что лучше на прогиб двутавр или профильная труба
Квадратная труба, швеллер или двутавр для станины
Здравствуйте, Евгений622 . Имеется вопрос по станине, вы используете квадратную трубу, а почему не швеллер или двутавр?
. Возможно всё. На невозможное просто требуется больше времени.
Тогда вопрос второй. С точки зрения сопромата, удобства монтажа навесного оборудования и допусков на искривление профиля заложенного ГОСТами какой профиль предпочтительнее для изготовления рамы под портал?
Все замечания и нравоучения носят исключительно юмористический характер.Ни коим образом не затрагивают честь и достоинство собеседника облезлого Кота с форточки.
Хорошими делами прославиться нельзя.
Тогда вопрос второй. С точки зрения сопромата, удобства монтажа навесного оборудования и допусков на искривление профиля заложенного ГОСТами какой профиль предпочтительнее для изготовления рамы под портал?
используете квадратную трубу, а почему не швеллер или двутавр?
Вообще говоря, это самые азы сопромата, не зная которых, лучше не браться за самостоятельное проектирование.
Чуть добавлю: Для самодельных станков эти трубы по цене и прочности пожалуй альтернативы не имеют. (Алюминиевый профиль дорог). Лично мой выбор это бесшовные холоднодеформированные.
К сожалению я давно изучал сопромат и многое подзабыл (потому и обратился к людям которые занимаются строительством и эксплуатацией станков, а значит и расчетами), однако насколько я помню эпюра изгиба круглой трубы самая слабая, труба на кручение хорошо идет. При этом в строительстве перекрытиях используют как раз в основном двутавр и швеллер, а не квадратную трубу, что как мне кажется говорит об устойчивости к изгибающим нагрузкам. На этой почве и возник вопрос о профиле для станины на которую будет установлен портал. Так как стол планируется большой порядка 1,5 на 2,5-3 метра и ходом по оси z до 300 мм (спрос на резьбу по дереву в таких типоразмерах имеется, а руками тяжеловато уже её резать в необходимом количестве) и профиль предполагается установить над уровнем стола (насколько это верное решение тоже большой вопрос, так как даже направление порядок значений изгибающих и крутящих моментов неизвестен). Отсюда и вопрос какая конструкция портала наименее нагружена и соответственно дольше пробегает не убив направляющие? По поводу ГОСТов на профили, в них описаны помимо всего прочего линейные отклонения допускаемые при изготовлении так вот на двутавр и швеллер они описаны как +-4 но четыре чего и в расчете на какую длину я не заметил по тому и спросил может разъяснит кто при том что для квадратной трубы значение в пределах+-0.3 мм на метр но на профильные трубы ГОСТы поновее будут.
ИМХО : Можно в принципе и из тонких труб сваять (40х20х2) только делать придёться что то навроде Эйфелевой башни и по горизонтали.
. Возможно всё. На невозможное просто требуется больше времени.
2 мм труба вообще не о чем. Облокотившись рукой на стол (при 3Д фрезеровке), получите ступеньку на рельефе и шлифовщики вас проклянут-это раЗ
два-гудит она как трамбон
три-про жесткость забудьте
шесть-лень просто писать, в общем полное гуано.
Совет, 6 мм самый оптимальный вариант цена/качество. Я вообще портал из 8 мм делаю, да стоит хлыст 13000 но это все равно кашернее чем алюминь
ИМХО : Можно в принципе и из тонких труб сваять (40х20х2) только делать придёться что то навроде Эйфелевой башни и по горизонтали.
Предлагаете рассчитать ферму? Строительные я рассчитывал давно уже, но к ним требования немного другие и нагрузки тоже, ведь для строительной фермы главное чтобы она не разрушилась раньше времени, а для станины главное чтобы не было изгибов больше допустимого, а опыта расчетов ферм в машиностроении я не имел. Может Вы сможете направить меня в нужном направлении.
2 мм труба вообще не о чем. Облокотившись рукой на стол (при 3Д фрезеровке), получите ступеньку на рельефе и шлифовщики вас проклянут-это раЗ
два-гудит она как трамбон
три-про жесткость забудьте
шесть-лень просто писать, в общем полное гуано.
Совет, 6 мм самый оптимальный вариант цена/качество. Я вообще портал из 8 мм делаю, да стоит хлыст 13000 но это все равно кашернее чем алюминь
Это понятно. Тем более при такой толщине металла встанет вопрос с соединениями и если соединять сваркой то и о короблении так как отпуск детали после сварки вряд ли кто то делать будет. А 6-8 мм чего, полосы уголка или трубы?
Строительные я рассчитывал давно уже, но к ним требования немного другие и нагрузки тоже, ведь для строительной фермы главное чтобы она не разрушилась раньше времени
При этом в строительстве перекрытиях используют как раз в основном двутавр и швеллер, а не квадратную трубу
Это понятно. Тем более при такой толщине металла встанет вопрос с соединениями и если соединять сваркой то и о короблении так как отпуск детали после сварки вряд ли кто то делать будет. А 6-8 мм чего, полосы уголка или трубы?
ну и варите из тройки.
. Возможно всё. На невозможное просто требуется больше времени.
не стоит думать-так лучше.
Про костер тоже смешно, иногда промолчать лучше, умнее кажетесь
Что прочнее, швеллер или двутавр? Что лучше?
Швеллер и двутавр – виды металлопродукции, обладающие высокими прочностными характеристиками. Они популярны в строительстве, при производстве средней и тяжелой техники, изготовлении технологических линий. При одинаковой высоте стенок двутавровой балки и швеллера и сопоставимых размерах полок большими показателями прочности и жесткости обладает двутавр. Однако многое зависит от условий применения металлопроката, направления прилагаемых нагрузок, способов закрепления. Металлоизделия с П- и Н-образным профилем применяются именно в тех областях, в которых наиболее полно задействуются их технические характеристики.
Основные характеристики швеллера
Этот вид металлопроката производится способами горячей прокатки и гибки полосовых заготовок. В соответствии с таблицами ГОСТа 8240, высота стенки стального швеллера – 50-400 мм. Горячекатаные изделия с наклонными внутренними гранями полок имеют увеличенную площадь сечения и по прочностным характеристикам приближаются к аналогам с двутавровым профилем. Для повышения прочности и устойчивости к низким температурам прокат изготавливают из качественных углеродистых и низколегированных марок стали.
Швеллер удобен для монтажа на плоских поверхностях. Прокат используется для армирования бетонных конструкций, создания каркасных строений, при производстве легких машин и механизмов. В частном строительстве лучшим выбором является швеллер, а не двутавр, что объясняется сочетанием достаточной прочности и доступной стоимости П-образного профиля. Двутавровая балка, благодаря массивности и высоким прочностным характеристикам, в основном применяется в крупномасштабном промышленном и гражданском строительстве.
Основные характеристики двутавровой балки
Двутавр выпускается с наклонными гранями полок в соответствии с ГОСТом 8239-89, сортамент продукции с параллельными гранями соответствует таблицам ГОСТа 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Изделия отличаются высокой жесткостью и прочностью, на величину которой, помимо размеров сечения, влияют:
Сравнение двутавра и швеллера на прочность, в зависимости от прилагаемой нагрузки
Основное различие между свойствами двутавровой балки и швеллера заключается в различной реакции на нагрузки, в частности – на скручивание, что объясняется разницей в нахождении центра тяжести.
И швеллер, и двутавр относятся к профильному прокату, не рассчитанному на восприятие серьезных усилий, направленных перпендикулярно стенке.
Что прочнее: двутавр или швеллер?
Двутавровые балки и швеллеры – металлические профили. Они используются в сфере промышленного производства, сельского хозяйства и других отраслях народного хозяйства. 2 типа стальных изделий выполняются из стали. Они выполняют функции каркаса в конструкциях сооружений и строений. Как элементы они предназначены создавать прочные узлы и связи металлического каркаса. 2 вида металлопроката: горячекатанный двутавр и швеллер П-образного сечения регламентируются Стандартом ГОСТ 535-88.
Конструктивные особенности
Конструктивное исполнение швеллера с 2 полками в 1 сторону располагает главную ось инерции к стенке со смещением усилий, накладываемых к изделию. Оно работает на косой изгиб. Лёгким и прочным каркас из швеллера получится, когда швеллер модернизировать. Сделать из него коробчатые стойки. Электрической дуговой сваркой с прерывистым швом соединить швеллеры полками внутрь конструкции. Усиление шва через 1,2-1,5 м упрочняет сборное изделие.
Балке из двутавра не требуется дополнительное усиление. Она выдерживает нагрузки.
Сравнение изделий на жёсткость
Балка двутавра надёжнее по всем показателям однотипного номера. Она имеет 2 полки с каждой стороны, выступающие на равный вылет от её стенки. Нагрузку принимают полки. Поэтому балка прочнее швеллера.
Она воздействует на профиль вертикально. Стенка балки работает на противодействие сжатию. Силы, пытающиеся скрутить двутавровую балку незначительные.
В швеллере усилия возникают значительных параметров по причине, что полки становятся односторонним рычагом. Также от того, как будет наложена и распределится по полкам нагрузка.
У двутавровой балки полки дают жёсткость стенке не с 1 стороны, как у швеллера, с 2 сторон. Сравниваются изделия с одинаковыми размерами профиля по одинаковой высоте стенки.
В таблицах с размерами ГОСТ сравниваемого швеллера П 14 и двутавровой балки 14 Б1 с величинами их моментов сопротивления в осях X и Y (Wx и Wy) показаны значения характеристик. Момент инерции двутавра выше в оси Х, он основной критерий. Изделие будет прочнее на величину этого показателя. Он измеряется в Н/кв.мм.
У швеллера и двутавровой балки видно в ГОСТ ось X находится в плоскости:
Выводы
Двутавр с параметрами однотипного изделия швеллера прочнее. Он позволяет применять его в конструкциях опор и стоек, где швеллер пойдёт на кручение и излом. Фермы, прогоны, связи, фахверки, поперечины в конструкции каркасов металлического исполнения лучше изделия нет, чем швеллер.
Двутавр не применяется из-за высокой металлоёмкости и удорожает монтаж. Уголковые изделия слабее швеллера. У каждого изделия есть своё место. Но прочность двутавровой балки выше прочности швеллера.
Как правильно рассчитать нагрузку на профильную трубу при помощи таблицы?
Здравствуйте, уважаемый читатель! Трубы с сечением квадратной или прямоугольной формы, часто используются как несущие основания во многих строительных конструкциях. При этом важно определить, какую может выдержать они нагрузку в том или ином случае. В сегодняшней статье рассмотрим, как правильно рассчитывается нагрузка на профильную трубу таблица вычислений. Познакомимся с разными методами расчетов, допустимыми показателями изгиба элемента.
Какая нагрузка действует на профильную трубу
На профилированную трубу действуют внешние механические силы: вес конструкций, тяжесть снега, ветровые воздействия и т. п.
При этом у каждого изделия существует максимальное значение сопротивления. Например, показатель нагрузки, которую профиль выдерживает на изгиб. При достижении максимальной величины конструкция теряет прочность и начинает деформироваться вплоть до разрыва.
Такое значение необходимо точно определять ещё на стадии проектирования монтажных работ. Оно вычисляется расчетными методами, с помощью справочных сведений, цель которых – помочь выяснить необходимые параметры профиля: сечение, толщину металла. Исходными данными при этом служат прочностные характеристики материала и типы предстоящих нагрузок.
Можно ли обойтись без расчетов
Простые бытовые конструкции (легкие оградки) изготавливают с запасом прочности, избегая расчетов. Расходы на такие сооружения будут невелики, и утруждать себя трудоемкими расчетами нет смысла.
Однако более сложные конструкции (навесы, террасы, теплицы), которые могут рухнуть, сломаться под порывом ветра, от снега, под весом элементарного оборудования, уже нуждаются в простейшем расчетном определении.
Что произойдет если не рассчитать нагрузку
Пренебрежение этим правилом приводит в лучшем случае к потере времени и денег на устранение последствий поломки сооружения. Более серьезные последствия могут возникнуть при обрушении крыши или всей металлоконструкции, в том числе при неожиданно сильном снегопаде или ветре. Вертикальные столбы могут быть повреждены случайным механическим ударом, например, паркующегося автомобиля.
Классификация нагрузок
Специалистами разработаны правила определения нагрузок и их воздействия – СП 20.13330.2011. В них содержится классификатор видов действия внешних сил на сооружения, воздвигаемые человеком.
В зависимости от времени воздействия нагрузки делят на постоянные и кратковременные. Кроме того, выделена особая категория проявления внешних сил (пожары, взрывы, землетрясения и другие ЧП).
К числу постоянных относят:
В число кратковременных нагрузок вошли:
Максимальные нагрузки
Чтобы правильно подобрать трубу для использования, надо знать предельный вес, который должна выдерживать балка или опора в данном месторасположении.
Эта величина выражается в виде сосредоточенной силы, приложенной в центре пролета.
Под давлением указанной силы балка прогнется, но после окончания воздействия возвратится в прежнее состояние (на фото). Превышение наибольшего значения сломает несущую.
В бытовой практике часто встречается распределенная нагрузка, равномерно воздействующая на всю длину балки.
Отсюда напрашивается вывод о том, что пролеты не должны быть излишне большими. Установление мощной балки может перекрыть её достоинства ценой вопроса и общим утяжелением конструкции. Разумнее установить дополнительные опоры, что позволяет увеличить допустимый вес на перекрытие.
Для определения величины предельных нагрузок можно воспользоваться различными справочными данными в интернете.
Допустимые радиусы сгиба исходя из прочности материала
Радиус изгиба профиля зависит от внешнего сечения DN, толщины материала, его плотности и гибкости.
Государственные стандарты устанавливают минимальные значения радиусов изгиба для профилированных труб. Их допустимый размер во многом обусловлен способом загиба детали.
Расчетные схемы нагрузки
Процесс расчета любого профиля начинают с подбора расчетной схематичной модели.
Перед началом вычислений собирают нагрузку, которая будет действовать на перекрытие.
Затем производят чертеж эпюры с учетом схемы загрузки и опор балки.
Далее с использованием заданных параметров, сведений из таблиц сортаментов, приводимых в ГОСТах, производят соответствующие вычисления.
Для их простоты и оперативности можно воспользоваться онлайн калькуляторами, которые оснащены программами с готовыми формулами.
Методы расчета нагрузок
Применяют следующие способы определения допустимых нагружений:
Перед вычислениями рекомендуется составить чертеж будущего каркаса, определиться с типами нагрузок.
Если деталь крепится с одного конца, рассчитывают элемент на изгиб. При креплении на опорах вычисляют прогиб.
С помощью справочных таблиц
Вариант с таблицами уже рассчитанной максимальной нагрузки наиболее простой и удобный для человека, малознакомого с сопроматом и расчетами. В них размещены уже готовые результаты вычислений для конкретных видов профильных элементов.
Для квадратных профилей
Для прямоугольных балок
Пользователь сразу видит предельное значение, которую выдерживает труба с определенными параметрами при заданной длине пролета. Может самостоятельно сравнить и проанализировать данные, выбрать оптимальный вариант.
К примеру, квадратный профиль 40×40 с толщиной материала 3 мм в пролете длиной 2 м выдержит 231 кг веса. Если расстояние между опорами увеличится до 6 м, допустимая нагрузка составит всего 6 кг.
Расчеты произведены с учетом веса самой трубы, величина нагрузки изображена сконцентрированной силой, примененной в точке середины пролета.
Для самостоятельных расчетов применяют данные из справочных таблиц ГОСТов. Так, параметр момента инерции квадратного профиля берется из ГОСТа 8639-82, прямоугольного сечения – из ГОСТа 8645-68.
Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе
Для расчета профилированного элемента на изгиб используют формулу
Здесь М – величина изгибающего момента силы, а W – момент сопротивления сечения.
Из формулы видно: чем больше W, тем меньшие напряжения возникают в сечении балки.
Для получения значения М необходимо знать длину пролета и степень деформации материала. Последнее значение находят в таблицах сортаментов соответствующих ГОСТов.
Для расчета параметра W потребуются размеры балки. Полученные значения вводятся в формулу.
Как узнать правильность расчетов
Любой материал, из которого изготовляется профилированная балка, обладает значением нормального напряжения. Его силы располагаются перпендикулярно к сечению элемента. Этот показатель сравнивают с расчетным или практическим напряжением, не допуская его уменьшения.
Точности расчетов поможет создание эпюры – чертежа крепления детали на опорах, отражающего особенности профиля.
Заключение
Расчет допустимых нагрузок при строительстве ответственных объектов не должен содержать ошибок, которые могут дорого обойтись. Надеемся, что сегодняшняя статья поможет вам сделать правильные выводы и принять верные решения. Желаем успехов в строительных делах, подписывайтесь на наши статьи и делитесь полученными знаниями в соцсетях.
Инструкция по расчету металлокаркаса и выбор профиля (проф.трубы, швеллера, двутавра и т.п.)
В общем, в связи с большой необходимостью рассчитать себе подставку под новую баночку общим весом 1300 кг, пришлось найти и разобраться в сопромате касательно упругости на изгиб металлопроката из обычной стали. Надеюсь следующая информация будет всем полезна 
И еще: если в расчетах есть ошибка, буду благодарен за исправления
2. Нужно знать максимальные пролеты. К примеру берем мой чертежь:
Максимальный пролет у нас 125+2,5+2,5=130 см.
3. Далее высчитываем нагрузку на этот пролет общую. 1300 кг/225см*130см=750 кг на пролет 130 см.
У нас пролет держат две балки, следовательно на каждую из них будет давить вес 750/2=375 кг.
375 кг распределенной нагрузки вдоль всей балки равны 188 кг точечной нагрузки в центр пролета балки. Итак, мы имеем два главных параметра: 130 см пролет и 188 кг точечной нагрузки.
4. Нам нужно определиться с максимальным для нас допустимым прогибом. Для поставки под аквариум безопасным является 3 мм (при условии использования прокладки 1 см вспененной резины под аквариум). Но для расчетов давайте возьмем 2 мм. В реальности мы будем брать балку с запасом по прочности +20 или +50 или как я +100%, поэтому наш прогиб будет на практике около 1-1,5 мм.
Если сталь не обычная (я видел в продаже двутавр марки ст4 и 10Г2С, разница в цене 10%, а вот в жесткости 40%), то вбивайте данные по этой табличке:
Марка стали и прочность/упругость на изгиб: Прочность (R), кгс/см2
Ст3 2100
Ст4 2100
Ст5 2300
14Г2 2900
15ГС 2900
10Г2С 2900
10Г2СД 2900
15ХСНД 2900
10ХСНД 3400
ПРИМЕР РАСЧЕТА МОМЕНТА ИНЕРЦИИ БАЛКИ ДЛЯ НАШЕГО АКВАРИУМА:
J=(188*130^3)/(48*2100000*0,2)= 20,5 см4.
Итак, нам нужна балка с моментом инерции не ниже 20 см4.
6. Момент инерции балки можно высчитать самим:
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
7. Берем табличку профильной прямоугольной трубой, кстати нам нужен параметр Ix если мы ставим ее ребром или Iy если мы ставим ее плашмя. Цена труб зависит от ее веса и считается, как правило, в грн или руб за 1 кг. Поэтому в EXCEL сортируем весь прокат по ВЕСУ на 1 метр погонный и далее начиная с малого выбираем самую легкую трубу, которая имеем жесткость от 20 и выше.
К примеру, одинаковые по весу 3,6 кг на один погонный метр (а значит и одинаковые по цене за метр) три трубы:
Трубы профильные прямоугольные 70*50*2 3,6 кг/м 31 см4
Трубы профильные прямоугольные 80*40*2 3,6 кг/м 37 см4
Трубы профильные прямоугольные 60*40*2,5 3,6 кг/м 22 см4
Вес одинаков: 3,6 кг на 1 метр погонный. Цена, следовательно, тоже будет одинакова. Но их жесткость отличается безумно: 22, 31 и 37 единиц. То есть покупая 80*40*2 вы получаете двухкратный запас прочности, а точнее прогиб 1 мм вместо расчетных 2 мм, тогда как покупая 60*40*2,5 вы платите те же деньги, тот же вес, но прогиб будет 2 мм (жесткость в 2 раза ниже).
8. Таким образом, для нашего аквариума идельным является труба 80*40*2 по соотношению вес/жесткость/цена.
9. А теперь печалька: я НЕ нашел формулу как считать ножки для аквариума, то есть жесткость профильной трубы ВДОЛЬ ОСИ. У нашей тумбы, чертежь которой выше, вес 1300 кг и есть 8 ножек. Вес на одну ножку 150 кг. С запасом берем 200 кг на одну. Но вот какую профильную трубу нужно взять для такого веса: 25*25 или 30*30 или 40*40 я не знаю 
И, кстати, буду очень благодарен тому, кто знает и расскажет!
Вроде всё Надеюсь материал полезет и не сложен