Obliczanie rury profilowej do gięcia: po co i jak wykonuje się takie obliczenia

Rury profilowane są szeroko stosowane w budownictwie prywatnym i przemysłowym. Z nich twórz altany, szklarnie, garaże, budynki gospodarcze, billboardy. Wzory są nie tylko klasyczne prostokątne, ale mogą również mieć najbardziej zróżnicowaną konfigurację. Dlatego bardzo ważne jest prawidłowe obliczenie maksymalnego dopuszczalnego zgięcia rury. Zapewni to budynkowi wytrzymałość, trwałość i pozwoli zachować oryginalny kształt.

Przy wytwarzaniu konstrukcji z rury profilowej nie można jej zginać „na oko” - należy wykonać odpowiednie obliczenia

Właściwości i cechy kształtowanych produktów rurowych

Rury zwane są rurami, których przekrój różni się od okrągłego. Najpopularniejsze opcje to produkty kwadratowe i prostokątne. Są szczególnie popularne, ponieważ ostateczny projekt stworzony na ich podstawie ma stosunkowo niewielką wagę. Co więcej! Ze względu na swój specyficzny kształt mocowanie elementów rurowych do różnych powierzchni i do siebie nawzajem jest znacznie uproszczone.

Te produkty budowlane są wykonane z szerokiej gamy stopów i metali. Jednak najczęściej stosowane są rury profilowe wykonane ze stali niskostopowej i węglowej. Każdy metal charakteryzuje się tak naturalną jakością, jak punkt oporu. Może być zarówno maksymalna, jak i minimalna. W szczególności pierwsza powoduje deformację budowanych konstrukcji, prowadzi do ekscesów, które mogą powodować załamania.

Podczas gięcia ważne jest, aby wziąć pod uwagę takie cechy, jak rodzaj produktu i jego gęstość, przekrój, rozmiar, a także elastyczność materiału i jego sztywność. Znając wszystkie te właściwości metalu, wykonawca będzie w stanie zrozumieć, jak zachowa się struktura podczas pracy.

Ponadto należy pamiętać, że podczas gięcia produktu jego części wewnętrzne są ściskane, co prowadzi do wzrostu ich gęstości i zmniejszenia wielkości. Długość zewnętrznej warstwy odpowiednio wzrasta, staje się bardziej rozciągnięta, ale mniej gęsta. Co więcej, nawet pod koniec procesu zachowane są początkowe cechy środkowych sekcji.

Podczas gięcia rury należy wziąć pod uwagę właściwości materiału, z którego jest wykonana, jej wymiary i grubość ścianki

Ważny! Naprężenie podczas zginania profilu rury z konieczności wystąpi nawet w segmentach produktu możliwie jak najdalej od strefy neutralnej. Szczególnie wysokie ciśnienie wystąpi w warstwach znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztwie powyższej strefy neutralnej.

Jak wytrzymałość materiału wpływa na dopuszczalne promienie gięcia?

GOST działające na terytorium naszego kraju regulują wystarczająco szczegółowo cechy i właściwości elementów używanych do obliczania wytrzymałości na zginanie rury. Po pierwsze, w tym kontekście rozważamy minimalny promień, za pomocą którego można zginać ukształtowany produkt rurowy. To zależy od warunków gięcia. Jeśli ta procedura jest przeprowadzana z ogrzewaniem lub z wypełnieniem wnęki rury piaskiem, wartość średnicy zewnętrznej zaczyna się od 3,5 DN (DN oznacza przejście warunkowe).

W przypadku, gdy wykonawca może użyć specjalistycznego sprzętu (na przykład giętarki do rur), który pozwala wykonać sekwencję niezbędnych operacji bez podgrzewania lub innych dodatkowych środków, wówczas minimalna średnica wynosi 4 DN.

Jeśli konieczne jest wykonanie wystarczająco ostrego gięcia, średnica powinna wynosić co najmniej 10 DN, ponieważ ta procedura zostanie przeprowadzona innymi metodami, głównie w wysokich temperaturach.

Oczywiście wartości podane w stanowych standardach można nieznacznie zmniejszyć, ale wtedy trzeba bardzo ostrożnie obliczyć rurę profilową do gięcia. Odchylenia od GOST są możliwe, jeśli przy stosowanej metodzie gięcia gwarantowana jest zmiana grubości ścianki o 15% w stosunku do oryginału. Tylko wtedy możesz mieć pewność, że zginanie według mniejszych wartości nie będzie miało znaczącego wpływu na wytrzymałość konstrukcji w przyszłości.

Rurę można wygiąć do maksymalnego dopuszczalnego promienia tylko za pomocą specjalnej maszyny lub urządzenia

Jakie formuły i tabele są używane

Aby poprawnie obliczyć wytrzymałość na zginanie rury, konieczne jest ustalenie długości części. Odbywa się to zgodnie z następującym wzorem:

D = 0,0175 × P × Y + p1, gdzie

D jest długością przedmiotu obrabianego; P jest promieniem zgięcia rury (mm); Y jest wymaganym kątem zgięcia; p1 jest odległością do utrzymania przedmiotu obrabianego wymaganą przy użyciu specjalnego sprzętu.

Następnie oceniamy wielkość proponowanej sekcji gięcia zgodnie z tym wzorem:

D1 = π × Y / 180 (P + DN / 2), gdzie

D1 - długość giętej sekcji; π jest znaną stałą matematyczną; Y - kąt gięcia (stopnie); DN - średnica na zewnętrznej powierzchni rury (mm).

GOST nr 617/90 i nr 494/90 zawierają najmniejsze wartości głównych cech, na podstawie których obliczana jest wytrzymałość produktu z rur profilowanych na zginanie.

Dobrze wiedzieć! Takie podejście - regulacja wartości minimalnych - zapewnia wygodę kapitana, a także największe bezpieczeństwo podczas wykonywania pracy i, oczywiście, podczas eksploatacji konstrukcji, w szczególności wykonanych z profili mosiężnych i miedzianych.

Główne cechy stosowane w procesie obliczania wytrzymałości na zginanie rury podano w poniższej tabeli.

Tabela 1

Dane w tej tabeli dotyczą rurowych produktów z mosiądzu i miedzi. A obliczenie obciążenia zginającego na rurze profilowej wykonanej ze stali odbywa się zgodnie z poniższymi danymi (GOST nr 3263/75).

Tabela 2

Główne parametry, które należy wziąć pod uwagę przy określaniu obciążenia zginającego, obejmują grubość ścianki i średnicę przedmiotu obrabianego. Korelacja tych dwóch wskaźników została przedstawiona w następnej tabeli. Nawiasem mówiąc, informacje w nim zawarte można wykorzystać do obliczenia obciążenia rury o okrągłym przekroju.

Tabela 3

Jest jeszcze jedna rzecz do powiedzenia. W celu zastąpienia ręcznego obliczania obciążenia danego typu wzywa się różne kalkulatory internetowe obecne w Internecie. Działają zgodnie z określonymi w nich wzorami, zorientowanymi na różne próbki produktów z rur. Zakres zastosowania nowoczesnego kalkulatora online jest bardzo szeroki: od najprostszego obliczenia okrągłej rury do ugięcia, a skończywszy na obliczeniu obciążenia rury profilowej po jej zgięciu.

Deformacja rur na zakręcie jest czasami nieunikniona, ale może obniżyć wydajność gotowej konstrukcji

Proces gięcia

Wszelkie deformacje prowadzą do zmniejszenia nośności rury profilowej i towarzyszy pojawienie się przedłużających się naprężeń na jej ściankach. Na warstwie wewnętrznej, z powodu ściskania metalu, gęstość wzrasta, a na części zewnętrznej napięcie przeciwnie, zmniejsza wartość tego wskaźnika. Kształt przekroju również zmienia się zgodnie z oczekiwaniami. Połączenie tych czynników prowadzi do tego, że nośność konstrukcji na zakręcie jest znacznie zmniejszona. Dotyczy to zarówno rur okrągłych, jak i prostokątnych i kwadratowych. Co więcej, dla dwóch ostatnich zjawisko to nie jest tak wyraźne jak w przypadku rury o okrągłym przekroju.

Jednak w każdym przypadku wymagane jest staranne podejście do oceny stopnia przyłożonego obciążenia podczas zginania przedmiotu obrabianego. Wtedy niepotrzebne usterki i krzywizny nie pojawią się na nim. Z punktu widzenia celu funkcjonalnego dotyczy to przede wszystkim rur okrągłych, z których wykonane są kolanka do systemów zaopatrzenia w wodę.

Dobrze wiedzieć! Utworzone fałdy prowadzą do zatykania, zwiększają opór transportowanego płynu i zmniejszają przepuszczalność czynnika roboczego.

Dlatego stopień owalnego odkształcenia części o średnicy do 20 mm nie powinien przekraczać 15 procent. Wraz ze wzrostem średnicy wartość tego wskaźnika spada do poziomu 12,5 procent. Te same liczby są również stosowane do określenia optymalnego obciążenia ugięcia rury o przekroju profilu, a powyższe średnice odnoszą się do prostokąta (a) lub kwadratu (a) koła wpisanego / opisanego w / dookoła.

Zastosuj prawo Hooke'a

Obliczenie wytrzymałości na zginanie produktu rurowego jest zredukowane, zgodnie z prawem Hooke'a, do prostego określenia maksymalnej wartości naprężenia dla badanego punktu konstrukcyjnego. W takim przypadku ważne jest, aby rozważyć, z jakiego materiału jest wykonany profil, ponieważ każdy z nich charakteryzuje się własnym wskaźnikiem naprężenia.

Zgodnie z prawem Hooke'a siła sprężysta jest wprost proporcjonalna do stopnia odkształcenia. Zasadniczo do obliczeń używana jest następująca formuła:

H = P / V, gdzie

N jest napięciem; P to wielkość zgięcia wzdłuż osi przyłożonej siły; V jest wartością wytrzymałości na zginanie, która jest przyjmowana wzdłuż powyższej osi.

Podczas gięcia rur należy pamiętać, że obciążenie przedmiotu obrabianego nie powinno być zbyt silne, w przeciwnym razie rura po prostu pęknie

Określenie normalnej wartości oporu znajduje się w kręgu głównych zadań osoby, która podjęła decyzję o wzniesieniu konstrukcji z profilu. A zastosowanie wzoru do obliczenia optymalnego poziomu siły działającej na rurę wymaga weryfikacji poprawności wyników. Aby to zrobić, musisz znać szereg zasad i oczywiście ich przestrzegać. Są one krótko sformułowane w następujący sposób:

• Przed przystąpieniem do obliczeń konieczne jest narysowanie przynajmniej szkicu przyszłego projektu. Będziesz więc ubezpieczony od błędów spowodowanych nieporozumieniem kształtu konstrukcji;
• w celu uniknięcia deformacji lub zniszczenia profilu, które utrudniają funkcjonowanie budynku, należy wziąć pod uwagę materiał jego produkcji i grubość ścianki;
• Po obliczeniu wytrzymałości na zginanie rury należy dokładnie przestudiować wyniki. Nie mogą przekraczać maksymalnych wartości.

Podstawowa zasada brzmi: wykonuj obliczenia powoli, dokładnie, dokładnie. Używaj odpowiednich formuł na każdym etapie, nie dostosowuj wartości do tych, które są dla ciebie korzystne.