Os tubos perfilados estão se tornando um material de construção cada vez mais popular. São utilizados na construção de elementos estruturais como pisos, estruturas de suporte de carga e vigas. Essa ampla utilização se deve principalmente à facilidade de construção, operação e manutenção das estruturas, bem como à leveza dos próprios produtos.
No entanto, é importante lembrar que o tubo perfilado deve ter maior resistência à flexão, e como calculá-la será discutido mais adiante neste artigo.
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Características e propriedades dos produtos de perfil
Tubos perfilados são tubos com seção transversal diferente da circular. As opções mais comuns são retangulares e quadradas. Como mencionado anteriormente, a popularidade desse tipo de tubo se deve a uma de suas principais vantagens: a leveza de sua construção.
Além disso, seu formato exclusivo simplifica significativamente a fixação entre si e a outras superfícies. Esse tipo de produto para construção, de acordo com as normas GOST, é fabricado com uma ampla gama de metais e ligas. No entanto, os mais utilizados são tubos de aço perfilados feitos de aço carbono e aço de baixa liga.
Todo metal possui uma importante propriedade natural: seu ponto de resistência. Este pode ser mínimo ou máximo. O último, por exemplo, é a causa da deformação em estruturas erguidas, levando ao empenamento e, consequentemente, à fratura.
Ao dobrar materiais, é importante avaliar características como tamanho, seção transversal, tipo de produto, densidade, além da rigidez e flexibilidade do material. Conhecer todas essas propriedades gerais do metal nos ajuda a entender como a estrutura se comportará durante o uso.
É importante lembrar que, ao dobrar um produto, as partes internas da estrutura são comprimidas, sua densidade aumenta e elas próprias diminuem de tamanho. A camada externa, consequentemente, torna-se mais longa, menos densa, porém mais elástica.
Além disso, as seções centrais mantêm suas características originais mesmo após a conclusão do processo. Portanto, deve-se sempre lembrar que em Durante o processo de flexão, inevitavelmente surgirão tensões, mesmo em áreas localizadas o mais longe possível da zona neutra.A pressão máxima estará presente nas camadas que estão muito próximas desse eixo neutro.
Raios de curvatura admissíveis com base na resistência do material
As normas GOST regulamentam detalhadamente tanto as propriedades e características dos elementos quanto seus procedimentos de transformação. Isso inclui o raio mínimo de curvatura de um tubo perfilado. Ele é determinado com base nas condições de curvatura. Quando a curvatura é feita com areia compactada no tubo ou por aquecimento, o diâmetro externo deve ser de pelo menos 3,5 DN.
Se o mestre tiver a capacidade de se candidatar Equipamentos especializados (por exemplo, uma máquina de dobrar tubos), que permite que as operações necessárias sejam realizadas sem aquecimento ou outras ações adicionais, então, neste caso, o diâmetro deve ser de pelo menos 4DN.
Se você deseja fazer uma curva bastante acentuada, por exemplo, para fazer uma derivação de esgoto ou uma tubulação curva, então, nesse caso, o diâmetro deve ser de pelo menos 1DN, já que a curvatura será feita por outros métodos, principalmente utilizando altas temperaturas.
É claro que os valores estipulados pelas normas estaduais podem ser ligeiramente reduzidos, mas, nesse caso, a resistência à flexão do tubo deve ser calculada com muito cuidado. Se o método de curvatura permitir uma certa redução na espessura da parede de 15% da original, desvios da norma GOST são possíveis, e a própria curvatura pode ser realizada abaixo dos valores especificados, o que não afetará significativamente a resistência subsequente.
Fórmulas e tabelas utilizadas
Para calcular com sucesso a deflexão de um tubo sem complicações inesperadas, é necessário determinar o comprimento do trecho. Esse valor é calculado usando uma fórmula simples:
L = 0,0175 × r × α + I
Nessa expressão, os principais indicadores são representados pelas seguintes expressões alfabéticas:
- r – raio de curvatura do tubo perfilado (mm);
- α - corresponde ao ângulo que você deseja obter em última instância;
- I – distância de 100/300 usada ao trabalhar com equipamentos especiais para fixação da peça.
Ao calcular a deflexão de um tubo, uma etapa importante do trabalho é o cálculo do elemento de flexão.
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Ao fazer um orçamento, devemos estimar o tamanho da seção que precisa ser dobrada. A fórmula para isso é extremamente simples e se parece com isto:
você = π × α / 180 (r + DH / 2)
Os elementos incluídos na fórmula podem ser representados da seguinte forma:
- Neste caso, π é considerado igual a 3,14;
- α – representa o ângulo de curvatura, expresso em graus;
- r – raio de curvatura (mm);
- DH – diâmetro externo.
Para maior conveniência do operador e para máxima segurança durante o trabalho, bem como durante a operação de estruturas erguidas em cobre e latão, as normas GOST contêm os valores mínimos para as principais características utilizadas no cálculo da resistência à flexão de um tubo perfilado.
Para sua conveniência, as principais características necessárias para determinar a resistência à flexão de um tubo perfilado são apresentadas na tabela.
Tabela 1.
Enquanto a tabela anterior continha principalmente valores fixos para elementos de cobre e latão, a próxima abordará dados para elementos de aço. Esta tabela permite estimar a carga de flexão de um tubo perfilado (GOST nº 3262/75).
Tabela 2.
Como mencionado anteriormente, a espessura da parede desempenha um papel fundamental no cálculo da resistência à flexão de um tubo quadrado (assim como de um tubo redondo). Portanto, a tabela a seguir permite que tanto a espessura da parede quanto o diâmetro sejam considerados nos cálculos.
Tabela 3.
Tecnologia de processo de dobra
Como já foi corretamente observado, qualquer deformação em uma estrutura metálica causa tensão adicional em suas paredes. Na camada interna, isso se deve ao aumento da densidade do metal por compressão, enquanto na camada externa ocorre o oposto: tensão, que reduz a densidade do metal.
Durante a curvatura, a forma da seção transversal se altera conforme o esperado. Isso se aplica a tubos redondos, retangulares e quadrados. Para os dois últimos, essas alterações não são muito pronunciadas, o que não ocorre com os tubos redondos.
É assim que o perfil do anel se torna oval. É importante notar que a maior mudança de forma pode ser observada exatamente na curva, e quanto mais distante dela, mais próxima a seção transversal permanecerá de sua forma original.
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No entanto, é importante avaliar com precisão a força do impacto e o grau de deformação do tubo para evitar fraturas e distorções desnecessárias. Para uma peça com diâmetro de até 20 mm, o grau de deformação oval não deve ser superior a 15%.
À medida que o perfil aumenta, o valor diminui ainda mais, atingindo apenas 12,5%. Outro fator importante é a presença de dobras (produtos de paredes finas são particularmente suscetíveis a isso). Esse fator é especialmente importante se a estrutura curvada for utilizada como tubulação.
As dobras resultantes reduzem o fluxo, aumentam a resistência ao fluxo de fluido e aumentam o risco de entupimento. Portanto, ao usar um tubo flexível para esses fins, deve-se considerar cuidadosamente a escolha da espessura da parede.
Que carga atua sobre tubos perfilados?
Calcular a resistência à flexão de um tubo resume-se simplesmente a determinar a tensão máxima em um determinado ponto da estrutura. É importante compreender o material de que o perfil é feito, pois cada material possui sua própria classificação de resistência à flexão.
Para calcular corretamente, é necessário usar a fórmula correta. Neste caso, aplica-se a lei de Hooke, que afirma que a força elástica é diretamente proporcional à deformação. A expressão para o cálculo é a seguinte:
TENSÃO = M / W , onde:
- M é o valor do grau de flexão ao longo do eixo em que a força atua;
- W é o valor da resistência à flexão medido ao longo do mesmo eixo.
Como posso saber se meus cálculos estão corretos?
Como mencionado anteriormente, cada metal ou liga metálica possui seus próprios valores de tensão normal. Determinar esses valores é uma das principais tarefas a serem enfrentadas ao decidir construir uma estrutura utilizando perfis.
Para garantir a correção dos resultados, é preciso conhecer algumas regras importantes e, claro, segui-las.
- Realize todos os cálculos com precisão, cuidado e sem pressa. Em cada etapa, siga as fórmulas relevantes, sem tentar ajustar os valores às suas necessidades.
- Após calcular a resistência à flexão de um tubo perfilado, deve-se ter o cuidado de garantir que os valores obtidos não excedam os valores máximos estabelecidos.
- Leve em consideração o material de que o perfil é feito, a espessura das paredes, a fim de evitar sua destruição ou deformação, o que prejudicará o funcionamento da estrutura no futuro.
- Antes de realizar os cálculos, é necessário elaborar um esquema do futuro elemento. Esse desenho técnico permitirá cálculos mais precisos, evitando erros associados à má interpretação da forma da estrutura.
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Seguindo todas as regras e precauções de segurança necessárias, mesmo um leigo pode ter certeza de que todos os cálculos de resistência à flexão de tubos serão precisos e o resultado será bem-sucedido. Verificar constantemente os cálculos e monitorar cada etapa do trabalho é fundamental para o sucesso.
