Круг или квадрат? Выбор заборных столбов. Сравнение квадратных и круглых труб с точки зрения показателя прочности на изгиб Сравнение показателей прочности круглых и квадратных труб

Лучшим основанием являются металлические трубы для забора – прочные, технологичные в монтаже и долговечные. На металлическом каркасе можно без проблем закрепить любой ограждающий материал – древесину, профилированный стальной лист, сетку, сотовый поликарбонат, асбесто или цементно - стружечные листы.

Бюджетных застройщиков часто останавливает высокая цена металла. Однако, сравнив срок эксплуатации металлического ограждения с деревянным, вы убедитесь в обратном.

Металлические столбы и прожилины простоят минимум 50 лет в то время, как деревянный каркас забора за этот период вам придется заменить 3-4 раза со всеми вытекающими расходами.

С точки зрения науки, изучающей сопротивление материалов (сопромат), наиболее выгодным является круглое сечение трубы. При минимуме материала оно обеспечивает максимальную жесткость.

Если учесть удобства монтажа, то круглые трубы уступают профильным. Прямоугольные стойки и прогоны удобнее резать и стыковать с помощью сварки. Плоская поверхность контакта позволяет плотнее и жестче фиксировать все элементы забора, чем круглая.

Как мы уже говорили, круглая труба при одинаковом весе прочнее профильной на изгиб. Поэтому, решив купить для забора стойки круглого сечения, вы сэкономите за счет уменьшения веса металла. Кроме этого, в мягкий грунт круглую трубу удобнее ставить методом вкручивания с помощью ворота.

Надежность всей конструкции забора напрямую зависит от материала несущего каркаса.

Поставьте деревянные столбики, и ограждение на вашей участке простоит не более 10 лет. Древесина, даже антисептированная, подвержена гниению.

Бетон – вариант более надежный. Но при монтаже такой конструкции возникают трудности с креплением прогонов.

Сверлить армированный столб непросто, а качественно установить в нем закладные могут далеко не все застройщики.

Большое значение имеет шаг стоек забора. Оптимальный - 2,5 метра. В районе с сильными порывистыми ветрами его нужно уменьшить до 2 метров.

Для невысоких заборов (менее 1,5 метра) может быть использована квадратная труба 40х40х2 мм или 60х60х2 мм с прожилинами сечением 30х20х2 мм или 40х20х2 мм.

Немного о прямоугольной трубе

ГОСТ Р 54157-2010 "Трубы стальные профильные для металлоконструкций", настоящий стандарт распространяется на круглые, квадратные, прямоугольные, овальные и плоскоовальные трубы для металлоконструкций из углеродистой и низколегированной стали.

Размеры прямоугольных профильных труб:

– 20х10, 28х25, 30х15, 30х20, 40х25, 40х28, 50х20, 50х25, 50х30, 50х40

– 60х30, 60х40, 80х40, 80х60, 100х50, 100х60, 100х80, 120х60, 120х80

– 140х60, 150х100, 160х120, 160х80, 180х125, 200х100

Большим плюсом стальных прямоугольных труб является эффективная способность к взаимодействию с плоскостями симметричной поверхности, что позволяет значительно расширить области использования в целом. Прямоугольное сечение труб увеличивает спектр функциональной направленности продукта конечного сырья, но стоит сразу исключить те области, в которых не используют трубы с подобным сечением и это, прежде всего транспортировка газообразных веществ, водопроводные и прочие системы.

Основные сферы и области применения:

– Мелкомасштабное строительство (реже - крупномасштабное)

– Машиностроение

– Монтажные работы, как наружного, так и внутреннего типа

– Металлоконструкции широкого профиля

– Производство товаров народного потребления

Схема установки трубчатого каркасного забора

Профильную трубу, используемую для стоек, нужно разворачивать широкой стороной перпендикулярно облицовке. Это максимально увеличит жесткость столбов по отношению к ветру, стремящемуся согнуть широкий «парус» забора.

В отличие от сплошного ограждения из профлиста, установка каркаса из труб для забора из стальной сетки рабицы менее отвественная. Этой конструкции не страшен даже ураганный ветер, ведь сетка не создает большого аэродинамического сопротивления.

Здесь главной задачей является обеспечение стабильности основания, поэтому достаточное заглубление в грунт и бетонирование столбов – обязательные условия устойчивости всей конструкции.

Профильные трубы, применяемые в качестве конструкционных деталей и строительных элементов, производятся в виде полых стержней, обладающих квадратным или прямоугольным сечением. Профильная труба по своим качествам аналогична металлическому брусу, но благодаря меньшему весу и четырем ребрам жесткости находит боле широкое применение. При изгибе основная нагрузка воздействует на крайние участки изделия, а сердцевина бруса не подвергается значительным деформациям, поэтому прочность профильной трубы на изгиб не отличается от показателей сплошного изделия аналогичного сечения.

Профильные трубы, произведенные с квадратным сечением, оказывают одинаковое сопротивление изгибающему усилию, которое направлено перпендикулярно любой из граней. Прямоугольные трубы более прочны на изгиб вдоль широкой стороны.

Замкнутость поперечного сечения способствует увеличению устойчивости данного типа профиля к кручению, что обеспечивает возможность применения профильных труб при создании арочных сводов, крутоуклонных кровель и ребристых куполов.

Сравнение показателей прочности круглых и квадратных труб

Профильные трубы имеют ряд преимуществ перед круглыми при эксплуатации в качестве несущего элемента конструкций. Применение квадратных труб позволяет уменьшить площадь поверхности конструкции и снизить вес изделия, что обеспечивает их эффективное использование в составе соединительных и каркасных частей строений и дает возможность создавать более сложные инженерные конструкции с минимальными затратами материала.

Определение показателя прочности на изгиб выполняется с учетом поперечного момента инерции. За счет равномерности распределения металла по периметру профиля квадратные трубы характеризуются высокими показателями радиусов инерции по отношению к их площади поперечного сечения, что обеспечивает эффективность их использования для изготовления сжато-изогнутых и сжатых стержней.

При равных показателях площади сечения, диаметров и толщины стенок для изгиба квадратной трубы требуется приложить большее усилие. При условии равнопрочности материалов и равной удельной тяжести изделий на погонный метр показатели прочности на изгиб сечения квадратных и круглых труб имеют сравнимые значения, при этом радиус инерции круглого сечения превышает данный показатель для квадратного сечения.

Что предпочтительней использовать в качестве столбов для забора из профнастила? На этот вопрос 99% ответит однозначно - металлическую трубу. И совершенно правильно. стальная труба - наиболее экономичный и долговечный материал, обладающий достаточной прочностью на изгибающие (в первую очередь) нагрузки.

Следующий вопрос: какую трубу лучше использовать - круглую или квадратную? Здесь все не так однозначно. Мнения раезделяются примерно поровну. Изложим в этой статье своё видение данного вопроса. Вопросы эстетики и дизайна оставляем за скобками - "На вкус и на цвет товарищей нет", как говорится... Вопросы прочностного расчета заборных столбов подробно рассмотрены в другой статье .

Итак, квадратная труба имеет, несомненно, большую изгибную прочность. Её момент сопротивления примерно в 1,7 раза больше круглой трубы с аналогичными параметрами (наружн. диаметр и толщина стенки). Это если ставить столб параллельно плоскости забора, как делают 99% застройщиков. (К слову, если поставить столбы диагонально - углом к плоскости забора, повышение момента сопротивления составит всего 1,2 раза по сравнению с круглой трубой.)

Однако такой способ установки имеет довольно существенный недостаток: В месте крепления лаги к столбу неизбежно образуется очаг коррозии, который практически невозможно остановить или предотвратить. Дело в том что в месте перехлеста труб образуется непродуваемая полость где постоянно присутствует влага (после дождя) и прекрасный доступ кислорода. А это два условия при которых металл корродирует исключительно быстро. Наличие сварного шва только усугубляет проблему. За несколько лет сварное соединение полностью разрушается и забор требует ремонта или замены. Самое неприятное, что это место невозможно защитить или хотя бы снизить скорость разрушения. Металл корродирует изнутри!

Многие выходят из ситуации, разрезав лаги забора кратно шагу заборных столбов и приварив их встык к каждому столбу. Однако помимо значительно больших трудозатрат (и расходов на такой монтаж), резко снижается жесткость силовой конструкции в плоскости забора и ее прочность. Основными нагруженными элементами такой конструкции являются как раз сварные швы, а это неправильно с инженерной точки зрения. Зимой силы морозного пучения могут поднять некоторые столбы. Сварные соединения при этом разрушаются и работают как шарниры (не работают). Помимо прочего, требуется высокое качество сварочных работ, т.к. необходимо обеспечить герметичный сварной шов, чтобы избежать проблем коррозии уже внутри трубы лаги.

Многие ошибочно полагают, что лист профнастила придает дополнительную жесткость конструкции. К сожалению, это не так. При перекосе забора лист элементарно рвется в местах крепежа.

Помимо указанного выше основного недостатка квадратных столбов, следует отметить и другие:

• Повышается трудоемкость установки: кроме обеспечения вертикальности нужно следить за тем, чтобы одна грань квадрата находилась в одной плоскости с линией забора.
• Высокая себестоимость квадратной трубы - труба весит на 30% больше аналогичной круглой, а стоит примерно на 35% дороже
• Наличие сварного шва. Трубы квадратного (прямоугольного) сечения производятся только по сварной технологии. По одной из сторон идет сварной шов на всю длину трубы. Труба начинает активно корродировать, причем окраска практически не предотвращает возникновение коррозии по сварному шву.

Лаги к таким столбам крепятся внахлест двумя короткими швами вверху и снизу лаги. Соединение получается продуваемое, легко защищается от коррозии краской и служит долгие годы и десятилетия. Сварной шов обладает достаточной прочностью на разрыв (более 1,5 тн на одну лагу). Это в 15 раз превышает нагрузку, вызываемую штормовым ветром (25 м/с, для забора высотой 2м с шагом столбов 2,5м). Благодаря тому, что лаги не разрезаются, силовая конструкция забора получается максимально жесткой и препятствует выпиранию отдельного столба из земли. Столб, по сути, удерживают от выпирания два соседних.

Наиболее оптимальное, пожалуй даже лучшее, решение - использовать заборные столбы из трубы НКТ. Она толстостенная и бесшовная, изготавливается из высокопрочной стали (предел текучести достигает 116 кгс/мм2, что в 5,5 раз выше чем у обычных труб). Благодаря высокой прочности стали такие столбы гораздо крепче соразмерной квадратной, а стоят примерно в 2 раза дешевле. На столбах НКТ можно устанавливать заборы высотой 4 метра и более!

Расценки на столбы НКТ и другие материалы для строительства забора: