Как рассчитать нагрузку на профильную трубу?

При строительстве домов приходится определять прочность несущих конструкций козырьков, каркасов теплиц, лестниц, ограждений. Расчеты показывают, что прямоугольная или квадратная труба подходит лучше всего. Ее достоинства:

• высокий коэффициент поперечного усилия;
• малый вес;
• простота монтажа;
• надежность.

При рабочей нагрузке система благодаря упругим свойствам сохраняет свою форму без изменения. При превышении предельного параметра происходит необратимая деформация. В расчетах учитываются габариты, сечение, прочность материала, напряжение металла. Виды усилий - постоянные и кратковременные. На опору всегда влияет ее собственная масса и вес сооружения, которое она поддерживает. К недлительным силам относится ветер, вес человека, снеговые массы. Запас прочности должен превышать предельное значение в 2-3 раза.

Разработаны для вычисления нагрузки на профильную трубу таблицы или калькуляторы. Их можно найти на сайте производственной компании «Апекс» (г. Жуковский). Используемые показатели:

• момент инерции профиля (I);
• длина пролета (L);
• модуль упругости;
• нагрузка (Q).

По закону Гука сила упругости прямо пропорциональна значению деформации. Давление в точке по нормали к продольной оси профиля вызывает напряжение не только в месте приложения силы. Усилие распространяется по всей длине по затухающей амплитуде. При сгибании ближайшие к центральной точке слои сжимаются, в крайних точках – удлиняются. Результат – появляется изгиб профиля с одновременным изменением поперечного сечения.

Для проката с сечением меньше 20 мм значение овальности в точке деформации не должно быть больше 15%. Превышение приведет к снижению прочности металла. Для проката с сечением больше 20 мм этот предел составляет 12,5%. У тонкостенных труб на изгибах возникают складки. Поэтому использовать их в нагруженных точках конструкций запрещается.

Нагрузка на трубы круглого сечения

Для определения максимального усилия на круглую опору из стали применяются:

• расчетная методика;
• пробные статические испытания;
• динамическое тестирование;
• сканирование, сочетающее статику и динамику.

Существует общая и местная потеря устойчивости. При коэффициенте нагрузок более единицы профильная труба будет перегружена.