Как усилить профильную трубу от прогиба: Как усилить профильную трубу от прогиба

Нагрузка на профильную трубу: таблица расчетов

Профильные стальные изделия востребованы в современном строительстве благодаря продолжительному сроку эксплуатации и простотой монтажа. Перед покупкой труб необходимо произвести расчеты нагрузки и прочности на изгиб, чтобы определиться с видом и количеством материалов.

Содержание

• Особенности профильных изделий
• Зачем нужны расчеты
  • Какие параметры нужны для расчета нагрузки
• Как рассчитать нагрузку с помощью таблиц
• Какую нагрузку способны выдержать профильные трубы
• Другие виды расчетов
• Как узнать, правильно ли рассчитана нагрузка

Особенности профильных изделий

Профильные трубы, которые широко используются в монтаже различных конструкций и прокладке коммуникаций, представляют собой полый продолговатый металлический брусок с сечением квадратной или прямоугольной формы.

Материалом для изготовления профильных изделий является высокоуглеродистая сталь различных марок.

Профилированная стальная труба служит материалом для сооружения каркасов различный конструкций:

• теплиц;
• павильонов и остановок;
• рекламных конструкций;
• перегородок;
• лестниц;
• мебели и т. д.

Также стальная труба может использоваться в качестве перекрытия или балки.

Зачем нужны расчеты

Стальные профили, собранные в конструкцию, испытывают нагрузку других материалов или веществ, а также испытывают напряжение в металле при изгибе. Превышение максимально допустимой нагрузки влечет деформацию трубопрокатных изделий или их разрыв.

Неверно рассчитанная нагрузка повлечет за собой неустойчивость конструкции, невозможность сборки или разрушение в последующем. Это чревато лишними финансовыми затратами на ремонт, приобретение материалов и восстановление конструкции.

В процессе эксплуатации труб под нагрузкой происходит ряд изменений в структуре металла, которые необходимо учесть при подборе изделий.

При внешнем воздействии на изделие или его изгибе в металле возникает напряжение, т.е происходит неравномерная деформация, при которой отмечается сжатие внутренних связей между молекулами и одновременное растяжение наружного слоя. При этом внутренние части металла увеличиваются в плотности, а наружные уменьшаются за счет уплотнения в месте воздействия.

Какие параметры нужны для расчета нагрузки

При подборе трубных профилей для строительства конструкций необходимо получить информацию о состоянии трубопрокатных профилей для анализа условий и возможностей изделия в процессе эксплуатации.

Данные, которые необходимы для этого:

• размеры профиля, мм;
• форма сечения;
• параметры напряжения конструкции;
• показатели прочности материала;
• вид нагрузки на профиль.

Таким образом, принимаются в расчет точки сопротивления для каждого вида материала. При этом учитываются предельно максимальные и минимальные значения:

• Минимум показателей предполагают нулевую нагрузку.
• Максимальные – с изгибом изделия до состояния разрыва в металле. Учет данных значений позволит правильно рассчитать устойчивость и подобрать трубы соответствующих параметров, чтобы увеличить срок эксплуатации конструкции.

Как рассчитать нагрузку с помощью таблиц

С учетом различных параметров произведены общепринятые математические расчеты, которые сведены в единые таблицы.

Каждый желающий по стандартам и правилам может произвести расчет допустимой нагрузки по справочным общедоступным таблицам и выбрать вид металлического профиля.

Обратите внимание! Значения в справочных материалах получены учеными и расчетными бюро при использовании теории сопротивлений материалов и законов физики.

Методика расчета нагрузок на металлопрофиль по утвержденным таблицам более точна в связи с учетом в них:

• вида опор;
• наличия креплений;
• типа нагрузок.

В проектах используют данные справочных таблиц из документа СП 20. 13330.2011.

В случаях, когда конструкция не имеет нагрузки, берутся значения из таблицы 1 утвержденного стандарта.

Например, для перильных или декоративных конструкций. Таблицы 2 и 3 содержат показатели максимальной нагрузки на трубный профиль, когда материал может деформироваться, но без разрыва и при прекращении воздействия металлический элемент примет исходную форму и состояние.

При увеличении максимальной нагрузки конструкция может сломаться или разрушиться.

Это важно! Рекомендуется приобретать стальные профили с запасом прочности минимум в 2 раза больше предельно допустимого.

Какую нагрузку способны выдержать профильные трубы

Согласно утвержденным стандартам нагрузка по времени воздействия классифицируется на четыре группы:

• Постоянная. На профиль оказывается воздействие без изменений показателей. Это могут быть другие материалы, грунт и т. д.;
• Временно длительная. На профильную конструкцию оказывается нагрузка в течение продолжительного времени. Например, при возведении гипсокартонных перегородок, постройке лестниц в частных домах и т. д.;
• Кратковременная. Трубопрокат испытывает сезонные или временные нагрузки. Например, тяжесть снега, сильного ветра или напора дождя, вес мебели и посетителей и т. д.;
• Особенная. Нагрузка на случай стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций. Например, во время землетрясения, столкновения транспорта и т. д.

Обратите внимание! Во время расчета нагрузки на металлический профиль для возведения навеса важно помнить, что изделие является несущей конструкцией.

Для вычисления силы воздействия на каркас из металлопрофиля следует учесть следующие типы нагрузок:

• вес и вид материала навеса;
• тип снежного покрова и его высота;
• сила ветра;
• возможность повреждения конструкции транспортными средствами.

Другие виды расчетов

Существуют другие методы расчета нагрузки на конструкции:

• по формуле расчета напряжения изгиба металлической трубы: расчет напряжения при изгибе = изгибающий момент силы / сопротивление

В этой формуле используется закон Гука о пропорциональности силы упругости к показателю деформации.

• с помощью специальных готовых калькуляторов.

Обратите внимание! Следует помнить, что использование собственных расчетов по разработанным формулам может быть чревато ошибками и погрешностями. Будьте внимательны при учете всех показателей.

Как узнать, правильно ли рассчитана нагрузка

Расчет нагрузок для стальных профилей – это важный процесс, который требует внимательности и использование специальной литературы, ГОСТы, СНиПы и другую общепринятую документацию.

Чтобы проверить правильность собственных расчетов, можно воспользоваться стандартными справочными таблицами, а также проверить полученное значение на специальный сайтах с разработанными расчетными калькуляторами.

Если существует опасение произвести неверные расчеты, возможно обратиться к специалистам с опытом и подтвержденной квалификацией в сфере строительства.

Обратите внимание! Ошибки в расчетах влекут за собой разрушение строений и конструкций, что сопровождается финансовыми расходами, потерей времени и возможностью нанесения вреда здоровью людей.

Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб

Калькулятор

Пример расчета

Калькуляторы по теме:

• Сбор нагрузок на балки перекрытия онлайн.
• Расчет прямоугольной трубы
• Расчет двутавра
• Расчет швеллера
• Расчет уголка
• Расчет деревянной балки

Свойства и особенности профильных трубных изделий

Профильными принято назвать трубы, сечение которых отличается от круглого. Наиболее распространённые варианты – это квадратные и прямоугольные изделия. Особую популярность им придаёт тот факт, что созданная на их основе конечная конструкция имеет относительно небольшой вес. Более того! Благодаря специфической форме, крепление трубных элементов к различным поверхностям и друг к другу значительно упрощается.

Данные строительные изделия производятся из широкого спектра сплавов и металлов. Однако чаще всего используются профильные трубы из низколегированной и углеродистой стали. Каждому металлу характерно такое природное качество, как точка сопротивления. Она бывает как максимальной, так и минимальной. Первая, в частности, служит причиной деформации построенных сооружений, приводит к перегибам, следствием которых могут быть изломы.

Выполняя загиб, важно принимать во внимание такие характеристики, как вид изделия и его плотность, сечение, размер, а также гибкость материала и его жёсткость. Зная все эти свойства металла, исполнитель сможет понять, как поведёт себя конструкция в процессе эксплуатации.

Кроме того, следует помнить, что при сгибании изделия его внутренние части подвергаются сжатию, что ведёт к увеличению их плотности и уменьшению размеров. Длина наружного слоя соответственно возрастает, он становится более растянутым, но менее плотным. При этом даже по завершении процесса изначальные характеристики срединных участков сохраняются.

При сгибании трубы нужно учитывать свойства материала, из которого она изготовлена, ее размеры и толщину стенок

Важно! Напряжение при сгибании трубного профиля будет обязательно возникать даже на максимально удаленных от нейтральной зоны сегментах изделия. Особо высокое давление будут испытывать слои, расположенные в непосредственной близости от вышеуказанной нейтральной зоны.

Инструкция к калькулятору

Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.

Исходные данные

Расчетная схема:

Длина пролета (L) — пролет через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:

• калькулятор по сбору нагрузок на балку перекрытия;
• пример сбора нагрузок на балку перекрытия;
• пример сбора нагрузок на стропила.

Fmax — максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.

Вид балки	Длина пролета	Требования	Fmax
Балки перекрытий, покрытий, крыши	L ≤ 1 м	Эстетико-психологические, то есть такие, при которых прогиб балки не будет «бросаться в глаза»	1/120 (1/60)
	L = 3 м		1/150 (1/75)
	L = 6 м		1/200 (1/100)
	L = 12 м		1/250 (1/125)
Балки покрытий и перекрытий при наличии на них элементов, подверженных растрескиванию (стяжек, полов, перегородок)	любая	Конструктивные	1/150 (1/75)
Перемычки	любая	Конструктивные	1/200
Примечания: 1. Без скобок Fmax указан для пролета, в скобках — для консоли. 2. В случае промежуточных значений длины пролета L максимальный прогиб Fmax находится по линейной интерполяции.

Количество труб — обычно указывается одна балка, но если есть желание ее усилить и положить рядом еще одну такую же балку, то следует выбрать в графе «две».

Расчетное сопротивление Ry— данный параметр зависит от марки стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчетное сопротивление стали по ГОСТ 27772-88.

Марка стали	Аналог	Толщина проката	Расчетное сопротивление, Ry
Неизвестно	—	любая	210 МПа
C235	Ст3кп2 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	230 МПа
		20,1 — 40 мм	220 МПа
С245	Ст3пс5, Ст3сп5 по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	240 МПа
		20,1 — 30 мм	230 МПа
С255	Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	250 МПа
		10,1 — 20 мм	240 МПа
		20,1 — 44 мм	230 МПа
С275	Ст3пс по ГОСТ 535-2005	2 — 20 мм	270 МПа
С285	Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп по ГОСТ 535-2005	4 — 10 мм	280 МПа
		10,1 — 20 мм	270 МПа
С345	12Г2С, 09Г2С по ГОСТ 19281-2014	2 — 10 мм	335 МПа
		10,1 — 20 мм	315 МПа
		20,1 — 40 мм	300 МПа
С345К	10ХНДП по ГОСТ 19281-2014	4 -10 мм	335 МПа

Размер трубы — здесь необходимо выбрать тот размер трубы, который вы хотите проверить на заданные нагрузки.

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:

Табл. №2. Значения для изделий прямоугольного сечения:

Технологический процесс изгиба

Любая деформация приводит к уменьшению несущей способности профильной трубы и сопровождается возникновением длительных напряжений на её стенках. На внутреннем слое из-за сжатия металла плотность увеличивается, а на внешней части растяжение, наоборот, уменьшает значение данного показателя. Форма сечения при этом также ожидаемо меняется. Совокупность данных факторов приводит к тому, что несущая способность конструкции в месте изгиба заметно уменьшается. Это актуально для круглой трубы, а также для прямоугольного и квадратного трубного изделия. Причём, для последних двух подобное явление не столь выражено, нежели для трубы с круглым сечением.

Однако в любом случае требуется внимательный подход к оценке степени прикладываемой нагрузки при изгибе заготовки. Тогда на ней не появятся ненужные разломы и искривления. С точки зрения функционального предназначения касается это, прежде всего круглых труб, из которых изготавливаются отводы для систем водоснабжения.

Полезно знать! Образуемые складки приводят к возникновению засоров, повышают сопротивление транспортируемой жидкости и снижают проходимость рабочей среды.

Поэтому степень овальной деформации для детали диаметром до 20 мм не должна превышать 15 процентов. При увеличении диаметра значение данного показателя уменьшается до отметки 12,5 процентов. Эти же цифры применяются и при определении оптимальной нагрузки на прогиб трубы с профильным сечением, а вышеуказанные значения диаметров относятся к вписанной/описанной в/вокруг прямоугольник(а) или квадрат(а) окружности.

Примеры расчетов изгиба труб

При проектировании и изготовлении конструкций из металла и других материалов очень важно соблюдать и выполнять физико-механические расчеты на прочность, одним из которых является расчет балок на изгиб (прогиб). Выполнять расчет прогиба балки онлайн — очень удобно и быстро. Поэтому специалисты нашего предприятия подготовили онлайн калькулятор для расчетов.

Расчет прогиба балки онлайн

Площадь поперечного сечения профиля:

Расчетный вес профиля (балки):

Описание

При выборе схемы с распределенной нагрузкой, приложенная «Нагрузка Q» указывается как относительная «килограмм на метр». Определяется она по формуле Q = [общяя нагрузка, кг]/[общая длина, м].

Использование калькулятора «Расчет прогиба балки онлайн» значительно сократит время и послужит залогом надежных инженерных конструкций.

Калькулятор разработан исключительно по формулам Сопромата и справочным данным для каждого типа материала и сечения балки. Расчет прогиба сечения является теоретическим, следовательно практические значения могут быть отличными от расчетных и зависеть от множества условий. Однако значения полученные в данном калькуляторе будут невероятно полезными и послужат основой для расчета необходимой конструкции.

Для быстрого доступа к расчетам необходимого профиля добавьте калькулятор в избранное (CTRL+D на ПК или значек «звездочка» справа вверху браузера)

Как правильно рассчитать нагрузку на профильную трубу, используя таблицы

Профильные стальные изделия востребованы в современном строительстве благодаря продолжительному сроку эксплуатации и простотой монтажа. Перед покупкой труб необходимо произвести расчеты нагрузки и прочности на изгиб, чтобы определиться с видом и количеством материалов.

Особенности профильных изделий

Профильные трубы, которые широко используются в монтаже различных конструкций и прокладке коммуникаций, представляют собой полый продолговатый металлический брусок с сечением квадратной или прямоугольной формы.

Материалом для изготовления профильных изделий является высокоуглеродистая сталь различных марок.

Профилированная стальная труба служит материалом для сооружения каркасов различный конструкций:

• теплиц;
• павильонов и остановок;
• рекламных конструкций;
• перегородок;
• лестниц;
• мебели и т. д.

Также стальная труба может использоваться в качестве перекрытия или балки.

Зачем нужны расчеты

Стальные профили, собранные в конструкцию, испытывают нагрузку других материалов или веществ, а также испытывают напряжение в металле при изгибе. Превышение максимально допустимой нагрузки влечет деформацию трубопрокатных изделий или их разрыв.

Неверно рассчитанная нагрузка повлечет за собой неустойчивость конструкции, невозможность сборки или разрушение в последующем. Это чревато лишними финансовыми затратами на ремонт, приобретение материалов и восстановление конструкции.

В процессе эксплуатации труб под нагрузкой происходит ряд изменений в структуре металла, которые необходимо учесть при подборе изделий. При внешнем воздействии на изделие или его изгибе в металле возникает напряжение, т.е происходит неравномерная деформация, при которой отмечается сжатие внутренних связей между молекулами и одновременное растяжение наружного слоя. При этом внутренние части металла увеличиваются в плотности, а наружные уменьшаются за счет уплотнения в месте воздействия.

Какие параметры нужны для расчета нагрузки

При подборе трубных профилей для строительства конструкций необходимо получить информацию о состоянии трубопрокатных профилей для анализа условий и возможностей изделия в процессе эксплуатации.

Данные, которые необходимы для этого:

• размеры профиля, мм;
• форма сечения;
• параметры напряжения конструкции;
• показатели прочности материала;
• вид нагрузки на профиль.

Таким образом, принимаются в расчет точки сопротивления для каждого вида материала. При этом учитываются предельно максимальные и минимальные значения:

• Минимум показателей предполагают нулевую нагрузку.
• Максимальные – с изгибом изделия до состояния разрыва в металле. Учет данных значений позволит правильно рассчитать устойчивость и подобрать трубы соответствующих параметров, чтобы увеличить срок эксплуатации конструкции.

Как рассчитать нагрузку с помощью таблиц

С учетом различных параметров произведены общепринятые математические расчеты, которые сведены в единые таблицы.

Каждый желающий по стандартам и правилам может произвести расчет допустимой нагрузки по справочным общедоступным таблицам и выбрать вид металлического профиля.

Обратите внимание! Значения в справочных материалах получены учеными и расчетными бюро при использовании теории сопротивлений материалов и законов физики.

Методика расчета нагрузок на металлопрофиль по утвержденным таблицам более точна в связи с учетом в них:

• вида опор;
• наличия креплений;
• типа нагрузок.

В проектах используют данные справочных таблиц из документа СП 20. 13330.2011.

В случаях, когда конструкция не имеет нагрузки, берутся значения из таблицы 1 утвержденного стандарта.

Например, для перильных или декоративных конструкций. Таблицы 2 и 3 содержат показатели максимальной нагрузки на трубный профиль, когда материал может деформироваться, но без разрыва и при прекращении воздействия металлический элемент примет исходную форму и состояние.

При увеличении максимальной нагрузки конструкция может сломаться или разрушиться.

Это важно! Рекомендуется приобретать стальные профили с запасом прочности минимум в 2 раза больше предельно допустимого.

Какую нагрузку способны выдержать профильные трубы

Согласно утвержденным стандартам нагрузка по времени воздействия классифицируется на четыре группы:

• Постоянная. На профиль оказывается воздействие без изменений показателей. Это могут быть другие материалы, грунт и т. д.;
• Временно длительная. На профильную конструкцию оказывается нагрузка в течение продолжительного времени. Например, при возведении гипсокартонных перегородок, постройке лестниц в частных домах и т. д.;
• Кратковременная. Трубопрокат испытывает сезонные или временные нагрузки. Например, тяжесть снега, сильного ветра или напора дождя, вес мебели и посетителей и т. д.;
• Особенная. Нагрузка на случай стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций. Например, во время землетрясения, столкновения транспорта и т. д.

Обратите внимание! Во время расчета нагрузки на металлический профиль для возведения навеса важно помнить, что изделие является несущей конструкцией.

Для вычисления силы воздействия на каркас из металлопрофиля следует учесть следующие типы нагрузок:

• вес и вид материала навеса;
• тип снежного покрова и его высота;
• сила ветра;
• возможность повреждения конструкции транспортными средствами.

Другие виды расчетов

Существуют другие методы расчета нагрузки на конструкции:

• по формуле расчета напряжения изгиба металлической трубы: расчет напряжения при изгибе = изгибающий момент силы / сопротивление

В этой формуле используется закон Гука о пропорциональности силы упругости к показателю деформации.

• с помощью специальных готовых калькуляторов.

Обратите внимание! Следует помнить, что использование собственных расчетов по разработанным формулам может быть чревато ошибками и погрешностями. Будьте внимательны при учете всех показателей.

Максимальные нагрузки

Чтобы правильно подобрать трубу для использования, надо знать предельный вес, который должна выдерживать балка или опора в данном месторасположении.

Эта величина выражается в виде сосредоточенной силы, приложенной в центре пролета.

Под давлением указанной силы балка прогнется, но после окончания воздействия возвратится в прежнее состояние (на фото). Превышение наибольшего значения сломает несущую.

В бытовой практике часто встречается распределенная нагрузка, равномерно воздействующая на всю длину балки.

Профильная или круглая труба

Лучшим основанием являются металлические трубы для забора – прочные, технологичные в монтаже и долговечные. На металлическом каркасе можно без проблем закрепить любой ограждающий материал – древесину, профилированный стальной лист, сетку, сотовый поликарбонат, асбесто или цементно — стружечные листы. Бюджетных застройщиков часто останавливает высокая цена металла. Однако, сравнив срок эксплуатации металлического ограждения с деревянным, вы убедитесь в обратном.

Металлические столбы и прожилины простоят минимум 50 лет в то время, как деревянный каркас забора за этот период вам придется заменить 3-4 раза со всеми вытекающими расходами. С точки зрения науки, изучающей сопротивление материалов (сопромат), наиболее выгодным является круглое сечение трубы. При минимуме материала оно обеспечивает максимальную жесткость. Если учесть удобства монтажа, то круглые трубы уступают профильным.

Прямоугольные стойки и прогоны удобнее резать и стыковать с помощью сварки. Плоская поверхность контакта позволяет плотнее и жестче фиксировать все элементы забора, чем круглая. Как мы уже говорили, круглая труба при одинаковом весе прочнее профильной на изгиб. Поэтому, решив купить для забора стойки круглого сечения, вы сэкономите за счет уменьшения веса металла. Кроме этого, в мягкий грунт круглую трубу удобнее ставить методом вкручивания с помощью ворота.

Надежность всей конструкции забора напрямую зависит от материала несущего каркаса. Поставьте деревянные столбики, и ограждение на вашей участке простоит не более 10 лет. Древесина, даже антисептированная, подвержена гниению. Бетон – вариант более надежный. Но при монтаже такой конструкции возникают трудности с креплением прогонов. Сверлить армированный столб непросто, а качественно установить в нем закладные могут далеко не все застройщики. Большое значение имеет шаг стоек забора.

Оптимальный — 2,5 метра. В районе с сильными порывистыми ветрами его нужно уменьшить до 2 метров. Для невысоких заборов (менее 1,5 метра) может быть использована квадратная труба 40х40х2 мм или 60х60х2 мм с прожилинами сечением 30х20х2 мм или 40х20х2 мм.

Немного о прямоугольной трубе ГОСТ Р 54157-2010 «Трубы стальные профильные для металлоконструкций», настоящий стандарт распространяется на круглые, квадратные, прямоугольные, овальные и плоскоовальные трубы для металлоконструкций из углеродистой и низколегированной стали.

Размеры прямоугольных профильных труб:– 20х10, 28х25, 30х15, 30х20, 40х25, 40х28, 50х20, 50х25, 50х30, 50х40– 60х30, 60х40, 80х40, 80х60, 100х50, 100х60, 100х80, 120х60, 120х80– 140х60, 150х100, 160х120, 160х80, 180х125, 200х100Большим плюсом стальных прямоугольных труб является эффективная способность к взаимодействию с плоскостями симметричной поверхности, что позволяет значительно расширить области использования в целом.

Прямоугольное сечение труб увеличивает спектр функциональной направленности продукта конечного сырья, но стоит сразу исключить те области, в которых не используют трубы с подобным сечением и это, прежде всего транспортировка газообразных веществ, водопроводные и прочие системы. Основные сферы и области применения:– Мелкомасштабное строительство (реже — крупномасштабное)– Машиностроение– Монтажные работы, как наружного, так и внутреннего типа– Металлоконструкции широкого профиля– Производство товаров народного потребления

Методы сгибания труб по радиусу

Процесс сгибания стальных труб по радиусу позволяет придавать им частичную или полную изогнуто-плавную конфигурацию, которая не зависит от формы сечения профиля. Так, при сгибании полого профиля на стальную заготовку, одновременно действует сила, сжимающая ее по внутренней стенке и усилие, растягивающее по внешнему радиусу. Специфика такого процесса состоит в том, что:

• профиль в момент придания ему формы загиба может получить искривление, при котором трубой будет утрачена соосность;
• при растяжении наружной стенки трубы на участке максимального радиуса может произойти разрыв стенки за счет воздействия радиальной силы;
• сдавливаемая внутренняя часть трубы при неравномерном сокращении будет сминаться складками в виде гофры от приложения тангенциальных сил.

Поэтому существуют два основных способа, при которых производиться гибка трубы по радиусу, а именно:

• непосредственно на холодной трубе,
• при разогреве места сгиба.

Холодный способ используют в основном для труб с малым диаметром, но в этом случае необходимо четко знать минимальный радиус гиба трубы по осевой линии.

При разогреве места сгибания создаются более благоприятные условия для процесса заданной деформации, так как металл приобретает достаточную пластичность, снижая вероятность образования различных дефектов. Горячие способы сгибания трубы по радиусу применяют в основном для заготовок большого диаметра, так как эта методика является более затратной и требует большего времени для осуществления единичного гиба.

При использовании обоих способов необходимо знать технологический процесс, который позволит обеспечить равномерное сечение металлической трубы на всем протяжении радиуса искривления и полное отсутствие на стенках трещин и складок.

Онлайн калькулятор

Круглая

Квадратная

Прямоугольн._1

Прямоугольн._2

Выбор материала

Если Вашего материала нет в таблице, но Вам известно допускаемое напряжение при изгибе для этого материала, ведите его значение в это поле (кг/см2): Выберите схему крепления балки и нагрузки на неё

Схема_1

Схема_2

Схема_3

Схема_4

Схема_5

Схема_6

Схема_7

Схема_8

Схема_9

Схема_10

Схема_11

Схема_12

Схема_13

Схема_14

Схема_15

Схема_16

Схема_17

Схема_18

Схема_19

Схема_20

Схема_21

Схема_22

Схема_23

Схема_24

Введите параметры для расчёта

Диаметр D или сторона A,мм	Распределённая нагрузка q,кг/м
Сторона B,мм	Длина балки L,м
Толщина стенки S,мм	Размер а,м
Сосредоточенная нагрузка P,кг	Размер b,м

Испытание трубы на изгиб – Трубы из нержавеющей стали Timeless Tube

Доказательство того, что профилированные трубы обеспечивают повышенную прочность испытание трубки на изгиб — это один из способов гарантировать, что вы всегда получаете лучший продукт.

Каждый профиль трубы, который мы производим, проходит интенсивную и обширную фазу разработки, чтобы гарантировать целостность каждой из наших готовых труб. Этот комплексный процесс выполняется для каждого размера каждой формы профиля. Мы постоянно разрабатываем новые продукты для труб, чтобы добавить их к нашему обширному стандартному ассортименту, и поэтому мы проводим различные испытания.

В этом конкретном тесте мы проверяем сопротивление изгибу для каждого из наших профилей труб; Плоская овальная трубка, овальная трубка, квадратная трубка с радиусом, витая квадратная трубка и D-образная трубка. В качестве контрольного образца использовалась стандартная круглая труба из нержавеющей стали, с которой начинаются все наши изделия из профильных труб. Этот эксперимент позволит нам увидеть, влияют ли отдельные формы профиля на прочность и целостность труб по сравнению со стандартной круглой трубой.

Контроль

Чтобы начать тест и установить эталон для сравнения с различными формами профиля трубы из нержавеющей стали, мы взяли стандартную круглую трубу из нержавеющей стали. Размеры круглой трубы: наружный диаметр 38,1 мм x толщина стенки 1,5 мм. Круглая трубка из нержавеющей стали длиной 1 метр была надежно закреплена в положении, готовом к приложению силы.

После воздействия силы в 400 кг измеренный прогиб круглой трубы из нержавеющей стали составил 10,2 мм. Затем это измерение использовалось в качестве эталона для сравнения с каждой формой профиля трубы из нержавеющей стали.

Результаты

Эксперимент, проведенный здесь, дает нам доказательства того, что формы профилей, которые производит Timeless Tube, повышают прочность трубы по сравнению с оригинальной круглой трубой из нержавеющей стали.

Результаты нашего методического эксперимента показывают, как прочность каждого профиля трубы увеличилась на 20–54 %. Выпучивание возникало в профильных конструкциях неправильной формы при приложении усилия к большему размеру профиля, т. е. к плоской стороне. Хотя это и не исчерпывающий тест, мы все же увидели убедительные доказательства того, как формирование профиля трубы из нержавеющей стали может повысить ее прочность.

Это свидетельствует о том, что благодаря формованию наших труб из нержавеющей стали они не только более практичны и эстетичны, но и имеют дополнительное преимущество в виде повышенной прочности. Эта дополнительная производительность позволяет использовать наши трубчатые профили из нержавеющей стали в более широком диапазоне применений по сравнению со стандартными круглыми трубами.

У вас есть проект, требующий дополнительной прочности труб из нержавеющей стали, тогда свяжитесь с Timeless Tube сегодня!

Прогиб (мм)

10,2 мм

Повышение прочности (%)

Прокрутите, чтобы просмотреть результаты

Свяжитесь с нами

Для получения экспертной консультации, расценок и бесплатных образцов.

Спасибо! Ваш запрос получен, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.

Ой! Что-то пошло не так при отправке формы.

Ложная эквивалентность при использовании жесткости трубы для сравнения гибкой канализационной трубы

Гибкие канализационные трубы, проложенные под землей, изготавливаются из различных материалов. Наиболее распространенными в США являются гофрированный металл (CMP), поливинилхлорид (PVC), центробежно-литой армированный стекловолокном полимерный раствор (CCFRPM или стекловолокно), полиэтилен с твердыми стенками (PE), полиэтилен, армированный сталью (SRPE), гофрированный Трубы из ПЭ и полипропилена (ПП). Инженеры-конструкторы часто ищут простые способы сравнения всех этих различных материалов. Различные материалы легко классифицировать с помощью простых аббревиатур, таких как CMP, HDPE, PVC и т. д.

Для гидравлики используется значение Мэннинга (n). Что касается герметичности соединения, наиболее распространенной является ссылка на требования стандарта ASTM D3212: водонепроницаемость 10,8 фунтов на квадратный дюйм. В приложениях под давлением существуют номинальные значения давления. Однако более сложно найти упрощенный способ количественного сравнения структурных характеристик или прочности труб. Одним из наиболее распространенных способов сравнения характеристик конструкции является использование жесткости трубы.

Трубы Жесткость по ASTM D2412

Жесткость трубы может быть одним из наиболее часто задаваемых параметров, но в то же время наименее понятным в трубной промышленности. Жесткость трубы действительно описывает тип структурных характеристик, но она не позволяет точно предсказать конструкционные результаты для заглубленной гибкой трубы.

Давайте сначала разберемся, откуда берется жесткость трубы. Сам термин является значением, полученным из теста качества изготовления ASTM D2412 «Стандартный метод испытаний для определения характеристик внешней нагрузки пластиковой трубы при нагрузке на параллельные пластины». Испытание измеряет нагрузку, необходимую для отклонения образца трубы без опоры определенной длины на расстояние, равное 5% от ее диаметра, при определенной температуре и степени деформации.

Чем не является жесткость трубы

Крайне важно понимать, что образец не опирается сбоку на засыпку грунта и, следовательно, не имитирует настоящую заглубленную гибкую трубу в кольцевом сжатии. Значение жесткости трубы может сравнить способность трубы сопротивляться манипулированию и некоторым усилиям при установке, но очень мало влияет на характеристики трубы после ее установки. Кроме того, также можно отметить, что сравнение значений жесткости труб только для обработки и монтажа может ввести в заблуждение и привести к ложной эквивалентности, поскольку тест имеет очень специфические параметры, изменение которых приводит к множеству различий между различными материалами труб.

Обратите внимание, что это испытание проводилось в 1960-х годах, и изначально оно предназначалось для проверки различных качеств, связанных с канализационными трубами из ПВХ со сплошными стенками (например, SDR35) в соответствии со стандартом ASTM D3034 «Стандартные спецификации для типа PSM Poly (винилхлорид) (PVC)». Канализационные трубы и фитинги». С середины 1960-х годов производится много других типов термопластичных материалов для труб, и испытание используется в качестве аналогичной гарантии качества. К сожалению, в течение последних 55 лет многие инженеры искажали или преувеличивали важность этого значения производительности, полученного в результате простого теста на «выравнивание».

Пример схемы показывает испытание на параллельных пластинах. Значение жесткости трубы не является количественным показателем предела прочности заглубленной трубы.

46 фунтов на кв. дюйм или дюйм

Величина жесткости трубы описывается в фунтах на дюйм длины трубы на дюйм отклонения от круглой формы или pii (фунты/дюйм/дюйм). Многие ошибочно называют эту единицу измерения фунтами на квадратный дюйм. Другие просто указывают PS для жесткости трубы, за которым следует значение.

Наиболее часто упоминаемая жесткость трубы составляет 46 pii. Откуда это? Поскольку труба из ПВХ со сплошной стенкой ASTM D3034 (например, стандартное соотношение размеров или SDR) производится с различной толщиной, несколько минимальных значений жесткости трубы связаны с трубой из ПВХ SDR (SDR = наружный диаметр ÷ толщина стенки). Наиболее распространенным SDR в Соединенных Штатах для самотечной канализации является SDR35. Минимальная жесткость трубы для SDR35 по спецификации составляет 46 pii. Многие агентства использовали 46 pii — из-за популярности SDR35 — в качестве планки, с которой сравнивают все другие материалы труб для использования в канализации. Опять же, это может привести к ложной эквивалентности.

                                                         Таблица сравнения жесткости и температуры

Ложная эквивалентность — изменение параметров теста

Существует множество причин, по которым нам не следует сравнивать различные материалы (например, ПВХ, ПЭВП, сталь и полипропилен) с одним значением, полученным для одного типа материала, например, в случае использования жесткости трубы SDR35 PVC 46 pii. Во-первых, изменение параметров испытаний дает совершенно разные результаты при сравнении материалов труб. ASTM D2412 использует образец определенной длины и проводит испытание со скоростью нагрузки ½ дюйма в минуту и ​​при температуре воздуха 73° по Фаренгейту. Если в 1965 они выбрали другие параметры, отличные от этих, тогда что-то другое, чем 46 пии, считалось бы планкой для удовлетворения. Ниже приведены некоторые эффекты изменения параметров:

• Температура: жесткость некоторых термопластов может снижаться до 50% при повышенных атмосферных температурах. Это можно реализовать на натурных примерах, когда в жаркие летние дни приходятся периоды солнечного поглощения.

• Взаимодействие с почвой: В тесте используются две гладкие пластины. Взаимодействие с грунтом в реальной установке увеличит несущую способность некоторых типов труб, и это увеличение будет варьироваться в зависимости от механических и физических свойств сечения трубы. Простое увеличение трения самих пластин может повысить жесткость.

Взаимодействие обратной засыпки со спирально ребристым материалом значительно увеличивает жесткость трубы.

• Скорость деформации: при испытании применяется нагрузка или деформация со скоростью ½ дюйма в минуту. Неармированные пластмассы и вязкоупругие материалы будут иметь значительное снижение жесткости трубы при более низких скоростях нагрузки.

• Конфигурация трубы: ASTM D2412 предъявляет особые требования к длине образца. Типы труб со спиральной навивкой имеют повышенные результаты по жесткости при испытаниях образцов большей длины. Это не похоже на кольцевые гофрированные трубы.

Лучший источник для определения предельной прочности?

Конструктивно испытание на параллельную пластину не подвергает образец трубы кольцевому сжатию, которое определяет допустимую нагрузку на стенку гибкой трубы.

На диаграмме давления показана подземная гибкая труба при кольцевом сжатии.

Допустимая нагрузка на стену используется для определения предельной нагрузки или прочностных характеристик в соответствии с методологией проектирования конструкций Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог (AASHTO). Методика проектирования труб AASHTO является основным методом проектирования в стране, и в ней не используется значение жесткости трубы для предельной устойчивости к нагрузкам и производительности. В методологии проектирования используются такие параметры, как модуль упругости и предел прочности при растяжении, а также значения, полученные в результате испытания патрубка на сжатие в соответствии с AASHTO T341, но не жесткость трубы для предельной несущей способности.

Отсутствует боковая опора, создающая сжатие кольца, как это было бы в реальной прямой заглубленной установке.

Ложная эквивалентность — Пример прочности модуля

Почему материалы с одинаковой жесткостью трубы могут иметь совершенно разные результаты? Ответ: В основном из-за следующих свойств материала, а также конструкции и ориентации профиля трубы.

Одним из основных свойств материала является модуль упругости. Обратите внимание, насколько велика разница между теми, которые являются вязкоупругими термопластами, и теми, которые таковыми не являются, включая показатель ползучести от начальных до долгосрочных значений. Методология проектирования AASHTO учитывает эти характеристики, а также позволяет применять коэффициент вертикального изгиба (VAF) к нагрузкам, связанным с низкомодульными материалами (например, HDPE и полипропиленом). VAF в конечном итоге снижают нагрузку до 50% из-за укорочения по окружности более слабых типов материалов. Когда происходит укорочение, это часто может привести к распространению коробления тонкой внутренней стенки перпендикулярно линии тока. Эти внутренние волны резко увеличивают коэффициент шероховатости Мэннинга (n) в конструкциях канализационных труб, хотя этот материал мог иметь ту же жесткость трубы, что и материал из ПВХ 46 pii.

Сравнение продуктов

Ложная эквивалентность — Пример установленного прогиба

Полевые испытания, проведенные Департаментом транспорта штата Юта и Университетом штата Юта в июле 2010 г., сравнивали гофрированные полиэтиленовые трубы из полиэтилена высокой плотности и трубы из армированного сталью полиэтилена (SRPE) с аналогичными значениями жесткости труб в течение трех лет. Оба были установлены в одинаковых условиях, но результаты прогиба сильно отличались. SRPE имел на 50% меньший прогиб, чем материалы HDPE. При повторной оценке прогиба в течение трех лет HDPE стабилизировался с высоким процентом прогиба, а SRPE немного восстановился. Отскок происходит из-за консолидации обратной засыпки вокруг внешних ребер.

Главным моментом было то, что значение жесткости не позволяло точно предсказать результат по всем вышеупомянутым причинам. Сталь обеспечивает гораздо более эффективную жесткость трубы и предельную прочность, что позволяет снизить чувствительность к монтажным нагрузкам и увеличить допустимое защитное покрытие без применения ВАФ. По сравнению с неармированным ПЭВП, стальной армирующий компонент SRPE обеспечивает гораздо более высокий модуль упругости, отсутствие потенциала ползучести и гораздо более высокую сопротивляемость стенке.

72 пии должно быть лучше, чем 46 пии Заблуждение

Указание на то, что один тип материала имеет большую жесткость трубы, казалось бы логичным, чтобы указать, что он в конечном итоге был прочнее, но опять же, использование для сравнения только жесткости трубы может привести к сравнению яблок с апельсинами (т. е. к ложной ошибке эквивалентности).

Хорошим примером является сопоставление стекловолокна и ПВХ. Оба могут быть изготовлены с различной толщиной и минимальной жесткостью трубы. Многие считают, что, поскольку 72 pii почти в два раза больше, чем значение 46 pii, то его можно считать вдвое более прочным или выдерживать вдвое большую нагрузку. Опять же, это в корне неверно. Даже используя модифицированную формулу Спенглера, которая представляет собой слишком упрощенный способ прогнозирования прогиба, вы можете напрямую сравнить процент прогиба для 72- и 46-дюймовых типов труб. Разница в прогибе практически незначительна при использовании той же жесткости грунта и условий нагрузки. Казалось бы разумным, что материал 72 pii выдерживает и сопротивляется первоначальному прогибу, но само значение не будет определяющим параметром для характеристик конструкции.

На примере стекловолокна по сравнению с ПВХ можно утверждать, что стекловолокно должно иметь 72 пии, чтобы предотвратить начальное требование прогиба. Большинство инженеров не понимают, что в соответствии со спецификациями стекловолокна требование к долгосрочному прогибу составляет 5% или меньше. Они путают это с ПВХ, который имеет «долгосрочную» потребность в 7,5% и краткосрочную потребность в 5%. Если использовать то же обоснование для стекловолокна, это сделает «начальный» контроль прогиба стекловолокна ближе к 3%, что требует гораздо более жестких характеристик материала при обращении и установке, чем ПВХ, если жесткость так важна.

Понимание того, что на жесткость трубы может влиять температура окружающей среды, также может показать, как низкомодульный термопластик с жесткостью 72 pii может уступать по характеристикам армированному сталью материалу с более низкой жесткостью. Если температура и солнечное поглощение высокие, то испытанный в лаборатории материал плотностью 72 пии на стройплощадке может фактически снизить плотность до 39 пии. Стальной материал может практически не меняться.

Заключение

Существует множество технических факторов, которые необходимо учитывать при проектировании канализационных систем. Легко ввести в заблуждение, используя простой тест на сплющивание, который дает вводящее в заблуждение результирующее значение, называемое жесткостью трубы. Инженеры могут захотеть более внимательно изучить другие проектные свойства для структурных характеристик и ожиданий. Некоторые из них включают модуль упругости, предел прочности при растяжении и результаты испытаний на сжатие отрезка. Эти значения вместе с диаграммами покрытия, основанными на методологии проектирования AASHTO, должны намного превышать значение жесткости трубы.

Жесткость трубы – это прежде всего проверка качества. Он действительно связан с эффективностью сопротивления трубы обработке и некоторым нагрузкам при установке, но не является определяющим фактором для предельной нагрузки. Следует отметить, что трубы большего диаметра требуют гораздо меньшей жесткости для получения надлежащих результатов монтажа по сравнению с трубами меньшего диаметра.

Помните, что использование теста и приоритета 46 pii зародилось в середине 1960-х годов, когда в Соединенных Штатах росла популярность коллекторных трубопроводов из ПВХ малого диаметра.