Швеллер vs. Труба ? что лучше?

[GVM]

Доброе утро!
Проектирую простенькую раму для оборудования, чтобы положить на землю с оборудованием . Предыдущий вариант из швеллера. Я так посмотрел что в принципе труба будет лучше (масса меньше, а выдержит тоже). Потом просчитал в SW и дополнительно убедился. И у меня возник вопрос. Почему использовали швеллер, если можно было бы трубу использовать и тем самым оптимизировать конструкцию (допущения типа : никто не рассчитывал или что было  под рукой я не рассматриваю)?
Просто если серьезно подойти к данному вопросу то труба будет лучше выдерживать нагрузи при одинаковых массах на метр погонный, а это собственно есть повод для оптимизации конструкции в разных направлениях (масса, деньги и т.д.)
Или я не прав?
Для чего же тогда лучше использовать швеллер? Если труба по идее лучше? И почему тогда несущий каркас грузовых авто швеллер, а не та же труба (только простота монтажа всяких деталюх может)?

[Дмитрий22]

Не увлекайтесь конечноэлементным расчетом для таких простых конструкций.
Достаточно вручную прикинуть:
Момент сопротивления Швеллера 10П  = 34,9 см3
Момент сопротивления трубы 80х40х4  = 16,9 см3
Однозначно швеллер будет прочнее в 2 раза.

То, что у Вас в программе получились другие результаты не означает верные! Опасное сечение будет (максимальный изгибающий момент) в центре балок - 3 курс сопромата института. У Вас максимальные напряжения в заделке выявились. У Вас что, концы вмурованы в бетонную стену? Зачем концы заделали жестко?

[СВ]

 Одно из основных преимуществ швеллера перед трубой - не прочностное, а монтажное: к швеллеру гораздо лучше (проще!) крепить что-либо. И сам швеллер (раму их швеллера) легче прикрепить к чему-либо.

[Dometer]

...И почему тогда несущий каркас грузовых авто швеллер, а не та же труба (только простота монтажа всяких деталюх может)?

У грузовиков и "рамных" внедорожников рама [не каркас !] из швеллера (который часто имеет переменное сечение по длине, и изготовлен штамповкой из высопрочного листа) является (кроме как для монтажа компонетов автомобиля в одно целое) "продолжением" подвески автомобиля. Открытое (в отличие от трубы) сечение имеет малую жёсткость на скручивение, что даёт возможность скручиваться всей раме при езде по неровной дороге. Для автомоблей повышенной проходимости это даёт как-бы дополнительный ход подвески, оберегая от "диагонального вывешивания", а для "дорожных" автомобилей выгода происходит от снижения напряжения в раме (она вместо жёсткого восприятия неровностей дороги, скручиаясь, "уходит" от нагрузки). Поэтому кузов к раме должен крепится не жёстко.

...просто если серьезно подойти к данному вопросу то труба будет лучше выдерживать нагрузи при одинаковых массах на метр погонный, а это собственно есть повод для оптимизации конструкции ...

Сравнивать трубу с одиночным швеллером - вообще не корректно: швеллер не не симметричен [относительно вертикальной плоскости] и скручивается от поперечной нагрузки.
Оптимизировать надо конкретную (с конкретными нагрузками) раму, исходя из особенностей её монтажа и эксплоатации. (А не пытаться подыскать максимально "эффективную" "палку" для абстрактной рамы).

Вот, например,  раму для рельсовой вагонетки всегда делают из швеллеров - чтобы обеспечить гибкость рамы на неровностях рельсового пути.

Топикстартер пишет про "простенькую раму для оборудования", но что это за оборудование ? Если это трубы, баллоны, вентили и электрошкафы, то нагрузки на раму возникают только от веса оборудования и при монтаже (строповке). Если на раме стоит мотор, редуктор (через муфту), и компрессор/насос (через муфту), то на раму приходят (реактивно) моментные нагрузки, передающиеся от корпусов смонтированных агрегатов. Но следует изначально решить, воспринимать ли все эти внутренние нагрузки жёсткой рамой, либо передать на фундамент через фундаментые болты [во втором случае "почему такой скрежет ?" - "у вас пол неровный (раму перекосили)"].

Но топикстартер пишет про то, что раму предполагается "положить на землю". Восприятие нагрузок фундаметном, нивелирно-выверенный пол вроде-как исключаются. Значит рама должна быть достаточно жёсткой. Швеллеры практически не имеют жёсткости при скручивании. Но это не значит, что жёсткую раму следует сделать только из замкнутого профиля. Достаточно в швеллерную раму включить единственный силовой элемент, воспринимающий скручивающие усилия (это может быть круглая труба) - и вся рама приобретёт жёсткость.

Но есть всё-таки доводы делать раму из прямоугольной трубы.
а) Нынче плоские детали изготавливают "лазерным кроем" со всеми дырками-пазами. Но в профилях все отверстия по-прежнему приходится делать на станках. Поэтому проще назаказывать плоских пластин с пазами (продолговатыми отверстиями) для крепления оборудования, а в самой раме отверстия исключить.
б) Рама из профильной трубы красится только снаружи (внутренняя полость ДОЛЖНА быть герметично заваренной). Это облегает окрашивание, уменьшает расход краски.

[POP]

Я не силен в расчетах методом конечных элементов, но если рассмотреть картинки то явно видно что у трубы закреплен один торец у швеллера - оба конца и соответственно он лучше себя ведет. Необходимо освободить второй конец, если все остальные условия заданы правильно.

[niklas]

Доброе утро!
Проектирую простенькую раму для оборудования, чтобы положить на землю с оборудованием . Предыдущий вариант из швеллера. Я так посмотрел что в принципе труба будет лучше (масса меньше, а выдержит тоже). Потом просчитал в SW и дополнительно убедился. И у меня возник вопрос. Почему использовали швеллер, если можно было бы трубу использовать и тем самым оптимизировать конструкцию (допущения типа : никто не рассчитывал или что было  под рукой я не рассматриваю)?
Просто если серьезно подойти к данному вопросу то труба будет лучше выдерживать нагрузи при одинаковых массах на метр погонный, а это собственно есть повод для оптимизации конструкции в разных направлениях (масса, деньги и т.д.)
Или я не прав?
Для чего же тогда лучше использовать швеллер? Если труба по идее лучше? И почему тогда несущий каркас грузовых авто швеллер, а не та же труба (только простота монтажа всяких деталюх может)?

Ну почему не применяется, применяется, к примеру в таком замечательном грузовике "Шкода". Считаю этот грузовик лучшим в мире

[Dometer]

... к примеру в таком замечательном грузовике "Шкода"....

А вы не путаете с грузовиком "Татра" ?
А лучший  мире грузовик - Опель "Блиц" ! 

[GVM]

Все это хорошо...но прочитав вышенаписанное я сделал вывод, что в моем случае труба будет лучше.
Во-первых.... ничего не будет крепиться к раме болтами - только сварка.
Во-вторых..... на трубу будет сверху приварен лист (подошва) на который будет опираться определенная масса. и поэтому если сравнить в сечении то швеллер своей верхней консольной полкой будет удерживать эту массу, ну и как не крути лучше консоль подпереть для уменьшения металлоемоксти - а это труба. Ну или за счет толщины полки швеллера выдерживать нагрузку....

[westdm]

В швеллера, между полками можно вварить ребра жесткости и тем самым разгрузить консоль на восприятие нагрузок - и это будет ни чем не хуже трубы. А если подойти с экономической точки зрения - то швеллер дешевле. И более подходит для дальнейшей доработки, при необходимости.
Посмотрите по массе опорной рамы - что дешевле - возможно масса рамы из швеллера будет гораздо меньше, а это всегда оправдано. Рама которая при меньшей массе выдерживает те же нагрузки - это инженерный подход!

[Dometer]

В швеллера, между полками можно вварить ребра жесткости ...  возможно масса рамы из швеллера будет гораздо меньше, а это всегда оправдано. Рама которая при меньшей массе выдерживает те же нагрузки - это инженерный подход!

Не надо пытаться найти "философский камень" в вопросе выбора материала для АБСТРАКТНОЙ рамы. Ещё раз повторю: швеллер и двутавр не имеют практической крутильной жёсткости. Иногда это хорошо, иногда - "фиолетово", но часто создаёт проблемы.

Для "длинной" рамы вероятно предпочтителен швеллер/двутавр. Но для "квадратной" рамы усиливается востребованность преимуществ трубчатых сечений.

И самым важным фактором может оказаться "ограничительный перечеь" и наличие на складе. (Если есть вагон труб, то цена там дешеле, чем маленькая "Газелька" швеллера).