит:

N = 2450·0.856·11.75 = 24642 кг

Впрочем, такое значение максимальной нагрузки будет завышенным, так как при расчете рам необходимо учитывать моменты, возникающие в вертикальных элементах рам — колоннах, но об этом чуть ниже.

Если необходимых диафрагм жесткости не будет, то даже при креплении верхнего и нижнего пояса фермы большой жесткости к колонне в плоскости фермы значение коэффициента μ будет зависеть от соотношений длин и жесткостей колонн и фермы, а также количества колонн в ряду.

Так, если в ряду будет 2 колонны, момент инерции фермы будет в 10 раз больше момента инерции колонн, при этом длина ферм будет в 2 раза больше длины колонн, то μ = 1.04. А при балках, жестко связывающих колонны (или фермы) из плоскости фермы и имеющих такую же жесткость и длину как колонны μ = 1.11 (определение коэффициента μ для колонн — элементов рам — отдельная большая тема). Соответственно несущая способность колонны из рассматриваемого профиля будет в плоскости фермы даже меньше, чем при шарнирной опоре сверху.

Если к любой из выше рассмотренных колонн  вертикальная нагрузка приложена не по центру тяжести сечения, а с эксцентриситетом, если колонна является частью рамы или кроме вертикальных нагрузок на колонну действуют горизонтальные, то конечно же значение максимально допустимой нагрузки еще уменьшится. В целом, с учетом того, что в одной из рассматриваемых плоскостей должно соблюдаться условие:

R ≥ N/φF + Mz/Wz + My/Wy = σ (449.2.1)

где М — значение изгибающего момента, возникающего в рассматриваемом поперечном сечении колонны, рассматриваемой, как часть рамы, или в результате действия эксцентриситета и(или) горизонтальных нагрузок в рассматриваемой плоскости, например относительно оси z, W — момент сопротивления поперечного сечения относительно той же оси. Если формулу (449.2) преобразовать, то мы получим:

N = (R — Mz/Wz — My/Wy)φF (456.11)

Я это все к тому, что при расчете конструкций очень важно понимать, как именно данный элемент конструкции, в данном случае колонну, нужно рассматривать и какие в итоге нагрузки на него будут действовать.

Трубный калькулятор

Формула и способы рассчета

Расчет веса трубы из различных металлов (стальные трубы, нержавеющие, медные и др.) производится на основе имеющихся в справочниках ГОСТ и ТУ данных. Вес метра трубы, сортамент которой не входит в имеющиеся на сайте справочники, рассчитывается онлайн по формуле m = Pi * ro * S * (D — S) * L; Pi — математическая константа, которая выражает отношение длины окружности к её диаметру, равная ~3.14; ro — плотность металла из которой изготовлена круглая труба в кг/м³; Для расчета удельного веса 1 погонного метра трубы (m) необходимо указать размеры профиля трубы: диаметр D в мм, а также толщину металла, из которого изготовлена труба (толщину стенки S) и длину L (по умолчанию 1 м). Расчет теоретического веса прямоугольной профильной трубы производится аналогично круглой, за исключением части формулы для определения площади поперечного сечения.

Применение

Вес погонного метра трубы очень часто необходимо знать для осуществления расчетов в металлоконструкциях. Самое частое использование трубного калькулятора — определение массы трубы в приобретаемой партии, чтобы выяснить необходимые габариты транспорта для её перевозки, а также для расчета нагрузок будущей металлоконструкции и стоимости продукции.

Как рассчитать вес трубы с помощью калькулятора?

Для того, чтобы узнать вес круглой трубы необходимо предварительно рассчитать площадь её поперечного сечения, а потом, на основе полной длины изделия и плотности материала и рассчитанной площади, можно будет рассчитать теоретическую массу.

Укажите диаметр круглой трубы

Определите диаметр трубы и введите его в поле калькулятора, в мм

Введите толщину стенки (толщину трубы)

В поле формы «толщина стенки S» введите толщину металла, из которого изготовлена труба, например, 1.5 мм для круглой трубы 108х4.

Укажите металл и плотность сплава.

Выберите из списка металл из которого изготовлена труба, или укажите своё значение плотности, если труба стальная, плотность будет 7850 кг/м3 , или 7900 кг/м3 для нержавеющей трубы из коррозийно-стойкой стали.

Укажите цены, длину и др.

Укажите стоимость 1 метра или тонны изделия, длину, или общий вес для того, чтобы получить в расчете дополнительные значения: цену 1 тонны из цены за метр и наоборот, вес нескольких метров проката, или количество метров в указанной массе изделий.

Скопируйте результат расчета

Нажмите кнопку скопировать, справа в блоке с показанным результатом, или выполните дополнительные расчеты.

Сравнение прочности круглой и профильной трубы

При одинаковой площади сечения труба любой формы прочнее любого сплошного прута. Если диаметр сечения сплошного прута и трубы одинаков, то прут прочнее. С прочностью труб круглого и квадратного сечения при условии одинаковой толщины стенки, площади сечения и материала все не так просто. Потому что сопротивление нагрузкам различного типа отличается.

При равных параметрах прочность трубы круглого и квадратного сечения не отличается. Поэтому при выборе лучше руководствоваться вопросами удобства работы и доступности. Но есть и множество нюансов, о которых ниже.

Прочность трубы круглого сечения

Круглые трубы лучше противостоят нагрузкам кручения, потому что не имеют ребер, которые становятся местом скопления напряжения. В остальном прочность зависит от схемы крепления отрезка трубы и нагрузок, которые будут на него действовать:

  • сосредоточенные или распределенные;
  • переменные или постоянные;
  • статические или динамические.

Нагрузки различаются и по направлению: поперечные на изгиб, продольные на сжатие или растяжение, осевые на скручивание.

К примеру, при нагрузках на изгиб у круглой трубы не будет четких границ между зонами с различным типом напряжения. Нижняя часть трубы будет сжиматься, верхняя — растягиваться, а боковые — испытают минимальную нагрузку. По крайней мере, пока усилие не достигнет критического значения, и труба сложится.

Прочность профильной трубы квадратного и прямоугольного сечения

Главное отличие профильной трубы заключается в наличии четырех ребер, которые более устойчивы к нагрузкам на изгиб. Из-за прочности ребер критическое значение сжатия нижней грани и растяжения верхней немного выше. Особенно, если усилие прикладывается перпендикулярно паре узких граней трубы с прямоугольным сечением.

С другой стороны, ребра профиля аккумулируют напряжение в небольших по площади точках. К тому же плоские грани выступают в роли дополнительного рычага для скручивания. Сопротивляемость сжатию и растяжению в большей степени зависит от свойств материала, чем от конфигурации сечения.

Таким образом, сравнивать прочность круглой и профильной трубы напрямую не имеет смысла. Оба типа материалов созданы для выполнения определенных функций, в соответствии с которыми их и следует использовать. Если же точные расчеты все необходимы, то лучше обратиться к специалистам в области сопротивления материалов.

 

Уголок или профильная труба нагрузки. Профильная или круглая труба для забора. Что выбрать? Сравнение показателей прочности круглых и квадратных труб

Профильные трубы, применяемые в качестве конструкционных деталей и строительных элементов, производятся в виде полых стержней, обладающих квадратным или прямоугольным сечением. Профильная труба по своим качествам аналогична металлическому брусу, но благодаря меньшему весу и четырем ребрам жесткости находит боле широкое применение. При изгибе основная нагрузка воздействует на крайние участки изделия, а сердцевина бруса не подвергается значительным деформациям, поэтому прочность профильной трубы на изгиб не отличается от показателей сплошного изделия аналогичного сечения.

Профильные трубы, произведенные с квадратным сечением, оказывают одинаковое сопротивление изгибающему усилию, которое направлено перпендикулярно любой из граней. Прямоугольные трубы более прочны на изгиб вдоль широкой стороны.

Замкнутость поперечного сечения способствует увеличению устойчивости данного типа профиля к кручению, что обеспечивает возможность применения профильных труб при создании арочных сводов, крутоуклонных кровель и ребристых куполов.

Сравнение показателей прочности круглых и квадратных труб

Профильные трубы имеют ряд преимуществ перед круглыми при эксплуатации в качестве несущего элемента конструкций. Применение квадратных труб позволяет уменьшить площадь поверхности конструкции и снизить вес изделия, что обеспечивает их эффективное использование в составе соединительных и каркасных частей строений и дает возможность создавать более сложные инженерные конструкции с минимальными затратами материала.

Определение показателя прочности на изгиб выполняется с учетом поперечного момента инерции. За счет равномерности распределения металла по периметру профиля квадратные трубы характеризуются высокими показателями радиусов инерции по отношению к их площади поперечного сечения, что обеспечивает эффективность их использования для изготовления сжато-изогнутых и сжатых стержней.

При равных показателях площади сечения, диаметров и толщины стенок для изгиба квадратной трубы требуется приложить большее усилие. При условии равнопрочности материалов и равной удельной тяжести изделий на погонный метр показатели прочности на изгиб сечения квадратных и круглых труб имеют сравнимые значения, при этом радиус инерции круглого сечения превышает данный показатель для квадратного сечения.

Что предпочтительней использовать в качестве столбов для забора из профнастила? На этот вопрос 99% ответит однозначно — металлическую трубу. И совершенно правильно. стальная труба — наиболее экономичный и долговечный материал, обладающий достаточной прочностью на изгибающие (в первую очередь) нагрузки.

Следующий вопрос: какую трубу лучше использовать — круглую или квадратную? Здесь все не так однозначно. Мнения раезделяются примерно поровну. Изложим в этой статье своё видение данного вопроса. Вопросы эстетики и дизайна оставляем за скобками — «На вкус и на цвет товарищей нет», как говорится… Вопросы прочностного расчета заборных столбов подробно рассмотрены в другой статье .

Итак, квадратная труба имеет, несомненно, большую изгибную прочность. Её момент сопротивления примерно в 1,7 раза больше круглой трубы с аналогичными параметрами (наружн. диаметр и толщина стенки). Это если ставить столб параллельно плоскости забора, как делают 99% застройщиков. (К слову, если поставить столбы диагонально — углом к плоскости забора, повышение момента сопротивления составит всего 1,2 раза по сравнению с круглой трубой.)

Однако такой способ установки имеет довольно существенный недостаток: В месте крепления лаги к столбу неизбежно образуется очаг коррозии, который практически невозможно остановить или предотвратить. Дело в том что в месте перехлеста труб образуется непродуваемая полость где постоянно присутствует влага (после дождя) и прекрасный доступ кислорода. А это два условия при которых металл корродирует исключительно быстро. Наличие сварного шва только усугубляет проблему. За несколько лет сварное соединение полностью разрушается и забор требует ремонта или замены. Самое неприятное, что это место невозможно защитить или хотя бы снизить скорость разрушения. Металл корродирует изнутри!

Многие выходят из ситуации, разрезав лаги забора кратно шагу заборных столбов и приварив их встык к каждому столбу. Однако помимо значительно больших трудозатрат (и расходов на такой монтаж), резко снижается жесткость силовой конструкции в плоскости забора и ее прочность. Основными нагруженными элементами такой конструкции являются как раз сварные швы, а это неправильно с инженерной точки зрения. Зимой силы морозного пучения могут поднять некоторые столбы. Сварные соединения при этом разрушаются и работают как шарниры (не работают). Помимо прочего, требуется высокое качество сварочных работ, т.к. необходимо обеспечить герметичный сварной шов, чтобы избежать проблем коррозии уже внутри трубы лаги.

Многие ошибочно полагают, что лист профнастила придает дополнительную жесткость конструкции. К сожалению, это не так. При перекосе забора лист элементарно рвется в местах крепежа.

Помимо указанного выше основного недостатка квадратных столбов, следует отметить и другие:

  • Повышается трудоемкость установки: кроме обеспечения вертикальности нужно следить за тем, чтобы одна грань квадрата находилась в одной плоскости с линией забора.
  • Высокая себестоимость квадратной трубы — труба весит на 30% больше аналогичной круглой, а стоит примерно на 35% дороже
  • Наличие сварного шва. Трубы квадратного (прямоугольного) сечения производятся только по сварной технологии. По одной из сторон идет сварной шов на всю длину трубы. Труба начинает активно корродировать, причем окраска практически не предотвращает возникновение коррозии по сварному шву.

Лаги к таким столбам крепятся внахлест двумя короткими швами вверху и снизу лаги. Соединение получается продуваемое, легко защищается от коррозии краской и служит долгие годы и десятилетия. Сварной шов обладает достаточной прочностью на разрыв (более 1,5 тн на одну лагу). Это в 15 раз превышает нагрузку, вызываемую штормовым ветром (25 м/с, для забора высотой 2м с шагом столбов 2,5м). Благодаря тому, что лаги не разрезаются, силовая конструкция забора получается максимально жесткой и препятствует выпиранию отдельного столба из земли. Столб, по сути, удерживают от выпирания два соседних.

Наиболее оптимальное, пожалуй даже лучшее, решение — использовать заборные столбы из трубы НКТ. Она толстостенная и бесшовная, изготавливается из высокопрочной стали (предел текучести достигает 116 кгс/мм2, что в 5,5 раз выше чем у обычных труб). Благодаря высокой прочности стали такие столбы гораздо крепче соразмерной квадратной, а стоят примерно в 2 раза дешевле. На столбах НКТ можно устанавливать заборы высотой 4 метра и более!

Расценки на столбы НКТ и другие материалы для строительства забора:

Лучшим основанием являются металлические трубы для забора – прочные, технологичные в монтаже и долговечные. На металлическом каркасе можно без проблем закрепить любой ограждающий материал – древесину, профилированный стальной лист, сетку, сотовый поликарбонат, асбесто или цементно — стружечные листы.

Бюджетных застройщиков часто останавливает высокая цена металла. Однако, сравнив срок эксплуатации металлического ограждения с деревянным, вы убедитесь в обратном.

Металлические столбы и прожилины простоят минимум 50 лет в то время, как деревянный каркас забора за этот период вам придется заменить 3-4 раза со всеми вытекающими расходами.

С точки зрения науки, изучающей сопротивление материалов (сопромат), наиболее выгодным является круглое сечение трубы. При минимуме материала оно обеспечивает максимальную жесткость.

Если учесть удобства монтажа, то круглые трубы уступают профильным. Прямоугольные стойки и прогоны удобнее резать и стыковать с помощью сварки. Плоская поверхность контакта позволяет плотнее и жестче фиксировать все элементы забора, чем круглая.

Как мы уже говорили, круглая труба при одинаковом весе прочнее профильной на изгиб. Поэтому, решив купить для забора стойки круглого сечения, вы сэкономите за счет уменьшения веса металла. Кроме этого, в мягкий грунт круглую трубу удобнее ставить методом вкручивания с помощью ворота.

Надежность всей конструкции забора напрямую зависит от материала несущего каркаса.

Поставьте деревянные столбики, и ограждение на вашей участке простоит не более 10 лет. Древесина, даже антисептированная, подвержена гниению.

Бетон – вариант более надежный. Но при монтаже такой конструкции возникают трудности с креплением прогонов.

Сверлить армированный столб непросто, а качественно установить в нем закладные могут далеко не все застройщики.

Большое значение имеет шаг стоек забора. Оптимальный — 2,5 метра. В районе с сильными порывистыми ветрами его нужно уменьшить до 2 метров.

Для невысоких заборов (менее 1,5 метра) может быть использована квадратная труба 40х40х2 мм или 60х60х2 мм с прожилинами сечением 30х20х2 мм или 40х20х2 мм.

Немного о прямоугольной трубе

ГОСТ Р 54157-2010 «Трубы стальные профильные для металлоконструкций», настоящий стандарт распространяется на круглые, квадратные, прямоугольные, овальные и плоскоовальные трубы для металлоконструкций из углеродистой и низколегированной стали.

Размеры прямоугольных профильных труб:

– 20х10, 28х25, 30х15, 30х20, 40х25, 40х28, 50х20, 50х25, 50х30, 50х40

– 60х30, 60х40, 80х40, 80х60, 100х50, 100х60, 100х80, 120х60, 120х80

– 140х60, 150х100, 160х120, 160х80, 180х125, 200х100

Большим плюсом стальных прямоугольных труб является эффективная способность к взаимодействию с плоскостями симметричной поверхности, что позволяет значительно расширить области использования в целом. Прямоугольное сечение труб увеличивает спектр функциональной направленности продукта конечного сырья, но стоит сразу исключить те области, в которых не используют трубы с подобным сечением и это, прежде всего транспортировка газообразных веществ, водопроводные и прочие системы.

Основные сферы и области применения:

– Мелкомасштабное строительство (реже — крупномасштабное)

– Машиностроение

– Монтажные работы, как наружного, так и внутреннего типа

– Металлоконструкции широкого профиля

– Производство товаров народного потребления

Схема установки трубчатого каркасного забора

Профильную трубу, используемую для стоек, нужно разворачивать широкой стороной перпендикулярно облицовке. Это максимально увеличит жесткость столбов по отношению к ветру, стремящемуся согнуть широкий «парус» забора.

В отличие от сплошного ограждения из профлиста, установка каркаса из труб для забора из стальной сетки рабицы менее отвественная. Этой конструкции не страшен даже ураганный ветер, ведь сетка не создает большого аэродинамического сопротивления.

Здесь главной задачей является обеспечение стабильности основания, поэтому достаточное заглубление в грунт и бетонирование столбов – обязательные условия устойчивости всей конструкции.

Максимальная нагрузка на профильную трубу: способы расчета

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;
  • устойчивости к нагрузкам;
  • 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

Размеры профиля, ммМаксимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета
1 метр2 метра3 метра4 метра5 метров6 метров
Труба 40х40х27091737235165
Труба 40х40х39492319646216
Труба 50х50х21165286120613114
Труба 50х50х31615396167844319
Труба 60х60х21714422180935026
Труба 60х60х323935892501296935
Труба 80х80х34492111047825214482
Труба 100х100х374731851803430253152
Труба 100х100х492172283990529310185
Труба 120х120х41372633391484801478296
Труба 140х140х419062473620691125679429

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

Размеры профиля, ммМаксимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета
1 метр2 метра3 метра4 метра5 метров6 метров
Труба 50х25х26841676934166
Труба 60х40х31255308130663517
Труба 80х40х219114712021055831
Труба 80х40х326726582811468143
Труба 80х60х3358388438019911262
Труба 100х50х454891357585309176101
Труба 120х80х378541947846455269164

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.

Калькулятор труб — Вместимость круглых, прямоугольных и квадратных труб

 Объяснение вариантов материалов

6063-T52 AL: это алюминий (AL). 6063 — это обозначение сплава, а 6000 — серия алюминиевых сплавов, содержащих кремний и магний, для термообработки. T означает термически обработанный, что делается для улучшения его физических свойств. 52 — тип термической обработки, в данном случае снятие напряжения сжатия после термообработки на твердый раствор. Этот низкопрочный алюминий очень хорошо гнется.

6061-T6 AL: это алюминий (AL). 6061 — это обозначение сплава, а 6000 — серия алюминиевых сплавов, содержащих кремний и магний, для термообработки. T означает термически обработанный, что делается для улучшения его физических свойств. 6 — тип термической обработки, в данном случае термообработка на раствор, а затем искусственное старение. Этот распространенный алюминий средней прочности можно сваривать, а также гнуть, хотя и не так легко, как 6063.

7075-T6 AL: это алюминий (AL).7075 — это обозначение сплава, а 7000 — это серия алюминиевых сплавов, содержащих цинк и небольшое количество магния (оба для прочности). T означает термически обработанный, что делается для улучшения его физических свойств. 6 — тип термической обработки, в данном случае термообработка на раствор, а затем искусственное старение. Это один из самых прочных алюминиевых сплавов, он плохо поддается сварке и его очень трудно согнуть.

Труба

ASTM A53: см. наше обсуждение на технической странице гибочного станка — «Труба против трубы».Эта сталь средней/низкой прочности производится в соответствии с требованиями, установленными Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), документ A53. Материал стальной сплав, с широким выбором вариантов состава. Материал может включать несколько легирующих элементов (например, до 0,4 % хрома и 0,15 % молибдена, но не более 0,0 % того и другого). Он легко гнется и сваривается.

HREW 1015: Горячекатаная электросварная труба, стальной сплав 1015. Эта труба формуется роликами из плоских полос в круглые трубы и сваривается в цельный кусок.Снаружи гладкая, а внутри может быть небольшое мерцание. Виден шов, обычно сине-серая полоса. Стали серии 1000 известны как простые углеродистые стали и имеют максимальное содержание марганца 1%. Последние две цифры — номинальное содержание углерода в сотых долях процента. 1015 содержит 0,15% углерода и 0,45% марганца. Он очень хорошо поддается сварке и легко формуется/изгибается.

DOM 1020: Эта труба формуется с помощью роликов из плоских полос в круглые трубы и сваривается в цельный кусок, а затем протягивается через оправку (DOM) для сжатия материала и доводки его до точного размера и геометрии.Внутри и снаружи гладкие, без видимых швов. Сплав такой же, как 1015 выше, но с 0,20% углерода по весу, что способствует более высокой общей прочности при немного более низкой пластичности.

4130 N: Эта сталь относится к классу цементируемых стальных сплавов. Этот металл, обычно известный как «ChroMo» или «ChroMoly», для прочности легирован хромом и молибденом. Как и в приведенных выше сталях, последние две цифры обозначают содержание углерода, номинальное значение 0,3%. 4130 известен своим высоким пределом прочности и ударной вязкостью, а также приемлемым изгибом и сваркой.TIG является предпочтительным процессом сварки для этого сплава. После сварки его необходимо подвергнуть термической обработке, чтобы вернуть его к указанным здесь спецификациям. Он также может подвергаться термообработке и отпуску/закалке для увеличения предела текучести более 100 тысяч фунтов на квадратный дюйм (1).

SS 316: Эта нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью помещена на эту страницу в целях сравнения. Соотношение цена/мощность не очень хорошее. Обычно изготавливается в виде круглой трубы.

Ti 3AL-2.5V CWSR: это холоднодеформированный титан со снятым напряжением (CWSR Ti).Он содержит 3,0% алюминия и 2,5% ванадия по весу. Этот титан представляет собой альфа-бета-сплав, принадлежащий к классу сплавов, которые плохо поддаются сварке, поскольку они уже обработаны для повышения твердости. Он имеет свойства, аналогичные титану Grade 9 (6AL-4V), поэтому вы также можете использовать этот калькулятор для расчета этого материала. TIG почти обязателен для сварки этого материала. Его очень трудно обрабатывать, и документально подтверждено, что его использование в фигурных изгибах ограничено. Мы успешно согнули 3Al-2,5V и титан Grade 9 на трубогибочном станке M600.Обе рассматриваемые здесь марки доступны в круглой трубе.

 

Отказ от ответственности

HREW может быть изготовлен из МНОГИХ различных сталей и обычно имеет предел текучести до 40 000 фунтов на квадратный дюйм. Точные значения уточняйте у поставщика труб.

Эта информация предназначена только для справки. Если вы не хотите, чтобы вас ранили или убили, оставайтесь дома и не управляйте никакими транспортными средствами. Ни один каркас безопасности не спасет вам жизнь во всех ситуациях. Этот калькулятор предназначен для помощи в процессе проектирования, который должен выполняться обученным профессионалом.Любая информация, предоставленная Rogue Fabrication, LLC, не является приемлемой заменой профессионального анализа, обещания или подтверждения характеристик любого материала или конструкции. Используя эту форму, вы освобождаете Rogue Fabrication, LLC от любой ответственности за ущерб, причиненный людям и имуществу в результате использования и/или неправильного использования любой предоставленной или полученной информации.

 

проектирование конструкций — Прочность вертикальной круглой алюминиевой трубы с консольной нагрузкой?

Я собираюсь бежать с этим, предполагая, что рука выглядит как на следующей диаграмме (я игнорирую 11.4 фунта стержня на данный момент, чтобы облегчить объяснение концепций — это можно добавить позже, предположив, что все 11,4 фунта проходят через центр стержня.):

Это довольно простая установка. Чтобы вычислить нагрузку на вал, мы должны переместить нагрузку от кончика рычага к центру вала. К счастью, мы можем использовать принцип пар сил. Основой является то, что сила, смещенная от центра, может быть перемещена к центру, но вы должны добавить пару или момент, равный силе, умноженной на пройденное расстояние.Вот что я придумал.

Теперь мы можем применить некоторые основные формулы. Нам нужно посмотреть на поперечное сечение полой трубы и получить некоторые основные свойства поперечного сечения, а также материала (нам нужен предел текучести $\sigma_y$ и $E$, модуль Юнга). Важными свойствами сечения являются площадь, $A$, момент инерции площади, $I_{xx}$, и модуль сечения, $S_{xx}$. Формулы для них можно описать ниже (на сайте также есть калькулятор).3} = 72,78 фунтов на квадратный дюйм \ pm 9310,98 фунтов на квадратный дюйм $ $

Следует отметить две вещи: изгибающаяся часть преобладает над нисходящей частью, так что это самая важная часть, на которую следует обратить внимание при предварительном анализе. Во-вторых, это довольно много, но не страшно. Он имеет FOS 4,26, что лучше, чем 1,8, обычно используемое в большинстве конструкций, но алюминий имеет усталостную долговечность, которую необходимо исследовать. Многократная быстрая загрузка (нажатие на него и вытягивание в течение нескольких секунд) может привести к поломке, но у него должен быть приличный срок службы.Впрочем, это уже совсем отдельный вопрос.

Потеря устойчивости Здесь все становится интереснее — нам нужно учитывать как фактор безопасности при продольном изгибе, так и фактор безопасности, направленный вниз, по отдельности, и комбинировать их. Прочтите статью в Википедии для получения дополнительной информации об изгибе, но достаточно сказать, что, за исключением металлических стержней (как у вас здесь), он в основном эмпирический и зависит от большого количества испытаний. Я помещу формулы здесь, чтобы охватить детали, чтобы вы могли приступить к дальнейшему тестированию, если это необходимо.2}{\sqrt{1-\nu}}$$ (источник снова Рорк, таблица 15.2, пример 16) $\nu$ для алюминия составляет 0,35. Это приводит к $M’ = 558312 дюймов*lbf$, или FOS $\frac{558312 in*lbf}{5000 in*lbf} = 111,6$. Сочетание этих двух величин равно $$\frac{1}{\frac{1}{111,6} + \frac{1}{409}} = 87,7$$. Таким образом, потеря устойчивости не является методом отказа. (Все, что больше 5, обычно приемлемо без дальнейшего анализа). Таким образом, 2-дюймовая алюминиевая трубка подходит для данных нагрузок

Теперь о дополнительных примечаниях:

Должен ли я рассматривать высокопрочный алюминий 2024 с такими же размерами? Вам подойдет этот дизайн

Могу ли я безопасно использовать ТОНКОСТЕННЫЕ трубки, 0.125 вместо толщины стенки 0,25 дюйма, алюминий 6061, внешний диаметр 2 дюйма? Это я оставляю вам в качестве упражнения. Это должно быть довольно легко исследовать с помощью предоставленных инструментов, хотя обратите внимание, что отклонение уже было довольно высоким.

проектирование конструкций. Свойства шестиугольной формы в сравнении с круглой формой трубы

Я не могу придумать особых преимуществ от использования шестигранной трубки, кроме разве что косметических, но это субъективно. Шестигранная труба, вероятно, будет намного дороже, так как имеет нестандартную форму.

Если предположить, что и круглая, и шестигранная трубы экструдированы (что, скорее всего, для велосипедной рамы), мы можем игнорировать любые проблемы с холодной штамповкой или сваркой. Чтобы они были одинаковой прочности (и веса), они должны иметь одинаковую площадь поперечного сечения. Осевая жесткость равна $EA$, где $E$ – модуль Юнга, зависящий от материала (в данном случае считается одинаковым), а $A$ – площадь поперечного сечения.

Шестиугольник с площадью поперечного сечения, равной окружности радиуса $r$ и (тонкой) толщиной стенки $t$, должен иметь длины сторон: $a=\frac{1}{3} \left(\pi r+ \sqrt{3} t\right)$, если толщина стенки предполагается одинаковой.2} $, где $L$ — длина трубы. Опять же, круг более устойчив к короблению, так как его $I$ больше.

Таким образом, этот базовый анализ показывает, что шестиугольник с одинаковой площадью и толщиной стенок будет слабее при изгибе и будет иметь меньшую нагрузку на изгиб.

Некоторые факторы, которые я не учел:

  • локальное коробление труб при изгибе (не прямолинейный анализ — особенно для шестигранника). Например эффект жаровни.
  • Ударопрочность.Шестигранник может быть более устойчивым к локальному удару, особенно если удар происходит в углу. Вероятно, это компенсируется тем, что круг лучше отражал бы снаряды.

Как правило, круглая труба большого диаметра является наиболее эффективной формой при осевой нагрузке.

Квадратная труба против круглой трубы: знание различий

Трубы

— один из самых универсальных доступных металлических материалов. В результате они используются в различных отраслях промышленности, включая строительство, промышленность и производство.На самом деле вы найдете одну или две трубы почти в каждом построенном здании, чтобы повысить устойчивость и функциональность конструкции.

Трубы и трубки  неодинаковые .  Несмотря на то, что они кажутся одинаковыми, это два разных материала. Трубы обычно используются для транспортировки жидкостей и газов, тогда как трубы обычно используются в декоративных и строительных целях. Например, трубы находятся внутри стен или под раковинами, тогда как вы найдете трубы в карнизах и лестничных перилах.Конечно, бывают случаи, когда трубы могут служить и трубами, и наоборот; однако это общая концепция.

Связанные:  Горячекатаная и холоднокатаная сталь

Квадратная труба против круглой трубы

Производители часто  используют круглые трубы как для практических, так и для архитектурных целей . Они созданы для своевременной и эффективной доставки жидкости из одного места в другое. Круглые трубы твердые и жесткие, а их прочность распределяется равномерно во всех направлениях.В результате они обладают большей структурной устойчивостью, чем их квадратные аналоги.

Круглые трубы легче контролировать при искривлении и изгибе, потому что распределение прочности и металла обычно равномерное. При изменении размера круглых труб для различного использования это позволяет выполнять более точную резку. Благодаря своей конструкции круглые трубы также легче сваривать друг с другом. Наконец, круглые трубы на 20 процентов легче квадратных, что облегчает их транспортировку для крупномасштабных строительных проектов.Круглые трубы являются лучшим кандидатом на практичность благодаря всем этим преимуществам.

На первый взгляд, квадратным латунным трубам нет места на рынке, потому что круглые трубы уже предлагают длинный список преимуществ. Однако подумайте о преимуществах квадратных труб, прежде чем отказываться от них. Квадратные трубы являются наиболее популярным типом труб, используемых в дизайне интерьера. Производители используют квадратные трубы для придания цвета, прочности и долговечности светильникам и предметам интерьера.

Квадратная труба тоже достаточно прочная, но имеет свои недостатки.Он не может нести такой большой вес, как круглая трубка, и не может транспортировать жидкость так же быстро, но его почти легко разрезать. Квадратные металлические трубы лучше всего использовать для острых углов, когда круглые трубы не подходят. Квадратные трубы особенно полезны в проектах, связанных с балками и другими сложными углами.

Зачем выбирать трубы, а не трубы?

Обычным людям можно простить путаницу терминов «трубы» и «трубы», хотя они почти всегда неверны. Между ними есть существенные различия, это признает любой профессионал.

Первое различие, которое делают поставщики металлов, – это то, что трубы значительно больше, чем трубы. Кроме того, трубы гораздо сложнее подключить к проектированию или установке полной системы, поскольку они должны быть сварены или размещены с использованием уникального метода. Трубки, с другой стороны, лучше подходят для домашнего использования из-за их меньшего размера. Кроме того, трубы могут входить в узкие места и соединяться муфтами или трубными соединениями.

Связанные: Широкий фланец по сравнению с Двутавровые балки

Еще одно отличие заключается в том, что трубки бывают разных форм. Квадратные латунные трубки чрезвычайно распространены, но квадратной латунной трубы не существует.  Из-за своей исключительной структурной прочности эти различные формы очень эффективны для несущих балок или колонн.

Применение квадратных и круглых труб

Трубки

можно использовать для различных целей. Прецизионные трубы в автомобилях, стойки для палаток и каркасы кроватей являются примерами этого.Ручки и другие важные компоненты большинства оборудования и приборов также сделаны из трубок. Вы можете найти трубки в ручках вашей лопаты, швабры и даже в антенне вашего антикварного радиоприемника. Чтобы дать вам лучшее представление о том, насколько разнообразны области применения ламп, вот несколько примеров известных применений ламп, о которых вы, возможно, не знаете, но которые встречаются относительно часто.

Чаще всего считается, что трубы

подходят только для небольших применений, в основном по эстетическим соображениям.Трубки имеют конструкционное применение. Трубчатые колонны и балки составляют большинство современных конструкций. Строители предпочитают его другим материалам, потому что он гибкий и простой в установке.

Вы когда-нибудь замечали, насколько легким становится ваш велосипед, когда вы едете на нем и вдруг вам нужно остановиться и спустить его по лестнице? Если корпус вашего велосипеда сделан из цельной стали, вам будет трудно его поднять, не говоря уже о том, чтобы спустить его по лестнице. Большинство велосипедов имеют корпус на основе трубы, что объясняет, почему они такие легкие.То же самое верно для различных видов транспортных средств.

Аккумулятор необходим в любой гидравлической системе, которая быстро обрабатывает огромные объемы жидкости для удовлетворения растущих потребностей. Трубки составляют этот аккумулятор, а также несколько других компонентов гидравлической системы.

  • Тушение и распределение

Многие трубы используются, среди прочего, для производства огнетушителей, сантехники и систем распределения природного газа.Чтобы выдерживать огромное давление и температуру, эти трубы обычно состоят из металлов самого высокого качества.

Формы труб и материалы

Трубы бывают различных форм, размеров и из различных материалов для различных применений.  Наиболее распространенными являются те, которые имеют круглое поперечное сечение, которые полезны для широкого спектра применений. Некоторые трубки имеют уникальные формы, которые часто используются в декоративных целях. Прямоугольные и треугольные поперечные сечения не рекомендуются для конструкционных целей, поскольку их форма может изменить распределение нагрузки и поставить под угрозу устойчивость конструкции.

Большинство труб неправильного сечения используются как самостоятельные изделия или как декоративные элементы. Для их изготовления может использоваться литье и прокатка, а также экструзия. Поскольку он более эффективен, многие производители отдают предпочтение последнему. Экструзия влечет за собой вдавливание заготовки в матрицу с желаемым поперечным сечением. Напротив, литье требует, чтобы металл проходил несколько сложных процедур, прежде чем будет произведен конечный продукт.

Связанные:  Бронзовый vs.Медь против латуни

Бронза и латунь — это два металла, которые часто используют производители труб. Оба медных сплава обладают свойствами, которые делают их подходящими для большинства трубных применений. Они гибкие и прочные, что позволяет им служить долго и выдерживать серьезные нагрузки. Найдите квадратную или круглую трубу из надежного источника металла, например South Austin Metals.

South Austin Metals уже более 32 лет обслуживает производителей и строительные бригады в районе города Аутин. Свяжитесь с нами  сегодня для всех ваших потребностей проектирования и изготовления!

Перевозка стальных труб — какой метод лучше?

Вы хотите перевезти стальную трубу на строительную площадку или в место хранения? В этом посте мы обсудим транспортировку стальных труб и поможем вам определить, какой метод будет работать лучше всего. Есть три способа транспортировки вашего материала; баржа, грузовик и железнодорожный транспорт. Три ключевых фактора для определения того, какой способ транспортировки лучше всего подходит для вашего проекта: сколько материала вы покупаете, как далеко он должен пройти и как быстро он вам понадобится.Ниже мы рассмотрим плюсы и минусы перевозки стальных труб баржей, грузовиком и по железной дороге и изложим различные требования каждого из них.

Баржа

Перевозка стальных труб на баржах является основным методом доставки при импорте или экспорте труб из Северной Америки. Баржи вмещают в среднем до 1500 тонн материала. Это позволяет отгружать большое количество продукции по экономичной цене. Перевозки баржами также используются в США и Канаде для перевозки больших объемов продукции в места на воде или рядом с ней.

После пристыковки продукт должен быть доставлен по железной дороге или грузовиком к месту доставки. Например, в Канаде материал доставляется на баржах из Квебека на территории. Баржу встречают грузовики, которые доставляют продукцию к местам доставки в Нунавуте, Северо-Западных территориях и Юконе.

Грузовик

Грузовики являются наиболее распространенным способом доставки стальных труб по Канаде и США. В Канаде грузовики могут перевозить полезную нагрузку от 46 000 до 80 000 фунтов, в зависимости от источника и пункта назначения продукта и типа прицепа, используемого для перевозки.Тандемные прицепы могут перевозить полезную нагрузку 46 000 фунтов, трехосные прицепы могут перевозить 60 000 фунтов. Четырехосные прицепы могут перевозить общую полезную нагрузку около 80 000 фунтов.

Важно знать, в какие провинции вы отправляете груз, так как действуют различные ограничения по весу. В большинстве Соединенных Штатов на дорогах штата действует ограничение веса в 46 000 фунтов нетто, поэтому тандемные прицепы являются наиболее популярным и доступным типом прицепов на дорогах.

Платформенные или ступенчатые прицепы с уровнями являются самыми безопасными и эффективными прицепами для перевозки стальных труб.Поскольку эти прицепы не имеют боковых сторон, они обеспечивают лучший доступ к материалу для погрузки и разгрузки. Прицепы-фургоны и прицепы conestoga (боковое оборудование) трудно загрузить этим продуктом, и они могут быть легко повреждены при загрузке стальной трубой.

Существует два основных способа загрузки грузовиков трубами: загрузка полосой и загрузка пирамидой. Нагрузка полосы включает в себя размещение трубы между слоями деревянного крепежа. Это создает пространство между каждым слоем трубы, что облегчает разгрузку, поскольку вилы оборудования легко помещаются между рядами продукта.Клинья обычно прибиваются к деревянной опоре, чтобы труба не скатилась с прицепа.

Также можно приобрести контурную опору, чтобы исключить риск скатывания трубы. Этот тип крепления имеет полукруглые канавки, прорезанные в деревянных плитах, которые удерживают трубу. После того, как трубы и поддоны закреплены, грузы привязываются цепями или ремнями, чтобы исключить перемещение продукта во время транспортировки.

Пирамидальная загрузка именно так и звучит. Труба укладывается в канавки слоя под ней, что придает ей вид штабеля пирамиды на прицепе.Этот метод также требует, чтобы грузовик был закреплен цепями и ремнями. Помимо подкладок, ремней и цепей, иногда для погрузки требуются колышки. Эти стойки прикреплены к внешней стороне прицепа, чтобы создать опоры на платформе, что предотвращает скатывание трубы с любой стороны грузовика после снятия ремней и цепей.

Рельс

Железнодорожная перевозка является хорошим вариантом при перемещении большого количества труб по Северной Америке, особенно больших отрезков, что может быть дорогостоящим при доставке грузовым транспортом, поскольку для этого часто требуются пилотные автомобили и разрешения.Есть два типа автомобилей, которые позволяют перевозить стальные трубы. Во-первых, это гондола, представляющая собой вагон с бортами, в которые можно свободно загружать трубы. Второй тип — вагон-платформа; основание плоское и не имеет боковых сторон, что позволяет штабелировать и загружать трубы слоями с профилированными креплениями между ними.

Железнодорожные линии очень внимательно относятся к загрузке вагонов. Важно знать характеристики каждой железнодорожной линии относительно необходимого количества лямок, допусков по длине отдельных труб для обеспечения сбалансированности и надежности веса груза, а также высоты и общей грузоподъемности вагона.Обычно железнодорожные вагоны должны быть осмотрены железнодорожными служащими, прежде чем вагоны могут быть допущены к отправке.

В целом, лучший способ транспортировки стальных труб зависит от многих факторов. Мы надеемся, что этот пост помог вам выбрать лучший способ доставки в зависимости от потребностей вашего проекта.

Круглая трубка прочнее квадратной?

Поездка на автосалон Stoneleigh Kit Car Show побудила меня провести дополнительные исследования.

Я знал, что ответ не будет простым — я был прав.Как только я сделал один вывод, возник другой аргумент.

Прежде всего, давайте разберемся с основами.

  • Квадратная труба диаметром 1″ изгибается меньше, чем круглая труба диаметром 1″.
  • Круглая труба диаметром 1″ легче квадратной трубы диаметром 1″
  • Круглая трубка диаметром 1″ меньше подвержена скручиванию

Применительно к квадратным трубам, прямоугольным сечениям и двутавровым балкам вы слышите такие термины, как «сила, ориентированная на силу» или «жесткий изгиб». Когда направление силы контролируется или известно, для заданного пролета квадратная труба значительно прочнее.Однако, когда направление силы неизвестно или неконтролируемо, лучшим выбором будет круглая трубка.

Если вы построили шасси из 1″ круглой трубы, а другое из 1″ квадратной; обеспечение хорошей триангуляции; квадратный будет намного прочнее, но и намного тяжелее.

Что произойдет, если использовать круглую трубку большего поперечного сечения, но при этом иметь тот же вес, что и квадратная трубка?

Здесь началось мое замешательство и началась математика.Все потому, что некоторые профессиональные производители гоночных автомобилей придерживались противоположных взглядов.

К счастью, многие люди уже сделали за меня большую часть математических расчетов, представив результаты в красивых таблицах.

см. здесь:

Квадратная трубка

За исключением здесь:

Размер Толщина Масса/метр Второй момент площади Постоянные кручения
Инерция Модуль
Б Т М/м я Дж С
мм x мм мм кг/м см 4 см 4 см 3
20 2 1.05 0,692 1,21 1,06
20 2,5 1,25 0,766 1,39 1,19
25 2 1,36 1,48 2,53 1,8
25 2,5 1,64 1,69 2,97 2,07
25 3 1,89 1.84 3,33 2,27

Для шасси Haynes Roadster / Locost я использовал квадратные трубы ERW 25×25 толщиной 2,5 мм. Этот выбор не был научным, он основывался скорее на том факте, что у местного продавца стали было несколько штук по выгодной цене. Я купил 15 метров и осталось примерно 2 метра. Таким образом, у меня в шасси 21,32 кг (13 м x 1,64 кг) квадратной коробки.

Моя трубка весит 1,64 кг на метр и имеет «второй момент площади» 1,69 см.

Второй момент площади является мерой сопротивления изгибу и деформации. Большие значения второго момента вызывают меньшие значения напряжения и прогиба.

Постоянные кручения являются мерой сопротивления скручиванию. Большие значения означают меньшее скручивание.

Чтобы получить такой же второй момент площади из круглой трубы аналогичного размера, мне понадобится трубка 26,9Ø x 3,2 мм толщиной и весом 1,87 кг на метр (всего 24,31 кг). Для хорошо треугольного шасси с низкой способностью к скручиванию квадратная труба выглядит лучшим выбором (читайте дальше).Для хорошо треугольного шасси скручивание при кручении является менее важным конструктивным фактором, но для шасси без треугольной формы дополнительная прочность на кручение круглой трубы может дать преимущества в определенных приложениях.

Тем не менее, это всего лишь один (плохой) пример, потому что раунд выигрывает как для второго момента площади, так и для скручивания при одном и том же весе. Круглая труба всегда будет иметь большую ширину, но она прочнее.

Например, я мог бы использовать трубку 33,7Ø x 2 мм толщиной.Несмотря на то, что он на 9 мм шире, он бьет по дну моей квадратной коробки для второго момента площади и скручивания при кручении. Это шасси будет весить 20,28 кг (1,56 х 13 метров). Экономия более килограмма в придачу. Потенциально я мог бы заменить несколько труб тщательно сконструированными «панелями сдвига» и сэкономить еще больше. Жаль, что я не сделал эти расчеты до того, как сварил свое шасси…….

Базовое шасси Haynes Roadster / Locost может быть улучшено с точки зрения триангуляции с небольшим добавлением веса или без него.Я думаю, что со знаниями, которые у меня сейчас есть, я мог бы построить один из квадратных труб, который был бы легче и прочнее. Используя круглую трубу, я мог построить гораздо, намного прочнее. Никогда не участвуя в гонках, я не уверен, насколько прогиб шасси является проблемой для этих автомобилей. Мой гуру FEA эмигрировал, и я не собираюсь учиться делать это самостоятельно, поэтому мне просто придется довольствоваться тем, что я знаю, что мой сильнее, чем большинство.

Круглая трубка

Кроме:

Внешний диаметр Толщина Масса/метр Второй момент площади Постоянные кручения
Д т М я Дж С
мм мм кг/м см 4 см 4 см 3
21,3 2 0,952 0,571 1,14 1,07
21,3 2,5 1,16 0,664 1,33 1,25
21,3 3 1,35 0,741 1,48 1,39
26,9 2 1,23 1,22 2,44 1,81
26,9 2,5 1,5 1,44 2,88 2,14
26,9 3 1,77 1,63 3,27 2,42
26,9 3,2 1,87 1,7 3,41 2,54
33,7 2 1,56 2,51 5,02 2,98

Так почему же лучше выбрать круглую трубку, а не квадратную?

Ответ: круглая труба имеет более высокое сопротивление как изгибу, так и кручению, чем квадратная труба для данного веса.

НБ. Используйте трубки ERW, так как они намного прочнее, чем CHS. Если позволяют финансы, используйте CDS, который еще сильнее.

В приведенных выше примерах видно, что можно построить шасси из круглой трубы, которое одновременно легче и прочнее, чем шасси квадратного сечения.

Если у вас есть круглое отверстие, проденьте через него круглую трубу максимального размера, и она будет прочнее, чем ее квадратный аналог. Однако, если у вас квадратное отверстие, используйте квадратную трубку.

Согласитесь, шасси из круглых труб выглядит круто!

Проблемы начинаются, когда вам приходится «рыбачить» конец каждой трубы на шасси, чтобы подогнать их.Забудьте о ленточной пиле, вам действительно нужно специальное оборудование для резки труб (напильник) или напильник, а также много времени и терпения.

С небольшим транспортным средством большая часть круглых труб является проблемой. По мере увеличения размера транспортного средства проблема упаковки уменьшается, в то время как вес и прирост прочности растут в геометрической прогрессии. Другими словами, если у вас большой, тяжелый автомобиль или ваше шасси смоделировано в САПР с анализом методом конечных элементов (МКЭ); круглая труба определенно заслуживает внимания.

Так почему же стоит выбрать квадратную трубку, а не круглую?

Похоже, что здесь производители шасси расходятся во мнениях.Аргумент не в прочности круглой трубы для данного веса, проблемы, похоже, заключаются в изготовлении.

Одним из аргументов является изготовление «панелей на сдвиг». В рамах коробчатого сечения зазоры между направляющими шасси четко обозначены квадратными плоскими поверхностями. Заполнение зазора между рейками; например для переборки; легко с секцией коробки. С круглой трубой это становится намного сложнее и занимает много времени. Панель сдвига представляет собой плоскую секцию, которая имеет небольшой возврат на всех краях; обычно 5 мм или достаточно, чтобы обеспечить надежное положение и достаточно для сварки.Несущая панель должна быть из того же материала, что и трубчатая рама, и должна быть сварена швом по всем краям без зазоров. Здесь нет поп-заклепок! Если все сделано правильно, это может выглядеть так же впечатляюще, как и трубчатое шасси.

Шасси со сдвиговыми панелями может быть очень жестким. Эти панели добавляют совершенно новое измерение к жесткости рамы на кручение. Вы используете квадратную трубу значительно меньшего диаметра, но заполняете все открытые участки рамы стальными листами. В результате получается рама, которая весит столько же, сколько ее аналог из круглой трубы, но не имеет слабых мест.Кроме того, имеется достаточно места для установки двигателей, выхлопных газов и т. д.

Это в основном то, что делают гонщики NASCAR. С помощью этого метода расчет прочности рамы до конечного уровня становится еще более сложным, чем при использовании круглой трубы. И CAD, и программное обеспечение для анализа методом конечных элементов (FEA) имеют жизненно важное значение.

Второй ответ — время и умение. Сборка шасси из круглой трубы определенно требует специального приспособления и инструментов. Использование таких инструментов, как угломер и даже рулетка, становится еще более сложным с круглыми трубами.С квадратом зажимать биты вместе для сварки и т. д. на порядок проще и быстрее. Запиливание квадратного конца на коробчатом сечении не требует большой практики. Для получения идеального «рыбьего рта» требуются годы практики и изрядное количество суждений; в противном случае необходимы значительные инвестиции в специальную оснастку.

Третий аргумент, похоже, связан с громоздкостью корпуса из круглой трубы. Упаковка компонентов, таких как двигатели и коробки передач, прокладка выхлопных газов — все это становится гораздо более сложной задачей.Там просто не так много места для всех ваших частей. Чтобы все подошло, трубы можно не использовать, а радиусы труб уменьшить и т. д. Если конструктор оказывается в такой ситуации, прочность на кручение фактически может быть потеряна. По сути, требуется гораздо больше планирования и расчетов.

Последний аргумент — стоимость. Круглые трубы CDS в пару раз дороже квадратных труб, а потери при производстве значительно выше. Большая часть того, что вы купите, окажется на полу в виде опилок и обрезков.

Меня просто немного раздражает, что я сначала построил шасси, а потом понял, почему я сделал это так, как сделал. Я построил его правильно, но я действительно не знал, почему.

Ударное поведение заполненной бетоном стальной трубы с крестообразной арматурной сталью при боковой ударной нагрузке

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113104Получить права и содержание стальная железобетонная заполненная квадратная стальная труба под ударом ударного молота.

Превосходные характеристики крестообразных железобетонных квадратных стальных трубчатых элементов были подтверждены экспериментами и анализом методом конечных элементов.

Анализ измеренных режимов деформации, силы удара, прогиба в середине пролета и осевой нагрузки, а также рассеяния энергии.

Крестообразная стальная железобетонная заполненная колонна из квадратных стальных труб показала лучший режим разрушения, чем крестообразная стальная железобетонная колонна, и показала высокую ударопрочность; стальная трубчатая колонна квадратного сечения, армированная сталью, заполненная бетоном, имеет лучшую способность рассеивания энергии, чем CFST, в которой пластическая деформация квадратной стальной трубы была основным механизмом рассеяния энергии.

Abstract

Цели данного исследования заключаются в изучении поведения крестообразных сталежелезобетонных заполненных стальных колонн под действием ударной нагрузки с помощью экспериментальных и численных исследований. Влияние скорости/высоты удара, осевого давления, толщины стальной трубы и граничных условий на ударопрочность композитных колонн изучалось посредством испытаний 16 образцов. Были записаны подробные прогрессивные реакции, включая режим деформации, историю ударной силы во времени, историю времени отклонения и историю осевой силы во времени.На основании результатов испытаний сравнивается ударопрочность стальных трубчатых колонн, заполненных бетоном, и колонн из стальных труб квадратного сечения, заполненных бетоном (CFST). Кроме того, модели КЭ составной колонны создаются с использованием ABAQUS и проверяются на основе экспериментальных данных. В модели учитывается влияние скорости деформации стали и бетона. Результаты показывают, что внешняя квадратная стальная труба эффективно защищает внутренний железобетон. В диапазоне энергий удара 17.02–51,08 кДж образцы испытывают лишь незначительную деформацию при изгибе, что свидетельствует об их отличной ударопрочности. Предельная энергия пластической деформации квадратной стальной трубы (EPT), крестообразного стального профиля (EPS) и бетона (EPC) составляет 56,4 %, 18,2 % и 25,4 % от общей рассеиваемой энергии, что позволяет предположить, что стальная труба (EPT) основной механизм рассеивания энергии бетонных колонн из квадратных стальных труб.

ключевые слова

Крестообразные разделы

Крестообразные

Бетоны, заполненные бетоны, заполненные стальной пробиркой

Удар

Динамическое поведение

Финальный анализ конечных элементов

Рекомендуется рассеивание энергии

Рекомендуемая стационарных изделий (0)

Смотреть полный текст

© 2021 Elsevier Ltd.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.