Калькулятор стержня на растяжение

Расчёт нужен для подбора затяжек, подвесок и оттяжек.

Что подготовить:

• расчётную растягивающую силу с коэффициентами надёжности по нагрузке, кН;
• длину стержня - только для удлинения;
• сечение: круг, круглая труба, полоса или известная площадь из сортамента; при ослаблении отверстиями - площадь нетто;
• расчётное сопротивление стали - по умолчанию 240 Н/кв. мм (С245 толщиной 2-20 мм);
• коэффициент условий работы - 0,9 для затяжек, тяг, оттяжек и подвесок по неослабленному сечению; при сечении с отверстиями - по таблице 1 СП 16.13330;
• модуль упругости - 206 000 Н/кв. мм.

"Балка на растяжение" здесь - стержень под осевой силой; изгиб не считается. Удлинение имеет смысл только в упругой стадии, пока коэффициент использования не больше 1.

Не проверяются узлы и соединения (сварные швы, болты, резьба тяги - площадь по резьбе меньше площади прутка), усталость, предельная гибкость растянутых элементов, хрупкое разрушение при низких температурах, сжатие и устойчивость. Случаи работы после предела текучести и стали с нормативным сопротивлением выше 440 Н/кв. мм не реализованы.

Расчёт предварительный; для несущих конструкций нужен расчёт специалиста по действующим нормам.

Площадь сечения:

Круг: Площадь = пи * Диаметр^2 / 4
Труба: Площадь = пи * (Наружный диаметр^2 - (Наружный диаметр - 2 * Толщина стенки)^2) / 4
Полоса: Площадь = Ширина * Толщина
Известная площадь: Площадь = Площадь сечения в кв. см * 100

Проверка (СП 16.13330.2017, п. 7.1.1, формула 5) и удлинение:

Напряжение = Сила * 1000 / Площадь
Использование = Напряжение / (Расчётное сопротивление * Коэффициент условий работы)
Удлинение = Сила * 1000 * Длина * 1000 / (Модуль упругости * Площадь)

где сила - растягивающая сила, кН; размеры сечения - мм; площадь - кв. мм; длина стержня - м; расчётное сопротивление стали и модуль упругости - Н/кв. мм; удлинение - мм. Условие прочности выполнено при использовании не больше 1.

Источник - СП 16.13330.2017: п. 7.1.1, табл. 1 поз. 5 (коэффициент условий работы 0,9), табл. В.3 (расчётное сопротивление 240 Н/кв. мм для С245), табл. Б.1 (модуль упругости).

Точность вывода: площадь и напряжение - 0,1, использование - 0,001, удлинение - 0,01 мм.

Пример: тяга диаметр20 мм, 50 кН, длина 3 м, С245. Площадь 314,2 кв. мм, напряжение 159,2 Н/кв. мм, использование 0,737 - условие выполнено, удлинение 2,32 мм. Труба 57 * 3,5 мм при 100 кН - 0,787, удлинение на 6 м 4,95 мм.