Υπολογισμός σωλήνα προφίλ για κάμψη: για τι και πώς γίνονται τέτοιοι υπολογισμοί

Οι σωλήνες προφίλ χρησιμοποιούνται ευρέως σε ιδιωτικές και βιομηχανικές κατασκευές. Από αυτά δημιουργούν άξονες, θερμοκήπια, γκαράζ, εξωτερικά κτίρια, πινακίδες. Τα σχέδια δεν είναι μόνο κλασικά ορθογώνια, αλλά μπορούν επίσης να έχουν την πιο διαφορετική διαμόρφωση. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να υπολογίσετε σωστά τη μέγιστη επιτρεπόμενη κάμψη σωλήνων. Αυτό θα προσφέρει στο κτίριο αντοχή, αντοχή και θα διατηρήσει το αρχικό του σχήμα.

Κατά την κατασκευή δομών από σωλήνα προφίλ, δεν πρέπει να λυγίζει «από το μάτι» - πρέπει να γίνονται κατάλληλοι υπολογισμοί

Ιδιότητες και χαρακτηριστικά διαμορφωμένων σωληνοειδών προϊόντων

Είναι σύνηθες να ονομάζουμε σωλήνες ως σωλήνες, η διατομή των οποίων διαφέρει από στρογγυλό. Οι πιο συνηθισμένες επιλογές είναι τετράγωνα και ορθογώνια προϊόντα. Είναι ιδιαίτερα δημοφιλείς με το γεγονός ότι ο τελικός σχεδιασμός που δημιουργήθηκε με βάση τους έχει σχετικά χαμηλό βάρος. Εξάλλου! Λόγω του ειδικού του σχήματος, η στερέωση των στοιχείων του σωλήνα σε διάφορες επιφάνειες και η μία στην άλλη απλοποιείται πολύ.

Αυτά τα δομικά προϊόντα κατασκευάζονται από μια μεγάλη γκάμα κραμάτων και μετάλλων. Ωστόσο, οι σωλήνες προφίλ κατασκευασμένοι από χάλυβα χαμηλού κράματος και άνθρακα χρησιμοποιούνται συχνότερα. Κάθε μέταλλο χαρακτηρίζεται από μια τόσο φυσική ποιότητα ως σημείο αντίστασης. Μπορεί να είναι τόσο μέγιστο όσο και ελάχιστο. Το πρώτο, ειδικότερα, προκαλεί την παραμόρφωση των δομημένων κατασκευών, οδηγεί σε υπερβολές, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν σε συστροφές.

Κατά την κάμψη, είναι σημαντικό να ληφθούν υπόψη τέτοια χαρακτηριστικά όπως ο τύπος του προϊόντος και η πυκνότητα, η διατομή, το μέγεθος, καθώς και η ευκαμψία του υλικού και η ακαμψία του. Γνωρίζοντας όλες αυτές τις ιδιότητες του μετάλλου, ο ανάδοχος θα είναι σε θέση να καταλάβει πώς θα συμπεριφέρεται η κατασκευή κατά τη λειτουργία.

Επιπλέον, πρέπει να θυμόμαστε ότι όταν το προϊόν λυγίζει, τα εσωτερικά του μέρη συμπιέζονται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της πυκνότητάς τους και μείωση του μεγέθους. Το μήκος του εξωτερικού στρώματος αυξάνεται ανάλογα, γίνεται πιο τεντωμένο, αλλά λιγότερο πυκνό. Επιπλέον, ακόμη και στο τέλος της διαδικασίας, διατηρούνται τα αρχικά χαρακτηριστικά των μεσαίων τμημάτων.

Κατά την κάμψη ενός σωλήνα, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι ιδιότητες του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται, οι διαστάσεις του και το πάχος του τοιχώματος

Σπουδαίος! Το άγχος κατά την κάμψη του προφίλ του σωλήνα θα εμφανιστεί αναγκαστικά ακόμη και στα τμήματα του προϊόντος όσο το δυνατόν περισσότερο από την ουδέτερη ζώνη. Ιδιαίτερα υψηλή πίεση θα αντιμετωπίσει στρώματα που βρίσκονται κοντά στην παραπάνω ουδέτερη ζώνη.

Πώς επηρεάζει η αντοχή του υλικού τις επιτρεπόμενες ακτίνες κάμψης;

Τα GOST που λειτουργούν στην επικράτεια της χώρας μας ρυθμίζουν με επαρκή λεπτομέρεια τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες των στοιχείων που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της αντοχής κάμψης του σωλήνα. Πρώτα απ 'όλα, σε αυτό το πλαίσιο, θεωρούμε την ελάχιστη ακτίνα με την οποία επιτρέπεται να λυγίζει ένα σχήμα σωληνοειδούς προϊόντος. Εξαρτάται από τις συνθήκες κάμψης. Εάν αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται με θέρμανση ή με συσκευασία της κοιλότητας του σωλήνα με άμμο, η τιμή της εξωτερικής διαμέτρου ξεκινά από 3,5 DN (το DN αναφέρεται σε μια υπό όρους διέλευση).

Στην περίπτωση που ο ανάδοχος μπορεί να χρησιμοποιήσει εξειδικευμένο εξοπλισμό (για παράδειγμα, ένα μηχάνημα κάμψης σωλήνων) που σας επιτρέπει να εκτελέσετε τη σειρά των απαραίτητων λειτουργιών χωρίς θέρμανση ή άλλα πρόσθετα μέτρα, τότε η ελάχιστη διάμετρος είναι 4 DN.

Εάν είναι απαραίτητο να εκτελεστεί μια αρκετά έντονη κάμψη, η διάμετρος πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 DN, καθώς αυτή η διαδικασία θα πραγματοποιηθεί με άλλες μεθόδους, κυρίως σε υψηλές θερμοκρασίες.

Φυσικά, οι τιμές που παρέχονται από τα πρότυπα της κατάστασης μπορούν να μειωθούν ελαφρώς, αλλά τότε είναι απαραίτητο να υπολογιστεί ο σωλήνας προφίλ για κάμψη πολύ προσεκτικά. Οι αποκλίσεις από το GOST είναι δυνατές εάν, με τη χρησιμοποιούμενη μέθοδο κάμψης, το πάχος του τοιχώματος είναι εγγυημένο ότι θα αλλάξει από το αρχικό κατά 15%. Μόνο τότε μπορείτε να είστε σίγουροι ότι η κάμψη με μικρότερες τιμές δεν θα έχει σημαντική επίδραση στην αντοχή της δομής στο μέλλον.

Είναι δυνατή η κάμψη του σωλήνα στη μέγιστη επιτρεπόμενη ακτίνα για αυτό μόνο με τη βοήθεια ειδικού μηχανήματος ή συσκευής

Ποιοι τύποι και πίνακες χρησιμοποιούνται

Για τον σωστό υπολογισμό της αντοχής κάμψης του σωλήνα, είναι απαραίτητο να μάθετε το μήκος του εξαρτήματος. Αυτό γίνεται σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

D = 0,0175 × P × Y + p1, όπου

D είναι το μήκος του τεμαχίου εργασίας. P είναι η ακτίνα κάμψης του σωλήνα (mm). Y είναι η απαιτούμενη γωνία κάμψης. p1 είναι η απόσταση συγκράτησης του απαιτούμενου τεμαχίου εργασίας όταν χρησιμοποιείτε ειδικό εξοπλισμό.

Στη συνέχεια, αξιολογούμε το μέγεθος του προτεινόμενου τμήματος κάμψης σύμφωνα με αυτόν τον τύπο:

D1 = π × Υ / 180 (P + DN / 2), όπου

D1 - το μήκος του λυγισμένου τμήματος. π είναι μια γνωστή μαθηματική σταθερά. Y - γωνία κάμψης (μοίρες) DN - διάμετρος στην εξωτερική επιφάνεια του σωλήνα (mm).

Οι αριθμοί GOST 617/90 και 494/90 περιέχουν τις μικρότερες τιμές των κύριων χαρακτηριστικών, βάσει των οποίων υπολογίζεται η ισχύς του προϊόντος σωλήνα προφίλ για κάμψη.

Καλό να ξέρω! Αυτή η προσέγγιση - η ρύθμιση των ελάχιστων τιμών - παρέχει την ευκολία του πλοιάρχου, καθώς και τη μεγαλύτερη ασφάλεια κατά την εκτέλεση εργασιών και, φυσικά, κατά τη λειτουργία δομών, ιδίως, κατασκευασμένων από ορείχαλκο και χαλκό προφίλ.

Τα κύρια χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία υπολογισμού της αντοχής κάμψης ενός σωλήνα δίδονται στον παρακάτω πίνακα.

Τραπέζι 1

Τα δεδομένα σε αυτόν τον πίνακα αφορούν προϊόντα ορείχαλκου και χαλκού. Και ο υπολογισμός του φορτίου κάμψης στον αγωγό προφίλ από χάλυβα πραγματοποιείται σύμφωνα με τα παρακάτω δεδομένα (GOST No. 3263/75).

πίνακας 2

Οι κύριες παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον προσδιορισμό του φορτίου κάμψης περιλαμβάνουν το πάχος του τοιχώματος και τη διάμετρο του τεμαχίου εργασίας. Ο συσχετισμός αυτών των δύο δεικτών παρουσιάζεται στον επόμενο πίνακα. Παρεμπιπτόντως, οι πληροφορίες που περιέχονται σε αυτήν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό του φορτίου στο σωλήνα κυκλικής διατομής.

Πίνακας 3

Υπάρχει ένα ακόμη πράγμα που πρέπει να ειπωθεί. Διάφοροι υπολογιστές on-line που υπάρχουν στο Διαδίκτυο καλούνται να αντικαταστήσουν τον μη αυτόματο υπολογισμό του φορτίου του εν λόγω τύπου. Λειτουργούν σύμφωνα με τους τύπους που καθορίζονται σε αυτά, προσανατολισμένα σε διάφορα δείγματα προϊόντων σωλήνων. Το εύρος των εφαρμογών ενός σύγχρονου υπολογιστή on-line είναι πολύ ευρύ: ξεκινώντας από τον απλούστερο υπολογισμό ενός στρογγυλού σωλήνα για εκτροπή και τελειώνοντας με τον υπολογισμό του φορτίου στον σωλήνα προφίλ όταν είναι λυγισμένος.

Η παραμόρφωση των σωλήνων στη στροφή είναι μερικές φορές αναπόφευκτη, αλλά μπορεί να υποβαθμίσει την απόδοση της τελικής κατασκευής

Διαδικασία κάμψης

Οποιαδήποτε παραμόρφωση οδηγεί σε μείωση της φέρουσας ικανότητας του προφίλ σωλήνα και συνοδεύεται από εμφάνιση παρατεταμένων τάσεων στα τοιχώματά του. Στο εσωτερικό στρώμα, λόγω της συμπίεσης του μετάλλου, η πυκνότητα αυξάνεται και στο εξωτερικό μέρος, η ένταση, αντίθετα, μειώνει την τιμή αυτού του δείκτη. Το σχήμα διατομής αλλάζει επίσης όπως αναμενόταν. Ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων οδηγεί στο γεγονός ότι η φέρουσα ικανότητα της δομής στην καμπή μειώνεται σημαντικά. Αυτό ισχύει για ένα στρογγυλό σωλήνα, καθώς και για ένα ορθογώνιο και τετράγωνο προϊόν σωλήνα. Επιπλέον, για τα δύο τελευταία, αυτό το φαινόμενο δεν είναι τόσο έντονο από ό, τι για ένα σωλήνα με κυκλική διατομή.

Ωστόσο, σε κάθε περίπτωση, απαιτείται προσεκτική προσέγγιση για την εκτίμηση του βαθμού εφαρμοζόμενου φορτίου κατά την κάμψη του τεμαχίου εργασίας. Τότε δεν θα εμφανιστούν περιττά σφάλματα και καμπυλότητες. Από την άποψη του λειτουργικού σκοπού, αυτό αφορά, καταρχάς, στρογγυλούς σωλήνες από τους οποίους γίνονται κάμψεις για συστήματα παροχής νερού.

Καλό να ξέρω! Οι σχηματισμένες πτυχώσεις οδηγούν σε μπλοκαρίσματα, αυξάνουν την αντίσταση του μεταφερόμενου ρευστού και μειώνουν τη διαπερατότητα του μέσου εργασίας.

Επομένως, ο βαθμός οβάλ παραμόρφωσης για ένα μέρος με διάμετρο έως 20 mm δεν πρέπει να υπερβαίνει το 15 τοις εκατό. Με αύξηση της διαμέτρου, η τιμή αυτού του δείκτη μειώνεται στο επίπεδο του 12,5 τοις εκατό. Οι ίδιοι αριθμοί χρησιμοποιούνται επίσης για τον προσδιορισμό του βέλτιστου φορτίου στην εκτροπή ενός σωλήνα με διατομή προφίλ, και οι παραπάνω διάμετροι αναφέρονται στο ορθογώνιο (a) ή το τετράγωνο (a) του κύκλου που είναι εγγεγραμμένος / περιγράφεται στο / γύρω.

Εφαρμόστε το νόμο του Hooke

Ο υπολογισμός της αντοχής κάμψης ενός σωληνοειδούς προϊόντος μειώνεται, σύμφωνα με τη νομοθεσία του Hooke, σε έναν απλό προσδιορισμό της μέγιστης τιμής πίεσης για το δομικό σημείο που μελετάται. Ταυτόχρονα, είναι σημαντικό να εξεταστεί το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο το προφίλ, καθώς καθένα από αυτά έχει το δικό του δείκτη πίεσης.

Σύμφωνα με το νόμο του Hooke, η ελαστική δύναμη είναι σε άμεση αναλογία με τον βαθμό παραμόρφωσης. Γενικά, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος για υπολογισμούς:

H = P / V, όπου

N είναι η τάση. P είναι το μέγεθος της κάμψης κατά μήκος του άξονα της εφαρμοζόμενης δύναμης. V είναι η τιμή της αντίστασης κάμψης, η οποία λαμβάνεται κατά μήκος του παραπάνω άξονα.

Κατά την κάμψη των σωλήνων, πρέπει να θυμόμαστε ότι το φορτίο στο τεμάχιο εργασίας δεν πρέπει να είναι πολύ δυνατό, διαφορετικά ο σωλήνας θα σπάσει απλά

Ο προσδιορισμός της κανονικής τιμής της αντίστασης περιλαμβάνεται στον κύκλο των κύριων εργασιών του ατόμου που έλαβε την απόφαση να ανεγείρει τη δομή από το προφίλ. Και η χρήση του τύπου για τον υπολογισμό του βέλτιστου επιπέδου δύναμης που λειτουργεί στον σωλήνα περιλαμβάνει την επαλήθευση της ορθότητας των αποτελεσμάτων. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να γνωρίζετε ορισμένους κανόνες και, φυσικά, να τους ακολουθήσετε. Διατυπώνονται εν συντομία ως εξής:

• Πριν προχωρήσετε στους υπολογισμούς, είναι απαραίτητο να σχεδιάσετε τουλάχιστον ένα σκίτσο του μελλοντικού σχεδιασμού. Έτσι, θα είστε ασφαλισμένοι από σφάλματα που προκαλούνται από παρανόηση του σχήματος της δομής.
• Προκειμένου να αποφευχθεί η παραμόρφωση ή η καταστροφή του προφίλ που εμποδίζει τη λειτουργία του κτιρίου, πρέπει να ληφθεί υπόψη το υλικό κατασκευής και το πάχος του τοιχώματος ·
• Έχοντας υπολογίσει την αντοχή κάμψης του σωλήνα, είναι απαραίτητο να μελετήσετε προσεκτικά τα αποτελέσματα. Δεν πρέπει να υπερβαίνουν τις μέγιστες τιμές.

Ο βασικός κανόνας είναι: κάντε τους υπολογισμούς αργά, με ακρίβεια, ακρίβεια. Χρησιμοποιήστε κατάλληλους τύπους σε κάθε στάδιο, μην προσαρμόσετε τις τιμές σε αυτές που είναι επωφελείς για τον εαυτό σας.