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.

Сторона квадратной трубы, мм	Толщина стенки, мм	Масса погонного метра, кг
15	1,0	0,426
	1,5	0,605
20	1,0	0,583
	1,5	0,841
	2,0	1,075
40	2,0	2,33
	2,5	2,85
	3,0	3,36
	3,5	3,85
	4,0	4,30
	5,0	5,16
	6,0	5,92

Сторона А прямоугольной трубы, мм	Сторона В прямоугольной трубы, мм	Толщина стенки, мм	Масса погонного метра
25	15	1,0	0,583
		1,5	0,841
		2,0	1,08
		2,5	1,29
30	10	1,0	0,583
		1,5	0,841
		2,0	1,08
		2,5	1,29
		3,0	1,48
	15	1,0	0,661
		1,5	0,959
		2,0	1,23
		2,5	1,48
		3,0	1,71
	20	1,0	0,740
		1,5	1,08
		2,0	1,39
		2,5	1,68
		3,0	1,95

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:

Марка стали	Прочность (R), кгс/см2
Ст3	2100
Ст4	2100
Ст5	2300
14Г2	2900
15ГС	2900
10Г2С	2900
10Г2СД	2900
15ХСНД	2900
10ХСНД	3400

Второй параметр — момент сопротивления — найдется в тех же таблицах сортамента в ГОСТ 8645-68 и 8639-82. Так, для трубы сечением 180х150 при толщине стенки 12 мм по оси А (вдоль более широкой стороны) он составит 346,0 см3, а по оси Б — 310,8 см3.

Давайте попробуем подобрать размер трубы для нашего балкона с нагрузкой 250 кг и вылетом 1 метр, исходя из следующих условий:

• Нагрузка приходится лишь на одну из несущих профтруб (три человека расположились так, что их вес не распределяется по соседним балкам).
• Материал, который использован при изготовлении несущего — 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!

Добавить в закладки

Как правильно производить расчет профильной трубы на прогиб?

Роман Геннадьевич, Омск задаёт вопрос:

Добрый день! Возник такой вопрос: как произвести расчет профильной трубы на прогиб? То есть я хотел бы знать, какую максимальную нагрузку может выдержать профильная труба того или иного размера, чтобы с этим размером и определиться. Сам в этом не разбираюсь, поэтому прошу говорить понятными выражениями и пояснять все обозначения в формулах. Суть в том, что у меня есть некоторые идеи по устройству летнего навеса, хотел бы сделать его из стального профиля, вот и нужно точно знать, каких размеров его покупать, чтобы потом не пришлось переделывать. Заранее спасибо за ответы.

Эксперт отвечает:

Доброго времени суток! Расчет профильных труб на прогиб проводится с использованием простой формулы: M/W, где М - это изгибающий момент силы, а W - это сопротивление. Суть его проведения проста. В данном случае действует закон Гука: сила упругости имеет прямопропорциональную зависимость от деформации. Поэтому, зная степень деформации и максимальное значение напряжения для данного материала, можно подобрать нужный вам параметр.

Рисунок 1. Расчетные сопротивления основного металла строительных конструкций.

Итак, М=FL, где F - деформация, выраженная в килограммах, а L - это плечо силы, выраженное в сантиметрах. Плечо - это расстояние от точки крепления до точки приложения силы.

Также необходимо определить максимальную прочность (R), например, для стали Ст3 она равна 2100 кг/квадратный сантиметр.

Теперь для дальнейшего расчета преобразуем выражение и получим: R=FL/W, еще раз преобразуем и получим: FL=RW, откуда F=RW/L. Поскольку нам известны параметры, кроме W, то только его и остается найти. Для этого необходимы параметры профильной трубы, то есть а - это внешняя ширина, а1 - внутренняя, в - внешняя высота, в1 - внутренняя, а также правильно подставить их в равенства для нахождения неизвестного значения для разных осей: Wx = (ва^3 - в1(а1)^3)/6а, Wy = (aв^3- a1(в1)^3)/6в.

Если же изделие имеет квадратное сечение, то формула становится еще проще, так как теперь показатель W в обоих направлениях (по горизонтали и вертикали) будет одинаковым, да и само равенство упростится, так как длина и ширина профиля тоже одинаковы.

По данным равенствам расчеты можно сделать, используя обычный калькулятор. Значения для максимальных нагрузок являются справочным материалом, поэтому найти их в интернете не составит труда. На рис. 1 представлена небольшая такая таблица. В ней вы найдете необходимые цифры для разных видов стали на прогиб, растяжение и сжатие - может пригодиться.

22 Июль, 2016
Специализация: отделка фасадов, внутренняя отделка, строительство дач, гаражей. Опыт любителя-огородника и садовода. Также имеется опыт ремонта автомобилей и мотоциклов. Хобби: игра ни гитаре и много чего еще, на что не хватает времени:)

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.

22 июля 2016г.

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

Прошу помощи в методике расчета достаточного размера профиля к заданной нагрузке. Много вижу сварных конструкций которые превышают в десятки раз все мыслимые запасы прочности. Соответственно в результате большой излишний вес и перерасход материала. Если мы что-то толковое здесь вычислим это поможет многим людям в решении подобных задач.
Теперь у меня у самого проблемка стала. Хочу сварить трап для заезда мотоцикла в прицеп или фургон. Нужно посчитать какой размер прямоугольной трубы для этого сгодится. Можно было взять конечно две рельсы и ни о чем не думать, но цель сделать наиболее облегченную конструкцию, чтобы не вызывать для нее подъемный кран для установки. Начал вспоминать сопромат, но там прикладные задачи не решали, а только строили эпюры, считали моменты и реакции опор. Ну посчитал я эти реакции - дальше что с ними делать? Как приложить их к сечению профиля с заданной толщиной стенки???? Пролез в интернет - ничего такого не найду. Кучи всяких, простых калькуляторов и расчетов но такого нет. Есть ГОСТ 8645-68: Трубы стальные прямоугольные, в нем есть справочные данные: Момент инерции, см4 Ix, Iy и Момент сопротивления, см3 Wx, Wy, но их нужно суметь применить. Вот ума не приложу что сделать. Купить всяких профилей по 2,5 метра и пробовать весом? - нерационально. И обратиться не к кому. Инженеров нормальных (это не упрек и не потому что сам такой, а просто не всем это нужно и никто не обязан) теперь днем с огнем не найдешь, преподов знакомых нет и что делать?
В упрощении задачи можно посчитать только одну боковину (на половину веса от 250 кг) и принять что не одно колесо сначала, а потом и два колеса будут заезжать и окажутся на трапе, а всего одно (это условие, я так думаю, и обеспечит запас прочности, что не потребует вводить данный коэффициент, который, опять же если я не ошибаюсь k=1,7)
Вот такая задача. Кто чем может помочь?

Прикрепленные изображения

Sulde 28 February 2011 - 15:28

• Город: S-Peterburg
• Имя: Павел

Анурьев справочник конструктора машиностроителя том1 (самое начало)

Если я вас правильно понял то ваш трап это по сути балка со свободно опертыми концами
Для расчёта вам нужно знать длину трапа и ту нагрузку которую создаёт ваш байк.
По идее такие штуки считаются исходя из условия жесткости (чтобы гнулось но не более определенной величины)
потому как вариант, что при закате мотоцикла трап стал колесом а потом выпрямился назад когда мотоцикл убрали, забавен но не удобен.
А именно это даст вам расчёт на прочность. (выдерживало нагрузку без необратимых изменений)

Определимся с условиями прогиба (v) как правило это некая доля от длины пролёта (L) я бы поставил 1/200, меньше 1/150 уже будет стрёмно.

Модуль упругости стали (E) 2100000 кгс/см2

Допустим ваш трап имеет длину (L) 2,5м (250см)
Байк весит 0,5т следовательно создаст нагрузку (P) 500кгс
Прогиб нас устроит 1/200 (v=250/200=1,25см)

Наша формула v=P*L^3/48*E*J

Нам надо найти минимально допустимый момент инерции нашей балки (J)

Преобразуем формулу J=P*L^3/48*E*v

Считаем J=500*250^3/48*2100000*1.25=62cм4

Это минимально допустимый момент инерции для нашей балки
при условии что мы нагрузили её строго посередине пролета нагрузкой в 0,5т и она прогнулась не более чем на 1,25см.

Тесть если ваш трап выполнен из двух труб с настилом посередине то достаточно чтобы Jx этой трубы был = 31см4
Но учитывая "качество" нашего проката и то что вы будите катать мотоцикл не по центру я бы в вёл коэффициент запаса 1,2

На всякий случай еще одно дополнение в свете вашей картинки
Для прямоугольной трубы есть две характеристики Момента инерции Jx и Jy
Так вот если нагрузка давит на плоскость h (боковую) вас интересует Jy а если на верхнюю то Jx
Это важно понимать при сварке;-)

Ну и на последок формула расчета Jx=H^3*B/12-h^3*b/12
Где H выстоа
B- ширина
h=H-S
b=B-S
S-толщина стенки

Ответ получите в тех единицах которые используете если см то см4 если м то м4

Texdir 28 February 2011 - 15:46

• Город: Москва

Вот спасибо. Поищу справочник Анурьева.
Конечно рассматриваем трап как балку. И именно упругую деформацию я никак не мог определить величину и как ее применить. Всю литературу попавшуюся перелопатил, но ее похоже пишут для продвинутых пользователей. А как было бы удобно заложить данные в формулу и посчитать. Тогда бы и крыши не проваливались и перерасхода средств не было. Сам я сопромат учил тридцать лет назад и вот кто бы знал что понадобится...

Теперь посмотрел я в ГОСТ и получается что для Jx = 31см4 сгодится труба 70х30х3,5 мм. Но это расчитано для мотоцикла 500 кг. Значит, длинна трапа соответствует 2,5 метра, а вот боковины две стало быть можно разделить на два, и вес мотоцикла 250 кг, что на одну боковину приходится еще в 4 раза меньше от 500 кг. Прав ли я если если на основании вышеизложенного поделю на 2х2х2 и приму Jx = 4 см4. Соответствующий профиль будет уже к примеру 40х20х2 мм

Перечитал еще раз внимательно и заметил что на две балки уже поделили стало быть делим на 2х2 и получаем в см как в формуле 4х3х0,35 см.

Sulde 28 February 2011 - 16:06

• Город: S-Peterburg
• Имя: Павел

Рассуждение что на одно колесо приходиться 1/2 массы мотоцикла по моему не совсем верно центр тяжести у него не посередине
Да и стоит он под углом к горизонту на трапе
Это надо считать зная параметры мотоцикла (с этим не ко мне)
По поводу прямой зависимости между нагрузкой и прогибом а следовательно и моментом инерции при равном прогибе вы правы.
По поводу экономии я не совсем понимаю к чему вы стремитесь (минимум веса или минимум денег)
Если минимум веса то надо считать из алюминия Е будет равно 710000кгс/см

Или искать высокий профлист а на него шить фанеру

Али-бастр 28 February 2011 - 16:09

• Город: г. Старый Оскол
• Имя: Владимир Николаевич

Чисто без сопромата. 40х30х3.5 мм хлипко получится. Возьмите 60х40х2.5 мм. При длине 2.5 метра само то получится.
Сам мотоцикл 250 кг, или это с весом седока?

osmi 28 February 2011 - 16:11

• Город: Наро-Фоминск, МО
• Имя: Илья

Из опыта - перевозили мой мот из салона в гараж, трап был из уголка 30-ки с наваренной арматурой. мот заезжает сам (под узцы), без седока (вес мота 230кг)

Texdir 28 February 2011 - 16:34

• Город: Москва

Вот спасибо, что люди отзываются. Исхожу из минимального веса трапа.
Нагрузку принял как на одно колесо для простоты расчета, из тех же соображений принял балку как горизонтальную. В идеале нужно рассчитывать для самого мотоцикла два положения когда одно колесо на трапе перед моментом заезда второго колеса на трап и второе положение когда оба колеса на трапе в самом среднем положении.
Сам мотоцикл 250 кг.
Алюминий не рассматриваю, ибо не смогу его сварить сам. А люблю сам ваять. Фотографии с трапом из уголка видел, но прямоугольная труба на изгиб должна сопротивляться лучше при меньшем весе. Уголок при этом еще будет подвержен силам скручивания.

Sulde 28 February 2011 - 21:08

• Город: S-Peterburg
• Имя: Павел

Нагрузку принял как на одно колесо для простоты расчета, из тех же соображений принял балку как горизонтальную.

А вот это в корне неверно потому как даже если предположить что развесовка вашего мотоцикла 50/50 что полагаю не совсем так.
В наклонном положении давление на колеса может не совпадать с давлением на колеса в горизонтальном.



Вот вам пример с пирамидкой стоящей на 2х опорах
F =f 1 +f 2
Всегда
Но вот на левом рисунке f 1 =f 2
А на правом f 1 Я специально вам цветом половинки заштриховал.

Так что давление вашего колеса может быть больше чем 125кгс.
Я вам специально заштриховал области которые давят на опоры.

Собственно именно поэтому ушастый запор в крутую горку карабкается увереннее многих переднеприводных авто.

Так что надежным будет расчет с учетом всей массы мотоцикла по середине трапа
Следовательно момент трапа должен быть 31см 4

Texdir (сегодня, 15:34) писал:

Исхожу из минимального веса трапа.

Тогда вам нужно творить трап из куска профлиста высотой милиметров 100 ребра располагать вдоль трапа и зашивать его фанерой сверху и в местах опор
Ну а дальше придумывать систему крепления чтобы его ветром не унесло пока вы байк на него не закатили.

Texdir 01 March 2011 - 12:49

• Город: Москва

Уважаемый Sulde, спасибо за Ваши уточнения. Я вот первый Ваш пост перечитал несколько раз и только после все встало на свои места. Я сознательно упростил задачу. Эти упрощения поставили трап в самое нагрухенное положение (горизонталь) и пригрузил также самым критическим способом (точечная нагрузка) И вот Вы правильно написали про "Следовательно момент трапа должен быть 31см4" Это я вчера несколько раз пересчитал, несколько раз правил пост и в какой-то момент сайт мне отказал в сохранении исправления. Далее я также сознательно ушел от положения балки под углом для расчета. При увеличении угла, (Вы совершенно правы) центр тяжести начинает смещаться и в конце концов он пересечет ось заднего колеса (находящуюся в нижней части). Далее, также с повышением угла будет уменьшаться сила действующая на прогиб балки (ибо она начнет раскладываться на вертикальную и появившуюся горизонтальную). Я прошу прощения, если писать буду искажая термины ибо повторюсь, что сопромат учил 30 лет назад в рамках обычной программы техникума. Очень много раз вспоминал замечательного преподавателя и человека ныне покойного Черных Геннадия Валентиновича, который нас "учил шутя" но требовательно. Далее: исходя из того, что трап будет работать под углом я и хотел отказаться от коэффициента запаса вовсе. Да и вертикальное сечение балки стоящей под углом будет значительно больше чем у горизонтальной балки. Если нужно, я нарисую, но думаю это и так понятно.
Я тут предпринял кое какие испытания. На днях начну варить. О результатах доложу. Скачал с инета ТРИ справочника Анурьева. Разберусь чем их читать и похоже будут моими настольными книгами перед каждым таким "ваянием шедевров"
Большое спасибо что уделяете мне внимание и тратите свое время.

afpf 01 March 2011 - 13:26

• Город: kaluga
• Имя: Иван

Только ещё надо учесть, что в момент закатывания мотоцикла на трап будет действовать не просто статическая сила (вес) а ещё и часть силы, толкающей мотоцикл, т.е. зависящая от скорости закатывания и угла наклона (при этом с увеличением угла наклона, и казалось бы уменьшением нагрузки, эта сила наоборот будет больше, а при горизонтальном положении, самом нагруженном в статике, эта сила практически исчезнет). Т.е. если слишком облегчить трап и рассчиталь его только для статических условий, а потом лихо попытаться заехать по нему на мотоцикле трап может сложиться.

Texdir 01 March 2011 - 13:40

• Город: Москва

Afpf "зависящая от скорости закатывания и угла наклона"
да все это так, есть такая составляющая при скоростном подъеме. Но можете представить такой заезд в прицепна скорости 120 км в час? Попробуй остановись в кузове перед кабиной, если трап выдержит Эту силу (кажется она будет называться момент инерции от горизонта....) нужно учитывать при построении трамплинов для прыжков в стратосферу. И там нужна уже серьезная жесткая конструкция.
А в приспособленные прицепы и кузова, мототехнику затягивают просто лебедкой. Даже верхом сидеть не нужно, просто страхуй сбоку.

В любом случае пишите все свои мысли. Даже если они не подходят к данной задаче, ими могут воспользоваться другие люди, читающие тему, для применения к своим условиям.

Sulde 02 March 2011 - 00:34

• Город: S-Peterburg
• Имя: Павел

Texdir (сегодня, 12:40) писал:

да все это так, есть такая составляющая при скоростном подъеме. Но можете представить такой заезд в прицепна скорости 120 км в час? Попробуй остановись в кузове перед кабиной, если трап выдержит

Напрасно веселитесь формально человек прав эта составляющая есть не только при скоростном заезде но и при закате ручками потому как толкать вы его будете не строго параллельно трапу а скорее параллельно горизонту.
Ну а дальше если эту силу разложить на составляющие то вы увидите, что большая часть работает на подъем но второй вектор таки будет давить на трап;-)
Впрочем это не столь гигантская нагрузка чтобы из за этого переживать ну прогнется наш трап не на 12,5мм а на 13,5 тоже мне проблема.

Трап это конечно не крыша и не плита перекрытия... в самом ужасном раскладе он согнется так, что вы не сможете закатить байк.
Но это не повод отказываться от коэфф запаса я не знаю как с этим в автомобиле строении но СНиП "Нагрузки и воздействия" говорит что при подобных расчётах надо делать к=1,2, имхо есть смысл прислушаться, я больше 10 лет в том или ином качестве занимаюсь проектированием и не знаю примеров того чтобы, что то посчитанное в соответствии с этой книжкой упало. И хотя падает каждую зиму но на поверку это строительный брак а не расчетный.

Texdir (сегодня, 11:49) писал:

Да и вертикальное сечение балки стоящей под углом будет значительно больше чем у горизонтальной балки. Если нужно, я нарисую, но думаю это и так понятно.

Мысль понятна но довольна опасна, не в применении к данному трапу а вообще.
Дело в том что нагрузка от вашего байка раскладывается на 2 составляющие одна действует параллельно оси трапа а вторая перпендикулярно.
Со второй нагрузкой все понятно расчет и формула выше.
А вот с первой всё не просто потому как по сути это расчет устойчивости колонны
Я не буду мучить вас формулами но суть явления объясню на простом примере.
Для примера нам потребуется обыкновенная спичка.
Если взять ее за концы между большим и указательным пальцами то сжав пальцы вы её сломаете.
А вот порвать спичку у вас не получиться как не старайтесь всеми руками и ногами.

Вся фишка в том что при сжатии стержень начинает гнуть волной или дугой (причем никто не знает как именно начнет гнуть конкретный стержень)
ну а как только ось колонны вышла за приделы её сечения будет "аквапарк"...

Sulde 02 March 2011 - 00:45

• Город: S-Peterburg
• Имя: Павел

Afpf (сегодня, 12:26) писал:

если слишком облегчить трап и рассчиталь его только для статических условий, а потом лихо попытаться заехать по нему на мотоцикле трап может сложиться.

Мы считаем трап на жесткость а не на прочность.
То соотношение прогиба к длине пролёта, что мы выбрали гарантирует то что нагрузка лежит в зоне упругих деформаций прокатной стали.
Так что передняя вилка мотоцикла умрет несколько раньше чем наш трап.

Texdir 09 March 2011 - 17:10

• Город: Москва

Ну значит докладываю: СВАРИЛ Я 2 ТРАПА. Два, это чтобы на квадроцикле тоже можно было въезжать. Расчетную часть принял как МИНИМУМ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Большое спасибо Sulde. Вот пришло на ум, что раньше ИНЖЕНЕРОМ назывались люди которые обладали знаниями, умениями и должность эта была уважаемая. Теперь куда ни плюнь, все инженеры, а знаний и умений нет никаких. Может ввести какое новое знание для действительно умных и способных людей? И хорошо бы было начать их действительно уважать и ценить.
Что сделал: у меня за баней лежат всякие профили всякого сечения. Вытащил я 6 метров сечением 50х25х2 мм. Поставил на ребро, закрепил и отмерил 4 метра. Встал собственным весом и попрыгал - ИГРАЕТ. Убавил до 3 метров и снова опробовал. Уже жестче. Выставил требуемые 2,5 метра и почти никакого прогиба, по сторонам раскачка небольшая. Решил сварить из него с последующими испытаниями. Отрезал 4 куска по 2,5 метра этого профиля. Между ними должны располагаться перемычки как лесенка. Я взял квадратную трубу 15х15х2 мм, и напилил длиной по 25 см. Приварил на расстоянии через 15 см между профилями.
Готовую конструкцию опер концами на бруски, прыгал сам и догружал дополнительно своими детьми. Получилось жестко. Боковые гуляния стали нулевые из-за ввареных перемычек. Потом опробовал на заезд квадроциклом. Его вес 280 и мои 86 кг. Никакого прогиба не почувствовал. Он наверняка какой-нибудь есть, но пока лежит снег его точно не померить. Дождемся пока растает. Длина оказалась даже излишняя для заезда в прицеп или фургон. Обрезать пока не стал. Перевозка пока не обременяет. Нужно примерить к высоте уровня пола в фуре на всяк случай.
Вот такое счастливое завершение

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

Размеры профиля, мм
	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

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

Размеры профиля, мм
	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

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.