Строительный блог

Какая нагрузка оказывается на конструкции

Строительство практически любого объекта начинается с составления проекта и проведения инженерных расчетов. В случае с металлопрокатом одним из важных искомых параметров является максимальное давление. Рассмотрим, каким образом определяется допустимая нагрузка на профильную трубу: таблица, формула, калькулятор. Ознакомимся с условиями, которые должны быть учтены для возведения практичного строения.

Фото взято с сайта urres.ru

Технические справочники составляются с учетом разнообразия опорной системы, способов фиксации образцов на этих опорах. Также рассматривается природа оказываемой нагрузки. Чтобы правильно произвести расчет нагрузки на профильную трубу ориентируясь на таблицы, необходимо рассматривать 4 параметра:

Нагрузка на профильную трубу оказывается со стороны природных явлений, строительных материалов, различных предметов, людей и животных. Реже рассматриваются риски аварийных ситуаций, например, удар от машины или рядом расположенного столба, ограждения. Технически на этапе проектирования инженерами ведется учет трех фактически всегда присутствующих типов возможного давления:

Все эти значения впоследствии пригодятся для проведения вычислений по формуле. Здесь будут учитываться распределение давления и способ фиксации профиля к опорной системе. Стоит отметить, что формулы для расчета трубы на прогиб в зависимости от схемы оказываемой нагрузки могут меняться.

Наступающая весна интенсифицирует подготовку владельцев приусадебных и дачных участков к новому строительному сезону. Кто-то планирует возвести новые теплицы, обустроить навес или поменять кровлю на хозяйственном объекте. Повышенным спросом для выполнения подобных операций пользуется такой материал, как профильная труба. Объясняется это финансовой доступностью подобных материалов, их приемлемой прочностью, долговечностью. От того, какую нагрузку выдерживает профильная труба, зависит выбор приобретаемой продукции.

• стационарные (давление на возводимую конструкцию, ее вес). Упомянутые значения неизменны во времени;
• продолжительные по времени (весовые нагрузки элементов: камина, лестничного пролёта, межкомнатных перегородок);
• незначительные (ветровые, снеговые, люди, мебель, иное);
• экстремальные (особые) – сюда относится землетрясение, автомобильная авария, взрыв, иное.

Табличный подход

• нагревание или посредством пескоструйного оборудования – минимальное значение радиуса превышает 3,5 DN;
• с помощью гибочного устройства – свыше 4 DN;
• с использованием печей – допустим предел в 2,5 DN.

Фото взято с сайта m-strana.ru

Калькулятор позволяет упростить расчет нагрузки на профильную трубу. Здесь нет необходимости в изучении табличных справочников, информации в нормативных документах. Также не требуется квалификация в инженерном мастерстве. Здесь достаточно ввести требуемые значения относительно характеристик и размеров изделий, некоторые параметры касательно возводимой конструкции. В программу уже внесены все необходимые технические данные, на основе которых результат выдается быстро и с максимальной точностью.

Нагрузки на металлопрофиль, рассчитанные по таблицам, являются более точными, так как в них учтены: виды опор, крепления, тип воздействия. Обычно в проектах используются справочные таблицы из документа СП 20.13330.2011. Если конструкция будет эксплуатироваться и не нагружаться, то значения берутся из таблицы 1 стандарта.

1. Постоянное. Здесь рассматриваются такие объекты и явления, которые неизменно воздействуют на профиль. К таковым относятся почва с грунтовыми водами, масса строения или его отдельных элементов.
2. Длительное, но временное. Под такими воздействующими факторами подразумеваются архитектурные элементы здания или бытовая техника, которые имеют большой вес и могут быть при необходимости демонтированы либо заменены иными объектами.
3. Краткосрочное. Это могут быть автомобили, мебель, перемещающиеся люди. Из природных явлений в большей степени нагрузку обеспечивают ветер и сугробы, наледь.

Чтобы избежать расходов лишних средств на покупку материалов, обладающих излишней прочностью, массой, требуется обязательно провести предварительную оценку нагрузок, имеющих место при эксплуатации возведенной конструкции. Если купить профильную трубу требуется для обустройства перил, небольших теплиц, декоративных ограждений, прочностные расчёты можно опустить. В тех случаях, когда планируется возведение козырьков, ремонт кровли, обустройство навесов, серьёзные расчёты являются необходимым предварительным этапом. Любой материал, включая металлические профильные трубы, имеет определённые границы, в рамках которых он успешно противостоит внешним усилиям. При их прекращении, труба возвращается в исходное состояние. Если допустимые нагрузки будут превышены, возникает неустранимая деформация, выводящая конструкцию из строя.

Изучая пункты в СП 20.13330 от 2011 года стоит обратить внимание на еще одну, так называемую, особую группу. В перечне возможных нагрузок присутствуют такие предсказуемые, но редкие явления, как ливневые дожди, торнадо или землетрясение. Подобное в соответствующих регионах всегда учитывается. Но риски аварийных ситуаций типа обвала грунта по тем или иным причинам, столкновения машины с объектом, взрыва просчитываются не всегда. Однако это также должно быть предусмотрено проектировщиками.

Какие параметры учесть при расчете

Строительство объекта стартует с того, что составляется проект и проводятся инженерные расчеты. Для металлопроката наиболее значимым искомым параметром становится максимальное давление. Далее будет рассмотрено, как определяется допустимая нагрузка на профильную трубу: калькулятор, формула, таблицы. Будут описаны условия, которые важно учесть при возведении всех видов строений.

Фото взято с сайта blog.hardhub.ru

Важно учитывать, что превышение заданного предела является причиной безвозвратной деформации изделий, появления трещин и разрушительных последствий конструкции в целом. Поэтому специалисты рекомендуют отдавать предпочтение профильным трубам с двукратным или троекратным запасом прочности относительно расчетной. К исключениям можно отнести небольшие объекты, типа теплиц, компактных ненагруженных ограждений.

Расчет на прогиб рассматриваемых труб процесс весьма трудоемкий и сложный, требующий значительных профессиональных знаний (положения СП, ГОСТ, определить виды нагрузок, рассчитать схему, прибавить запас прочности). Поэтому самое верное — доверить расчеты профильной организации. Это гарантирует их качество и обойдется значительно дешевле.

Для строительства качественного и выносливого объекта важно определить допустимое значение несущей способности профильной трубы на изгиб. Здесь вычисления основываются на законе Гука. Он раскрывает пропорциональность силы упругости деформациям. То есть искомая величина вероятного напряжения будет результатом деления изгибающего момента силы на механическое сопротивление: Q=M/W.

Стоит отметить, что несущая способность профильной трубы имеет свои ограничения. Максимальные показатели, которые указывает производитель, не исключают прогибание образца, но гарантируют сохранение его целостности. То же касается восстановления изначально заданной формы после изменения нагрузки в меньшую сторону. В таблицах представлена информация о предельных показателях давления в кг на тот или иной стальной профиль в зависимости от его сечения и длины.

• величину «I» (обозначает момент инерции). Для квадратного сечения данный параметр приведен в нормативе 8639-82, прямоугольной – 8645-68;
• величину «L» — длина пролета;
• значение «Q» — это параметр нагрузки, действующей на трубу;
• следует учитывать также модуль упругости (приведен в действующих сводах правил).

Если необходимо определить поперечное сечение профиля для стояка, то можно обратиться к другой формуле: F=N/R. Здесь результат площади измеряется в кв.см. За отсчетные параметры принимаются действующая масса (кг) и механическое сопротивление материала во время деформационного процесса (кг/кв.см). Перечисленные показатели можно найти в готовых технических таблицах.

Несущая способность металлопрофиля имеет ограничения. Производитель указывает максимальные значения, которые не исключают прогибание элемента, но гарантируют целостность. После снижения нагрузки он восстановит прежнюю форму. В таблицах обычно указаны сведения о предельных показателях давления на стальной профиль в зависимости от длины и сечения. Эти факторы учитываются при расчете каркасов для зданий, ферм перекрытий, пролетов мостов. В остальных конструкциях, которые не относятся к ответственным, берут трубу с 20% запасом прочности.