Profilované trubky se stávají stále oblíbenějším stavebním materiálem. Používají se k výrobě konstrukčních prvků, jako jsou podlahy, nosné rámy a trámy. Toto široké použití je dáno především snadnou konstrukcí, provozem a údržbou konstrukcí, jakož i nízkou hmotností samotných výrobků.
Je však důležité si uvědomit, že profilová trubka musí mít zvýšenou pevnost v ohybu a jak ji vypočítat, bude popsáno dále v článku.
Doporučujeme vám toho využít Online kalkulačka pro výpočet ohybové pevnosti nosníků různých průřezů vyrobených z trubek.
Vlastnosti a vlastnosti profilových výrobků
Profilové trubky jsou trubky s jiným než kruhovým průřezem. Nejběžnější variantou jsou obdélníkové a čtvercové. Jak již bylo zmíněno, zvláštní popularita tohoto typu je dána jednou z jeho klíčových výhod: lehkou konstrukcí.
Navíc jejich jedinečný tvar výrazně zjednodušuje upevnění jak k sobě navzájem, tak k jiným povrchům. Tento typ stavebního výrobku se podle norem GOST vyrábí z široké škály kovů a slitin. Nejčastěji se však používají profilované ocelové trubky z uhlíkové a nízkolegované oceli.
Každý kov má důležitou přirozenou vlastnost – svůj bod odporu. Ten může být buď minimální, nebo maximální. Ten druhý je například příčinou deformace ve vztyčených konstrukcích, která vede k ohybu a následně k lomu.
Při ohýbání je důležité vyhodnotit vlastnosti, jako je velikost, průřez, typ výrobku, jeho hustota, a také tuhost a pružnost materiálu. Znalost všech těchto obecných vlastností kovu nám pomáhá pochopit, jak se bude konstrukce chovat během používání.
Je důležité si uvědomit, že při ohýbání výrobku se vnitřní části struktury stlačují, jejich hustota se zvyšuje a samy se zmenšují. Vnější vrstva se proto stává delší, méně hustou, ale roztažitelnější.
Centrální části si navíc zachovávají své původní vlastnosti i po dokončení procesu. Proto je třeba mít vždy na paměti, že v Během procesu ohýbání nevyhnutelně vznikne napětí i v oblastech co nejdále od neutrální zóny.Maximální tlak bude v těch vrstvách, které jsou velmi blízko této neutrální osy.
Přípustné poloměry ohybu na základě pevnosti materiálu
Normy GOST podrobně regulují jak vlastnosti a charakteristiky prvků, tak i postupy jejich transformace. Patří sem minimální poloměr ohybu profilové trubky. Ten se určuje na základě podmínek ohybu. Při ohýbání s pískem zabaleným do trubky nebo ohřevem by měl být vnější průměr alespoň 3,5 DN.
Pokud má mistr schopnost aplikovat specializované zařízení (například ohýbačka trubek), což umožňuje provádět potřebné operace bez ohřevu nebo jiných dodatečných úkonů, pak by v tomto případě měl být průměr alespoň 4DN.
Pokud chcete vytvořit poměrně strmý ohyb, například pro vytvoření ohýbané kanalizační odbočky nebo potrubí, pak by v tomto případě měl být průměr alespoň 1DN, protože ohýbání bude provedeno jinými metodami, zejména za použití vysokých teplot.
Hodnoty stanovené státními normami lze samozřejmě mírně snížit, ale v tomto případě je nutné pevnost trubky v ohybu vypočítat velmi pečlivě. Pokud metoda ohýbání umožňuje určité snížení tloušťky stěny o 15 % původní hodnoty, jsou možné odchylky od normy GOST a samotné ohýbání lze provést pod stanovenými hodnotami, což významně neovlivní následnou pevnost.
Použité vzorce a tabulky
Pro úspěšný výpočet průhybu potrubí bez neočekávaných komplikací je nutné určit délku součásti. Tato hodnota se vypočítá pomocí jednoduchého vzorce:
L = 0,0175 × r × α + I
V tomto výrazu jsou hlavní indikátory reprezentovány následujícími písmennými výrazy:
- r – poloměr ohybu profilové trubky (mm);
- α - odpovídá úhlu, kterého chcete nakonec dosáhnout;
- I – vzdálenost 100/300 používaná při práci se speciálním zařízením pro upínání obrobku.
Při výpočtu průhybu potrubí je důležitou fází práce výpočet ohybového prvku.
Podívejte se na video
Při odhadování musíme odhadnout velikost průřezu, který je třeba ohnout. Vzorec pro to je velmi jednoduchý a vypadá takto:
U = π × α / 180 (r + DH / 2)
Zde lze prvky zahrnuté ve vzorci znázornit následovně:
- V tomto případě se π bere rovno 3,14;
- α – představuje úhel ohybu, vyjádřený ve stupních;
- r – poloměr ohybu (mm);
- DH – vnější průměr.
Pro pohodlí mistra a pro maximální bezpečnost při práci, stejně jako při provozu postavených konstrukcí z mědi a mosazi, GOST obsahují minimální hodnoty pro hlavní charakteristiky používané k výpočtu pevnosti v ohybu profilové trubky.
Pro vaše pohodlí jsou v tabulce uvedeny hlavní charakteristiky potřebné k určení pevnosti v ohybu profilové trubky.
Tabulka 1.
Zatímco předchozí tabulka obsahovala primárně pevné hodnoty pro měděné a mosazné prvky, následující tabulka se bude zabývat údaji pro ocelové prvky. Tato tabulka umožňuje odhadnout ohybové zatížení profilové trubky (GOST č. 3262/75).
Tabulka 2.
Jak již bylo zmíněno, tloušťka stěny hraje klíčovou roli při výpočtu pevnosti v ohybu čtvercové trubky (stejně jako kulaté trubky). Následující tabulka proto umožňuje při výpočtech zohlednit jak tloušťku stěny, tak i průměr.
Tabulka 3.
Technologie ohýbacího procesu
Jak již bylo správně uvedeno, jakákoli deformace kovové konstrukce způsobuje dodatečné namáhání jejích stěn. Na vnitřní vrstvě je to způsobeno zvýšením hustoty kovu v důsledku stlačení, zatímco na vnější vrstvě je to naopak: napětí, které hustotu kovu snižuje.
Během ohýbání se tvar průřezu mění očekávaným způsobem. To platí pro kulaté, obdélníkové a čtvercové trubky. U posledních dvou těchto trubek nejsou tyto změny příliš výrazné, což neplatí pro kulaté trubky.
Takto se profil prstence stává oválným. Je pozoruhodné, že největší změnu tvaru lze pozorovat přímo v ohybu a čím dále od něj, tím blíže si průřez zůstane původnímu tvaru.
Podívejte se na video
Je však důležité přesně posoudit sílu nárazu a stupeň deformace potrubí, aby se předešlo zbytečným prasklinám a deformacím. U součásti o průměru do 20 mm by stupeň oválné deformace neměl být větší než 15 %.
S rostoucím profilem se hodnota dále snižuje a dosahuje pouze 12,5 %. Dalším důležitým faktorem je přítomnost záhybů (tenkostěnné výrobky jsou na to obzvláště náchylné). Tento faktor je obzvláště důležitý, pokud bude ohýbaná konstrukce sloužit jako potrubí.
Výsledné záhyby snižují průtok, zvyšují odpor proti proudění kapaliny a zvyšují ucpávání. Proto je při použití ohýbatelné trubky pro tyto účely nutné pečlivě zvážit volbu tloušťky stěny.
Jaké zatížení působí na profilové trubky?
Výpočet pevnosti potrubí v ohybu se scvrkává na jednoduché určení maximálního napětí v daném bodě konstrukce. Je důležité pochopit materiál, ze kterého je profil vyroben, protože každý materiál má svou vlastní mezní hodnotu napětí.
Pro správný výpočet je nutné použít správný vzorec. V tomto případě platí Hookeův zákon, který říká, že pružná síla je přímo úměrná deformaci. Výpočetní výraz je následující:
NAPĚTÍ = M / W , kde:
- M je hodnota stupně ohybu podél osy, podél které síla působí;
- W je hodnota ohybového odporu měřená podél stejné osy.
Jak zjistím, zda jsou mé výpočty správné?
Jak již bylo zmíněno, každý kov nebo slitina má své vlastní hodnoty normálního napětí. Stanovení těchto hodnot je jedním z hlavních úkolů, kterým čelíte při rozhodování o stavbě konstrukce s použitím profilů.
Abyste si byli jisti správností výsledků, musíte znát několik důležitých pravidel a samozřejmě je dodržovat.
- Všechny výpočty provádějte přesně, pečlivě a bez spěchu. V každé fázi se řiďte příslušnými vzorci a nepokoušejte se upravovat hodnoty podle vlastních potřeb.
- Po výpočtu pevnosti v ohybu profilové trubky je třeba dbát na to, aby získané hodnoty nepřekročily stanovené maximální hodnoty.
- Vezměte v úvahu materiál, ze kterého je profil vyroben, tloušťku stěn, abyste zabránili jeho zničení nebo deformaci, která by v budoucnu bránila fungování konstrukce.
- Před provedením výpočtů je nutné nakreslit schéma budoucího prvku. Tento technický výkres umožní přesnější výpočty a zabrání chybám spojeným s nepochopením tvaru konstrukce.
Podívejte se na video
Dodržováním všech nezbytných pravidel a bezpečnostních opatření si i laik může být jistý, že všechny výpočty pevnosti potrubí v ohybu budou přesné a výsledek bude úspěšný. Neustálá kontrola výpočtů a sledování každé fáze práce je klíčem k úspěšnému výsledku.
