Obliczanie rury profilowanej: masa i zginanie

15-10-2018
Różne

Jak sprawdzić, ile metrów bieżących kwadratowej lub prostokątnej rury? Jak obliczyć obciążenie rury profilowej o znanym rozmiarze? Spróbujmy znaleźć najprostsze odpowiedzi na te pytania.

Rozpoczęcie budowy musi być poprzedzone dokładnymi obliczeniami.

Dlaczego tego potrzebujesz

Dlaczego musisz znać masę bieżącego produktu profilu?

Istnieją dwa główne motywy.

  1. W konstrukcji konstrukcji metalowych niektóre elementy wywierają nacisk na innych z własnym ciężarem i ładownością.. Powiedzmy, że ściana działowa w budynku przemysłowym obciąża belki, więźbę mostu na kolumnach i tak dalej. Obciążenie to należy uwzględnić przy obliczaniu wytrzymałości konstrukcji.
  2. Ponadto wynajem w metallobaz nie jest sprzedawany przez licznik i wagę, a jego cena jest podana za tonę. Aby ponownie obliczyć pogonaż, obliczony podczas tworzenia projektu, w cenionych tonach, musisz wiedzieć, ile waży metr dla konkretnego przekroju i grubości ścianki.

Wyjaśnijmy: dokładna masa zależy oczywiście również od marki; Jednak różnica między różnymi markami jest tak mała, że ​​obecny GOST jest zaniedbywany. Gęstość stali wynosi 7,85 t / m3.

Kiedy potrzebujesz obliczenia ugięcia? Spróbujmy wyjaśnić na przykładzie.

Wyobraź sobie, że chcesz zbudować w swoim domku balkon z ramą wykonaną z falistej rury. Wyjazd z balkonu, który znasz, szacowany ładunek - też. Tutaj, aby znaleźć optymalny przekrój rurociągu dla roli dźwigarów, trzeba znać metodę obliczania wytrzymałości na zginanie.

Msza św

Najprostsza metoda obliczania jest zredukowana do korzystania z Internetu: kalkulator do obliczania ciężaru rury profilowej w zależności od przekroju i grubości ścianki jest łatwy do znalezienia na stronach internetowych wielu producentów i sprzedawców.

Jeden z kalkulatorów online.

Nie będziemy jednak szukać łatwych dróg i spróbujemy znaleźć alternatywne sposoby wykonywania obliczeń własnymi rękami. Właściwie jest ich dwóch.

Dokumenty regulacyjne

Potrzebne dane są zawarte w normach krajowych:

  1. GOST 8645-68 zawiera szereg prostokątnych rur stalowych.
  2. W przypadku przekroju kwadratowego w GOST 8639-82 znajduje się wskaźnik.

Pełne tabele są zbyt duże dla małego artykułu, więc jako przykład podamy tylko niektóre wartości.

Strona kwadratowej rury, mm Grubość ściany mm Waga na metr, kg
15 1.0 0,426
1.5 0,605
20 1.0 0,583
1.5 0,841
2.0 1,075
40 2.0 2,33
2.5 2,85
3.0 3,36
3.5 3,85
4.0 4,30
5.0 5.16
6.0 5,92
Strona A prostokątnej rury, mm Strona W prostokątnej rurce, mm Grubość ściany mm Waga na metr
25 15 1.0 0,583
1.5 0,841
2.0 1.08
2.5 1,29
30 10 1.0 0,583
1.5 0,841
2.0 1.08
2.5 1,29
3.0 1,48
15 1.0 0,661
1.5 0,959
2.0 1.23
2.5 1,48
3.0 1,71
20 1.0 0,740
1.5 1.08
2.0 1.39
2.5 1,68
3.0 1,95
Niektóre wartości nie są zawarte na naszej liście.

Uwaga: zdecydowanie zalecamy przeczytanie pełnego tekstu dokumentów. Jak się dowiemy, pełna wersja tabel będzie przydatna w dalszych obliczeniach.

Obliczanie gęstości

Przy pewnym błędzie obliczenie ciężaru rury profilowej można wykonać bez tabel asortymentu. Wystarczy znać wszystkie główne wymiary produktu i gęstość stali, która, jak już dowiedzieliśmy, zakłada się, że jest równa 7850 kg / m3, lub 7,85 g / cm3 w obliczeniach.

Instrukcje do obliczeń nie spowodują trudności dla osób, które pamiętają podstawy geometrii.

  1. Oblicz powierzchnię proftuby miernika. Jest równy iloczynowi obwodu (sumy wszystkich czterech stron) i jednostki.

Uwaga: aby uzyskać wynik w tonach bez skomplikowanych obliczeń, lepiej natychmiast przekonwertować wymiary na metry.

  1. Pomnóż powierzchnię przez grubość ściany i uzyskaj objętość metalu w liczniku roboczym.
  2. Mnożąc objętość przez gęstość stali, otrzymujemy masę miernika.
Mentalnie zmieniając profil w płaską płytę, łatwo jest obliczyć jej objętość i wagę.

Jako przykład wykonujemy obliczenia dla przekroju prostokątnego 180x150 o grubości ściany 12,0 mm.

  1. Obszar będzie równy (0,15 + 0,15 + 0,18 + 0,18) x 1 = 0,66 m2.
  2. Objętość wynosi 0,66 m2 x 0,012 m = 0,00792 m3.
  3. Waga - 0,00792х7850 = 62,172 kg.

Rezultat jest trochę inny niż ten opisany w GOST (55,71 kg), ponieważ po rozłożeniu prawdziwej rury handlowej na płaską sztabkę zauważysz wyraźne przerzedzenie tam, gdzie znajdują się jego podłużne krawędzie. Błąd będzie mniejszy, im cieńsza ściana i większy rozmiar sekcji.

Wytrzymałość na zginanie

W jaki sposób oblicza się wytrzymałość rury zginanej?

W naszym przypadku istotne są dwie formuły:

  1. M = F * L, gdzie M jest momentem zginającym, F jest siłą przyłożoną do profilu, mierzoną w kilogramach (kgf), a L jest ramieniem dźwigni w centymetrach. Na przykład, dla głośnego, szerokiego na 1 metr balkonu z trzema osobami stojącymi na jego krawędzi o łącznej wadze 250 kg, moment zginający będzie równy 250 kg x 100 cm = 25000 kgf * cm.
Przykład jest raczej warunkowy: w warunkach rzeczywistych obciążenia zginane na belkach próbują skompensować inne elementy strukturalne, które widzimy na zdjęciu.
  1. M / W = R, gdzie R jest wytrzymałością gatunku stali, a W jest momentem oporu sekcji.

Oczywiście parametry R i W są stałymi, które trzeba gdzieś znaleźć. Postaramy się uprościć zadanie czytnika:

Gatunek stali Wytrzymałość (R), kgf / cm2
St3 2100
St4 2100
St5 2300
14Г2 2900
15GS 2900
10G2S 2900
10G2SD 2900
15HSND 2900
10HSND 3400

Drugi parametr - moment oporu - można znaleźć w tych samych tabelach asortymentu w GOST 8645-68 i 8639-82. Tak więc, dla rury o przekroju 180x150 o grubości ściany 12 mm wzdłuż osi A (wzdłuż szerszej strony), będzie to 346,0 cm3, a wzdłuż osi B - 310,8 cm3.

Spróbujmy wybrać rozmiar rury dla naszego balkonu z obciążeniem 250 kg i odstępem 1 metra, w oparciu o następujące warunki:

  • Obciążenie spada tylko na jedną z profesjonalnych rur transportowych (trzy osoby są ustawione w taki sposób, że ich waga nie jest rozłożona na sąsiednich belkach).
  • Materiał użyty do wykonania ramy nośnej balkonu rur - stal St4.
Skład gatunków stali.

Przejdźmy więc do obliczeń.

  1. 25000 kgf * cm / W = 2100 kgf / cm2 / W Dlatego moment oporu nie powinien być mniejszy niż 25000 kgf * cm / 2100 kgf / cm2 = 11,9 cm3.
  2. Teraz pozostaje tylko wybrać rurę o odpowiedniej wartości W w tabeli asortymentu. W przekroju kwadratowym warunek ten jest spełniony, w szczególności dla rozmiarów 50x6 i 60x3,5.

Uwaga: znaleźliśmy minimalne wymiary, przy których belka może wytrzymać odpowiednie obciążenie; jednocześnie zaniedbali margines bezpieczeństwa (na przykład, gdy ktoś z hipotetycznych gości balkonu podskoczy), ciężar własny balkonu i zużycie ramy przez korozję. W praktyce te czynniki są wyrównane co najmniej trzykrotnie w momencie oporu.

Jak widać zaniedbanie marginesu bezpieczeństwa jest niebezpieczne.

Wniosek

Mamy nadzieję, że nie zmęczyły czytelnika dużą liczbą suchych liczb i obliczonych zadań. Jak zwykle, dodatkowe informacje można znaleźć w wideo w tym artykule. Sukcesy!