Ống định hình đang trở thành một vật liệu xây dựng ngày càng phổ biến. Nó được sử dụng để xây dựng các cấu kiện kết cấu như sàn nhà, khung chịu lực và dầm. Việc sử dụng rộng rãi này chủ yếu là do tính dễ dàng trong xây dựng, vận hành và bảo trì, cũng như trọng lượng nhẹ của chính sản phẩm.
Tuy nhiên, điều quan trọng cần nhớ là ống định hình phải có độ bền uốn cao hơn, và cách tính toán điều này sẽ được thảo luận ở phần sau của bài viết.
Chúng tôi khuyên bạn nên tận dụng điều đó. Một công cụ tính toán trực tuyến để tính toán cường độ uốn của dầm có tiết diện khác nhau được làm từ ống thép..
Đặc điểm và tính chất của sản phẩm định hình
Ống định hình là loại ống có mặt cắt ngang không phải hình tròn. Các lựa chọn phổ biến nhất là hình chữ nhật và hình vuông. Như đã đề cập trước đó, sự phổ biến đặc biệt của loại ống này là do một trong những ưu điểm chính của nó: cấu trúc nhẹ.
Hơn nữa, hình dạng độc đáo của chúng giúp đơn giản hóa đáng kể việc lắp ghép cả với nhau và với các bề mặt khác. Theo tiêu chuẩn GOST, loại vật liệu xây dựng này được sản xuất từ nhiều loại kim loại và hợp kim khác nhau. Tuy nhiên, loại được sử dụng phổ biến nhất là ống thép định hình làm từ thép cacbon và thép hợp kim thấp.
Mỗi kim loại đều có một đặc tính tự nhiên quan trọng – đó là điểm chịu lực của nó. Điểm chịu lực này có thể ở mức tối thiểu hoặc tối đa. Ví dụ, mức tối đa là nguyên nhân gây ra biến dạng trong các công trình xây dựng, dẫn đến uốn cong và hậu quả là gãy vỡ.
Khi uốn cong, điều quan trọng là phải đánh giá các đặc tính như kích thước, tiết diện, loại sản phẩm, mật độ, cũng như độ cứng và độ dẻo của vật liệu. Việc nắm rõ tất cả các đặc tính chung này của kim loại giúp chúng ta hiểu được cấu trúc sẽ hoạt động như thế nào trong quá trình sử dụng.
Điều quan trọng cần nhớ là khi bạn uốn cong một sản phẩm, các bộ phận bên trong cấu trúc sẽ bị nén lại, mật độ của chúng tăng lên, và bản thân chúng lại giảm đi. Do đó, lớp ngoài trở nên dài hơn, ít đặc hơn, nhưng dễ kéo giãn hơn.
Hơn nữa, các phần trung tâm vẫn giữ nguyên đặc điểm ban đầu ngay cả sau khi quá trình hoàn tất. Do đó, cần luôn nhớ rằng trong Trong quá trình uốn cong, ứng suất chắc chắn sẽ phát sinh ngay cả ở những khu vực nằm xa vùng trung tính nhất.Áp suất cực đại sẽ nằm ở những lớp rất gần trục trung hòa này.
Bán kính uốn cong cho phép dựa trên độ bền vật liệu
Tiêu chuẩn GOST quy định rất chi tiết cả về tính chất và đặc điểm của các cấu kiện, cũng như các quy trình biến đổi của chúng. Điều này bao gồm bán kính uốn tối thiểu của ống định hình. Bán kính này được xác định dựa trên điều kiện uốn. Khi uốn với cát được nhồi vào ống hoặc bằng cách gia nhiệt, đường kính ngoài phải ít nhất là 3,5DN.
Nếu người thầy có khả năng ứng tuyển thiết bị chuyên dụng (ví dụ: máy uốn ống)Nếu ống cho phép thực hiện các thao tác cần thiết mà không cần gia nhiệt hoặc các thao tác bổ sung khác, thì trong trường hợp này đường kính phải ít nhất là 4DN.
Nếu bạn muốn tạo một đoạn uốn cong khá dốc, ví dụ như để làm nhánh cống hoặc đường ống uốn cong, thì trong trường hợp này đường kính phải ít nhất là 1DN, vì việc uốn cong sẽ được thực hiện bằng các phương pháp khác, chủ yếu là sử dụng nhiệt độ cao.
Tất nhiên, các giá trị quy định trong tiêu chuẩn nhà nước có thể giảm đi một chút, nhưng trong trường hợp này, cường độ uốn của ống phải được tính toán rất cẩn thận. Nếu phương pháp uốn cho phép giảm độ dày thành ống xuống 15% so với ban đầu, thì có thể có sự sai lệch so với tiêu chuẩn GOST, và bản thân quá trình uốn có thể được thực hiện dưới các giá trị quy định mà không ảnh hưởng đáng kể đến cường độ sau này.
Công thức và bảng được sử dụng
Để tính toán độ võng của ống một cách chính xác mà không gặp phải những rắc rối ngoài dự kiến, bạn cần xác định chiều dài của đoạn ống. Giá trị này được tính bằng một công thức đơn giản:
L = 0,0175 × r × α + I
Trong biểu thức này, các chỉ số chính được biểu thị bằng các cụm từ chữ cái sau:
- r – bán kính uốn cong của ống định hình (mm);
- α - tương ứng với góc mà bạn muốn đạt được cuối cùng;
- I – khoảng cách 100/300 được sử dụng khi làm việc với thiết bị chuyên dụng để giữ phôi.
Khi tính toán độ võng của ống, một giai đoạn quan trọng của công việc là tính toán yếu tố uốn cong.
Xem video
Khi lập dự toán, chúng ta phải ước tính kích thước của phần cần uốn cong. Công thức cho việc này cực kỳ đơn giản và có dạng như sau:
U = π × α / 180 (r + DH / 2)
Các thành phần có trong công thức có thể được biểu diễn như sau:
- Trong trường hợp này, π được lấy bằng 3,14;
- α – biểu thị góc uốn, được thể hiện bằng độ;
- r – bán kính uốn cong (mm);
- DH – đường kính ngoài.
Để thuận tiện cho người thi công và đảm bảo an toàn tối đa trong quá trình làm việc, cũng như trong quá trình vận hành các kết cấu lắp đặt làm bằng đồng và thau, tiêu chuẩn GOST quy định các giá trị tối thiểu cho các đặc tính chính được sử dụng để tính toán cường độ uốn của ống định hình.
Để thuận tiện cho bạn, bảng dưới đây trình bày các đặc tính chính cần thiết để xác định độ bền uốn của ống định hình.
Bảng 1.
Trong khi bảng trước chủ yếu chứa các giá trị cố định cho các phần tử đồng và thau, bảng tiếp theo sẽ bao gồm dữ liệu cho các phần tử thép. Bảng này cho phép bạn ước tính tải trọng uốn của ống định hình (GOST số 3262/75).
Bảng 2.
Như đã đề cập trước đó, độ dày thành ống đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán cường độ uốn của ống vuông (cũng như ống tròn). Do đó, bảng sau đây cho phép xem xét cả độ dày thành ống và đường kính trong các phép tính.
Bảng 3.
Công nghệ quy trình uốn
Như đã được nhận định một cách chính xác, bất kỳ sự biến dạng nào của cấu trúc kim loại đều gây thêm ứng suất lên thành của cấu trúc. Ở lớp bên trong, điều này là do mật độ kim loại tăng lên do nén, trong khi ở lớp bên ngoài, điều ngược lại là đúng: lực căng, làm giảm mật độ kim loại.
Trong quá trình uốn cong, hình dạng mặt cắt ngang thay đổi như dự kiến. Điều này áp dụng cho các ống tròn, hình chữ nhật và hình vuông. Đối với hai loại ống sau, sự thay đổi này không quá rõ rệt, điều này không đúng với ống tròn.
Đây là cách mà mặt cắt ngang của chiếc nhẫn trở thành hình bầu dục. Điều đáng chú ý là sự thay đổi hình dạng lớn nhất có thể được quan sát trực tiếp tại chỗ uốn cong, và càng xa chỗ uốn cong, mặt cắt ngang càng gần với hình dạng ban đầu.
Xem video
Tuy nhiên, việc đánh giá chính xác lực tác động và mức độ biến dạng của ống là rất quan trọng để tránh các vết nứt và biến dạng không cần thiết. Đối với chi tiết có đường kính lên đến 20 mm, mức độ biến dạng hình bầu dục không được vượt quá 15%.
Khi biên dạng tăng lên, giá trị này tiếp tục giảm, chỉ còn 12,5%. Một yếu tố quan trọng khác là sự hiện diện của các nếp gấp (các sản phẩm thành mỏng đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi điều này). Yếu tố này đặc biệt quan trọng nếu cấu trúc uốn cong được sử dụng làm đường ống.
Các nếp gấp hình thành làm giảm lưu lượng, tăng sức cản dòng chảy và tăng nguy cơ tắc nghẽn. Do đó, khi sử dụng ống uốn cong cho các mục đích này, cần phải cân nhắc kỹ lưỡng việc lựa chọn độ dày thành ống.
Tải trọng nào tác động lên các ống định hình?
Việc tính toán độ bền uốn của ống chỉ đơn giản là xác định ứng suất tối đa tại một điểm nhất định trong cấu trúc. Điều quan trọng là phải hiểu vật liệu cấu tạo nên ống, vì mỗi vật liệu đều có định mức ứng suất riêng.
Để tính toán chính xác, bạn cần sử dụng công thức đúng. Trong trường hợp này, định luật Hooke được áp dụng, định luật này phát biểu rằng lực đàn hồi tỷ lệ thuận với độ biến dạng. Biểu thức tính toán như sau:
ĐIỆN ÁP = M / W, trong đó:
- M là giá trị độ uốn cong dọc theo trục mà lực tác dụng lên;
- W là giá trị điện trở uốn được lấy dọc theo cùng một trục.
Làm sao tôi biết được các phép tính của mình có chính xác hay không?
Như đã đề cập trước đó, mỗi kim loại hoặc hợp kim đều có giá trị ứng suất riêng. Xác định các giá trị này là một trong những nhiệm vụ chính bạn phải đối mặt khi quyết định xây dựng kết cấu bằng các thanh định hình.
Để đảm bảo tính chính xác của kết quả, bạn cần nắm rõ một số quy tắc quan trọng và tất nhiên là phải tuân thủ chúng.
- Thực hiện tất cả các phép tính một cách chính xác, cẩn thận và không vội vàng. Ở mỗi giai đoạn, hãy tuân theo các công thức liên quan, không cố gắng điều chỉnh các giá trị cho phù hợp với nhu cầu của riêng bạn.
- Sau khi tính toán cường độ uốn của ống định hình, cần lưu ý đảm bảo rằng các giá trị thu được không vượt quá các giá trị tối đa đã được quy định.
- Cần lưu ý đến vật liệu cấu tạo nên khung, độ dày của các bức tường, để tránh bị hư hỏng hoặc biến dạng, điều này sẽ ảnh hưởng đến chức năng của công trình trong tương lai.
- Trước khi thực hiện các phép tính, cần phải vẽ sơ đồ cấu kiện tương lai. Bản vẽ kỹ thuật này sẽ cho phép tính toán chính xác hơn, tránh các lỗi do hiểu sai hình dạng cấu trúc.
Xem video
Bằng cách tuân thủ tất cả các quy tắc và biện pháp phòng ngừa an toàn cần thiết, ngay cả người không chuyên cũng có thể tự tin rằng tất cả các tính toán về độ bền uốn ống sẽ chính xác và kết quả sẽ thành công. Thường xuyên kiểm tra các tính toán và giám sát mọi giai đoạn của công việc là chìa khóa dẫn đến thành công.
