Profilne cevi postajajo vse bolj priljubljen gradbeni material. Uporabljajo se za gradnjo konstrukcijskih elementov, kot so tla, nosilni okvirji in nosilci. Ta široka uporaba je predvsem posledica enostavnosti gradnje, delovanja in vzdrževanja konstrukcij ter majhne teže samih izdelkov.
Vendar je pomembno vedeti, da mora imeti profilna cev povečano upogibno trdnost, o tem, kako jo izračunati, pa bomo razpravljali kasneje v članku.
Predlagamo, da to izkoristite Spletni kalkulator za izračun upogibne trdnosti nosilcev različnih prerezov iz cevi.
Značilnosti in lastnosti profilnih izdelkov
Profilne cevi so cevi s prečnim prerezom, ki ni krožen. Najpogostejše možnosti so pravokotne in kvadratne. Kot smo že omenili, je posebna priljubljenost te vrste posledica ene od njenih ključnih prednosti: lahke konstrukcije.
Poleg tega njihova edinstvena oblika bistveno poenostavi pritrjevanje tako med seboj kot na druge površine. Ta vrsta gradbenega izdelka je v skladu s standardi GOST izdelana iz široke palete kovin in zlitin. Najpogosteje pa se uporabljajo profilirane jeklene cevi iz ogljikovega in nizkolegiranega jekla.
Vsaka kovina ima pomembno naravno lastnost – svojo upornostno točko. Ta je lahko minimalna ali maksimalna. Slednja je na primer vzrok za deformacije v postavljenih konstrukcijah, kar vodi do upogibanja in posledično zloma.
Pri upogibanju je pomembno oceniti značilnosti, kot so velikost, prečni prerez, vrsta izdelka, njegova gostota ter togost in prožnost materiala. Poznavanje vseh teh splošnih lastnosti kovine nam pomaga razumeti, kako se bo konstrukcija obnašala med uporabo.
Pomembno si je zapomniti, da se pri upogibanju izdelka notranji deli strukture stisnejo, njihova gostota se poveča in sami se zmanjšajo. Zunanja plast zato postane daljša, manj gosta, vendar bolj raztegljiva.
Poleg tega osrednji deli ohranijo svoje prvotne značilnosti tudi po končanem postopku. Zato je treba vedno vedeti, da v Med procesom upogibanja se napetost neizogibno pojavi tudi na območjih, ki so čim dlje od nevtralne cone.Največji tlak bo v tistih plasteh, ki so zelo blizu te nevtralne osi.
Dovoljeni polmeri upogibanja glede na trdnost materiala
Standardi GOST podrobno urejajo tako lastnosti in značilnosti elementov kot tudi postopke njihove transformacije. To vključuje najmanjši polmer upogibanja profilne cevi. Določen je glede na pogoje upogibanja. Pri upogibanju s peskom, vtisnjenim v cev, ali s segrevanjem mora biti zunanji premer vsaj 3,5DN.
Če ima mojster sposobnost prijave specializirana oprema (na primer stroj za upogibanje cevi), kar omogoča izvedbo potrebnih operacij brez segrevanja ali drugih dodatnih ukrepov, potem mora biti v tem primeru premer vsaj 4DN.
Če želite narediti precej strm ovinek, na primer za izdelavo upognjenega odcepa kanalizacije ali cevovoda, mora biti v tem primeru premer vsaj 1DN, saj bo upogibanje izvedeno z drugimi metodami, predvsem z uporabo visokih temperatur.
Seveda se lahko vrednosti, ki jih določajo državni standardi, nekoliko zmanjšajo, vendar je treba v tem primeru upogibno trdnost cevi izračunati zelo previdno. Če metoda upogibanja omogoča določeno zmanjšanje debeline stene za 15 % prvotne, so možna odstopanja od standarda GOST, samo upogibanje pa se lahko izvede pod določenimi vrednostmi, kar ne bo bistveno vplivalo na poznejšo trdnost.
Uporabljene formule in tabele
Za uspešen izračun upogiba cevi brez nepričakovanih zapletov morate določiti dolžino dela. Ta vrednost se izračuna po preprosti formuli:
L = 0,0175 × r × α + I
V tem izrazu so glavni kazalniki predstavljeni z naslednjimi črkovnimi izrazi:
- r – polmer upogiba profilne cevi (mm);
- α - ustreza kotu, ki ga želite na koncu doseči;
- I – razdalja 100/300, ki se uporablja pri delu s posebno opremo za držanje obdelovanca.
Pri izračunu upogiba cevi je pomembna faza dela izračun upogibnega elementa.
Oglejte si videoposnetek
Pri pripravi ocene moramo oceniti velikost dela, ki ga je treba upogniti. Formula za to je izjemno preprosta in izgleda takole:
U = π × α / 180 (r + DH / 2)
Tukaj lahko elemente, vključene v formulo, predstavimo na naslednji način:
- V tem primeru se π vzame kot enako 3,14;
- α – predstavlja kot upogiba, izražen v stopinjah;
- r – polmer upogiba (mm);
- DH – zunanji premer.
Za udobje mojstra in za maksimalno varnost med delom, pa tudi med delovanjem postavljenih konstrukcij iz bakra in medenine, GOST-i vsebujejo minimalne vrednosti za glavne značilnosti, ki se uporabljajo za izračun upogibne trdnosti profilne cevi.
Za vaše udobje so glavne značilnosti, potrebne za določitev upogibne trdnosti profilne cevi, predstavljene v tabeli.
Tabela 1.
Medtem ko je prejšnja tabela vsebovala predvsem fiksne vrednosti za bakrene in medeninaste elemente, bo naslednja zajemala podatke za jeklene elemente. Ta tabela vam omogoča oceno upogibne obremenitve profilne cevi (GOST št. 3262/75).
Tabela 2.
Kot smo že omenili, ima debelina stene ključno vlogo pri izračunu upogibne trdnosti kvadratne cevi (kot tudi okrogle cevi). Zato naslednja tabela omogoča upoštevanje tako debeline stene kot premera pri izračunih.
Tabela 3.
Tehnologija upogibanja
Kot je bilo že pravilno omenjeno, vsaka deformacija kovinske konstrukcije povzroči dodatno obremenitev njenih sten. Na notranji plasti je to posledica povečanja gostote kovine zaradi stiskanja, medtem ko na zunanji plasti velja nasprotno: napetost, ki zmanjša gostoto kovine.
Med upogibanjem se oblika prečnega prereza spreminja, kot je pričakovano. To velja za okrogle, pravokotne in kvadratne cevi. Pri slednjih dveh te spremembe niso zelo izrazite, kar pa ne velja za okrogle cevi.
Tako profil obroča postane ovalen. Omeniti velja, da je največjo spremembo oblike mogoče opaziti neposredno na pregibu, in dlje ko smo od njega, bližje bo prečni prerez ostal prvotni obliki.
Oglejte si videoposnetek
Vendar je pomembno natančno oceniti silo udarca in stopnjo deformacije cevi, da se izognemo nepotrebnim zlomom in popačenjem. Za del s premerom do 20 mm stopnja ovalne deformacije ne sme presegati 15 %.
Z naraščanjem profila se vrednost še dodatno zmanjšuje in doseže le 12,5 %. Drug pomemben dejavnik je prisotnost gub (tankostenski izdelki so na to še posebej dovzetni). Ta dejavnik je še posebej pomemben, če bo upogibna konstrukcija služila kot cevovod.
Nastale gube zmanjšajo pretok, povečajo upor proti toku tekočine in povečajo zamašitev. Zato je treba pri uporabi upogljive cevi za te namene skrbno pretehtati izbiro debeline stene.
Kakšna obremenitev deluje na profilne cevi?
Izračun upogibne trdnosti cevi se preprosto zreducira na določitev največje napetosti na dani točki v konstrukciji. Pomembno je razumeti material, iz katerega je izdelan profil, saj ima vsak material svojo nazivno napetost.
Za pravilen izračun morate uporabiti pravilno formulo. V tem primeru velja Hookejev zakon, ki pravi, da je elastična sila neposredno sorazmerna z deformacijo. Izraz za izračun je naslednji:
NAPETOST = M / W , kjer je:
- M je vrednost stopnje upogibanja vzdolž osi, vzdolž katere deluje sila;
- W je vrednost upogibne upornosti, vzeta vzdolž iste osi.
Kako lahko ugotovim, ali so moji izračuni pravilni?
Kot smo že omenili, ima vsaka kovina ali zlitina svoje normalne vrednosti napetosti. Določanje teh vrednosti je ena glavnih nalog, s katerimi se soočate pri odločitvi za gradnjo konstrukcije z uporabo profilov.
Da bi bili prepričani o pravilnosti rezultatov, morate poznati več pomembnih pravil in jih seveda upoštevati.
- Vse izračune opravite natančno, previdno in brez naglice. Na vsaki stopnji sledite ustreznim formulam, ne da bi poskušali vrednosti prilagoditi svojim potrebam.
- Po izračunu upogibne trdnosti profilne cevi je treba paziti, da dobljene vrednosti ne presegajo določenih največjih vrednosti.
- Upoštevajte material, iz katerega je izdelan profil, debelino sten, da preprečite njegovo uničenje ali deformacijo, kar bo v prihodnosti oviralo delovanje konstrukcije.
- Pred izračuni je potrebno narisati shemo bodočega elementa. Ta tehnična risba bo omogočila natančnejše izračune in preprečila napake, povezane z nerazumevanjem oblike konstrukcije.
Oglejte si videoposnetek
Z upoštevanjem vseh potrebnih pravil in varnostnih ukrepov je lahko tudi nestrokovnjak prepričan, da bodo vsi izračuni upogibne trdnosti cevi točni in da bo rezultat uspešen. Stalno preverjanje izračunov in spremljanje vsake faze dela je ključ do uspešnega rezultata.
