Berechnung eines Profilrohres zum Biegen: Wofür und wie werden solche Berechnungen durchgeführt?

Profilrohre sind im privaten und industriellen Bauwesen weit verbreitet. Aus ihnen entstehen Lauben, Gewächshäuser, Garagen, Nebengebäude, Werbetafeln. Designs sind nicht nur klassisch rechteckig, sondern können auch unterschiedlichste Konfigurationen aufweisen. Daher ist es sehr wichtig, die maximal zulässige Rohrbiegung korrekt zu berechnen. Dies verleiht dem Gebäude Festigkeit, Haltbarkeit und ermöglicht es, seine ursprüngliche Form beizubehalten.

Bei der Herstellung von Strukturen aus einem Profilrohr darf es nicht „mit dem Auge“ gebogen werden - entsprechende Berechnungen sollten durchgeführt werden

Eigenschaften und Merkmale geformter röhrenförmiger Produkte

Es ist üblich, Rohre als Rohre zu bezeichnen, deren Querschnitt sich vom runden unterscheidet. Die häufigsten Optionen sind quadratische und rechteckige Produkte. Sie sind besonders beliebt bei der Tatsache, dass das endgültige Design, das auf ihrer Basis erstellt wurde, ein relativ geringes Gewicht hat. Außerdem! Aufgrund seiner spezifischen Form wird die Befestigung der Rohrelemente an verschiedenen Oberflächen und aneinander stark vereinfacht.

Diese Bauprodukte werden aus einer Vielzahl von Legierungen und Metallen hergestellt. Am häufigsten werden jedoch Profilrohre aus niedriglegiertem Stahl und Kohlenstoffstahl verwendet. Jedes Metall zeichnet sich durch eine natürliche Qualität als Widerstandspunkt aus. Es kann sowohl maximal als auch minimal sein. Das erste verursacht insbesondere die Verformung der konstruierten Strukturen, führt zu Überschüssen, die zu Knicken führen können.

Beim Biegen ist es wichtig, Eigenschaften wie die Art des Produkts und seine Dichte, seinen Querschnitt, seine Größe sowie die Flexibilität des Materials und seine Steifigkeit zu berücksichtigen. Wenn der Auftragnehmer alle diese Eigenschaften des Metalls kennt, kann er verstehen, wie sich die Struktur während des Betriebs verhält.

Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass beim Biegen des Produkts seine Innenteile zusammengedrückt werden, was zu einer Zunahme ihrer Dichte und einer Abnahme der Größe führt. Die Länge der äußeren Schicht nimmt entsprechend zu, sie wird stärker gedehnt, aber weniger dicht. Darüber hinaus bleiben auch am Ende des Prozesses die ursprünglichen Eigenschaften der Mittelteile erhalten.

Beim Biegen eines Rohrs müssen die Eigenschaften des Materials, aus dem es hergestellt ist, seine Abmessungen und Wandstärken berücksichtigt werden

Wichtig! Spannungen während des Biegens des Rohrprofils treten notwendigerweise auch an den Produktsegmenten auf, die so weit wie möglich von der neutralen Zone entfernt sind. Bei besonders hohem Druck treten Schichten auf, die sich in unmittelbarer Nähe der obigen neutralen Zone befinden.

Wie wirkt sich die Materialfestigkeit auf die zulässigen Biegeradien aus?

Auf dem Gebiet unseres Landes tätige GOST regeln die Eigenschaften und Eigenschaften der zur Berechnung der Biegefestigkeit des Rohrs verwendeten Elemente hinreichend detailliert. Zunächst betrachten wir in diesem Zusammenhang den minimalen Radius, um den ein geformtes Rohrprodukt gebogen werden darf. Das hängt von den Biegebedingungen ab. Wenn dieser Vorgang beim Erhitzen oder beim Befüllen des Rohrhohlraums mit Sand durchgeführt wird, beginnt der Wert des Außendurchmessers bei 3,5 DN (DN bedeutet einen bedingten Durchgang).

Wenn der Auftragnehmer spezielle Geräte (z. B. eine Rohrbiegemaschine) verwenden kann, mit denen Sie die Abfolge der erforderlichen Vorgänge ohne Erwärmung oder andere zusätzliche Maßnahmen ausführen können, beträgt der Mindestdurchmesser 4 DN.

Wenn eine ausreichend scharfe Biegung erforderlich ist, sollte der Durchmesser mindestens 10 DN betragen, da dieses Verfahren auf andere Weise durchgeführt wird, hauptsächlich bei hohen Temperaturen.

Natürlich können die von staatlichen Normen vorgegebenen Werte leicht reduziert werden, aber dann ist es notwendig, das Profilrohr für das Biegen sehr sorgfältig zu berechnen. Abweichungen von GOST sind möglich, wenn sich bei der verwendeten Biegemethode die Wandstärke gegenüber dem Original um 15% ändert. Nur dann können wir sicher sein, dass das Biegen um kleinere Werte in Zukunft keinen wesentlichen Einfluss auf die strukturelle Festigkeit hat.

Das Rohr kann nur mit Hilfe einer speziellen Maschine oder Vorrichtung auf den maximal zulässigen Radius gebogen werden

Welche Formeln und Tabellen werden verwendet?

Für die korrekte Berechnung der Rohrbiegefestigkeit muss die Länge des Teils ermittelt werden. Dies erfolgt nach folgender Formel:

D = 0,0175 × P × Y + p1, wobei

D ist die Länge des Werkstücks; P ist der Biegeradius des Rohrs (mm); Y ist der erforderliche Biegewinkel; p1 ist der Abstand zum Halten des Werkstücks, der bei Verwendung spezieller Geräte erforderlich ist.

Als nächstes bewerten wir die Größe des vorgeschlagenen Biegeabschnitts gemäß dieser Formel:

D1 = π × Y / 180 (P + DN / 2), wobei

D1 - die Länge des gebogenen Abschnitts; π ist eine bekannte mathematische Konstante; Y - Biegewinkel (Grad); DN - Durchmesser an der Rohroberfläche (mm).

Die GOSTs Nr. 617/90 und Nr. 494/90 enthalten die kleinsten Werte der Haupteigenschaften, auf deren Grundlage die Festigkeit des Profilrohrprodukts beim Biegen berechnet wird.

Gut zu wissen! Dieser Ansatz - die Regelung von Mindestwerten - bietet den Komfort des Masters sowie die größte Sicherheit bei der Ausführung von Arbeiten und natürlich beim Betrieb von Bauwerken, insbesondere aus Messing- und Kupferprofilen.

Die Hauptmerkmale, die bei der Berechnung der Biegefestigkeit eines Rohrs verwendet werden, sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle 1

Die Daten in dieser Tabelle beziehen sich auf Messing- und Kupferrohrprodukte. Die Berechnung der Biegebelastung des Profilrohrs aus Stahl erfolgt nach den nachstehenden Angaben (GOST Nr. 3263/75).

Tabelle 2

Zu den wichtigsten Parametern, die bei der Bestimmung der Biegebelastung berücksichtigt werden müssen, gehören die Wandstärke und der Durchmesser des Werkstücks. Die Korrelation dieser beiden Indikatoren ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Die darin enthaltenen Informationen können übrigens zur Berechnung der Belastung des Rohrs mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden.

Tisch 3

Es gibt noch etwas zu sagen. Verschiedene im Internet vorhandene Online-Rechner sollen die manuelle Berechnung der Last des betreffenden Typs ersetzen. Sie arbeiten nach den darin festgelegten Formeln und orientieren sich an verschiedenen Proben von Rohrprodukten. Das Anwendungsspektrum eines modernen Online-Rechners ist sehr breit: Beginnend mit der einfachsten Berechnung eines Rundrohrs für die Durchbiegung bis hin zur Berechnung der Belastung des Profilrohrs beim Biegen.

Eine Verformung der Rohre an der Biegung ist manchmal unvermeidlich, kann jedoch die Leistung der fertigen Struktur beeinträchtigen

Biegeprozess

Jede Verformung führt zu einer Verringerung der Tragfähigkeit des Profilrohrs und geht mit dem Auftreten längerer Spannungen an seinen Wänden einher. Auf der inneren Schicht nimmt aufgrund der Kompression des Metalls die Dichte zu, und auf dem äußeren Teil verringert die Spannung im Gegensatz dazu den Wert dieses Indikators. Die Querschnittsform ändert sich ebenfalls wie erwartet. Die Kombination dieser Faktoren führt dazu, dass die Tragfähigkeit der Struktur an der Biegung deutlich reduziert wird. Dies gilt sowohl für ein rundes Rohr als auch für ein rechteckiges und quadratisches Rohrprodukt. Darüber hinaus ist dieses Phänomen bei den letzten beiden nicht so ausgeprägt wie bei einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt.

In jedem Fall ist jedoch ein sorgfältiger Ansatz zur Beurteilung des Grads der aufgebrachten Last während des Biegens des Werkstücks erforderlich. Dann erscheinen keine unnötigen Fehler und Krümmungen darauf. Unter dem Gesichtspunkt des funktionalen Zwecks handelt es sich zunächst um runde Rohre, aus denen Biegungen für Wasserversorgungssysteme hergestellt werden.

Gut zu wissen! Die gebildeten Falten führen zu Verstopfungen, erhöhen den Widerstand der transportierten Flüssigkeit und verringern die Durchlässigkeit des Arbeitsmediums.

Daher sollte der Grad der ovalen Verformung für ein Teil mit einem Durchmesser von bis zu 20 mm 15 Prozent nicht überschreiten. Mit zunehmendem Durchmesser sinkt der Wert dieses Indikators auf 12,5 Prozent. Die gleichen Zahlen werden auch verwendet, um die optimale Belastung der Durchbiegung eines Rohrs mit einem Profilabschnitt zu bestimmen, und die obigen Durchmesser beziehen sich auf das Rechteck (a) oder Quadrat (a) des Kreises, der in / um eingeschrieben / beschrieben ist.

Wenden Sie das Hookesche Gesetz an

Die Berechnung der Biegefestigkeit eines Rohrprodukts reduziert sich nach dem Hookeschen Gesetz auf eine einfache Bestimmung des maximalen Spannungswertes für den untersuchten Strukturpunkt. Gleichzeitig ist es wichtig zu überlegen, aus welchem ​​Material das Profil besteht, da jedes von ihnen einen eigenen Spannungsindikator hat.

Nach dem Hookeschen Gesetz steht die elastische Kraft in direktem Verhältnis zum Verformungsgrad. Im Allgemeinen wird die folgende Formel für Berechnungen verwendet:

H = P / V, wobei

N ist die Spannung; P ist die Größe der Biegung entlang der Achse der ausgeübten Kraft; V ist der Wert des Biegewiderstands, der entlang der obigen Achse genommen wird.

Beim Biegen von Rohren ist zu beachten, dass die Belastung des Werkstücks nicht zu stark sein darf, da das Rohr sonst einfach platzt

Die Bestimmung des Normalwerts des Widerstands ist im Kreis der Hauptaufgaben der Person enthalten, die die Entscheidung getroffen hat, die Struktur aus dem Profil zu errichten. Die Verwendung der Formel zur Berechnung des optimalen Kraftniveaus, das auf das Rohr wirkt, beinhaltet die Überprüfung der Richtigkeit der Ergebnisse. Dazu müssen Sie eine Reihe von Regeln kennen und diese natürlich befolgen. Sie werden kurz wie folgt formuliert:

• Bevor Sie mit den Berechnungen fortfahren, müssen Sie mindestens eine Skizze des zukünftigen Entwurfs zeichnen. Sie sind also gegen Fehler versichert, die durch ein Missverständnis der Form der Struktur verursacht werden.
• Um eine Verformung oder Zerstörung des Profils zu verhindern, die den Betrieb des Gebäudes behindert, sollten das Material seiner Herstellung und die Wandstärke berücksichtigt werden.
• Nachdem die Biegefestigkeit des Rohrs berechnet wurde, müssen die Ergebnisse sorgfältig untersucht werden. Sie dürfen die Maximalwerte nicht überschreiten.

Nun, die Grundregel lautet: Führen Sie die Berechnungen langsam, genau und genau durch. Verwenden Sie in jeder Phase geeignete Formeln. Passen Sie die Werte nicht an diejenigen an, die für Sie von Vorteil sind.