Вертикальная несущая способность стальной трубы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вы что только 1ю страницу прочли?

Про́чность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.
Устойчивость — способность системы сохранять текущее состояние при наличии внешних воздействий.
Гибкость же это не свойство и не способность. Это геометрическая характеристика. Снип регламентирует значения предельной гибкости. Ну представьте себе, что что-то получено опытным путем после многократных испытаний и исследований и на основании опыта уже реального строительства. Выведена величина.
Везде есть свои конструктивные требования. В железобетоне, например, регламентируется количество арматуру на определенный объем бетона. Так называемый процент армирования бетона. То есть условно сколько минимум нужно положить в бетон арматуры, чтобы он стал железобетоном. Если Вы положите чуть меньше, то что будет? Развалится оно? нет. Но это домыслы и досужие разговоры. Проектировщик не имеет права (без достаточных оснований) отходить от нормативов.
Написано гибкость такая-то должна быть и не больше, значит так и должно быть.

 

То есть, предел прочности, это не то когда труба длиной 3 метра согнется под вертикальной нагрузкой, а то когда, условно говоря, такая труба длиной 10см под вертикальной нагрузкой расплющится?

То есть, это та точка когда труба под вертикальной нагрузкой согнется? Она ведь изменит текущее состояние при этом.

Или все-таки, труба согнется под вертикальной нагрузкой после превышения предельной гибкости?
Я понимаю, это геометрическая характеристика. Но что происходит за точкой предельной гибкости?
Обсуждаемая Труба длиной 3 метра диаметром 76мм со стенкой 3.5мм, гнется и обрушивает всю конструкцию при превышении гибкости, или это происходит при превышении устойчивости?
А то, по устойчивости и прочности у нас запас, а по гибкости на пределе.

Или гибкость, это какая-то относительная величина, определяющая какую-то критическую точку, за пределами которой вертикально нагруженная труба может согнуться от возможного резонанса или не очень сильного бокового воздействия?

Нужно понять что это значит, и что происходит за точками предельной гибкости, устойчивости и прочности.

В случае с железобетоном, понятно. При недостаточном армировании рвется арматура, тк она работает на растяжение. И все рушится. В случае с не той маркой бетона, или недостаточной толщины (перекрытия, к примеру), разрушается бетон, тк привышается его предельная нагрузка на сжатие.
Но что происходит с трубами?

 

возьмите соломинку и надавите сверху на нее. что произойдет? она выгнется в бок

предел прочности это величина напряжения, после превышения которой, материал разрушается. представьте, что у Вас короткая труба под высокой нагрузкой. Она скорее по прочности не потянет.

нет. это как раз Вам НЕ понятно. я говорю про конструктивные требования. представьте, что по расчету арматура вообще не нужна. ну не нужна. Колонна бетонная зачастую несет все только бетоном, а армировать ее нужно. Я об этом как раз. Вы у меня тогда должны спросить - ну нафиг вообще колонну армировать тогда? а я отвечу - это конструктивное требование.

Просто примите, что так надо. по нормам. и заходить за них типа ради интереса, ой а что будет, я не хочу. Если желаете - велкам, можете поставить опыты многократные. Заодно поделитесь, потом напишете в цнииск, защитите докторскую.
Может быть в нормах других стран этого нет, вы все пеняете на проекты зарубежные и в пример их приводите. Они проектируют по своим нормам, мы по своим.
Это конструктивное требование. Что будет, если отступить от него? Может быть ничего. А может быть что-то и будет.
Вы просите совета о том, что будет при отступлении от норм у людей, которые от них стараются не отступать ни при каких обстоятельствах?

Гибкость это геометрический параметр, при превышении которого СНиП за нормальную работу конструкции при расчетных состояниях ответственности не несет.

 

Понял, значит Устойчивость в данном случае, это максимально возможное сопротивление трубы на прогиб под действием вертикальной нагрузки.

Похоже и про Прочность я правильно понял:

А вот с Гибкостью так и не понятно...

Я не прошу Вас заходить за эти нормы. Мы тут пока в теории все разбираем.
Но разве Вам самому не интересно, что из себя представляет этот расчет на Гибкость, для чего он нужен, и чем опасно его превышение и подход к нему вплотную? Вот для таких вот случаев, к примеру. Когда по тем или иным причинам, крайне желательно применить именно 76-ю трубу, а не 100-ю с большим запасом.
Ведь по прочности и устойчивости, 76-я труба, как я понял, проходит с запасом. И только Гибкость впритык.
Произойдет ли что-то страшное, если превысить предельную Гибкость на 10%, или принять расчет на 90% ее предела? И если произойдет, то при каких обстоятельствах? Эти цифры очень близки, но по разную сторону от нормы.
Что это, предостережение от возможных резонансов, случайных воздействий сбоку, или величина характеристика определяющая конкретно какое-то (тогда - какое?) максимально возможное боковое воздействие?

Я бы сам поискал ответ на этот вопрос, но Вам его найти будет проще.

 

С такими вопросами вот сюда http://tsniisk.ru/info/metall/ поговорите научные работники поболтать обычно любят.

 

@Alexander2000, мне лично все понятно. Что за гибкость и для чего она нужна.
Про вибрации и прочее это для растянутых элементов.
Представьте, что повредили стенку колонны при транспортировке или монтаже или эксплуатации или при сваривании стенку переварили. Ведь колонну не везут все время вертикально (как она будет работать) и она не закреплена (так, как будет потом). ее на что-то кладут, как-то везут и скорее всего в горизонтальном положении, на которое она не рассчитана. положили колонны в шаланду, сверху еще что-то кинули или попрыгали пока укладывали другие элементы каркаса рядом. или сорвалось что-то и сверху долбануло

 

Ну так поведайте об этом! А то Вы пишете, что делаем потому что в нормативах написано делать. А что это такое и какие риски в предельных расчетных точках, не ясно. Не думаю что это расчет на случай использования поврежденных или кривых труб. Такие вообще нельзя использовать на несущие элементы.
Не понятно, что определяет расчет на Гибкость, в то время как максимальный вес до того как труба под вертикальной нагрузкой согнется, в данном случае определяет Устойчивость. Или я опять все не так понял?

 

Тяжело в деревне без нагана)
я вроде бы уже написал, что гибкие стержни легко искривляются от случайных воздействий. даже кучу примеров привел. поэтому на них вводятся ограничения по предельной гибкости. малое искривление вызывает усилия изгиба в казалось бы в только сжатой колонне.

 

Alexander2000
Как бы это вам попроще объяснить?
Дело в том, что любой расчет согласно теории сопротивления материалов, теории упругости, теории прочности и др. является приближенным. Так как любая теория не в силах объять необъятное и потому основывается на определенных допусках и предположениях, позволяющих максимально упростить рассматриваемую ситуацию. Кроме того, само слово "теория" подразумевает отсутствие какого-либо догматизма, а тем более истинности, поэтому требовать, чтобы вам абсолютно точно описали реальный мир понятиями платоновского мира идей - не корректно.

Перейдем к вашему конкретному случаю, вы хотите рассчитать несущую способность трубы - стойки. Что ж, дело не хитрое. Вот только для более менее точного расчета согласно вышеуказанных теорий нужно знать абсолютно точно множество дополнительных подробностей. Например:

1. Предполагается, что материал трубы изотропный, т. е. свойства, будь то прочностные или любые другие, при рассмотрении относительно любой из осей абсолютно одинаковы. И хотя металл по сравнению с любыми другими строительными материалами имеет более изотропные свойства, тем не менее изотропность металла - это лишь допущение. Значит, в расчет с учетом анизотропности металла следует вносить соответствующие поправки: как минимум решать дополнительно дифференциальное уравнение.

2. Предполагается что размеры сечения постоянны по всей длине, однако ни современные технологии ни особенности строения веществ не могут обеспечить это постоянство, а значит опять потребуются дополнительные дифференциальные уравнения.

3. Предполагается, что качество изготовления трубы позволяет рассматривать материал трубы как изотропный, но опять же современные технологии пока не допускают рассматривать такое предположение, как абсолютно верное (возможны раковины, трещины, другие дефекты), поэтому для решения задачи опять потребуются дифференциальные уравнения.

4. Любое отклонение от изотропности, геометрической формы, идеального качества изготовления приведет к смещению центра тяжести рассматриваемого сечения, следовательно появится дополнительный изгибающий момент, действующий на сжатую трубу из-за эксцентриситета приложения нагрузки.

Это далеко не полный список подробностей, которые следует учитывать при расчете (на некоторые из них вам уже указывали ранее) и если вы знаете особенности ваших стоек абсолютно точно и сможете с учетом всех особенностей стойки рассчитать, то никто возражать не будет, даже, думаю, дадут какую-нибудь премию (вот только случится это не скоро).

Ну а пока таких расчетов нет, то люди для упрощения расчетов и для приближения теории расчета к реальной ситуации используют кроме понятия прочности еще и понятия гибкости и вытекающей из гибкости устойчивости. Откуда взялись эти понятия, объяснять долго, но попробую в двух словах.
Если вы знакомы с основными особенностями изгибающего момента, то знаете, что чем больше пролет балки тем больше значение изгибающего момента при той же поперечной силе, данный момент создающей. Соответственно, чем больше будет длина колонны, тем сильнее будет влияние вышеперечисленных и других факторов на значение изгибающего момента, возникающего при действии продольной силы.
Кроме того, продольная сила, приложенная с эксцентриситетом в 1 см при размерах поперечного сечения 100х100 см - это одно, а при размерах 2х2 см - это совсем другое. В первом случае эксцентриситет на значение внутренних напряжений почти не повлияет, а во втором случае приведет к значительному перераспределению внутренних сжимающих напряжений, а если значение эксцентриситета будет больше радиуса инерции сечения, то и к появлению растягивающих напряжений.

Таким образом гибкость - некая абстрактная величина, характеризующая свойства рассматриваемого стержня в зависимости от его длины и параметров поперечного сечения, в частности радиуса инерции.

Не смотря на некоторую абстрактность, гибкость имеет большое практическое значение, да и СНиПы - это не каприз сумасшедшего профессора, а документы составленные с учетом большого практического опыта, тем и удобны.

А напоследок вопрос вам: вы планируете металлические трубы, как часть несущих ограждающих конструкций, ветровые нагрузки вы при этом учли? А также в каких местах эта ветровая нагрузка будет передаваться от остекления колоннам и конструкцию крепления стеклопакетов, которая может привести к местным ослаблениям сечения колонн?

Р. S. Выше давалась ссылка на мой сайт sovetporemontu. ru, но судя по затянувшемуся обсуждению, тема осталась мной не раскрыта, потому решил добавить этот комментарий.

 

@Доктор Лом, знакомый ник. совет по ремонту Ваш сайт?

 

Забыл сказать, если вы хотите ажурности, то делайте несущие колонны и ограждающие конструкции, включающие стеклопакеты, отдельно. Кстати на приведенной вами в начале фотографии за стеклами видны колонны и диаметр их далек от 50 мм (во всяком случае мне так кажется).

 

Да.

 

он так и хочет. стойки внутри дома делает. это уже проходили. и все эти вопросы я уже задавал автору. он сказал, что у него все чики-поки. есть основной каркас дома жесткий и устойчивый, к которому все это дело крепится

 

спасибо за сайт. находил там много интересной инфы

 

Стараюсь)