Инструкция по расчету металлокаркаса и выбор профиля (проф.трубы, швеллера, двутавра и т.п.)

В общем, в связи с большой необходимостью рассчитать себе подставку под новую баночку общим весом 1300 кг, пришлось найти и разобраться в сопромате касательно упругости на изгиб металлопроката из обычной стали. Надеюсь следующая информация будет всем полезна И еще: если в расчетах есть ошибка, буду благодарен за исправления

1. Нужно знать общий вес аквариума (сам аквариум + вода + грунт). ПРИМЕР: у вас планируется баночка 225*60*70 см из стекла 10 мм. Вес самого аквариума считаем так: площадь стекла баночки (одно+стенки) умножаете на 2,5 - это будет вес без учета стяжек и ребер и крышки, а если площадь умножить на 3, то плучите вес с учетом стяжек и ребер и крышки. Так банка 225*60*70 из стекла 10 мм и обьемом 945 литров будет весить сухая 160 кг. Далее добавляете вес грунта (обьем * 1,5 = хх кг). В нашем случае 225*60*7(толщина слоя)*1,5=142 кг. Обьем воды - 945 кг (хотя в реальности чуть меньше, т.к. вы не наполните банку под завязку). Итого общий вес округлим до 1300 кг.

2. Нужно знать максимальные пролеты. К примеру берем мой чертежь:

Максимальный пролет у нас 125+2,5+2,5=130 см.

3. Далее высчитываем нагрузку на этот пролет общую. 1300 кг/225см*130см=750 кг на пролет 130 см. У нас пролет держат две балки, следовательно на каждую из них будет давить вес 750/2=375 кг. 375 кг распределенной нагрузки вдоль всей балки равны 188 кг точечной нагрузки в центр пролета балки. Итак, мы имеем два главных параметра: 130 см пролет и 188 кг точечной нагрузки.

4. Нам нужно определиться с максимальным для нас допустимым прогибом. Для поставки под аквариум безопасным является 3 мм (при условии использования прокладки 1 см вспененной резины под аквариум). Но для расчетов давайте возьмем 2 мм. В реальности мы будем брать балку с запасом по прочности +20 или +50 или как я +100%, поэтому наш прогиб будет на практике около 1-1,5 мм.

5. Нам надо найти минимально допустимый момент инерции нашей балки (J). Момент инерции измеряется в см4 (сантиметры в 4-й степени). В справочных материалах часто идет например под символом l или I или другими, это не важно. Момент инерции балки - это наш самый главный параметр ее жесткости на прогиб.

ФОРМУЛА: J=(P*L^3)/(48*E*v) Р-нагрузка, нагрузка у нас 188 кг. L-пролет, у нас L=130см v-максимальный для нас прогиб, v=0,2см E - модуль упругости стали, для обычной стали это 2100000 кгс/см2.

Если сталь не обычная (я видел в продаже двутавр марки ст4 и 10Г2С, разница в цене 10%, а вот в жесткости 40%), то вбивайте данные по этой табличке: Марка стали и прочность/упругость на изгиб: Прочность (R), кгс/см2 Ст3 2100 Ст4 2100 Ст5 2300 14Г2 2900 15ГС 2900 10Г2С 2900 10Г2СД 2900 15ХСНД 2900 10ХСНД 3400

ПРИМЕР РАСЧЕТА МОМЕНТА ИНЕРЦИИ БАЛКИ ДЛЯ НАШЕГО АКВАРИУМА: J=(188*130^3)/(48*2100000*0,2)= 20,5 см4. Итак, нам нужна балка с моментом инерции не ниже 20 см4.

6. Момент инерции балки можно высчитать самим: Ну и на последок формула расчета Jx=H^3*B/12-h^3*b/12 Где H выстоа B- ширина h=H-S b=B-S S-толщина стенки Ответ получите в тех единицах которые используете если см то см4 если м то м4

Но проще и удобнее использовать ТАБЛИЦЫ, только вам придется втащить их в EXCEL для удобной сортировки: 1. Трубы профильные прямоугольные: http://www.b2bmetal. 2. Труба профильная квадратная: http://www.b2bmetal. 3. Двутавры прямые: http://www.b2bmetal. 4. Двутавры с уклоном полок: http://www.b2bmetal. 5. Швеллера прямые: http://www.b2bmetal. 6. Швеллера с уклоном полок: http://www.b2bmetal.

7. Берем табличку профильной прямоугольной трубой, кстати нам нужен параметр Ix если мы ставим ее ребром или Iy если мы ставим ее плашмя. Цена труб зависит от ее веса и считается, как правило, в грн или руб за 1 кг. Поэтому в EXCEL сортируем весь прокат по ВЕСУ на 1 метр погонный и далее начиная с малого выбираем самую легкую трубу, которая имеем жесткость от 20 и выше.

К примеру, одинаковые по весу 3,6 кг на один погонный метр (а значит и одинаковые по цене за метр) три трубы: Трубы профильные прямоугольные 70*50*2 3,6 кг/м 31 см4 Трубы профильные прямоугольные 80*40*2 3,6 кг/м 37 см4 Трубы профильные прямоугольные 60*40*2,5 3,6 кг/м 22 см4

Вес одинаков: 3,6 кг на 1 метр погонный. Цена, следовательно, тоже будет одинакова. Но их жесткость отличается безумно: 22, 31 и 37 единиц. То есть покупая 80*40*2 вы получаете двухкратный запас прочности, а точнее прогиб 1 мм вместо расчетных 2 мм, тогда как покупая 60*40*2,5 вы платите те же деньги, тот же вес, но прогиб будет 2 мм (жесткость в 2 раза ниже).

8. Таким образом, для нашего аквариума идельным является труба 80*40*2 по соотношению вес/жесткость/цена.

9. А теперь печалька: я НЕ нашел формулу как считать ножки для аквариума, то есть жесткость профильной трубы ВДОЛЬ ОСИ. У нашей тумбы, чертежь которой выше, вес 1300 кг и есть 8 ножек. Вес на одну ножку 150 кг. С запасом берем 200 кг на одну. Но вот какую профильную трубу нужно взять для такого веса: 25*25 или 30*30 или 40*40 я не знаю И, кстати, буду очень благодарен тому, кто знает и расскажет!