Càlcul d'una canonada de perfil per a la flexió: per a què i com es fan aquests càlculs

Les canonades de perfil s’utilitzen àmpliament en la construcció privada i industrial. A partir d’ells creen arbres, hivernacles, garatges, dependències, cartelleres. Els dissenys no només són rectangulars clàssics, sinó que també poden tenir la més diversa configuració. Per tant, és molt important calcular correctament la flexió màxima permesa per a canonades. Això proporcionarà a l’edifici força, durabilitat i permetrà mantenir la seva forma original.

En la fabricació d’estructures a partir de canonades de perfil, no s’ha de doblar “a ull”, s’han de fer càlculs adequats

Propietats i característiques dels productes tubulars amb forma

És habitual anomenar canonades com a canonades, la secció transversal de les quals és diferent a la rodona. Les opcions més habituals són els productes quadrats i rectangulars. Són especialment populars pel fet que el disseny final creat sobre la seva base té un pes relativament baix. A més! Per la seva forma específica, la fixació dels elements del tub a diverses superfícies i es simplifica molt.

Aquests productes de construcció estan fets amb una àmplia gamma d'aliatges i metalls. Tot i això, s’utilitzen sovint canonades de perfil fetes amb acer aliat i de carboni baix. Cada metall es caracteritza per tenir una qualitat tan natural com un punt de resistència. Pot ser tant màxim com mínim. El primer, en particular, provoca que la deformació de les estructures construïdes condueixi a excessos, cosa que pot provocar embussos.

Quan es doblega, és important tenir en compte característiques com el tipus de producte i la seva densitat, secció transversal, mida, així com la flexibilitat del material i la seva rigidesa. Coneixent totes aquestes propietats del metall, el contractista serà capaç d’entendre com es comportarà l’estructura durant l’operació.

A més, cal recordar que quan el producte està doblegat, les seves parts internes es comprimeixen, la qual cosa comporta un augment de la seva densitat i una disminució de la mida. La longitud de la capa exterior augmenta en conseqüència, es fa més estirada, però menys densa. A més, fins i tot al final del procés, es conserven les característiques inicials de les seccions mitjanes.

Quan es doblega una canonada, cal tenir en compte les propietats del material a partir del qual es realitza, les seves dimensions i el gruix de la paret.

Important! La tensió durant la flexió del perfil de la canonada es produirà necessàriament fins i tot en els segments de producte en la mesura del possible de la zona neutra. Especialment alta pressió experimentarà capes situades a les proximitats de la zona neutra anterior.

Com afecta la força del material als radis de flexió permesos?

Els GOST que operen al territori del nostre país regulen amb prou detall les característiques i propietats dels elements utilitzats en el càlcul de la resistència a la flexió de la canonada. En primer lloc, en aquest context, considerem el radi mínim pel qual es permet doblegar un producte tubular amb forma. Depèn de les condicions de flexió. Si aquest procediment es realitza amb escalfament o amb el farciment de la cavitat del tub amb sorra, el valor del diàmetre exterior comença a 3,5 DN (DN significa un pas condicional).

En el cas que el contractista pugui utilitzar equips especialitzats (per exemple, una màquina doblegadora de canonades) que permet realitzar la seqüència d’operacions necessàries sense escalfar, o altres mesures addicionals, el diàmetre mínim és de 4 DN.

Si cal realitzar una flexió prou nítida, el diàmetre hauria de ser com a mínim de 10 DN, ja que aquest procediment es realitzarà mitjançant altres mètodes, principalment a temperatures elevades.

Per descomptat, els valors proporcionats per les normes estatals poden reduir-se lleugerament, però cal calcular amb molta cura la canonada de perfil. Desviacions de GOST són possibles si, amb el mètode de doblatge utilitzat, es garanteix el canvi de gruix de la paret de l'original en un 15%. Només llavors podeu estar segur que la flexió per valors més petits no tindrà un efecte significatiu en la força de l'estructura en el futur.

És possible doblegar la canonada fins al radi màxim admissible només amb l'ajut d'una màquina o dispositiu especial

Quines fórmules i taules s’utilitzen

Per calcular correctament la força de flexió de la canonada, cal esbrinar la longitud de la peça. Això es fa segons la fórmula següent:

D = 0,0175 × P × Y + p1, on

D és la longitud de la peça; P és el radi de flexió de la canonada (mm); Y és l'angle de flexió obligatori; p1 és la distància per subjectar la peça necessària quan es fa servir equipament especial.

A continuació, avaluem la magnitud de la secció de flexió proposada segons aquesta fórmula:

D1 = π × Y / 180 (P + DN / 2), on

D1 - la longitud de la secció doblegada; π és una constant matemàtica coneguda; Y - angle de flexió (graus); Diàmetre DN a la superfície exterior de la canonada (mm).

Els GOST núm. 617/90 i núm. 494/90 contenen els valors més petits de les característiques principals, sobre la base dels quals es calcula la força del producte de canonada de perfil per a la flexió.

És bo saber-ho! Aquest enfocament -la regulació dels valors mínims- proporciona la comoditat del màster, així com la màxima seguretat en la realització de treballs i, per descomptat, durant el funcionament d’estructures, en particular, construïdes a partir de perfils de llautó i coure.

A la taula següent es descriuen les principals característiques utilitzades en el procés de càlcul de la força de flexió d'una canonada.

Taula 1

Les dades d'aquesta taula corresponen a productes de llautó tubular i coure. I el càlcul de la càrrega de flexió del tub de perfil d’acer es realitza d’acord amb les dades següents (GOST núm. 3263/75).

taula 2

Els principals paràmetres que s’han de tenir en compte a l’hora de determinar la càrrega de flexió són el gruix de paret i el diàmetre de la peça. La correlació d’aquests dos indicadors es presenta a la taula següent. Per cert, la informació que hi ha es pot utilitzar per calcular la càrrega a la canonada de secció circular.

Taula 3

Hi ha una cosa més a dir. Es requereix a diverses calculadores en línia presents a Internet que substitueixen el càlcul manual de la càrrega del tipus en qüestió. Funcionen d’acord amb les fórmules que s’hi estableixen, orientades a diverses mostres de productes per a tubs. L’amplitud d’aplicacions d’una moderna calculadora en línia és molt àmplia: a partir del càlcul més senzill d’un tub rodó per a la deflexió i acabant amb el càlcul de la càrrega al tub de perfil quan es doblega.

De vegades és inevitable la deformació de les canonades al revolt, però pot degradar el rendiment de l'estructura acabada

Procés de flexió

Qualsevol deformació comporta una disminució de la capacitat de suport de la canonada de perfil i va acompanyada de l’aparició de tensions prolongades a les seves parets. A la capa interior, a causa de la compressió del metall, augmenta la densitat i, a la part exterior, la tensió, per contra, disminueix el valor d’aquest indicador. La forma de la secció transversal també canvia com s'esperava. La combinació d’aquests factors condueix a que la capacitat de suport de l’estructura al revolt es redueix notablement. Això és cert per a una canonada rodona, així com per a un producte de canonada rectangular i quadrada. A més, durant els dos últims, aquest fenomen no és tan pronunciat que per a una canonada de secció circular.

Tot i això, en qualsevol cas, cal un enfocament minuciós per avaluar el grau de càrrega aplicada durant la flexió de la peça. Aleshores no apareixeran falles i curvatures innecessàries. Des del punt de vista de la finalitat funcional, es tracta, en primer lloc, de canonades rodones des de les quals es realitzen corbes per als sistemes d’abastament d’aigua.

És bo saber-ho! Els plecs formats formen bloquejos, augmenten la resistència del fluid transportat i redueixen la permeabilitat del medi de treball.

Per tant, el grau de deformació oval d'una part amb un diàmetre de fins a 20 mm no hauria de superar el 15 per cent. Amb un augment de diàmetre, el valor d’aquest indicador disminueix fins al nivell del 12,5 per cent. Els mateixos nombres també s’utilitzen per determinar la càrrega òptima en el desviament d’una canonada amb secció de perfil, i els diàmetres anteriors fan referència al rectangle (a) o al quadrat (a) del cercle inscrit / descrit a / al voltant.

Aplica la llei de Hooke

El càlcul de la resistència a la flexió d’un producte tubular es redueix, segons la llei de Hooke, a una simple determinació del valor màxim d’esforç del punt estructural estudiat. En aquest cas, és important tenir en compte de quin material està format el perfil, ja que cadascun d’ells es caracteritza pel seu propi indicador d’estrès.

Segons la llei de Hooke, la força elàstica està en proporció directa amb el grau de deformació. En general, la fórmula següent s'utilitza per als càlculs:

H = P / V, on

N és la tensió; P és la magnitud del revolt al llarg de l’eix de la força aplicada; V és el valor de la resistència a la flexió, que es pren al llarg de l'eix anterior.

Al doblar canonades, cal recordar que la càrrega de la peça no ha de ser massa forta, sinó que la canonada simplement esclatarà

Determinar el valor normal de resistència s’inclou en el cercle de les tasques principals d’una persona que ha decidit erigir una estructura a partir d’un perfil. I l'ús de la fórmula per calcular el nivell òptim de força que actua sobre la canonada implica la verificació de la correcció dels resultats. Per fer-ho, heu de conèixer diverses normes i, segurament, seguir-les. Es formulen breument de la manera següent:

• Abans de continuar amb els càlculs, cal dibuixar almenys un esbós del futur disseny. D’aquesta manera, estarà assegurat davant d’errors causats per una mala interpretació de la forma de l’estructura;
• per evitar deformacions o destruccions del perfil que impedeixin el funcionament de l’edifici, s’ha de tenir en compte el material de la seva fabricació i el gruix de paret;
• Després d’haver calculat la força de flexió de la canonada, cal estudiar detingudament els resultats. No han de superar els valors màxims.

Doncs bé, la regla bàsica és: fer els càlculs de manera lenta, precisa, precisa. Utilitzeu fórmules adequades en cada etapa, no ajusteu els valors a les que us resultin beneficioses.