Расчёт трубы стальной на изгиб: для чего и как производятся такие вычисления
Трубы стальные повсеместно используются в частном и промышленном строительстве. Из них формируют альтанки, теплицы, гаражи, хоз. постройки, билборды. Конструкции бывают не только традиционными прямоугольными, но могут также иметь различную конфигурацию. Благодаря этому крайне важно правильно высчитать максимально возможный изгиб трубы. Это даст сооружению крепость, долговечность и даст возможность сберечь его начальную форму.
В процессе изготовления конструкций из трубы стальной нельзя гнуть ее «на глаз» — следует произвести подходящие расчеты
Свойства и характерности профильных трубных изделий
Профильными принято назвать трубы, сечение которых разнится от круглого. Самые популярные варианты – это квадратные и с прямыми углами изделия. Особенную популярность им добавляет тот момент, что созданная на их основе остаточная конструкция имеет достаточно небольшой вес. К тому же! Благодаря неординарной форме, крепление трубных компонентов к самым разнообразным поверхностям и друг к другу существенно упрощается.
Данные строительные изделия изготавливаются из большого спектра сплавов и металлов. Однако очень часто применяются трубы стальные из низколегированной и углеродистой стали. Каждому металлу отличительно такое природное качество, как точка сопротивления. Она бывает как самой большой, так и небольшой. Первая, например, служит основой деформации возведенных сооружений, приводит к перегибам, следствием которых могут быть изломы.
Создавая изгиб, важно принять во внимание подобные характеристики, как вид изделия и его плотность, сечение, размер, а еще гибкость материала и его жёсткость. Зная все такие свойства металла, исполнитель сможет понять, как поведёт себя конструкция во время эксплуатации.
Более того, необходимо не забывать, что при сгибании изделия его внутренние части подвержены сжатию, что ведёт к увеличению их плотности и уменьшению размеров. Длина наружного слоя исходя из этого увеличивается, он становится более растянутым, но менее уплотненным. При этом даже по окончании процесса изначальные характеристики срединных участков будут сохранены.
При сгибании трубы следует учесть характеристики материала, из которого ее сделали, ее размеры и толщину стенок
Важно! Напряжение при сгибании трубного профиля будет в первую очередь появляться даже на максимально удалённых от нейтральной зоны сегментах изделия. Очень большое давление будут испытывать слои, расположенные очень близко от указанной выше нейтральной зоны.
Как оказывает влияние крепость материала на возможные радиусы изгиба
Действующие в нашей стране Нормы достаточно детально регламентируют характеристики и свойства компонентов, применяемые при расчитывании прочности трубы на изгиб. В первую очередь, в этом контексте рассматривается очень маленький радиус, на который разрешается сгибать профильное трубное изделие. Он зависит от условий выполнения гибки. Если такая процедура выполняется с нагреванием или с набивкой пустоты трубы песком, значение наружного диаметра начинается с метки 3,5 DN (под DN понимается символический проход).
В случае, когда исполнителю доступно использование специального оборудования (к примеру, трубогибочного станка), позволяющего выполнить очередность нужных операций без нагревания, или других дополнительных мероприятий, тогда очень маленький диаметр составляет 4 DN.
Если понадобится выполнения очень крутого изгиба диаметр должен быть равён минимум 10 DN, так как такая процедура будет проводиться иными вариантами, преимущественно, при больших температурах.
Конечно, предусмотренные гос. стандартами значения можно чуть-чуть сделать меньше, но тогда делать расчет трубы стальной на изгиб стоит не менее тщательно. Отступления от ГОСТа возможны, если при используемом способе сгибания толщина стены гарантировано изменится от начальной на 15%. Собственно тогда можно быть уверенным, что изгиб на меньшие величины важного воздействия на прочность системы в последующем не окажет.
Согнуть трубу на максимально возможный для нее радиус возможно лишь при помощи специализированного станка или устройства
Какие используются формулы и таблицы
Для корректного расчёта прочности трубы на изгиб нужно узнать длину детали. Выполняется это по следующей формуле:
Д= 0,0175?Р?У+р1, где
Д — длина заготовки; Р – радиус изгиба трубы (мм); У — требуемый угол изгиба; р1 – расстояние для удержания заготовки, нужное при использовании особенного оборудования.
Дальше выполняем оценку величины будущего к изгибу участка по такой формуле:
Д1= ??У/180(Р+ДН/2), где
Д1 – длина сгибаемого участка; ? – знаменитая математическая константа; У – угол изгиба (градусы); ДН – диаметр по поверхности с внешней стороны трубы (мм).
В ГОСТах №617/90 и №494/90 содержатся наименьшие значения ключевых параметров, на основании которых выполняется расчёт прочности профильного трубного изделия на изгиб.
Желательно знать! Подобный подход – регламентация очень маленьких значений — обеспечивает удобство мастера, а еще самую большую безопасность при производстве работ и, разумеется, при работе конструкций, например, возведённых из латунного и медного профиля.
Ключевые характеристики, применяемые в процессе вычисления прочности трубы на изгиб, приведены в ниже размещённой таблице.
Таблица 1
| Внешний диаметр | ||
| 60 | 72 | 24 |
| 50 | 30 | 15 |
| 35 | 20 | 10 |
| 25 | 12 | 6 |
| 12 | 6 | 3 |
Данные в данной таблице относятся к изделиям из труб из латуни и меди. А расчет нагрузки на изгиб на трубу стальную, произведённую из стали, выполняется в согласии с данными, приведёнными ниже (ГОСТ №3263/75).
Таблица 2
| Очень маленький радиус изгиба | ||||
| Внешний диаметр | Холодное состояние | |||
| 114 | 340 | 80 | 170 | 530 |
| 75,5 | 225 | 50 | 120 | 360 |
| 48 | 150 | 32 | 85 | 250 |
| 33,5 | 100 | 20 | 55 | 160 |
| 21,3 | 65 | 10 | 45 | 100 |
| 13,5 | 40 | |||
| Радиус сгиба (очень маленький) при толщине стенок | ||||
| Толщина менее 2 мм | ||||
| 5D | 35/60 | 6D | ||
| 3D | 5/20 | 4D |
Следует сказать ещё вот о чём. Заменить ручной расчёт нагрузки рассматриваемого типа призваны разные находящиеся во всемирной сети он-лайн калькуляторы. Они работают в согласии с заложенными в них формулами, ориентированными на самые разнообразные образцы продукции труб. Спектр использования современного он-лайн калькулятора довольно широк: начиная от самого простого расчета круглой трубы на прогиб, и завершая подсчётом нагрузки на трубу стальную при её сгибании.
Дефармация труб в месте сгиба порой неизбежна, однако она может ухудшить характеристики готовой системы
Тех. процесс изгиба
Любая дефармация приводит к уменьшению несущей способности трубы стальной и сопровождается появлением продолжительных стрессов на её стенках. На внутреннем слое из-за сжатия металла плотность возрастает, а на внешней части растяжение, наоборот, понижает значение этого показателя. Форма сечения при этом также ожидаемо меняется. Совокупность этих факторов приводит к тому, что несущая способность конструкции в месте изгиба ощутимо уменьшается. Это важно для круглой трубы, а еще для прямоугольного и квадратного трубного изделия. Причём, для последних 2-ух такое явление не очень выражено, чем для трубы с круглым сечением.
Однако при любых обстоятельствах требуется чуткий подход к оценке степени прикладываемой нагрузки при изгибе заготовки. Тогда не возникнут на ней неиспользуемые разломы и искревления. С точки зрения практичного назначения касается это, в первую очередь круглых труб, из которых делаются расширители для систем водоподачи.
Желательно знать! Образуемые складочки приводят к появлению забивов, увеличивают сопротивление транспортируемой жидкости и уменьшают проходимость среды работы.
Благодаря этому степень овальной деформации для детали диаметром до 20 мм не должна быть больше 15 процентов. При увеличении диаметра значение этого показателя уменьшается до метки 12,5 процентов. Эти же цифры используются и при подсчете самой лучшей нагрузки на прогиб трубы с профильным сечением, а указанные выше значения диаметров относятся к вписанной/описанной в/вокруг прямоугольник(а) или квадрат(а) окружности.
Используем закон Гука
Расчёт прочности трубного изделия на изгиб сводится согласно законодательству Гука к обычному определению величины самого большого напряжения на исследуемую точку конструкции. При этом главное не забыть учесть, из каких материалов сделан профиль, так как любому из них свойственен собственный критерий напряжения.
Согласно законодательству Гука сила упругости находится в прямой гармоничной зависимости от степени деформации. В общем виде для расчётов применяется следующая формула:
Н – напряжение; P – величина изгиба по оси влияния приложенной силы; V – значение сопротивления изгиба, которое берётся по указанной выше оси.
Подгибая трубы, необходимо не забывать про то, что нагрузка на заготовку не должна быть чрезмерно сильной, иначе труба просто лопнет
Обозначение нормального значения сопротивления входит в круг главных задач человека, решившего построить сооружение из профиля. А использование формулы для расчёта благоприятного уровня силы, воздействующей на трубу, подразумевает проведение проверки правильности полученных результатов. Для этого необходимо знать ряд правил и, разумеется, следовать им. Кратко формулируются они так:
- перед тем, как приступать к подсчетам, нужно изобразить хотя бы эскиз будущей конструкции. Так вы будете защищены от ошибок, вызванных неправильным пониманием формы сооружения;
- чтобы не позволить деформацию или разрушение профиля, затрудняющих эксплуатацию постройки, необходимо учитывать материал его изготовления и толщину стенок;
- рассчитав крепость трубы на изгиб, нужно хорошо изучить полученные результаты. Они не должны быть больше максимально установленные значения.
Ну и главное правило звучит так: вычисления проводите не торопясь, бережно, точно. Используйте на каждом шаге подходящие формулы, не подгоняйте значения под рентабельные для самого себя.
