какую нагрузку выдерживает металлопрофиль
Несущая способность профлиста
Несущая способность является очень важной характеристикой материалов, используемых для строительства различных зданий и сооружений. Эта характеристика определяет, какую нагрузку может выдержать та или иная конструкция без деформации или разрушения.
В полной мере касается это и различных металлических конструкций. В начале прошлого века повышение их прочности и несущей способности достигалось исключительно увеличением толщины стенок металлических профилей. Но, с развитием индустрии строительных материалов, все большее внимание стало уделяться снижению материалоемкости конструкций без ущерба для их прочности и надежности.
Результатом таких разработок стало появление новых современных материалов, одним из которых стал металлический профилированный лист.
Получают этот материал путем обработки рулонной или листовой холоднокатаной стали на специальных профилегибочных станах. В результате плоская поверхность металла приобретает гофрированную или волнистую поверхность. Каждый выступ на поверхности металла выполняет функцию ребра жесткости, значительно увеличивая прочность металла.
Оглавление статьи (нажмите, чтобы открыть)
Области применения несущего профнастила
Несущая способность профлиста на порядок выше несущей способности плоского металлического листа такой же толщины. При этом, чем больше высота трапециевидной гофры или волны профнастила, тем выше его несущая способность. Так, например, допустимая нагрузка на 1 м2 стенового профнастила С10-1200-0,6, уложенного на опоры с шагом 1 м составляет 86 кг. В то же время, несущая способность профилированного листа НС44-1000-0,7 с расстоянием между опорами 3,5 м составляет уже 182 кг/м2.
Исключительно удачное сочетание небольшого собственного веса с высокой прочностью и долговечностью позволяют использовать металлический профилированный лист в самых различных областях строительства. Его применяют для:
Монтажа металлических заборов как промышленных и гражданских, так и индивидуальных жилых зданий.
Уникальные качества профнастила давно используются в промышленном строительстве. Применение металлического профилированного листа позволяет не только сократить сроки строительства объектов, но и существенно снизить затраты на их возведение.
В частности, несущая способность профнастила Н75 позволяет увеличить расстояние между прогонами кровельного покрытия до 5,0-7,0 м, в зависимости от уклона крыши. При этом прочности этого профилированного листа достаточно, чтобы выдержать практически любую снеговую нагрузку даже при таком значительном расстоянии между опорами.
Стоит отметить, что несущая способность профнастила Н75 позволяет использовать его не только для перекрытия большепролетных зданий. Его успешно применяют и в качестве несъемной опалубки при бетонировании перекрытий, рассчитанных на очень высокую эксплуатационную нагрузку. В последние годы несущий профнастил широко применяется и в индивидуальном строительстве.
Несущий профлист, цена которого ниже, чем у металочерепицы, имеет великолепные эксплуатационные характеристики. Он легок, прочен, стоек к различным внешним воздействиям. Профнастил также имеет элегантный внешний вид благодаря богатству цветовой гаммы современных защитно-декоративных покрытий. Кроме того, монтаж его не требует специальных навыков и может быть выполнен собственными силами без привлечения профессионалов.
Несущая способность профнастила — предельно допустимые нагрузки
Как уже говорилось выше, несущая способность профлиста определяется нагрузкой, которую он может выдержать без деформаций и разрушения. Для расчета прочности профнастила используют четыре схемы опирания профлиста: однопролетную, двухпролетную, трехпролетную и четырехпролетную. При этом принимается, что ширина опорной конструкции в месте соприкосновения с профнастилом не меньше 40 мм.
Ниже в таблице приведены предельно-допустимые равномерно-распределенные нагрузки для некоторых видов профнастила, как несущего, так и стенового.
| Марка профнастила |
Шаг опор, м |
Предельная нагрузка при разных схемах опирания, кг/м² |
|||
| Схема 1 | Схема 2 | Схема 3 | Схема 4 | ||
| С10-1000-0,6 | 1,2 | 50 | 83 | 68 | 64 |
| С18-1000-0,6 | 1,8 | 56 | 140 | 115 | 109 |
| С21-1000-0,6 | 1,8 | 101 | 253 | 208 | 195 |
| С44-1000-0,55 | 1,5 | 512 | 235 | 267 | 256 |
| 3,0 | 64 | 118 | 134 | 128 | |
| С44-1000-0,6 | 1,5 | 556 | 307 | 349 | 335 |
| 3,0 | 69 | 154 | 175 | 167 | |
| С44-1000-0,7 | 1,5 | 658 | 474 | 540 | 518 |
| 3,0 | 82 | 211 | 264 | 245 | |
| С44-1000-0,8 | 1,5 | 747 | 650 | 741 | 711 |
| 3,0 | 93 | 240 | 300 | 280 | |
| Н60-845-0,7 | 3,0 | 323 | 230 | 269 | 257 |
| 4,0 | — | — | 184 | — | |
| Н60-845-0,8 | 3,0 | 388 | 324 | 378 | 360 |
| 4,0 | — | 203 | 254 | — | |
| Н60-845-0,9 | 3,0 | 439 | 427 | 504 | 482 |
| 4,0 | — | 240 | 300 | — | |
| Н75-750-0,9 | 3,0 | 645 | 617 | 771 | 720 |
| 4,0 | 293 | 247 | 434 | — | |
| Н114-750-0,8 | 4,0 | 588 | 588 | 735 | — |
| 6,0 | 193 | 261 | — | — | |
| Н114-750-0,9 | 4,0 | 659 | 659 | 824 | — |
| 6,0 | 218 | 293 | — | — | |
| Н114-750-1,0 | 4,0 | 733 | 733 | 916 | — |
| 6,0 | 244 | 325 | — | — | |
В таблице приведены допустимые нагрузки для профилей с наиболее часто используемой толщиной стали исходной заготовки. С увеличением толщины стали, допустимые нагрузки увеличиваются прямо-пропорционально. Поэтому, для того, чтобы определить значения предельно-допустимых нагрузок для профнастила с другой толщиной стали, необходимо табличное значение умножить на соотношение толщины стали приведенного в таблице профиля к толщине стали рассматриваемого профлиста.
Методика расчета прочности кровельного покрытия и выбор марки несущего профлиста
Расчет несущей способности профнастила необходим для правильного выбора профилированного листа. Он сравнительно несложен и позволяет подобрать профиль с оптимальным соотношением несущей способности и цены материала.
Рассмотрим пример расчета нагрузки на профилированный лист кровельного покрытия и выберем профнастил с учетом данных, полученных в результате проведенного расчета.
Для начала принимаем следующие исходные данные для расчета: здание имеет двускатную кровлю с углом наклона 35°, проекция ската на горизонтальную плоскость равна 6,0 м, строительство расположено в Московской области.
Общая величина нагрузки на профилированный лист кровельного покрытия получается путем сложения снеговой и ветровой нагрузок, а также собственного веса профнастила.
Вес профнастила определяется площадью кровельного покрытия, величиной необходимых монтажных нахлестов и равен 8,6 кг/м2.
Расчетная снеговая нагрузка определяется местом расположения строительства. Московская область относится к III снеговому району, для которого снеговая нагрузка составляет 180 кг/м2. С учетом уклона кровли, снеговая нагрузка для нашего здания составляет 180х(60°-35°)/(60°-25°)=128,6 кг/м2, где 35° — принятый угол наклона кровли.
По карте ветровых нагрузок находим, что Московская область относится к I ветровому району, для которого ветровая нагрузка составляет 32 кг/м2. С учетом уклона кровли, коэффициент аэродинамического сопротивления покрытия из профлиста будет равен приблизительно 0,3, соответственно ветровая нагрузка составит 32х0,3=9,6 кг/м2.
Следовательно, общая нагрузка на профнастил кровельного покрытия в нашем случае составит 8,6+128,6+9,6=146,8 кг/м2.
С учетом длины ската крыши и выбранного шага обрешетки, подбирается несущая способность профнастила (таблица допустимых нагрузок приведена выше). Исходя из полученной величины нагрузки на кровельное покрытие и табличных данных, для нашего здания подойдет профнастил С21-1000-0,6 с предельно допустимой нагрузкой 195 кг/м2.
Стоимость профилированного листа зависит от высоты профиля, толщины металла и качества его защитно-декоративного покрытия. Ниже приведена таблица, в которой указана стоимость наиболее популярной марки несущего профнастила — Н75, изготовленного из оцинкованной стали с количеством цинка в покрытии 140 г/м2.
Несмотря на то, что чаще всего можно обойтись более дешевыми вариантами, большинство застройщиков предпочитают использовать профлист с большим запасом прочности относительно расчетных характеристик. Особенно это касается районов, в которых за последние 20 лет были зафиксированы случаи аномально высокого уровня осадков, выпавших за короткий промежуток.
| Толщина металла, мм |
Масса м/п, кг |
Ширина, мм. |
Профнастил несущий, цена руб. за 1 м.п. с НДС |
||
| оцинкованный | с полимерным покрытием |
||||
| рабочая | полная | ||||
| 0,60 | 6,4 | 750 | 800 | 220 | 305 |
| 0,65 | 6,9 | 230 | 315 | ||
| 0,70 | 5,5 | 245 | 318 | ||
| 0,75 | 7,4 | 268 | 372 | ||
| 0,80 | 8,5 | 280 | 383 | ||
| 0,90 | 9,6 | 300 | 421 | ||
| 1,0 | 10,6 | 325 | 458 | ||
Полезная статья? Сохраните ее в соцсетях, чтобы не потерять ссылку!
Расчет нагрузки на профильную трубу
Выбирая профильный прокат, клиент должен осознать, что точные вычисления возможных нагрузок, в зависимости от линейных и иных параметров стояков – очень важны. Любая создаваемая конструкция рассчитана на конкретный вес.
Категорически запрещается размещать на ней соединения, предметы, масса которых, с учетом воздействия погодных факторов, будет больше допустимой.
Применение профилей
Чтобы знать, для чего нужен расчет нагрузки на профильную трубу, посмотрим, где она используется.
Стояки с профильным сечением нашли свое применение в различных сферах жизнедеятельности человека.
На аналогичных конструкциях размещают барные стойки, телевизионные подставки, поручни, аквариумы. Без них нельзя обойтись в строительстве. 
Особую популярность детали приобрели при сооружении объектов в сельском хозяйстве. Они незаменимы при возведении ангаров для хранения зерна, складов, гаражей, иных зданий.
Этот список можно продолжать, но главное, что нужно запомнить:
чтобы конструкции были безопасными, надежными, служили долго необходимо провести расчет вертикальной нагрузки на профильную трубу. Если этого не сделать, то система может не выдержать веса, что приведет к нежелательным последствиям.
Рассчитывать нагрузку обязательно?
Популярность профильных труб объясняется низкой стоимостью, небольшой массой, высокой прочностью при изгибе. Выбирая прокат с прямоугольным или квадратным сечением, большинство заказчиков понимают важность расчета нагрузки на профильную трубу. Учитывается соответствие линейных размеров профилей к возможной силе механического воздействия на деталь.
Что будет, если не учесть возможного воздействия тяжести на конструкцию? О таком думать даже нельзя, поскольку при воздействии максимально допустимого веса возможны 2 варианта:
Не всегда требуется расчет
Если вы решили использовать профильную трубу для сооружения калитки, ограждения, перил, то расчет на изгиб проводить не обязательно, поскольку нагрузка на такие системы – минимальная.
Что нужно учитывать при расчетах
Приступая к монтажу постройки, необходимо ее начертить. Благодаря такому проекту каркаса, можно проводить определенные расчеты. Для этого нужно проставить точные размеры на чертеже, после чего провести вычисления, учитывая суммарное напряжение. Если все сделать точно, то сооружение будет надежным и безопасным.
Для точности и быстроты расчета нагрузки на профильную трубу можно воспользоваться калькулятором или программой SketchUP. (Скачать торрентом — Официальная русская версия! Разрядность: 64bit, Язык интерфейса: Русский, Таблетка: Присутствует)
Расчет будет правильным при соблюдении таких 3-ех условий:
Какая информация еще важна
Выполняя непосредственные вычисления, необходимо владеть информацией о:
1. Типах возможных нагрузок.
Они могут быть: 
3. Суммарном напряжении строения.
4. Прочностных характеристиках стали.
Какие методы используют для расчета нагрузок
Для расчета нагрузки на профильную трубу пользуются:
Применяем таблицы
При применении первого метода нужно сопоставление физических характеристик трубы, которая будет применяться для сооружения системы, с табличными данными. Для этого берут значения величин из таблиц 1 или 2, в зависимости от типа профиля.
Таблица 1. Нагрузки для стояков квадратного сечения
| Сечение, мм |
Максимально возможная масса, кг | |||
| Длина пролета, м | ||||
| 1 | 2 | 4 | 6 | |
| 40х40х2 | 709 | 173 | 35 | 5 |
| 50х50х2 | 1165 | 286 | 61 | 14 |
| 60х60х3 | 2393 | 589 | 129 | 35 |
| 80х80х3 | 4492 | 1110 | 252 | 82 |
| 100х100х4 | 9217 | 2283 | 529 | 185 |
| 140х140х4 | 19062 | 4736 | 1125 | 429 |
Таблица 2. Нагрузки для стояков прямоугольного сечения
(для вычислений используют длинную сторону)
| Сечение, мм |
Максимально возможная масса, кг | |||
| Длина пролета, м | ||||
| 1 | 3 | 4 | 6 | |
| 50х25х2 | 684 | 69 | 34 | 6 |
| 60х40х3 | 1255 | 130 | 66 | 17 |
| 80х40х3 | 2672 | 281 | 146 | 43 |
| 80х60х3 | 3583 | 380 | 199 | 62 |
| 100х50х4 | 5489 | 585 | 309 | 101 |
| 120х80х3 | 7854 | 846 | 455 | 164 |
Эти таблицы имеют данные о максимально допустимых массах. При таком воздействии на профиль труба не разрушится, а лишь согнется.
Но стоит увеличить массу хотя бы на 0,5 кг, система может полностью деформироваться, что приведет к разрушению.
В связи с этим, на практике выбирается деталь прямоугольного или квадратного сечения, запас прочности которой был бы большим от минимального хотя бы в 2 раза.
Преимущества табличного метода
Табличный метод отличается высокой точностью. Для его применения нужно обладать информацией о видах опор, способах фиксации на них профилей, типах нагрузок. 
Кроме этого, для полных расчетов нагрузок необходимо иметь данные о:
Масса 1 м.п. профиля 15х15х1,5 составляет 0,606 кг. Исходя из этого, можно провести соответствующие вычисления.
После этого переходим к специальным формулам, то есть, к математическому методу. В соотношениях показано, как связаны между собой данные физические величины, как найти неизвестную величину, имея 2 или больше известных параметра и пр.
А может лучше калькулятором?
Быстрее всего можно провести расчеты с применением калькулятора. Особенность такой программы состоит в том, что необходимо ввести нужные параметры, характеристики изделий, линейные размеры, иные свойства будущей конструкции. В конце онлайн калькулятор выдаст расчет нагрузки профильной трубы для заданных параметров.
Что в первую очередь рассчитывают при помощи формул
Вычисляют многие параметры.
Значения физических величин можно отыскать в специальных таблицах.
Нагрузка на трубы круглого сечения
Применение
Круглые трубы можно встретить в любом месте. Опоры, стойки, колонны, емкости – это далеко не полный перечень использования обечаек (обечайка – металлический лист цилиндрической формы без торцов).
Кольцевой трубный профиль можно встретить при прокладке водо-, нефте-, газопроводов как в быту, так ив промышленных масштабах. Они – отличный материал для столбиков ограждений, ворот, калиток.
Благодаря наличию замкнутого контура, круглая труба обладает существенным преимуществом в сравнении со швеллерами, уголками аналогичных линейных параметров.
Многие думают, что для того, чтобы определить прочность стояка, вдоль оси при нагрузке сжимающего характера, нужно иметь данные о величине нагрузки и площади сечения.
В результате деления первого параметра на второй, получил искомую прочность. После сравнения полученного параметра с допускаемым значением, взятого с таблицы, делают вывод о том, можно ли такую нагрузку давать на конкретный стояк, или нельзя.
Если число будет меньше допускаемого, то все хорошо. Но тут есть одно но: вычисления справедливые для растягивания, а не для сжатия.
Пользуемся калькулятором
Для варианта со сжатием круглой стойки, можно провести необходимые расчеты с использованием онлайн калькулятора.
Сначала необходимо ознакомиться с дополнительными понятиями. Сюда относят:
Использование Excel
Существует специальная программа в Excel комплексной проверки расчета стояков относительно устойчивости и прочности. Основу данной программы составляют данные ГОСТа 14249 89. С ее помощью можно вычислить максимальную нагрузку на круглую трубу, а также усилия общего характера на обечайку круглого сечения.
В интернете можно часто встретить такие вопросы: «Какую нагрузку выдерживает круглая труба длиной 3, 4, 6 метров? Как это вычислить с помощью онлайн калькулятора? Можно ли это сделать самостоятельно?»
На эти и другие вопросы постараемся дать подробный ответ. Лучшим объяснением будет практический расчет величины вертикальной нагрузки на круглую трубу. Для примера, возьмем вертикальный круглый стояк диаметром 57 мм длиной 3 метра (чаще всего используется для обустройства навесов, гаражей, иных сооружений) и вычислим, какую нагрузку труба сможет выдержать. 
Какие данные нужны
Алгоритм работы с программой состоит в следующем:
Что получилось в результате
Нужно не только уметь пользоваться программой, но также уметь объяснить полученные результаты.
Необходимо сопоставить отношение действующей нагрузки к допускаемой: при получении числа, большего за единицу, труба – перегруженная. В противном случае – заданный вес стояк выдержит, при условии, что расчет нагрузки на трубу круглого сечения проведен правильно.
Вывод
Обобщив вышесказанное, мимолетом напрашивается мысль: во избежание малейших просчетов, которые чреваты серьезными последствиями, не старайтесь проводить вычисления самостоятельно, если вы не специалист. В таком случае все пользователи сооружений останутся живы-здоровы, а конструкция будет приносить только радость.
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.