วิธีการหาค่าความแข็งแรงดัดของท่อโปรไฟล์

ท่อขึ้นรูปกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในงานก่อสร้าง ใช้ในการสร้างโครงสร้างต่างๆ เช่น พื้น โครงสร้างรับน้ำหนัก และคาน การใช้งานอย่างแพร่หลายนี้เป็นผลมาจากความง่ายในการก่อสร้าง การใช้งาน และการบำรุงรักษาโครงสร้าง รวมถึงน้ำหนักที่เบาของตัวผลิตภัณฑ์เองด้วย

อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้คือ ท่อโปรไฟล์จะต้องมีความแข็งแรงในการดัดงอเพิ่มขึ้น และวิธีการคำนวณจะกล่าวถึงในภายหลังในบทความนี้

เราขอแนะนำให้คุณใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ เครื่องคำนวณออนไลน์สำหรับคำนวณความแข็งแรงดัดของคานที่มีหน้าตัดต่างๆ ที่ทำจากท่อ.

คุณลักษณะและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์โปรไฟล์

ท่อโปรไฟล์ คือท่อที่มีหน้าตัดเป็นรูปทรงอื่นที่ไม่ใช่ทรงกลม รูปทรงที่พบได้บ่อยที่สุดคือสี่เหลี่ยมผืนผ้าและสี่เหลี่ยมจัตุรัส ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ความนิยมเป็นพิเศษของท่อประเภทนี้เกิดจากข้อดีที่สำคัญประการหนึ่งคือ โครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา

นอกจากนี้ รูปทรงที่เป็นเอกลักษณ์ยังช่วยให้การยึดติดทั้งระหว่างกันและกับพื้นผิวอื่นๆ ทำได้ง่ายขึ้นอย่างมาก ผลิตภัณฑ์ก่อสร้างประเภทนี้ ตามมาตรฐาน GOST ผลิตจากโลหะและโลหะผสมหลากหลายชนิด อย่างไรก็ตาม ที่ใช้กันมากที่สุดคือท่อเหล็กรูปทรงต่างๆ ที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยต่ำ

โลหะทุกชนิดมีคุณสมบัติทางธรรมชาติที่สำคัญอย่างหนึ่ง นั่นคือ จุดต้านทาน ซึ่งอาจมีค่าต่ำสุดหรือสูงสุดก็ได้ ตัวอย่างเช่น ค่าสูงสุดเป็นสาเหตุของการเสียรูปในโครงสร้างที่สร้างขึ้น นำไปสู่การโค้งงอและแตกหักในที่สุด

เมื่อทำการดัดงอ สิ่งสำคัญคือต้องประเมินคุณลักษณะต่างๆ เช่น ขนาด พื้นที่หน้าตัด ประเภทของผลิตภัณฑ์ ความหนาแน่น ตลอดจนความแข็งและความยืดหยุ่นของวัสดุ การทราบคุณสมบัติทั่วไปเหล่านี้ของโลหะจะช่วยให้เราเข้าใจว่าโครงสร้างจะทำงานอย่างไรในระหว่างการใช้งาน

สิ่งสำคัญที่ควรจำไว้คือ เมื่อคุณดัดผลิตภัณฑ์ ส่วนประกอบภายในของโครงสร้างจะถูกบีบอัด ความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น และขนาดของส่วนประกอบเหล่านั้นจะเล็ลง ในขณะที่ชั้นนอกจะยาวขึ้น ความหนาแน่นน้อยลง แต่ยืดหยุ่นได้มากขึ้น

นอกจากนี้ ส่วนกลางยังคงรักษาลักษณะเดิมไว้แม้หลังจากกระบวนการเสร็จสิ้นแล้ว ดังนั้นจึงควรระลึกไว้เสมอว่าใน ในระหว่างกระบวนการดัดงอ ความตึงเครียดจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ในบริเวณที่อยู่ห่างจากจุดสมดุลมากที่สุดก็ตามความดันสูงสุดจะเกิดขึ้นในชั้นดินที่อยู่ใกล้กับแกนกลางนี้มากที่สุด

รัศมีการดัดที่อนุญาตขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของวัสดุ

มาตรฐาน GOST กำหนดรายละเอียดอย่างครบถ้วนทั้งคุณสมบัติและลักษณะของวัสดุ ตลอดจนกระบวนการแปรรูป ซึ่งรวมถึงรัศมีดัดโค้งขั้นต่ำของท่อโปรไฟล์ โดยกำหนดตามสภาวะการดัดโค้ง เมื่อดัดโค้งโดยใช้ทรายอัดเข้าไปในท่อหรือโดยการให้ความร้อน เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกควรมีอย่างน้อย 3.5DN

หากอาจารย์มีความสามารถในการประยุกต์ใช้ อุปกรณ์เฉพาะทาง (ตัวอย่างเช่น เครื่องดัดท่อ)ซึ่งจะช่วยให้สามารถดำเนินการที่จำเป็นได้โดยไม่ต้องใช้ความร้อนหรือการดำเนินการเพิ่มเติมอื่น ๆ ดังนั้นในกรณีนี้เส้นผ่านศูนย์กลางควรมีอย่างน้อย 4DN

หากคุณต้องการดัดท่อที่มีความชันมาก เช่น เพื่อทำท่อระบายน้ำหรือท่อส่งน้ำเสียแบบโค้ง ในกรณีนี้เส้นผ่านศูนย์กลางควรมีอย่างน้อย 1DN เนื่องจากจะต้องใช้กรรมวิธีอื่นในการดัด โดยส่วนใหญ่จะใช้ความร้อนสูง

แน่นอนว่าค่าที่กำหนดโดยมาตรฐานของรัฐสามารถลดลงได้เล็กน้อย แต่ในกรณีนี้ จะต้องคำนวณความแข็งแรงในการดัดของท่ออย่างระมัดระวัง หากวิธีการดัดอนุญาตให้ลดความหนาของผนังลงได้ 15% จากความหนาเดิม การเบี่ยงเบนจากมาตรฐาน GOST ก็เป็นไปได้ และการดัดเองก็สามารถทำได้ต่ำกว่าค่าที่กำหนด ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแข็งแรงในภายหลัง

สูตรและตารางที่ใช้

เพื่อให้สามารถคำนวณการโก่งตัวของท่อได้อย่างถูกต้องโดยไม่มีปัญหาที่ไม่คาดคิด คุณจำเป็นต้องกำหนดความยาวของชิ้นส่วนนั้น ค่านี้คำนวณได้โดยใช้สูตรอย่างง่าย:

L = 0.0175 × r × α + I

ในนิพจน์นี้ ตัวบ่งชี้หลักจะแสดงด้วยตัวอักษรดังต่อไปนี้:

• r – รัศมีการดัดของท่อโปรไฟล์ (มม.)
• α - คือค่าที่สอดคล้องกับมุมที่คุณต้องการให้ได้ในท้ายที่สุด
• I – ระยะห่าง 100/300 ใช้เมื่อทำงานร่วมกับอุปกรณ์พิเศษสำหรับยึดชิ้นงาน

ในการคำนวณการโก่งตัวของท่อ ขั้นตอนสำคัญอย่างหนึ่งคือการคำนวณองค์ประกอบการดัดงอ

รับชมวิดีโอ

วิธีคำนวณกำลังรับแรงดัดของคานไม้ผสมเหล็ก

ในการประเมินราคา เราต้องประเมินขนาดของส่วนที่ต้องดัด สูตรในการคำนวณนั้นง่ายมากและมีลักษณะดังนี้:

U = π × α / 180 (r + DH / 2)

องค์ประกอบต่างๆ ที่รวมอยู่ในสูตรนี้สามารถแสดงได้ดังนี้:

• ในกรณีนี้ π จะมีค่าเท่ากับ 3.14;
• α – แทนมุมการดัดงอ โดยแสดงเป็นองศา
• r – รัศมีการดัด (มม.)
• DH – เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก

เพื่อความสะดวกของผู้ควบคุมงานและเพื่อความปลอดภัยสูงสุดในระหว่างการทำงาน ตลอดจนในระหว่างการใช้งานโครงสร้างที่สร้างขึ้นจากทองแดงและทองเหลือง มาตรฐาน GOST จึงได้กำหนดค่าต่ำสุดสำหรับคุณลักษณะหลักที่ใช้ในการคำนวณความแข็งแรงดัดของท่อโปรไฟล์ไว้

เพื่อความสะดวกของคุณ ตารางนี้แสดงคุณลักษณะหลักที่จำเป็นในการพิจารณาความแข็งแรงดัดของท่อโปรไฟล์

ตารางที่ 1.

ตารางก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยค่าคงที่สำหรับชิ้นส่วนทองแดงและทองเหลือง ในขณะที่ตารางถัดไปจะครอบคลุมข้อมูลสำหรับชิ้นส่วนเหล็ก ตารางนี้ช่วยให้คุณสามารถประมาณค่าแรงดัดของท่อโปรไฟล์ (GOST No. 3262/75) ได้

ตารางที่ 2.

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ความหนาของผนังท่อมีบทบาทสำคัญในการคำนวณความแข็งแรงดัดของท่อเหลี่ยม (รวมถึงท่อกลมด้วย) ดังนั้น ตารางต่อไปนี้จึงคำนึงถึงทั้งความหนาของผนังท่อและเส้นผ่านศูนย์กลางในการคำนวณ

ตารางที่ 3.

เทคโนโลยีการดัดงอ

ดังที่ได้กล่าวไว้ถูกต้องแล้ว การเสียรูปใดๆ ของโครงสร้างโลหะจะทำให้เกิดความเครียดเพิ่มเติมบนผนังของโครงสร้างนั้น ในชั้นใน ความเครียดนี้เกิดจากการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของโลหะเนื่องจากการอัด ในขณะที่ชั้นนอกนั้นตรงกันข้าม คือเกิดแรงดึง ซึ่งทำให้ความหนาแน่นของโลหะลดลง

ในระหว่างการดัดงอ รูปทรงหน้าตัดจะเปลี่ยนแปลงไปตามที่คาดไว้ ซึ่งใช้ได้กับท่อทรงกลม สี่เหลี่ยมผืนผ้า และสี่เหลี่ยมจัตุรัส สำหรับสองทรงหลัง การเปลี่ยนแปลงจะไม่ชัดเจนมากนัก ซึ่งแตกต่างจากท่อทรงกลม

นี่คือวิธีที่ทำให้รูปทรงของวงแหวนกลายเป็นรูปวงรี เป็นที่น่าสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงรูปทรงที่มากที่สุดสามารถสังเกตได้ตรงบริเวณส่วนโค้ง และยิ่งห่างจากจุดโค้งมากเท่าไหร่ รูปทรงของหน้าตัดก็จะยิ่งใกล้เคียงกับรูปทรงเดิมมากขึ้นเท่านั้น

รับชมวิดีโอ

การคำนวณความแข็งแรงของ Solidworks

อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องประเมินแรงกระแทกและระดับการเสียรูปของท่ออย่างแม่นยำ เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกหักและการบิดเบี้ยวที่ไม่จำเป็น สำหรับชิ้นส่วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 20 มม. ระดับการเสียรูปวงรีไม่ควรเกิน 15%

เมื่อความหนาของวัสดุเพิ่มขึ้น ค่าที่ได้จะลดลงเรื่อยๆ จนเหลือเพียง 12.5% ​​ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือการมีรอยพับ (ผลิตภัณฑ์ผนังบางมีความเสี่ยงต่อการเกิดรอยพับเป็นพิเศษ) ปัจจัยนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งหากโครงสร้างโค้งงอจะถูกนำไปใช้เป็นท่อส่ง

รอยพับที่เกิดขึ้นจะลดอัตราการไหล เพิ่มแรงต้านต่อการไหลของของเหลว และเพิ่มโอกาสในการอุดตัน ดังนั้น เมื่อใช้ท่อดัดงอได้สำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ จึงต้องพิจารณาเลือกความหนาของผนังท่ออย่างรอบคอบ

แรงอะไรที่กระทำต่อท่อโปรไฟล์?

การคำนวณความแข็งแรงดัดงอของท่อทำได้ง่ายๆ โดยการหาค่าความเค้นสูงสุด ณ จุดใดจุดหนึ่งในโครงสร้าง สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจวัสดุที่ใช้ทำท่อ เนื่องจากวัสดุแต่ละชนิดมีค่าความเค้นจำเพาะแตกต่างกัน

เพื่อให้คำนวณได้อย่างถูกต้อง คุณต้องใช้สูตรที่ถูกต้อง ในกรณีนี้ กฎของฮุค (Hooke's law) สามารถนำมาใช้ได้ ซึ่งระบุว่าแรงยืดหยุ่นแปรผันตรงกับการเสียรูป สูตรการคำนวณมีดังนี้:

แรงดันไฟฟ้า = M / W โดยที่:

• M คือค่าขององศาการโค้งงอตามแกนที่แรงกระทำ
• W คือค่าความต้านทานการดัดงอที่วัดตามแนวแกนเดียวกัน

ฉันจะตรวจสอบได้อย่างไรว่าการคำนวณของฉันถูกต้อง?

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ โลหะหรือโลหะผสมแต่ละชนิดมีค่าความเค้นปกติเฉพาะตัว การกำหนดค่าเหล่านี้เป็นหนึ่งในภารกิจหลักที่คุณต้องเผชิญเมื่อตัดสินใจสร้างโครงสร้างโดยใช้โปรไฟล์

เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องของผลลัพธ์ คุณจำเป็นต้องทราบกฎสำคัญหลายข้อ และแน่นอนว่าต้องปฏิบัติตามกฎเหล่านั้นด้วย

1. ดำเนินการคำนวณทั้งหมดอย่างถูกต้อง รอบคอบ และไม่รีบร้อน ในแต่ละขั้นตอน ให้ปฏิบัติตามสูตรที่เกี่ยวข้อง โดยไม่ต้องพยายามปรับค่าให้เหมาะสมกับความต้องการของตนเอง
2. เมื่อคำนวณความแข็งแรงดัดของท่อโปรไฟล์แล้ว ควรระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าค่าที่ได้ไม่เกินค่าสูงสุดที่กำหนดไว้
3. ควรคำนึงถึงวัสดุที่ใช้ทำโครงสร้างและความหนาของผนัง เพื่อป้องกันการแตกหักหรือการเสียรูป ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการทำงานของโครงสร้างในอนาคต
4. ก่อนทำการคำนวณ จำเป็นต้องวาดแผนผังของชิ้นส่วนที่จะสร้างขึ้นก่อน ภาพวาดทางเทคนิคนี้จะช่วยให้การคำนวณแม่นยำยิ่งขึ้น และป้องกันข้อผิดพลาดที่เกิดจากความเข้าใจผิดเกี่ยวกับรูปทรงของโครงสร้าง

รับชมวิดีโอ

การคำนวณความแข็งแรงของคานในระบบ CAD Kompas-3D

ด้วยการปฏิบัติตามกฎและข้อควรระวังด้านความปลอดภัยที่จำเป็นทั้งหมด แม้แต่ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญก็สามารถมั่นใจได้ว่าการคำนวณความแข็งแรงในการดัดท่อทั้งหมดจะมีความแม่นยำและผลลัพธ์จะประสบความสำเร็จ การตรวจสอบการคำนวณอย่างต่อเนื่องและการติดตามทุกขั้นตอนของงานเป็นกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จ