Jak vypočítat průhyb profilové trubky?

Výstavba téměř jakéhokoli zařízení začíná vypracováním projektu a provedením technických výpočtů. V případě válcovaného kovu je jedním z důležitých hledaných parametrů maximální tlak. Uvažujme, jak se určuje přípustné zatížení profilové trubky: tabulka, vzorec, kalkulačka. Pojďme se seznámit s podmínkami, které je třeba vzít v úvahu pro stavbu praktické konstrukce.

Jaké je zatížení konstrukce?

Zatížení profilového potrubí pochází z přírodních jevů, stavebních materiálů, různých předmětů, lidí a zvířat. Méně často jsou zvažována rizika nouzových situací, jako je například rána od auta nebo blízkého sloupu nebo plotu. Technicky, ve fázi návrhu, inženýři berou v úvahu tři prakticky vždy přítomné typy možného tlaku:

Trvalý. Zde uvažujeme takové objekty a jevy, které vždy ovlivňují profil. Patří mezi ně půda s podzemní vodou, hmota stavby nebo její jednotlivé prvky.
Dlouhotrvající, ale dočasné. Takovými ovlivňujícími faktory se rozumí architektonické prvky budovy nebo domácí spotřebiče, které jsou těžké a lze je v případě potřeby demontovat nebo nahradit jinými předměty.
Krátkodobé. Mohou to být auta, nábytek, stěhování lidí. Z přírodních jevů je největší zátěží vítr, závěje a led.

Při studiu doložek v SP 20.13330 z roku 2011 je vhodné věnovat pozornost další tzv. zvláštní skupině. Seznam možných zatížení zahrnuje takové předvídatelné, ale vzácné jevy, jako jsou silné deště, tornáda nebo zemětřesení. V příslušných krajích se s tím vždy počítá. Ale rizika nouzových situací, jako je zhroucení země z toho či onoho důvodu, srážka mezi vozidlem a předmětem nebo výbuch, nejsou vždy kalkulována. I to však musí zajistit projektanti.

Stručně o maximální výdrži produktů

Stojí za zmínku, že nosnost profilové trubky má svá omezení. Maximální hodnoty udávané výrobcem nevylučují prověšení vzorku, ale zaručují zachování jeho celistvosti. Totéž platí pro obnovení původně daného tvaru po změně zatížení směrem dolů. Tabulky poskytují informace o maximálních hodnotách tlaku v kg na konkrétní ocelový profil v závislosti na jeho průřezu a délce.

Řez (v mm)	Délka pracovního rozpětí/vzdálenost mezi podpěrami (vm)
Řez (v mm)	1	2	3	4	5	6
Čtvercová trubka
40 * 40 * 2	709	173	72	35	16	5
40 * 40 * 3	949	231	96	46	21	6
50 * 50 * 2	1165	286	120	61	31	14
50 * 50 * 3	1615	396	167	84	43	19
60 * 60 * 2	1714	422	180	93	50	26
60 * 60 * 3	2393	589	250	129	69	35
80 * 80 * 3	4492	1110	478	252	144	82
100 * 100 * 3	7473	1851	803	430	253	152
100 * 100 * 4	9217	2283	990	529	310	185
1020 * 120 * 4	13726	3339	1484	801	478	296
140 * 140 * 4	19062	4736	2069	1125	679	429
Obdélníková trubka
50 * 25 * 2	684	167	69	34	16	6
60 * 40 * 3	1255	308	130	66	35	17
80 * 40 * 2	1911	471	202	105	58	31
80 * 40 * 3	2672	658	281	146	81	43
80 * 60 * 3	3583	884	380	199	211	62
100 * 50 * 4	5489	1357	585	309	176	101
120 * 80 * 3	7854	1947	846	455	269	164

Je důležité vzít v úvahu, že překročení daného limitu způsobuje nevratnou deformaci výrobků, vznik trhlin a destruktivní důsledky konstrukce jako celku. Odborníci proto doporučují upřednostňovat profilové trubky s dvojnásobnou nebo trojnásobnou bezpečnostní rezervou oproti konstrukční. Výjimkou jsou malé objekty, jako jsou skleníky, kompaktní nezatížené ploty.

Viz též:
Katalog firem, které se specializují na rekonstrukce a přestavby rodinných domů

Mezní poloměr ohybu

Pokud je přípustný tlak označen maximální hodnotou, je limit ohybu pro profilovanou ocel stanoven normami na minimum. Indikátory většinou závisí na velikosti trubky a způsobu ohýbání obrobku. Patří sem:

ohřev nebo použití pískovacího zařízení – minimální hodnota poloměru přesahuje 3,5 DN;
pomocí ohýbacího zařízení – nad 4 DN;
pomocí pecí – limit 2,5 DN je přijatelný.

Zde DN znamená plochu vnější části profilu před mechanickým dopadem na něj. Technologové provádějí měření s přihlédnutím k pružnosti a hustotě výchozího materiálu a tloušťce stěny obrobku. Stojí za zmínku, že důležitou podmínkou je ztenčení válcovaného kovu o ne více než 15%.

Viz také:
Výpočet krokví na základě celkových rozměrů a zatížení na ně kladených

Základní metody inženýrských výpočtů

Pro důležitou stavbu, například plnohodnotnou obytnou budovu, je lepší svěřit výpočty odborníkům a projektantům. Při zvažování dalších objektů můžete použít hotové programy na internetu, jako je kalkulačka ohybu pro profilové trubky. K dispozici jsou také hotové referenční tabulky a řada vzorců pro výpočet profilu ohybu. Podívejme se blíže na každou ze tří metod.

Tabulkový přístup

Technické referenční knihy jsou sestaveny s přihlédnutím k různým podpůrným systémům a metodám upevnění vzorků na tyto podpěry. Zohledňuje se také povaha působícího zatížení. Chcete-li správně vypočítat zatížení profilové trubky na základě tabulek, musíte vzít v úvahu 4 parametry:

I – moment setrvačnosti potrubí (hodnoty lze převzít z tabulkových informací v dokumentech GOST 8639-82 pro čtvercový průřez a GOST 8645-68 pro obdélníkový průřez);
L – délka pracovního rozpětí;
Q – mechanické zatížení potrubí;
modul pružnosti (indikátory jsou převzaty ze stávajících SNiP).

Všechny tyto hodnoty budou později užitečné pro provádění výpočtů pomocí vzorce. Zde bude zohledněno rozložení tlaku a způsob upevnění profilu k nosnému systému. Stojí za zmínku, že vzorce pro výpočet průhybu potrubí se mohou měnit v závislosti na vzoru zatížení.

Viz také:
Přístřešek z profilové trubky – typy, výpočty a montáž

Vzorec pro stanovení mezního napětí

Pro vybudování kvalitního a odolného objektu je důležité stanovit přípustnou hodnotu ohybové únosnosti profilové trubky. Zde jsou výpočty založeny na Hookově zákoně. Odhaluje úměrnost elastické síly k deformaci. To znamená, že požadovaná hodnota pravděpodobného napětí bude výsledkem dělení ohybového momentu síly mechanickou odolností: Q=M/W.

Pokud je nutné určit průřez profilu pro stoupačku, můžete se obrátit na jiný vzorec: F=N/R. Zde je výsledek plochy měřen v cm2. Referenčními parametry jsou efektivní hmotnost (kg) a mechanická odolnost materiálu během deformačního procesu (kg/cm2). Uvedené ukazatele naleznete v hotových technických tabulkách.

Software

Kalkulačka umožňuje zjednodušit výpočet zatížení profilové trubky. Není třeba studovat tabulkové referenční knihy nebo informace v regulačních dokumentech. Rovněž není vyžadována žádná inženýrská kvalifikace. Zde stačí zadat požadované hodnoty týkající se vlastností a rozměrů výrobků a některé parametry týkající se budované konstrukce. Do programu jsou již zadány všechny potřebné technické údaje, na jejichž základě je rychle a s maximální přesností vyroben výsledek.

Popis videa

Toto video ukazuje testování nosnosti profilových trubek ve skleníku:

Nejdůležitější znaky

Konstrukce z profilovaných kovových výrobků jsou vystaveny tlaku stavebních materiálů, přírodních jevů, lidského faktoru a nepředvídaných mimořádných událostí.

Ve fázi návrhu podle SP 20.13330 z roku 2011 se berou v úvahu 4 typy zatížení: stálá, dlouhodobá, krátkodobá a zvláštní.

Stanovení maximálního povoleného zatížení je důležité, aby nedošlo k deformaci profilové trubky a poškození konstrukce.

Pro kompaktní nezatížené konstrukce, jako jsou ploty a skleníky, není nutné provádět inženýrské výpočty.

Výpočty se provádějí pro nekritické objekty pomocí vyhledávacích tabulek, hotových vzorců a softwaru pro určení maximálního povoleného zatížení produktů.

U kritických zařízení by výpočty měly být svěřeny inženýrům a projektantům se zkušenostmi ve svém oboru.

Jak vypočítat průhyb profilové trubky?