Wytrzymałość profilu stalowego 100x50x3 mm na 1m

Pytanie

ile wytrzyma profil stalowy 100x50x3 podparty na odcinku1m

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Przy standardowych założeniach (stal S235, belka swobodnie podparta na obu końcach, profil ustawiony „na sztorc” – 100 mm w pionie, obciążenie skupione w środku) profil zamknięty 100 × 50 × 3 mm wytrzyma:
  • ok. 14 kN ≈ 1 440 kg – obciążenie robocze z typowym współczynnikiem bezpieczeństwa γ = 1,5
  • ok. 21 kN ≈ 2 150 kg – granica plastyczności (bez zapasu)

• Przy obciążeniu równomiernie rozłożonym na 1 m:
  • ok. 17 kN/m ≈ 1 730 kg/m (roboczo)
  • ok. 25 kN/m ≈ 2 550 kg/m (granica plastyczności)

Szczegółowa analiza problemu

1. Założenia

   • Profil RHS 100 × 50 × 3 mm, stal S235 (f_y = 235 MPa)
   • Rozpiętość L = 1 000 mm, podpory przegubowe
   • Obciążenie: a) siła skupiona P w środku, b) równomiernie rozłożone q
   • Współczynnik bezpieczeństwa γ_M = 1,5 (Eurokod 3 – stan graniczny nośności)

2. Własności przekroju (oś silniejsza, h = 100 mm):

   • Moment bezwładności
     I_y = \[50·100³ – 44·94³\]/12 ≈ 1,12 × 10⁶ mm⁴
   • Wskaźnik wytrzymałości
     W_y = I_y /(h/2) ≈ 22,4 × 10³ mm³

3. Nośność na zginanie

   • Moment plastyczny bez współczynnika:
     M_pl = f_y·W_y ≈ 5,27 kN·m
   • Moment obliczeniowy (roboczy):
     M_Rd = M_pl / γ_M ≈ 3,52 kN·m

4. Obciążenie dopuszczalne
   a) Siła skupiona w środku:
   P_Rd = 4·M_Rd / L ≈ 14,1 kN ≈ 1 440 kg
   P_pl = 4·M_pl / L ≈ 21,1 kN ≈ 2 150 kg
   b) Obciążenie równomierne:
   q_Rd = 8·M_Rd / L² ≈ 17 kN/m ≈ 1 730 kg/m
   q_pl = 8·M_pl / L² ≈ 25 kN/m ≈ 2 550 kg/m

5. Ugięcie (dla P_Rd)
   f = P_Rd·L³ /(48·E·I_y)
   ≈ 1,2 mm < L/250 = 4 mm – spełnia kryterium sztywności.

6. Wpływ orientacji

   • Ułożenie „na płasko” (50 mm w pionie) zmniejsza W o ~45 %, a nośność do ok. 0,8 t (roboczo).

Aktualne informacje i trendy

• W praktyce projektowej coraz częściej stosuje się wyższe klasy stali (S275, S355), co zwiększa nośność proporcjonalnie do f_y.
• Programy MES (RFEM, Robot, IDEA StatiCa) pozwalają weryfikować lokalne efekty wyboczeniowe i zmęczeniowe dla profili cienkościennych.
• Normy EN 1993-1-1 aktualizują współczynniki częściowe; przy projektowaniu warto korzystać z najnowszych wersji Eurokodu i krajowych załączników.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Różnice pomiędzy publikowanymi wartościami 1 440 kg (on-line) i 1 745 kg (forum) wynikają głównie z odmiennego przyjęcia współczynnika γ (1,35 ÷ 1,15) lub nieuwzględnienia go w ogóle.
• Podane wartości nie obejmują efektów dynamicznych, korozji, otworowania ani lokalnego wyboczenia środników.

Aspekty etyczne i prawne

• W konstrukcjach mających wpływ na bezpieczeństwo ludzi obowiązuje projekt wg PN-EN 1993 oraz odbiór przez osobę z uprawnieniami budowlanymi.
• Nieprzestrzeganie przepisów BHP i norm może skutkować odpowiedzialnością karną.

Praktyczne wskazówki

• Zapewnij prawidłowe podparcie (łożyska lub podkładki) eliminujące miejscowe zgnioty.
• Unikaj punktowej korozji poprzez cynkowanie lub malowanie proszkowe.
• Przy obciążeniach zmiennych stosuj zmniejszenie obciążenia roboczego o kolejne 20 – 30 %.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Dla dużych spoin czołowych sprawdź osłabienie przekroju.
• Przy pracy jako element słupowy rozważ wyboczenie globalne (λ ≈ 30 → sprawdzenie według EN 1993-1-1, rozdz. 6).

Sugestie dalszych badań

• Analiza zmęczeniowa przy obciążeniach cyklicznych (Eurokod 3, cz. 1-9).
• Sprawdzenie nośności przy skręcaniu i ugięciu bocznym (LTB) w aplikacjach o niesymetrycznym obciążeniu.
• Badania profil-plastry (perforacja) dla redukcji masy.

Krótkie podsumowanie

Profil 100 × 50 × 3 mm ze stali S235, rozpiętość 1 m, ustawiony pionowo:

• ok. 1,4 t (14 kN) – bezpieczne obciążenie skupione;
• ok. 2,1 t – granica plastyczności.
  Dla obciążenia rozłożonego wartości rosną odpowiednio do ~1,7 t/m (roboczo) i ~2,5 t/m (plastycznie).
  Wartości należy zweryfikować w konkretnej aplikacji zgodnie z Eurokodem 3.