Вес профилей

Цена профильных изделий превышает стоимость стандартных, поскольку вначале мастера изготавливают типовые трубы с круглыми сечениями, а потом переделывают на другие формы. Стоимость вычисляют из расчета за каждый погонный метр, соответственно, чем больше вес, тем выше цена.

При разработке проекта для инженеров особое значение имеют профильные трубы. Их размеры и вес напрямую влияют на прочность здания. Они используются в каркасах мебели, жилищных постройках, коммерческих быстровозводимых зданиях, поэтому ошибка может стать причиной фатального обрушения. Чаще всего изделия для каркасов производят из стали и алюминия. Из-за большей плотности, стальные всегда тяжелее, но алюминиевые профильные трубы легче подгонять под размеры планируемых конструкций. Для вычисления веса отдельного изделия имеют значение несколько составляющих:

  • Ширина, длина и толщина стенок;
  • Плотность разных видов стали, сплавов алюминия;
  • Масса, пропорциональная размерам изделия (значения есть в справочниках ГОСТ).

На примере макета конструкции инженер рассчитывает нагрузку для каждого ее фрагмента и подбирает подходящие по размеру профильные трубы. Проще всего делать расчеты для квадратных и прямоугольных сечений, а для овальных размеров важно учитывать округленность углов. Большим подспорьем является специальная маркировка ГОСТ.

Какие характеристики профильных труб влияют на массу?

Наиболее востребованными разновидностями этой металлопродукции являются изделия с прямоугольным и квадратным профилем.

Размеры

Это определяющие факторы, и к ним относятся: ширина и высота поперечного сечения, толщина стенки. Углы профильных изделий могут быть четкими прямыми или скругленными. Скругленность незначительно влияет на вес погонного метра, особенно в случае маломерных изделий. Сортамент квадратных и прямоугольных стальных труб, предназначенных для создания металлоконструкций, определяется ГОСТом Р 54157-2010.

Плотность стали

Усредненно для расчетов плотность стали принимают равной 7850 кг/м 3 . Но, в зависимости от содержания углерода, эта величина изменяется: чем выше процентное соотношение углерода в сплаве, тем меньше масса металла.

Таблица плотности различных марок стали

Наименование Марки Плотность, кг/м 3
Коррозионностойкие стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т 7900
Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества Ст3 пс/сп 7870
Конструкционные углеродистые качественные стали 10, 20, 30, 40 7850
Инструментальные стали Х12МФ 7700
Низколегированные стали 09Г2С, 30ХГСА 7850
Стали рессорно-пружинные 65Г 7850
Инструментальные штамповые стали 5ХНМ 7800

Зачем определять вес

Вес профтрубы является одной из важных технических характеристик. Чаще всего изделия от производителя закупаются в тоннах, в зависимости от веса определяют стоимость продукции. При разработке проектной документации на строительство каркасного здания на чертежах указана длина труб, а в спецификации их вес.

Это важно учитывать при заказе материалов. На вес изделия влияет толщина стенки. Этот параметр определяет несущую способность конструкций.

Маркировка — условные обозначения. ГОСТ

b — ширина, h — высота, t — толщина стенки, R — радиус наружного закругления.

Условное обозначение гнутого сварного прямоугольного профиля высотой 180мм, шириной 100мм, толщиной стенки 5мм из стали для строительных конструкций С245 по ГОСТ 27772 будет выглядеть следующим образом:

Профиль 180х100х5 ГОСТ 30245 — 2003/С245 ГОСТ27772-88

Но поставщики как правило пользуется упрощенной маркировкой, которая включает: наименование, размер поперечного сечения и толщину стенки. Таким образом, если вы увидите на сайте Петровича позицию: труба профильная 60x40x2 это будет означать, что строительная сеть предлагает трубу прямоугольного сечения с шириной профиля 60х40мм и толщиной стенки 2мм .

Профиль изготавливают длиной от 6 до 12м и иногда можно встретить его длину в конце маркировки:

Профильная труба 60x40x2 6м

Толщина стенки чем больше тем лучше. Здесь решайте от вашего бюджета. Ориентиром может служить информация о том, что на открытом воздухе коррозия съедает сталь примерно на 0.1 мм в год.

А знаете ли вы?

Что если в полость профильной трубы качественно (без пустот) залить бетон ,то получим так называемый композитный трубобетонный элемент. Его вертикальная несущая способность будет выше в разы!

Расчет нагрузки на профильную трубу калькулятор

Используя профильную трубу для создания несущих конструкций, в обязательном порядке должны выполняться расчеты на изгиб. Такой вид трубного проката применяется в промышленном, коммерческом и частном строительстве. Из него изготавливают навесы, всевозможные каркасные и лестничные конструкции, фермы, стеллажи, козырьки, тепличные сооружения, элементы кровельной системы, беседки. Поэтому без правильных и тщательных расчетов никак не обойтись. Превышение допустимого давления приведет к деформации или разрыву изделия в месте сгибания профтрубы.

Используя методы расчета нагрузок на профильную трубу, можно:

  • сохранить первоначальную форму изделий;
  • придать конструкции повышенной прочности;
  • увеличить период эксплуатации;
  • минимизировать расходы на материале;
  • избежать негативных разрушительных последствий.

Какая нагрузка действует на профтрубу?

Важным критерием, который учитывается при подсчетах, является время воздействия и тип нагрузок. Данные показатели регламентированы СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Различают силу давления:

В Своде правил представлены формулы для подсчета, таблицы и схемы по каждому типу нагрузок. Также берется в учет реалистичное сочетание все типов давления.

Показатели массы и нагрузки на изгиб

При расчете профильной трубы: масса и изгиб являются основными показателями. Знать вес погонного метра проката нужно, чтобы не ошибиться в прочностных значениях создаваемой конструкции. Метод определения направлен на подбор оптимального сечения трубного проката при разной его длине. Наглядный пример соотношений этих двух показателей представлен в таблицах ниже.

Табл.№1. Значения для изделий квадратного сечения:

Табл. №2. Значения для изделий прямоугольного сечения:

Методы и формулы для вычисления

Чтобы рассчитать прочность трубы профильной на изгиб необходимо определить максимальное напряжение на ту либо иную точку конструкции. Каждый вид материала, из которого изготавливается прокатная продукция, обладает индивидуальным показателем напряжения и точкой сопротивления. В учет берутся следующие параметры: вид проката, сечение, толщина стенки, общие характеристики. Владея такими данными, можно предположить, какие будут последствия от воздействия различных факторов, в том числе окружающей среды. При давлении на поперечную часть профтрубы напряжение создается даже в точках, которые удалены от нейтральной оси.

Получить данные можно разными способами:

  • Берутся готовые показатели из строительных справочников и подставляются в формулу. Такие действия предусматривают выбор трубного проката в соответствии с указанными характеристиками, что позволяет делать самые точные подсчеты прогиба. ГОСТ 8639-82 (для изделий квадратного сечения) и ГОСТ 8645-68 (прямоугольного) регламентированы: момент инерции трубы (I), длину пролета (L), нагрузку (Q), модуль упругости в соответствии СНиП. Схемы вычислений индивидуальные и для каждого случая подбирается формула.
  • Самостоятельно рассчитывается прочность на изгиб. В данном случае применим Закон Гука, который выражается формулой: Pизг = M/W, где Pизг — величина прочностного предела, M — изгибающий момент; W — сопротивление. Такие вычисления требуют дополнений: учитываются характеристики исходного материала, давления и т.д.
  • При помощи калькулятора. В специальную расчетную таблицу вносятся исходные данные — длина пролета, нормативная и расчетная нагрузка, Fmax,количество изделий, расчетное сопротивление, параметры. После нажатия на клавишу «Рассчитать» выдается готовый результат.

Не стоит выполнять расчеты самостоятельно. Нужно уметь пользоваться ГОСТами, СНиПами и владеть сложной специфической техникой — сопроматом. При малейших неточностях в подсчетах не избежать серьезных последствий.

Читайте также  Как разрезать шифер для грядок

Проще применить один из калькуляторов для расчета нагрузки на профильную трубу:

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.

3 Формульный расчет массы прямоугольных и квадратных труб

Чтобы установить максимально точно, какую массу имеет труба профильная (вес 1 метра такого изделия), необходимо принять во внимание объем металла, который был потрачен на производство конструкции. Для этого сначала рассчитывают площадь поперечного сечения трубы, а затем, полученную величину умножают на протяженность отрезка металлопроката.

Теперь, когда объем использованного металла известен, его следует умножить на плотность материала, служащего сырьем для выпуска трубы. Итогом последней операции будет теоретическая масса готового изделия. Важно учесть – разные марки стали имеют различные показатели плотности, которые могут весьма значительно отличаться друг от друга.

Кроме того, конфигурация геометрически правильной профильной трубы, задуманной теоретически, никогда не соответствует ее реальной форме, получающейся на практике. «Безупречная» форма, например, не предполагает наличия в изделии скругленных углов внутреннего и внешнего радиуса, по теории они могут быть только прямыми, и никак иначе.

Учитывая все изложенное выше, можно сделать вывод – реальная и расчетная масса метра профильного изделия в любом случае будут отличными друг от друга (иногда незначительно, а в некоторых случаях очень существенно). В связи с этим формульная схема расчета не рекомендуется для расчета веса при сооружении сложных и ответственных конструкций.

Давайте на конкретном примере посмотрим, как выполнить расчет массы метра квадратной трубы с толщиной стенок 3 мм и сторонами 60х60 мм по формуле: М.П. = S*2*(А+В)*ρ, где:

  • А и В – это показатели длины сторон, выраженные в метрах;
  • S – толщина (также в метрах);
  • Ρ – плотность стали в килограммах на кубический метр (обычно принимается ее среднее значение равное 7850).

Подставляем в указанную формулу известные нам значения и получаем:

М.П. = 0,003*2*(0,06+0,06)*7850 = 5,65 кг.

Полученные килограммы и являются массой одного метра погонного квадратного профильного изделия со сторонами 60 мм. Если сравнить данный показатель с табличными данными (5,25 кг), мы увидим, что разница между ними получится 0,4 кг.

Причины определения веса

Почему нужно определять вес?

Если нужно знать методику для определения стоимости материала, то без знания веса не обойтись. Еще одной причины является условия применения профильных труб. Чаще всего они используется в строительстве, из них изготавливают корабли, мебель, каркасы строений.

Получается, что для инженера-конструктора очень важно для проведения расчетов возможных нагрузок знать вес одного метра такой трубы. Поэтому процесс определения этого параметра способствует качественному проектированию зданий разных типов, что существенно увеличивает прочность конструкции.

Следовательно, чем сложнее конструкция, тем более сложные задачи приходится выполнять инженеру, учитывая влияние веса на прочность.

И не нужно забывать об экономической составляющей вопроса, ведь максимальная по прочности конструкция, вероятно, не будет экономически оправдана. Специалист может подобрать наиболее подходящие изделия необходимого класса. Конечно, определить точный вес одного метра трубы — это достаточно сложно, нужно иметь определенные знания и навыки.

Но одно можно утверждать точно: чем выше класс изделия, тем больше нагрузку он способен выдержать.

Вес наиболее часто используемых стальных профильных труб

Как уже упоминалось, в быту используется незначительное количество видов профильных труб.

Представим значения масс некоторых из них:

  • труба из стали квадратного сечения, длина стороны сечения которой равна 20 мм, будет весить 0,62, 0,93 и 1,225 кг/м.пог. при толщине стенки 1, 1,5 и 2 мм соответственно;
  • труба из стали прямоугольного сечения, длины сторон сечения которой равны 20 и 40 мм, будет весить 1,401 и 1,853 кг/м при толщине стенки 1,5 и 2 мм соответственно;
  • труба из стали квадратного сечения, длина стороны сечения которой равна 40 мм, будет весить 1,24, 1,849 и 2,447 кг/м.пог. при толщине стенки 1, 1,5 и 2 мм соответственно;
  • труба из стали квадратного сечения, длина стороны сечения которой равна 100 мм, будет весить 17,22 кг/м.пог. при толщине стенки 6 мм.

Профильная труба – вес метра которой мы научились определять, наверняка, послужит вам отличной опорой либо надежным трубопроводом. Потребуется только верно выбрать величину сечения трубы, а после – грамотно выполнить работы по ее монтажу.