Která trubka se snáze ohýbá: kulatá nebo čtvercová?

Porovnání čtvercových a kruhových trubek z hlediska pevnosti v ohybu

Profilové trubky používané jako konstrukční díly a stavební prvky jsou vyráběny ve formě dutých tyčí se čtvercovým nebo obdélníkovým průřezem. Profilová trubka má podobné vlastnosti jako kovové nosníky, ale díky své nižší hmotnosti a čtyřem výztužným žebrům má širší využití. Při ohýbání působí hlavní zatížení na vnější části výrobku a jádro nosníku nepodléhá výrazné deformaci, proto se pevnost v ohybu profilové trubky neliší od pevnosti v ohybu u plného výrobku stejného příčného průřezu. sekce.

Profilové trubky vyrobené se čtvercovým průřezem poskytují stejnou odolnost vůči ohybové síle, která je směrována kolmo na kteroukoli z čel. Obdélníkové trubky jsou odolnější vůči ohybu podél široké strany.

Uzavřený průřez napomáhá ke zvýšení odolnosti tohoto typu profilu proti kroucení, což umožňuje použití profilových trubek při vytváření obloukových kleneb, strmě šikmých střech a žebrových kopulí.

Porovnání pevnostních ukazatelů kruhových a hranatých trubek

Profilové trubky mají při použití jako nosný prvek konstrukcí řadu výhod oproti kruhovým trubkám. Použití čtvercových trubek umožňuje zmenšit povrchovou plochu konstrukce a snížit hmotnost výrobku, což zajišťuje jejich efektivní využití jako součásti spojovacích a rámových částí budov a umožňuje vytvářet složitější inženýrství konstrukce s minimálními náklady na materiál.

Stanovení indexu pevnosti v ohybu se provádí s přihlédnutím k příčnému momentu setrvačnosti. Díky rovnoměrnému rozložení kovu po obvodu profilu se čtvercové trubky vyznačují vysokými poloměry otáčení v poměru k ploše jejich průřezu, což zajišťuje efektivitu jejich použití pro výrobu lisovaných-ohýbaných a lisovaných tyčí.

Při stejných průřezových plochách, průměrech a tloušťkách stěn je k ohýbání čtvercové trubky zapotřebí větší síly. Za předpokladu, že materiály mají stejnou pevnost a měrná hmotnost výrobků na běžný metr je stejná, mají ukazatele pevnosti v ohybu profilů čtvercových a kruhových trubek srovnatelné hodnoty, zatímco poloměr otáčení kruhového průřezu tento ukazatel překračuje. čtvercový úsek.

Co je silnější – profilová trubka nebo kulatá trubka?

Patří mezi nejúspornější typy válcovaného kovu a mají zvýšenou pevnost proti ohybovému zatížení. Před nákupem produktů má však mnoho lidí otázku: co je silnější – kulatá nebo profilová trubka, jejíž rozměry jsou ekvivalentní?

Z hlediska odolnosti proti ohybu jsou z pohledu Sopromatu nejvýhodnější kruhové trubky. S minimálním množstvím materiálu poskytují maximální konstrukční tuhost a zároveň se snadno ohýbají, což umožňuje vytvářet zakřivené výrobky. Pro ohýbání profilové trubky je zapotřebí větší síly. K jeho ohýbání se navíc obvykle používá speciální zařízení.

Je třeba poznamenat, že oba typy výrobků mohou být vyrobeny ze stejných jakostí oceli (obvykle AISI 304 nebo AISI 316), avšak pevnost profilových trubek do značné míry závisí na jejich typu průřezu. Zejména obdélníkové jsou odolnější vůči ohybu podél své široké hrany, zatímco čtvercové mají stejný odpor podél kterékoli ze svých stran.

Pokud uvažujeme ekvivalentní materiály čtvercového a kulatého tvaru, pak při stejné hmotnosti na běžný metr mají jejich pevnostní parametry srovnatelné hodnoty. Pokud jde o poloměr otáčení, u válcových výrobků výrazně převyšuje poloměr čtvercových trubek. Mezi další rozdíly, které stojí za zmínku, patří:

• Kruhová trubka snese vyšší tlak, proto se hranaté výrobky používají pouze v potrubních systémech s lehkým zatížením.
• Při stejné hmotnosti profilové trubky a válcové trubky se tato vyznačuje lepší manévrovatelností, protože má velký vnitřní objem.
• Výrobky se čtvercovým nebo obdélníkovým průřezem jsou vyráběny pouze svařovací technologií a mají takovou zranitelnost jako svarový šev. Časem začne korodovat, což negativně ovlivňuje tuhost celé konstrukce.
• Profil je složitější na výrobu, proto je dražší než podobný kulatý. Průměrná cena profilové trubky je přibližně o 30 % vyšší než u trubky válcové.

Čtvercové a obdélníkové výrobky mají přitom při použití jako nosný díl řadu výhod. S jejich pomocí je možné minimalizovat povrchovou plochu celé konstrukce, takže jsou efektivnější při konstrukci rámů a spojovacích prvků konstrukce.

Profilová nebo kruhová trubka

Nejlepším základem jsou kovové trubky pro plot – pevné, snadno se instalují a odolné. Na kovový rám můžete snadno připevnit jakýkoli obvodový materiál – dřevo, profilovaný ocelový plech, pletivo, komůrkový polykarbonát, azbest nebo cementotřískové desky. Rozpočtové vývojáře často zastaví vysoká cena kovu. Když však porovnáte životnost kovového plotu s dřevěným, uvidíte opak.

Kovové sloupky a žíly vydrží minimálně 50 let, přičemž během této doby budete muset 3-4x vyměnit dřevěný plotový rám se všemi z toho plynoucími náklady. Z hlediska vědy, která studuje odpor materiálů (odpor), je nejvýhodnější kruhový průřez potrubí. S minimem materiálu poskytuje maximální tuhost. Pokud vezmeme v úvahu snadnost instalace, kulaté trubky jsou horší než profilové trubky.

Obdélníkové sloupky a vaznice je vhodnější řezat a spojovat svařováním. Plochá kontaktní plocha umožňuje upevnění všech prvků plotu pevněji a pevněji než u kulatého. Jak jsme již řekli, kruhová trubka se stejnou hmotností je pevnější než profilová trubka v ohybu. Pokud se tedy rozhodnete pro nákup kulatých plotových sloupků, ušetříte snížením hmotnosti kovu. Navíc je pohodlnější instalovat kruhovou trubku do měkké půdy zašroubováním pomocí límce.

Spolehlivost celé konstrukce plotu přímo závisí na materiálu nosného rámu. Nainstalujte dřevěné sloupky a plot na vašem webu nebude trvat déle než 10 let. Dřevo, dokonce i antiseptické, je náchylné k hnilobě. Beton je spolehlivější varianta. Při instalaci takové konstrukce však vznikají potíže s upevněním vaznic. Vrtání vyztuženého sloupu není snadné a ne všichni vývojáři do něj dokážou efektivně nainstalovat zapuštěné díly. Velký význam má rozteč plotových sloupků.

Optimální – 2,5 metru. V oblastech se silným nárazovým větrem by měla být snížena na 2 metry. Pro nízké ploty (méně než 1,5 metru) lze použít čtvercovou trubku 40x40x2 mm nebo 60x60x2 mm s žilkami o průřezu 30x20x2 mm nebo 40x20x2 mm.

Něco málo o pravoúhlém potrubí GOST R 54157-2010 „Profilové ocelové trubky pro kovové konstrukce“, tato norma platí pro kulaté, čtvercové, obdélníkové, oválné a ploché oválné trubky pro kovové konstrukce vyrobené z uhlíkové a nízkolegované oceli.

Rozměry pravoúhlých profilových trubek: – 20×10, 28×25, 30×15, 30×20, 40×25, 40×28, 50×20, 50×25, 50×30, 50×40– 60×30, 60×40, 80 40, 80×60, 100×50, 100×60– 100×80, 120×60, 120×80, 140×60, 150×100, 160×120 Velkou výhodou pravoúhlých ocelových trubek je jejich efektivní schopnost interakce se symetrickými povrchovými rovinami, což může obecně výrazně rozšířit oblasti použití.

Pravoúhlý průřez trubek zvyšuje rozsah funkční orientace konečného surovinového produktu, ale vyplatí se okamžitě vyloučit ty oblasti, ve kterých se trubky podobného průřezu nepoužívají, a to je především přeprava plynných látek, vodovodní a jiné systémy. Hlavní oblasti a oblasti použití: – Drobné stavby (méně často velké) – Strojírenství – Instalační práce, vnější i vnitřní – Kovové konstrukce širokého sortimentu – Výroba spotřebního zboží

Trubky jsou široce používány pro instalaci různých kovových konstrukcí. Zpravidla se jedná o kulaté nebo hranaté výrobky. Abyste mohli správně vypočítat zatížení konstrukčních prvků, musíte vědět, co je silnější – běžná kulatá trubka nebo trubka se čtvercovým profilem. Znáte-li maximální zatížení konstrukčního prvku, můžete velmi přesně určit, který profil je vhodnější pro použití během procesu instalace.

Pro instalaci kovových konstrukcí se používají profily různých profilů

Indikátory pevnosti kruhových a hranatých profilů

Normy GOST pro čtvercové a kulaté trubky regulují různé procesy:

• fyzikální vlastnosti povrchů.
• mechanické vlastnosti spojů.
• pořadí přeměny (ohyb, torze, natažení atd.).

Podmínky ohýbání profilu mohou být různé. Liší se i údaje o vnějším průměru nerezových a uhlíkových trubek.

Pokud se ohýbání provádí ohřevem nebo plněním dutého prostoru sypkým materiálem, musí být vnější průměr minimálně 3,5 DN (jmenovité průměry). U strojů na ohýbání trubek je tato hodnota 4DN. Odchylky od požadavků GOST 494/90 a 617/90 jsou povoleny, pokud snížení tloušťky ohybové stěny není větší než 15%. V tomto případě můžete snížit nominální data pro výpočet pevnosti v ohybu profilu.

Tabulka momentů setrvačnosti pro různé typy řezů

Část technické mechaniky, která studuje odolnost různých materiálů, pomáhá porovnávat úroveň pevnosti dutého čtverce a kruhu z oceli. Při výpočtu indexu pevnosti v ohybu se používají dva vzorce:

1. Výpočet délky ohýbané části.

r – poloměr ohybu profilu, mm.

α je požadovaný úhel ohybu, o.

I – vzdálenost 100/300 pro zařízení držící obrobek.

1. Výpočet velikosti ohybového úseku.

α – úhel ohybu, o.

r – poloměr ohybu, mm.

DH – vnější průměr.

Výpočet profilové trubky je dokončen po určení hodnoty napětí, vypočtené v souladu s Hookeovým zákonem:

Μ – stupeň ohybu podél osy síly.

W – odolnost proti ohybu podél osy.

Při provádění výpočtů je nutné vzít v úvahu míru setrvačnosti tělesa při rotaci – moment setrvačnosti. Při stejné tloušťce stěny dutých trubek různých průřezů a specifické hmotnosti je ohybová síla pro čtverec 1,181 krát větší než pro kruh. Poloměr otáčení kruhové trubky je však větší než poloměr čtvercové trubky. Proto je méně odolný.

Kruh nebo čtverec

Duté kovové (ocelové nebo hliníkové) tyče čtvercového a kulatého průřezu jsou široce používány ve stavebnictví a výrobě kovových konstrukcí. Dutý profil má mnohem menší hmotnost ve srovnání se dřevem. Jako nosný prvek kovové konstrukce je výhodnější čtverec než kruh. Snadněji se instaluje. Dva měřené kusy čtvercového profilu lze na rozdíl od kruhu spojit svařováním. Rovná plocha čtvercového profilu zajišťuje lepší kontakt s různými závěsnými prvky (polykarbonát, sololit, různé druhy lisované izolace atd.).

A přítomnost výztužných žeber umožňuje úspěšné použití čtverce v místech, kde je dodržováno maximální zatížení. Pokud je ohybová síla směrována pod úhlem 90° k okraji profilu, je ohybový odpor všude v trubce stejný. Ohybové zatížení je nejsilnější na okrajích profilu. Jeho střední část je mnohem stabilnější. Uzavřený průřez také dává profilu vysokou pevnost v krutu. To umožňuje použití čtvercových trubek při instalaci různých složitých konstrukcí:

• klenuté klenby.
• střechy se strmými svahy.
• žebrované kupole.

Výpočet profilové trubky ukazuje, že spolehlivost konstrukce je přímo úměrná materiálu, ze kterého je vyrobena. Beton je mnohem spolehlivější než dřevo, ale výrazně horší než ocel. Faktem je, že při jeho použití je velmi obtížné upevnit vaznice. Otvory vyvrtané do betonu pro kotvy neposkytnou požadovanou pevnost. Kovový profil má ve srovnání s jinými materiály mnoho výhod. A čtverec má oproti kruhu právě tolik výhod.

Čtvercové kovové konstrukce

Například při instalaci omezujících konstrukcí (plotů) je optimální rozteč sloupků 2,5 m. V případě častého nárazového větru by měla být snížena na 2 m. Při výšce konstrukce do 1,5-2,0 m je optimální rozměr čtverce s tloušťkou stěny 2 mm je 40×40 nebo 60×60 mm. Použitým materiálem je profilová trubka pro kovové konstrukce z uhlíkové nebo nízkolegované oceli (GOST R 54157-2010). Při instalaci větších konstrukcí lze použít trubky o rozměrech od 50×50 do 200×200 mm.

Oblast použití čtvercových trubek je mnohem širší než kulatých. To je způsobeno tím, že mají vyšší míru interakce s rovinami, které mají symetrický povrch. Odvětví, ve kterých se trubky tohoto průřezu nepoužívají, jsou jasně definována:

• výroba rámových konstrukcí.
• přepravu plynných látek.
• vodovod a kanalizace.

Profilovaná trubka není vhodná pro potrubí, protože na rozdíl od kruhové je navržena tak, aby odolávala značnému zatížení. Kvůli přítomnosti úhlů je rychlost čerpání plynů a kapalin uvnitř čtvercové trubky mnohem menší než uvnitř kulaté.

Výroba čtvercového profilu

Teoreticky postačí k výrobě čtvercové trubky válcovací stroj se schopností vytvořit profil požadovaných rozměrů. Kruh je válcován tak, aby se získal čtverec. Ale z hlediska kvality produktu je tato technologie zcela nepřijatelná, protože mechanické vlastnosti výsledných trubek se výrazně liší od vlastností požadovaných GOST k horšímu. Pro výrobu profilů v průmyslovém měřítku je zapotřebí komplex komplexních technologických zařízení.

Trubky, které se v budoucnu plánují použít pro instalaci kovových konstrukcí, musí být mnohem pevnější, a proto musí být vyrobeny v celém technologickém cyklu. Zahrnuje pět po sobě jdoucích operací:

1. Zpracování ocelového pásu (pásu).
2. Svařování kulatého obrobku.
3. Profilování.
4. Kontrola kvality hotových výrobků.
5. Tepelné zpracování.

Řezání pásů se provádí na speciální instalaci. Páska se navíjí na rotující buben. Průběžné válcování profilu se provádí tak, aby navíjecí stroj nezůstal nečinný. Po svaření, průchodu tvářecím strojem a zpracování emulze získá obrobek normální kulatý tvar.

Další fází výroby je profilování:

• zaoblení obrobku po celé délce profilu.
• čtyřstranné krimpování.

Výsledný obrobek je nutné rozdělit na měřené segmenty. Během celého procesu obrábění je nutné obrobek chladit vodou.

Pro zajištění pevnosti svařovaného čtvercového profilu je důležité mít hladký a vysoce kvalitní svar. Musí být testován na těsnost. Pro dokončení procesu výroby čtverce je navíc nutné provést kontrolu vířivými proudy. Pomáhá identifikovat možné závady:

• vnitřní umyvadla.
• místa zvýšeného napětí ve svaru.

Poslední fází kontroly kvality hotových výrobků je vizuální kontrola. Profily s nerovnostmi a jiným mechanickým poškozením podléhají zamítnutí. Opětovná montáž tažných válců pomáhá snížit počet defektů.

Výrobní linka ocelových profilů zahrnuje následující jednotky:

• konzolový odvíječ pro zpracování plechů.
• formovací stroj
• svařovací jednotka a stroj na řezání švů.
• chladící sekce.
• profilovací fréza.
• nůž pro měření řezání.

Linka na výrobu profilových trubek může být automatická nebo poloautomatická. Hřídele na standardních linkách jsou pravoúhlé.