Cálculo de una tubería de perfil para doblar: para qué y cómo se realizan dichos cálculos

Las tuberías de perfil son ampliamente utilizadas en la construcción privada e industrial. De ellos crean cenadores, invernaderos, garajes, dependencias, vallas publicitarias. Los diseños no solo son rectangulares clásicos, sino que también pueden tener la configuración más diversa. Por lo tanto, es muy importante calcular correctamente la curva de tubería máxima permitida. Esto proporcionará al edificio resistencia, durabilidad y permitirá mantener su forma original.

En la fabricación de estructuras a partir de una tubería de perfil, no se debe doblar "a ojo"; se deben realizar los cálculos adecuados

Propiedades y características de los productos tubulares conformados.

Es costumbre nombrar las tuberías como tuberías, cuya sección transversal difiere de redonda. Las opciones más comunes son productos cuadrados y rectangulares. Son especialmente populares por el hecho de que el diseño final creado sobre su base tiene un peso relativamente bajo. ¡Además! Debido a su forma específica, la fijación de los elementos del tubo a varias superficies y entre sí se simplifica enormemente.

Estos productos de construcción están hechos de una amplia gama de aleaciones y metales. Sin embargo, las tuberías de perfil hechas de baja aleación y acero al carbono se usan con mayor frecuencia. Cada metal se caracteriza por una calidad tan natural como un punto de resistencia. Puede ser tanto máximo como mínimo. El primero, en particular, provoca la deformación de las estructuras construidas, conduce a excesos, lo que puede dar lugar a torceduras.

Al doblar, es importante tener en cuenta características tales como el tipo de producto y su densidad, sección transversal, tamaño, así como la flexibilidad del material y su rigidez. Conociendo todas estas propiedades del metal, el contratista podrá comprender cómo se comportará la estructura durante la operación.

Además, debe recordarse que cuando el producto se dobla, sus partes internas se comprimen, lo que conduce a un aumento de su densidad y una disminución de tamaño. La longitud de la capa externa aumenta en consecuencia, se vuelve más estirada, pero menos densa. Además, incluso al final del proceso, se preservan las características iniciales de las secciones intermedias.

Al doblar una tubería, es necesario tener en cuenta las propiedades del material del que está hecho, sus dimensiones y el grosor de la pared.

¡Importante! La tensión durante el doblado del perfil de la tubería necesariamente ocurrirá incluso en los segmentos del producto lo más lejos posible de la zona neutral. Especialmente la alta presión experimentará capas ubicadas en las inmediaciones de la zona neutral anterior.

¿Cómo afecta la resistencia del material a los radios de curvatura permitidos?

Los GOST que operan en el territorio de nuestro país regulan con suficiente detalle las características y propiedades de los elementos utilizados para calcular la resistencia a la flexión de la tubería. En primer lugar, en este contexto, consideramos el radio mínimo por el cual se permite doblar un producto tubular conformado. Depende de las condiciones de flexión. Si este procedimiento se lleva a cabo con calentamiento o con el llenado de la cavidad de la tubería con arena, el valor del diámetro exterior comienza en 3.5 DN (DN significa un paso condicional).

En el caso de que el contratista pueda utilizar un equipo especializado (por ejemplo, una máquina para doblar tuberías) que le permita realizar la secuencia de operaciones necesarias sin calefacción u otras medidas adicionales, el diámetro mínimo es de 4 DN.

Si es necesario realizar un doblez suficientemente afilado, el diámetro debe ser de al menos 10 DN, ya que este procedimiento se llevará a cabo por otros métodos, principalmente a altas temperaturas.

Por supuesto, los valores proporcionados por los estándares estatales pueden reducirse ligeramente, pero luego es necesario calcular el tubo de perfil para doblar con mucho cuidado. Las desviaciones de GOST son posibles si, con el método utilizado de doblado, se garantiza que el espesor de la pared cambiará del original en un 15%. Solo entonces puede estar seguro de que la flexión por valores más pequeños no tendrá un efecto significativo en la resistencia de la estructura en el futuro.

Es posible doblar la tubería al radio máximo permitido solo con la ayuda de una máquina o dispositivo especial

¿Qué fórmulas y tablas se usan?

Para el cálculo correcto de la resistencia a la flexión de la tubería, es necesario averiguar la longitud de la pieza. Esto se hace de acuerdo con la siguiente fórmula:

D = 0.0175 × P × Y + p1, donde

D es la longitud de la pieza de trabajo; P es el radio de curvatura de la tubería (mm); Y es el ángulo de flexión requerido; p1 es la distancia para sostener la pieza de trabajo requerida cuando se usa un equipo especial.

A continuación, evaluamos la magnitud de la sección de doblado propuesta de acuerdo con esta fórmula:

D1 = π × Y / 180 (P + DN / 2), donde

D1 - la longitud de la sección doblada; π es una constante matemática conocida; Y - ángulo de flexión (grados); DN - diámetro en la superficie exterior de la tubería (mm).

Los GOST N ° 617/90 y N ° 494/90 contienen los valores más pequeños de las características principales, sobre la base de los cuales se calcula la resistencia del producto de tubería de perfil en la flexión.

¡Bueno saber! Este enfoque, la regulación de los valores mínimos, proporciona la comodidad del maestro, así como la mayor seguridad al realizar trabajos y, por supuesto, durante la operación de estructuras, en particular, construidas con perfiles de latón y cobre.

Las principales características utilizadas en el proceso de cálculo de la resistencia a la flexión de una tubería se dan en la tabla a continuación.

tabla 1

Los datos en esta tabla son para productos tubulares de latón y cobre. Y el cálculo de la carga de flexión en el tubo de perfil de acero se lleva a cabo de acuerdo con los datos a continuación (GOST No. 3263/75).

Tabla 2

Los parámetros principales que deben tenerse en cuenta al determinar la carga de flexión incluyen el grosor de la pared y el diámetro de la pieza de trabajo. La correlación de estos dos indicadores se presenta en la siguiente tabla. Por cierto, la información contenida en ella puede usarse para calcular la carga en la tubería de sección transversal circular.

Tabla 3

Hay una cosa más que decir. Se requieren varias calculadoras en línea presentes en Internet para reemplazar el cálculo manual de la carga del tipo en cuestión. Trabajan de acuerdo con las fórmulas establecidas en ellos, orientadas a diversas muestras de productos de tubería. El rango de aplicaciones de una calculadora en línea moderna es muy amplio: comienza con el cálculo más simple de una tubería redonda para la desviación y termina con el cálculo de la carga en la tubería de perfil cuando está doblada.

La deformación de las tuberías en la curva a veces es inevitable, pero puede degradar el rendimiento de la estructura terminada.

Proceso de plegado

Cualquier deformación conduce a una disminución de la capacidad de carga de la tubería de perfil y se acompaña de la aparición de tensiones prolongadas en sus paredes. En la capa interna, debido a la compresión del metal, la densidad aumenta, y en la parte externa, la tensión, por el contrario, disminuye el valor de este indicador. La forma de la sección transversal también cambia como se esperaba. La combinación de estos factores conduce al hecho de que la capacidad de carga de la estructura en la curva se reduce significativamente. Esto es cierto para una tubería redonda, así como para un producto de tubería rectangular y cuadrada. Además, para los dos últimos, este fenómeno no es tan pronunciado como para una tubería con una sección transversal circular.

Sin embargo, en cualquier caso, se requiere un enfoque cuidadoso para evaluar el grado de carga aplicada durante la flexión de la pieza de trabajo. Entonces fallas innecesarias y curvaturas no aparecerán en él. Desde el punto de vista del propósito funcional, esto se refiere, en primer lugar, a las tuberías redondas a partir de las cuales se hacen curvas para los sistemas de suministro de agua.

¡Bueno saber! Los pliegues formados conducen a bloqueos, aumentan la resistencia del fluido transportado y reducen la permeabilidad del medio de trabajo.

Por lo tanto, el grado de deformación ovalada para una pieza con un diámetro de hasta 20 mm no debe exceder el 15 por ciento. Con un aumento en el diámetro, el valor de este indicador disminuye al nivel del 12.5 por ciento. Los mismos números también se utilizan para determinar la carga óptima en la desviación de una tubería con una sección transversal de perfil, y los diámetros anteriores se refieren al rectángulo (a) o al cuadrado (a) del círculo inscrito / descrito en / alrededor.

Aplicar la ley de Hooke

El cálculo de la resistencia a la flexión de un producto tubular se reduce, de acuerdo con la ley de Hooke, a una simple determinación del valor máximo de tensión para el punto estructural en estudio. En este caso, es importante considerar de qué material está hecho el perfil, ya que cada uno de ellos se caracteriza por su propio indicador de tensión.

Según la ley de Hooke, la fuerza elástica está en proporción directa con el grado de deformación. En general, la siguiente fórmula se utiliza para los cálculos:

H = P / V, donde

N es el voltaje; P es la magnitud de la curva a lo largo del eje de la fuerza aplicada; V es el valor de la resistencia a la flexión, que se toma a lo largo del eje anterior.

Al doblar tuberías, debe recordarse que la carga en la pieza de trabajo no debe ser demasiado fuerte, de lo contrario la tubería simplemente explotará

La determinación del valor normal de resistencia se incluye en el círculo de las tareas principales de una persona que ha decidido erigir una estructura a partir de un perfil. Y el uso de la fórmula para calcular el nivel óptimo de fuerza que actúa sobre la tubería implica la verificación de la exactitud de los resultados. Para hacer esto, necesita conocer una serie de reglas y, por supuesto, seguirlas. Se formulan brevemente de la siguiente manera:

• Antes de continuar con los cálculos, es necesario dibujar al menos un boceto del diseño futuro. Por lo tanto, estará asegurado contra errores causados ​​por un malentendido de la forma de la estructura;
• Para evitar la deformación o destrucción del perfil que impiden el funcionamiento del edificio, debe tenerse en cuenta el material de fabricación y el espesor de la pared;
• Habiendo calculado la resistencia a la flexión de la tubería, es necesario estudiar cuidadosamente los resultados. No deben exceder los valores máximos.

Bueno, la regla básica es: hacer los cálculos lentamente, con precisión, con precisión. Use fórmulas apropiadas en cada etapa, no ajuste los valores a los que sean beneficiosos para usted.