Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Главная / Инструменты /  

Гибка квадратной профильной трубы – это процедура, в ходе которой изделие приобретает изогнутую форму. Сгибание проводится своими руками или специальным инструментом. Изогнутую форму металла получают на станке.

Теоретические основы процесса гибки

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Вследствие возникающих напряжений при изгибании:

  • стенка трубы растягивается по внешней стороне прилагаемого усилия;
  • сжимается по внутренней стороне;
  • образуется и нейтральная ось, на ней состояние материала не изменяется.

Это интересно: Гильотина для резки металла — виды и характеристики

Технические характеристики профильных труб и их особенности для сгибания

Перед проведением изгибания металла рекомендовано ознакомиться с их техническими характеристиками, что положительно отобразится на результате работы. Изделия имеют овальное, квадратное, плоскоовальное или прямоугольное сечение. В соответствии со стандартами ГОСТ профтрубы с круглым сечением относятся к профильным трубам.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Размеры изделий могут быть различными. Отличительными особенностями между ними является толщина стенок и площадь сечения. Определение пластических возможностей проводится с учетом совокупности размеров. Это минимально допустимый радиус размеров.

Поведение круглого, квадратного и прямоугольного сечения, виды разрушений

  1. Ставшая тонкой внешняя стенка тяготеет к выгибу, направленному к срединной оси трубы. Это приводит к тому, что ее поперечное сечение деформируется.
  2. Когда предел прочности изделия превышается, оно разрывается по внешней плоскости изгибания.

Толщина трубных стенок на внутренней части гиба становится больше, из-за появления сжимающего напряжения. Когда предел прочности изделия на сжимание превышается, оно утрачивает локальную жесткость. Это приводит к образованию глубоких складок на внутренней плоскости изогнутой трубы.

Как ведут себя квадратный и прямоугольный профиль:

  1. Их трубные стенки подвержены сжимающему и растягивающему напряжению, как на наружной, так и на внутренней плоскости изгиба, по максимуму.
  2. У материала повышенная склонность к деформациям, мастеру трудно их контролировать.
  3. Профильный материал на внутренней стороне изгиба склонен к вертикально направленному расширению. При этом он течет горизонтально вдоль торца изделия. Эти напряжения вдавливают вертикально расположенные трубные стенки. При этом квадрат поперечного сечения деформируется. Он приобретает конфигурацию трапеции.
  4. Поперечное сечение прямоугольной и квадратной формы плохо передает зажимные усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
  5. Профиль стремится проскользнуть вдоль колодки в начале изгибания. При этом он может ее тереть, что ведет к износу оборудования.

Поведение материала с круглым сечением, когда происходит его изгиб:

  1. Материал меньше деформируется на участках наивысшего напряжения. Места максимального сжимания/растягивания расположены по касательной осевой линии к поперечному сечению.
  2. Круглая форма дает металлу возможность равномерно растекаться по всем направлениям в ходе изгибания. Благодаря этому мастеру легче контролировать процессы деформации материала.
  3. Благодаря поперечному сечению округлой формы труба хорошо передает усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
  4. При гибке круглых труб по радиусу, они практически не проскальзывают в инструменте.

Методы гибки профильных труб

Гибка профильной металлической трубы по радиусу проводится холодным и горячим способом. Для облегчения этого процесса рекомендовано применение специальных приспособлений – болванки, трубогибы, станки.

Станок

Гибочный прокаточный станок для профильной трубы можно приобрести или изготовить самостоятельно. При использовании установки проводится гибка металла холодным способом. Станок может быть полуавтоматическим и автоматическим. При использовании второго из них обеспечивается качественный прогиб трубы.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Вальцы для гибки металла – это устройство, которое имеет две составляющие – металлическую станину и подающие вальцы. Ручной инструмент применяется для изгибания изделий небольшого диаметра. Гидроприводные вальцы используются, если профтруба имеет толстую стенку, а ее диаметр более 10 миллиметров.

Трубогиб

Инструмент позволяет согнуть металлическую профильную трубу в домашних условиях правильно. Принцип работы оборудования основан на оказании большого давления на одну или несколько точек, что обеспечивает ее изгиб.

Инструмент имеет компактные размеры, что упрощает процесс его использования в домашнем хозяйстве. Существуют ручные и гидравлические трубогибы. Второй вариант агрегатов имеет больший коэффициент полезного действия.

Производятся электрические аналоги, которые упрощают процесс изгибания металла и не требуют участия мастера. При одноразовом проведении процедуры их покупка нецелесообразна.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Трубогиб придает трубе плавности линий. В металлоизделие засыпается мелкий песок, а его отверстия закрываются с двух сторон деревянными пробками или простым брусом.

При выборе пробки рекомендуется следить за тем, чтобы ее длина в два раза превышала радиус. Это устранит возможность деформации профтрубы. Далее с двух концов просверливаются небольшие отверстия, с помощью которых обеспечивается выход газа.

В местах будущего изгиба делается разметка. Затем проводится прогревание необходимого участка и загиб.

Болванка

Этот способ используется при большом радиусе изгиба металлоизделия. Место изгиба пользователь нагревает паяльной лампой. Предварительно берется проволока, диаметром 1-4 миллиметра, и сделать из нее пружину, которая надевается на место изгиба. После разогрева профтрубы ее сгибают болванкой, которая имеет радиус равен изгибу.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Холодные способы гибки

Это простой способ, который применяется только при отрицательных температурах. Берется отрезок и с одной стороны надевается пробка. В другой конец металлоизделия заливается вода.

Конструкцию оставляют на морозе до тех пор, пока вода внутри не замерзнет. После этого проводится гибка любым инструментом.

Этот способ применяется, если материал – дюраль, медь латунь и другие мягкие металлы.

Перед применением способа рекомендуется следить, чтобы толщина стенки была не более 1 миллиметра, а диаметр – не более 8 миллиметров.

Метод резки

Предварительно рекомендуется точно рассчитать радиус закругления. С трех столон рекомендовано сделать метки-пропилы. Далее с применением инструмента проводится аккуратное сгибание. В местах пропилов труба заваривается сваркой.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

С применением песка и соли

В металлопластиковую трубу засыпается песок или соль, которые предварительно разогреваются. После прогрева отрезка его сгибают в соответствии с шаблоном заданного радиуса.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Оборудование для гибки труб: заводские и самодельные варианты

Классическое приспособление для гибки профильной трубы – это трубогиб. Причем агрегаты подобного типа бывают ручными и механизированными.

У ручных станков от мускульной силы оператора работает и привод подачи трубы (соединенные цепной передачей вальцы) и генератор деформирующего усилия (соединенная с верхним вальцом струбцина).

Механизированный станок для гибки профильной трубы работает на электрическом приводе, который генерирует крутящий момент на подающих вальцах. Генератор прижимного усилия такого агрегата функционирует либо от мускульной силы оператора (струбцина), либо от гидравлического привода (ротационный пресс).

К заводским моделям трубогибов относятся агрегаты из серии «ПГ» (профелегибы).

Причем в быту и промышленности используют следующие модели:

  • Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загибаПГ-1 – мобильный трубогиб, который могут использовать и «домашние мастера» и слесари или сантехники из аварийных бригад. Этот компактный аппарата сгибает профиль с габаритами до 40х40 миллиметров. Причем минимальный радиус изгиба – 180 миллиметров, а минимальный диаметр (для кольцеобразных деталей) – 0,6 метра.
  • ПГ-2 – мобильный трубогиб с увеличенной мощностью. Этот аппарат сгибает даже 60-миллиметровые профили. Минимальный радиус изгиба в данном случае равен 22 сантиметрам (диаметр — 60 сантиметрам).

Средняя стоимость подобных станков – 600-700 долларов США. Поэтому большинство домашних мастеров используют не «фабричные» а самодельные трубогибы. Или заказывают услугу у специализированных компаний.

Причем цена гибки профильной трубы зависит от объемов работы, габаритов и конструкционного материала деформируемого изделия и сложности профиля согнутой детали.

Самодельные трубогибы

Самодельные аппараты для гибки труб конструируют на основе трехвальцовой схемы, реализованной в промышленных трубогибах.

Сборку такой конструкции начинают с производства каркаса – прямоугольника, изготовленного из четырех швеллеров, соединенных сваркой.

На изготовленный каркас, по центру, наваривают П-образный кронштейн, в центр верхней планки которого вваривают гайку – основу будущей струбцины.  В эту гайку вкручивают винт с маховиком.

Пята винта контактирует с подвижной плитой, которая перемешается в пазах боковых стенок П-образного кронштейна.

В плиту (которую можно выполнить в виде того же П-образного кронштейна, только с короткими вертикальными «ножками) встраивают валец (закрепляя между боковыми «ножками»).  Прижимное усилие будет генерироваться струбциной.

Читайте также:  Проход кирпичной трубы через перекрытие: монтаж

По бокам от П-образного кронштейна наваривают стержневые кронштейны, которые будут удерживать подающие вальцы. Крепление вальцов осуществляется с помощью винтов. Причем с одной стороны на вальцы монтируют звездочки цепной передачи (можно использовать детали от велосипеда).

В финале на подающие вальцы надевают цепь и крепят к одной из звездочек рукоять, с помощью которой генерируют момент вращения на валу.

Схема работы такого агрегата очень проста:

  • Деформируемую трубу укладывают на подающие вальцы и поджимают деформирующим роликом, затягивая винт струбцины.
  • После этого, вращая рукоять подающей системы, прокатывают всю трубу сквозь зону деформации.
  • При необходимости вышеописанные действия повторяют еще раз.

В итоге, труба гнется, а владелец оборудования экономит от 500 до 700 долларов США.

Как рассчитать минимально допустимый радиус

Минимальный радиус гиба трубы, при котором появляется критическая степень деформации, определяет соотношение:

Rmin=20∙S

В нем:

  • Rmin означает минимально возможный радиус гиба изделия;
  • S обозначает толщину, которой обладает трубопровод (в мм).

Следовательно, радиус по срединной трубной оси равен: R=Rmin+0,5∙Dn. Тут Dn означает условный диаметр круглого стержня.

Обязательное условие, чтобы грамотно вычислить минимальный радиус изгиба — это необходимость принять во внимание соотношение:

Кт=S:D

Тут:

  • Кт означает коэффициент тонкостенности изделий;
  • D указывает на наружный диаметр труб.

Следовательно, универсальная формула для вычисления минимально допустимого радиуса гибки:

R=20∙Кт∙D+0,5∙Dn.

Когда заданный радиус получается больше, нежели значение, получаемое по приведенной выше формуле, то используется метод холодной гибки труб. Если он меньше рассчитанной величины, материал следует предварительно нагреть. Иначе его стенки при гибке деформируются.

Следует учесть тот случай, когда параметр тонкостенности составляет 0,03

Выполняем расчеты на прогиб трубы самостоятельно

В промышленном и частном строительстве распространены профильные трубы. Из них конструируют хозяйственные постройки, гаражи, теплицы, беседки. Конструкции бывают как классически прямоугольными, так и витиеватыми. Поэтому важно правильно сделать расчет трубы на изгиб. Это позволит сохранить форму и обеспечить конструкции прочность, долговечность.

Свойства сгибаемого металла

Металл имеет свою точку сопротивления, как максимальную, так и минимальную.

Максимальная нагрузка на конструкцию приводит к деформациям, ненужным изгибам и даже изломам. При расчетах обращаем внимание на вид трубы, сечение, размеры, плотность, общие характеристики. Благодаря этим данным известно, как поведет себя материал под воздействием факторов окружающей среды.

Учитываем, что при давлении на поперечную часть трубы напряжение возникает даже в точках, удаленных от нейтральной оси. Зоной наиболее касательного напряжения будет та, которая располагается вблизи нейтральной оси.

Во время сгибания внутренние слои в согнутых углах сжимаются, уменьшаются в размерах, а наружные слои растягиваются, удлиняются, но средние слои сохраняют и после окончания процесса первоначальные размеры.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загибаТрубы с изгибом широко применяются в повседневной жизни

Как сделать правильные расчеты

Расчет профильной трубы на прогиб – это определение степени максимального напряжения на конкретную точку трубы.

У каждого материала существуют показатели нормального напряжения. Они не влияют на само изделие. Чтобы правильно сделать расчеты, следует применить специальную формулу. Нужно следить за тем, чтобы показатели не превышали максимально допустимые значения. По закону Гука возникающая сила упругости прямо пропорциональна деформации.

При расчете изгиба необходимо также применять и формулу напряжения, которая выглядит как М/W, где М – показатель изгиба по оси, на которую и приходится усилие, а вот W – это показатель сопротивления изгиба по этой же оси.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загибаИзгиб трубы должен быть правильным и точным

Технологический процесс изгиба

Гнутье создает в стенках металла определенную степень напряжения. На наружном участке получается растягивающее напряжение, а на внутреннем – сжимающее. Благодаря этим воздействиям изменяется наклон оси.

В процессе изгиба на согнутом месте меняется форма поперечного сечения. В результате кольцевой профиль приобретает овальную форму. Более четкая форма овала просматривается на середине прогиба, а вот к концу и к началу деформация понижается.

Для труб с сечением до 20 мм овальность в деформированном месте не должна превышать 15 %. Для труб с сечением 20 и больше –  12,5%.

Обратить внимание следует на то, что на вогнутом месте у тонкостенной продукции могут возникнуть складки. Они, в свою очередь, негативно сказываются на функционировании системы (снижают проходимость рабочей среды, повышают уровень гидравлического сопротивления, степень засорения).

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загибаИзогнутые трубы используются в промышленности и в частном строительстве

Допустимые радиусы сгиба трубы

  • Согласно государственным стандартам трубы имеют минимальный радиус изгиба.
  • Если сгибание осуществляется путем нагревания и набивкой песком, наружный диаметр трубы составляет не менее 3,5DN.
  • Формирование трубы на трубогибочном станке (без нагрева) – не менее 4DN.
  • Сгиб при нагреве газовой горелкой или в печи для получения наполовину рифленых складок возможен при показателе в 2,5DN.
  • Если сгиб предусматривается крутой (для согнутых канализационных отводов, изготовленных путем горячей протяжки или же способом штамповки) – не меньше 1DN.

Сгиб трубы может быть меньше указанных показателей.

Однако это возможно в том случае, если метод производства гарантирует, что стенки трубы утончатся на 15% от общей толщины.

Расчет на прочность при изгибе трубы  выполняем ответственно.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загибаИзгиб трубы различного диаметра

Формулы и таблицы

  1. Чтобы сделать расчет трубы на прогиб, определяем длину детали. Она высчитывается по данной формуле:
  2. L=0.

    0175∙R∙α+l

  3. R – это радиус изгиба в мм;
  4. α – величина угла;
  5. І – прямой участок в 100/300, необходимый для захвата изделия (в работе с инструментом).
  6. Осуществляя расчет на изгиб профильной трубы, учитываем размер сгибаемого элемента.

    Он определяется по следующей формуле:

  7. А=π∙α/180(R+DH/2)
  8. Значение числа π = 3,14;
  9. α – угол изгиба в градусах;
  10. R – величина радиуса (значение в расчет берется в мм);
  11. DH – диаметр по внешней стороне трубы.

Минимальные радиусы сгиба для медных и латунных изделий поданы в таблице. Данные соответствуют Гостам №494/90 и №617/90. Кроме того, здесь также поданы величины по внешнему диаметру, минимальная длина статично свободной части.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загибаГибка профильных труб может выполняться на специальных станках

Внешний диаметр Минимальный радиус сгиба Минимальная длина свободной части
3 6 10
4 8 12
6 12 18
8 16 25
10 20 30
12 24 35
15 30 45
18 36 50
24 72 55
30 90 60

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Сделать расчет круглой трубы на изгиб поможет следующая таблица. Она включает данные, относящиеся к стальным аналогам (показатели соответствуют ГоСТ № 3262/75).

Размеры трубы Минимальный радиус сгиба Минимальная длина свободной части
Условный проход Внешний диаметр В горячем состоянии В холодном состоянии
8 13,5 40 80 40
10 17 50 100 45
15 21.3 65 130 50
20 26.8 80 160 55
25 33.5 100 200 70
32 42.3 130 250 85
40 48 150 290 100
50 60 180 360 120
65 75.5 225 450 150
80 88.5 265 530 170
100 114 340 680 230

Чтобы не ошибиться в расчетах, следует также учесть диаметр, толщину стенок труб.

Диаметр трубы (мм) Минимальный радиус сгиба с учетом толщины стенок
толщина до 2 мм толщина более 2 мм
5/20 4D 3D
20/35 5D 3D
35/60 6D 4D
60/140 7D 5D

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загибаРучной гидравлический трубогиб

Сгиб трубы своими руками

  • Если осуществляется сгиб своими руками, поможет расчет трубы на изгиб, формула которого проста и универсальна (это 5 диаметров трубы).
  • Рассчитаем изгиб на детали с сечением в 1,6 см.
  • 1-ый шаг: нужно четко представлять, какая окружность получится в результате (для правильного изгиба нужна одна четвертая окружности).

2-ой шаг: определяем радиус – 16 умножаем на 5.

Результат – 80 мм.

3-ий шаг: вычисление начальных точек для изгиба. Для этого используется формула C=2π∙R:4. Величина С – это та длина трубы, которая будет использоваться в работе. Используется два числа пи, а также показатель наружного радиуса трубы.

4-ый шаг: величины заменяются известными данными: 2∙14∙80:4. В результате получим 125 мм. Это и будет длина участка, на котором минимальный радиус изгиба составит 80 мм.

Если с формулами работать не получается, делаем расчет профильной трубы на прогиб, используя калькулятор (специальную программу несложно найти в Интернете).

В работе с трубами рекомендуется также использовать специальный трубогиб. Это ручное приспособление маленького размера упрощает монтаж.

Различают несколько видов такого инструмента. Сегментное приспособление для изгиба предусматривает работу по основаниям особых шаблонов. Их форма уже рассчитана под определенный диаметр и форму сгиба. Инструмент помогает видоизменять трубы до 180˚.

Дорновое оборудование имеет сегмент, который перемещается внутри будущего изделия. Благодаря этому предотвращается деформация, открывается доступ сразу к нескольким участкам.

Какой бы вид инструмента не использовался, помним, что залогом успешного монтажа являются точные, неоднократно проверенные расчеты.

Примеры расчетов изгиба труб

Расчет нагрузки на профильную трубу калькулятор

31.05.2018

Используя профильную трубу для создания несущих конструкций, в обязательном порядке должны выполняться расчеты на изгиб. Такой вид трубного проката применяется в промышленном, коммерческом и частном строительстве.

Из него изготавливают навесы, всевозможные каркасные и лестничные конструкции, фермы, стеллажи, козырьки, тепличные сооружения, элементы кровельной системы, беседки. Поэтому без правильных и тщательных расчетов никак не обойтись.

Превышение допустимого давления приведет к деформации или разрыву изделия в месте сгибания профтрубы.

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Используя методы расчета нагрузок на профильную трубу, можно:

  • сохранить первоначальную форму изделий;
  • придать конструкции повышенной прочности;
  • увеличить период эксплуатации;
  • минимизировать расходы на материале;
  • избежать негативных разрушительных последствий.

Какая нагрузка действует на профтрубу?

Важным критерием, который учитывается при подсчетах, является время воздействия и тип нагрузок. Данные показатели регламентированы СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Различают силу давления:

  • Постоянные, когда масса и воздействующая сила не меняются на протяжении длительного временного периода. Воздействия создаются элементами здания (несущими и ограждающими конструкциями), грунтами, гидростатическим давлением.
  • Длительные. Временные перегородки из ГКЛ, стационарное оборудование, складируемые материалы, а также как результат изменения влажности или усадки.
  • Кратковременные. Оборудование, вес людей и транспортных средств, климатические, создаваемые снегом, ветром, перепадами температур, обледенением.
  • Особые. Сейсмические и взрывные воздействия, влекущие изменения структуры грунта, результат столкновения транспортных средств и обусловленные пожаром.

В Своде правил представлены формулы для подсчета, таблицы и схемы по каждому типу нагрузок. Также берется в учет реалистичное сочетание все типов давления.

Показатели массы и нагрузки на изгиб

При расчете профильной трубы: масса и изгиб являются основными показателями. Знать вес погонного метра проката нужно, чтобы не ошибиться в прочностных значениях создаваемой конструкции. Метод определения направлен на подбор оптимального сечения трубного проката при разной его длине. Наглядный пример соотношений этих двух показателей представлен в таблицах ниже.

Табл.№1. Значения для изделий квадратного сечения:

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Табл. №2. Значения для изделий прямоугольного сечения:

Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Методы и формулы для вычисления

Чтобы рассчитать прочность трубы профильной на изгиб необходимо определить максимальное напряжение на ту либо иную точку конструкции. Каждый вид материала, из которого изготавливается прокатная продукция, обладает индивидуальным показателем напряжения и точкой сопротивления.

В учет берутся следующие параметры: вид проката, сечение, толщина стенки, общие характеристики. Владея такими данными, можно предположить, какие будут последствия от воздействия различных факторов, в том числе окружающей среды.

При давлении на поперечную часть профтрубы напряжение создается даже в точках, которые удалены от нейтральной оси.

Получить данные можно разными способами:

  • Берутся готовые показатели из строительных справочников и подставляются в формулу. Такие действия предусматривают выбор трубного проката в соответствии с указанными характеристиками, что позволяет делать самые точные подсчеты прогиба. ГОСТ 8639-82 (для изделий квадратного сечения) и ГОСТ 8645-68 (прямоугольного) регламентированы: момент инерции трубы (I), длину пролета (L), нагрузку (Q), модуль упругости в соответствии СНиП. Схемы вычислений индивидуальные и для каждого случая подбирается формула.
  • Самостоятельно рассчитывается прочность на изгиб. В данном случае применим Закон Гука, который выражается формулой: Pизг = M/W, где Pизг — величина прочностного предела, M — изгибающий момент; W — сопротивление. Такие вычисления требуют дополнений: учитываются характеристики исходного материала, давления и т.д.
  • При помощи калькулятора. В специальную расчетную таблицу вносятся исходные данные — длина пролета, нормативная и расчетная нагрузка, Fmax,количество изделий, расчетное сопротивление, параметры. После нажатия на клавишу «Рассчитать» выдается готовый результат.

Не стоит выполнять расчеты самостоятельно. Нужно уметь пользоваться ГОСТами, СНиПами и владеть сложной специфической техникой — сопроматом. При малейших неточностях в подсчетах не избежать серьезных последствий.

Проще применить один из калькуляторов для расчета нагрузки на профильную трубу:

http://www.rsi-llc.ru/calculator/
http://svoydomtoday.ru/building-onlayn-calculators/336-rschet-kvadratnoy-trubi-na-progib-i-izgib.html
https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/raschet-balok-iz-trub-na-izgib.html

Также полезно будет просмотреть видео:

Расчет нагрузки на профильную трубу калькулятор Ссылка на основную публикацию Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба Прочность профильной трубы на изгиб – таблицы и формулы расчета, определим минимальный радиус загиба

Как производится расчет гибки металла: на примере расчета радиуса профильной трубы

Выбирая профильную трубу для несущих конструкций самостоятельно, заказчик понимает важность точных вычислений параметров и нагрузки. В этой статье мы попробуем разобраться, стоит ли экономить на расчетах.

С приходом лета начинается строительный сезон для компаний, владельцев коттеджей, дачных участков. Кто-то строит беседку, теплицу или забор, другие люди перекрывают кровлю или возводят баню.

И когда перед заказчиком возникает вопрос о несущих конструкциях, чаще выбор останавливается на профильной трубе из-за низкой стоимости и прочности на изгиб при малом весе.

Какая нагрузка действует на профильную трубу

Другой вопрос, как рассчитать размеры профильной трубы так, чтобы обойтись «малой кровью», купить подходящую по нагрузке трубу. Для изготовления перил, оградок, теплиц можно обойтись без расчетов. Но если вы строите навес, кровлю, козырек, без серьезных расчетов нагрузки не обойтись.

Важно! Каждый материал сопротивляется воздействию внешних нагрузок, и сталь – не исключение.

Когда нагрузка на профильную трубу не превышает допустимых значений, то конструкция согнется, но выдержит нагрузку. Если вес груза убрать, профиль примет исходное положение.

В случае превышения допустимых значений нагрузки труба деформируется и остается такой навсегда, либо разрывается в месте сгиба.

Чтобы исключить негативные последствия, при расчете профильной трубы учитывайте:

  Для чего белят дымовые трубы печного отопления?

  1. размеры и сечение (квадратное или прямоугольное);
  2. напряжение конструкции;
  3. прочность стали;
  4. типы возможных нагрузок.

Классификация нагрузок на профильную трубу

Согласно СП 20.13330.2011 по времени действия выделяют следующие типы нагрузок:

  1. постоянные, вес и давление которых не меняется со временем (вес частей здания, грунта и т.д.);
  2. временные длительные (вес лестницы, котлов в коттедже, перегородок из гипсокартона);
  3. кратковременные (снеговые и ветровые, вес людей, мебели, транспорт и т.д.);
  4. особые (землетрясения, взрывы, удар машины и т.д).

На заметку!

К примеру, вы сооружаете навес во дворе участка и используете профильную трубу как несущую конструкцию. Тогда при расчете трубы учитывайте возможные нагрузки:

  1. материал для навеса;
  2. вес снега;
  3. сильный ветер;
  4. возможное столкновение автомобиля с опорой во время неудачной парковки во дворе.

Для этого воспользуйтесь СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». В ней есть карты и правила, необходимые для правильного расчета нагрузки профиля.

Расчетные схемы нагрузки на профильную трубу

Кроме типов и видов нагрузки на профили, при расчете трубы учитываются виды опор и характер распределения нагрузки. Калькулятор рассчитывает, используя только 6 типов расчетных схем.

Максимальные нагрузки на профильную трубу

Некоторые читатели задаются вопросом: «Зачем делать такие сложные расчеты, если мне нужно сварить перила для крыльца». В таких случаях нет необходимости в сложных расчетах с учетом нюансов, так как можно прибегнуть к готовым решениям (таб. 1, 2).

Таблица 1. Нагрузка для профильной трубы квадратного сечения
Размеры трубы, мм
1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров
40х40х2 709 173 72 35 16 5
40х40х3 949 231 96 46 21 6
50х50х2 1165 286 120 61 31 14
50х50х3 1615 396 167 84 43 19
60х60х2 1714 422 180 93 50 26
60х60х3 2393 589 250 129 69 35
80х80х3 4492 1110 478 252 144 82
100х100х3 7473 1851 803 430 253 152
100х100х4 9217 2283 990 529 310 185
120х120х4 13726 3339 1484 801 478 296
140х140х4 19062 4736 2069 1125 679 429
Таблица 2. Нагрузка для профильной трубы прямоугольного сечения (рассчитывается по большей стороне)
Размеры трубы, мм
1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров
50х25х2 684 167 69 34 16 6
60х40х3 1255 308 130 66 35 17
80х40х2 1911 471 202 105 58 31
80х40х3 2672 658 281 146 81 43
80х60х3 3583 884 380 199 112 62
100х50х4 5489 1357 585 309 176 101
120х80х3 7854 1947 846 455 269 164

Это интересно!

Пользуясь готовыми расчетами, помните, что в таблицах 2 и 3 указана максимальная нагрузка, от воздействия которой труба согнется, но не сломается.

При ликвидации нагрузки (прекращение сильного ветра) профиль вновь обретет первоначальное состояние.

Превышение максимальной нагрузки даже на 1 кг ведет к деформации или разрушению конструкции, поэтому покупайте трубу с запасом прочности, в 2 – 3 раза превышающим предельное значение.

Какие бывают размеры профильной трубы, виды обработки проката

Наиболее востребованными являются следующие размеры (мерной длины до 12 м и в отрезках кратного формата):

  • квадратные трубы – сечение от 15х15 до 60х60 мм;
  • прямоугольный профиль – сечение от 15х20 до 44х80 мм.

Стальные трубы профильные (размеры ГОСТом регламентируются) по способу обработки преимущественно подразделяются на такие виды:

Самые востребованные размеры сечения прямоугольной трубы от 15х20 до 44х80 мм

  • бесшовные холоднодеформированные (холоднотянутые и холоднокатаные);
  • горячедеформированные бесшовные стальные трубы (горячекатаные, горячепрессованные и горячекованые);
  • горячедеформированные сварные (прямошовные, спиральношовные);
  • бесшовные (центробежнолитые, теплокатаные и теплотянутые) изделия;
  • прямошовные (электросварные и сварные);
  • свертываемые, паяные и печной сварки трубы;
  • холоднодеформированные (тянутые и катаные);
  • стальные трубы с обработанной поверхностью;
  • обработанные (полированные и шлифованные) изделия с металлическим и неметаллическим покрытием;
  • никелированные и с антикоррозийным покрытием.

Полезный совет! Рекомендуется уточнять длину изделий (включая профильную трубу), размеры и вес в таблицах.

Известны такие основные параметры профильной трубы:

По способу обработки профильные трубы могут быть бесшовные и сварные

  Делаем грибок на трубу дымохода своими руками

  • вид профиля (геометрическая форма на срезе);
  • марка стали или другого металла;
  • длина трубы;
  • диаметр сечения (размеры труб в дюймах и в миллиметрах);
  • толщина стенки;
  • наличие шва;
  • присутствие дополнительной обработки: оцинковка, шлифовка, полирование и пр.

Выпускаются трубы с обработанными срезами, с резьбой на одном или обоих концах и другим типом отделки торцов:

  • суженные и развальцованные металлические стержни;
  • подшипниковые стальные трубы;
  • изделия с высаженными концами и другими видами обработки.

Помимо прямоугольных и квадратных конструкций, соответственно ГОСТу, размеры труб и их форма могут варьироваться в пределах:

  • каплевидного и многоугольного проката;
  • овального и плоскоовального стального профиля.

Бесшовные трубы могут быть теплотянутые, теплокатаные и центробежнолитые

Важно! В сложных условиях эксплуатации (при высокой температуре) применяется профиль высокого давления, к тому же закаленный.

Строительные потребности: профильные трубы, размеры стенок

В настоящее время наиболее востребованными являются мебельный и строительный профили. Трубы прямоугольного и квадратного сечения выпускаются в соответствии с нормами ГОСТ 30245-2003. Без них сложно представить промышленное, военное и гражданское строительство. Данные изделия применяются для изготовления таких конструкций:

  • построек каркасного типа;
  • лестниц и ступеней;
  • перекрытий;
  • навесов и ферм;
  • стоек и подпорок;
  • мостовых колонн;
  • железнодорожных пролетов;
  • складских помещений и комплексов в сфере логистики.

Полезный совет! Не следует спешить заказывать большую партию изделий без уточнений. Рекомендуется предварительно выяснить все показатели профтрубы, чтобы определить ее пригодность для конкретных задач.

Овальный профиль широко используется не только в строительстве, но также и в мебельном производстве

Мебельные заготовки представляют собой никелированный или шлифованный, овальный или квадратный профиль. Чаще всего они формируются из стальных штрипсов толщиной не более 1,5 мм.

Это обусловлено потребностью в легких конструкциях. Такие детали не рассчитаны на повышенную нагрузку, они подвержены механическим воздействиям разрушительного характера.

Как правило, мебельные заготовки являются тонкостенными изделиями небольшой длины:

  • детали квадратного сечения размерами от 10х10 до 30х30 мм;
  • элементы прямоугольного вида – от 20х10 до 40х25 мм;
  • заготовки овального и плоскоовального типа в пределах формата 10х20 мм.

Мебельный профилированный трубопрокат выпускается в соответствии с ТУ предприятий, например, ТУ 14-105-737-2004, а также согласно перечисленным ранее нормам ГОСТа.

Высокие требования предъявляются к качеству обработки поверхности и геометрии труб. Овальный и плоскоовальный профили эстетичны, они имеют меньшие размеры.

Цена за метр профильных труб, используемых для мебельного производства, будет на порядок выше стоимости других видов изделий трубопроката.

Методы расчета нагрузок на профильную трубу

Для расчета нагрузок на профили используются методы:

  1. расчет нагрузки при помощи справочных таблиц;
  2. использование формулы напряжения при изгибе трубы;
  3. определение нагрузки при помощи специального калькулятора.

Как рассчитать нагрузку с помощью справочных таблиц

Этот метод точен и учитывает виды опор, закрепление профиля на опорах и характер нагрузки. Для расчета прогиба профильной трубы с помощью справочных таблиц необходимы следующие данные:

  1. значение момента инерции трубы (I) из таблиц ГОСТ 8639-82 (для квадратных труб) и ГОСТ 8645-68 (для прямоугольных труб);
  2. значение длины пролета (L);
  3. значение нагрузки на трубу (Q);
  4. значение модуля упругости из действующего СНиП.

Эти значения подставляют в нужную формулу, которая зависит от закрепления на опорах и распределения нагрузки. Для каждой расчетной схемы нагрузки формулы прогиба меняются.

Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе профильной трубы

Расчет напряжения при изгибе вычисляется при помощи формулы:

где M – изгибающий момент силы, а W – сопротивление.

  Выбираем модульную печь для дома

Согласно закону Гука сила упругости прямо пропорциональна величине деформации. Теперь подставляют значения для нужного профиля. Дальше формула уточняется и дополняется, исходя из характеристик стали для профильной трубы, нагрузки и т.д.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector