Расчёт профильной трубы на изгиб: для чего и как производятся такие вычисления
Профильные трубы широко применяются в частном и промышленном строительстве. Из них создают беседки, теплицы, гаражи, хозяйственные постройки, рекламные щиты. Конструкции бывают не только классическими прямоугольными, но могут также иметь самую разнообразную конфигурацию. Поэтому очень важно правильно рассчитать максимально допустимый изгиб трубы. Это обеспечит сооружению прочность, долговечность и позволит сохранить его изначальную форму.
При изготовлении конструкций из профильной трубы нельзя изгибать ее «на глаз» — следует произвести соответствующие расчеты
Свойства и особенности профильных трубных изделий
Профильными принято назвать трубы, сечение которых отличается от круглого. Наиболее распространённые варианты – это квадратные и прямоугольные изделия. Особую популярность им придаёт тот факт, что созданная на их основе конечная конструкция имеет относительно небольшой вес. Более того! Благодаря специфической форме, крепление трубных элементов к различным поверхностям и друг к другу значительно упрощается.
Данные строительные изделия производятся из широкого спектра сплавов и металлов. Однако чаще всего используются профильные трубы из низколегированной и углеродистой стали. Каждому металлу характерно такое природное качество, как точка сопротивления. Она бывает как максимальной, так и минимальной. Первая, в частности, служит причиной деформации построенных сооружений, приводит к перегибам, следствием которых могут быть изломы.
Выполняя загиб, важно принимать во внимание такие характеристики, как вид изделия и его плотность, сечение, размер, а также гибкость материала и его жёсткость. Зная все эти свойства металла, исполнитель сможет понять, как поведёт себя конструкция в процессе эксплуатации.
Кроме того, следует помнить, что при сгибании изделия его внутренние части подвергаются сжатию, что ведёт к увеличению их плотности и уменьшению размеров. Длина наружного слоя соответственно возрастает, он становится более растянутым, но менее плотным. При этом даже по завершении процесса изначальные характеристики срединных участков сохраняются.
При сгибании трубы нужно учитывать свойства материала, из которого она изготовлена, ее размеры и толщину стенок
Важно! Напряжение при сгибании трубного профиля будет обязательно возникать даже на максимально удаленных от нейтральной зоны сегментах изделия. Особо высокое давление будут испытывать слои, расположенные в непосредственной близости от вышеуказанной нейтральной зоны.
Как влияет прочность материала на допустимые радиусы изгиба
Действующие на территории нашей страны ГОСТы достаточно подробно регламентируют характеристики и свойства элементов, используемые при расчете прочности трубы на изгиб. Прежде всего, в этом контексте рассматривается минимальный радиус, на который допускается сгибать профильное трубное изделие. Он зависит от условий выполнения гибки. Если эта процедура осуществляется с нагреванием или с набивкой полости трубы песком, значение наружного диаметра начинается с отметки 3,5 DN (под DN понимается условный проход).
В случае, когда исполнителю доступно применение специализированного оборудования (например, трубогибочного станка), позволяющего выполнить последовательность необходимых операций без нагревания, либо иных дополнительных мероприятий, тогда минимальный диаметр составляет 4 DN.
При необходимости выполнения достаточно крутого изгиба диаметр должен быть равен минимум 10 DN, поскольку эта процедура будет проводиться другими способами, преимущественно, при высоких температурах.
Разумеется, предусмотренные государственными стандартами значения можно немного уменьшить, но тогда производить расчет профильной трубы на изгиб необходимо очень внимательно. Отступления от ГОСТа возможны, если при используемом способе сгибания толщина стенки гарантировано изменится от изначальной на 15%. Только тогда можно быть уверенным, что изгиб на меньшие величины существенного влияния на прочность конструкции в дальнейшем не окажет.
Согнуть трубу на максимально допустимый для нее радиус можно только при помощи специального станка или приспособления
Какие применяются формулы и таблицы
Для корректного расчёта прочности трубы на изгиб необходимо узнать длину детали. Делается это по следующей формуле:
Д= 0,0175×Р×У+р1, где
Д — длина заготовки; Р – радиус изгиба трубы (мм); У — требуемый угол изгиба; р1 – расстояние для удержания заготовки, необходимое при применении специального оборудования.
Далее осуществляем оценку величины предполагаемого к изгибу участка по такой формуле:
Д1= π×У/180(Р+ДН/2), где
Д1 – длина сгибаемого участка; π – известная математическая константа; У – угол изгиба (градусы); ДН – диаметр по внешней поверхности трубы (мм).
В ГОСТах №617/90 и №494/90 содержатся наименьшие значения основных характеристик, на основе которых производится расчёт прочности профильного трубного изделия на изгиб.
Полезно знать! Такой подход – регламентация минимальных значений — обеспечивает удобство мастера, а также наибольшую безопасность при выполнении работ и, конечно же, при эксплуатации конструкций, в частности, возведённых из латунного и медного профиля.
Основные характеристики, используемые в процессе вычисления прочности трубы на изгиб, приведены в ниже размещённой таблице.
Таблица 1
| Радиус изгиба минимальный | Минимальная длина свободной части | Внешний диаметр |
| 90 | 60 | 30 |
| 72 | 55 | 24 |
| 36 | 50 | 18 |
| 30 | 45 | 15 |
| 24 | 35 | 12 |
| 20 | 30 | 10 |
| 16 | 25 | 8 |
| 12 | 18 | 6 |
| 8 | 12 | 4 |
| 6 | 10 | 3 |
Данные в этой таблице относятся к трубным изделиям из латуни и меди. А расчет нагрузки на изгиб на профильную трубу, произведённую из стали, осуществляется в соответствии с данными, приведёнными ниже (ГОСТ №3263/75).
Таблица 2
| Размер трубы | Длина свободной части (минимальная) | Минимальный радиус изгиба | ||||
| Условный проход | Внешний диаметр | Горячее состояние | Холодное состояние | |||
| 100 | 114 | 230 | 340 | 680 | ||
| 80 | 88,5 | 170 | 265 | 530 | ||
| 65 | 75,5 | 150 | 225 | 450 | ||
| 50 | 60 | 120 | 180 | 360 | ||
| 40 | 48 | 100 | 150 | 290 | ||
| 32 | 42,3 | 85 | 130 | 250 | ||
| 25 | 33,5 | 70 | 100 | 200 | ||
| 20 | 26,8 | 55 | 80 | 160 | ||
| 15 | 21,3 | 50 | 65 | 130 | ||
| 10 | 17 | 45 | 50 | 100 | ||
| 8 | 13,5 | 40 | 40 | 80 | ||
В число основных параметров, которые необходимо учитывать, определяя нагрузку при изгибе, входят также толщина стенок и диаметр обрабатываемой заготовки. Корреляция этих двух показателей представлена в очередной таблице. Кстати, содержащиеся в ней сведения можно использовать и для расчета нагрузки на трубу круглого сечения.
Таблица 3
| Диаметр (мм) | Радиус сгиба (минимальный) при толщине стенок | |
| Толщина более 2 мм | Толщина менее 2 мм | |
| 60/140 | 5D | 7D |
| 35/60 | 4D | 6D |
| 20/35 | 3D | 5D |
| 5/20 | 3D | 4D |
Необходимо сказать ещё вот о чём. Заменить ручной расчёт нагрузки рассматриваемого типа призваны различные присутствующие в интернете он-лайн калькуляторы. Работают они в соответствии с заложенными в них формулами, ориентированными на различные образцы трубной продукции. Спектр применения современного он-лайн калькулятора очень широк: начиная от простейшего расчета круглой трубы на прогиб, и заканчивая подсчётом нагрузки на профильную трубу при её сгибании.
Деформация труб в месте сгиба иногда неизбежна, но она может ухудшить характеристики готовой конструкции
Технологический процесс изгиба
Любая деформация приводит к уменьшению несущей способности профильной трубы и сопровождается возникновением длительных напряжений на её стенках. На внутреннем слое из-за сжатия металла плотность увеличивается, а на внешней части растяжение, наоборот, уменьшает значение данного показателя. Форма сечения при этом также ожидаемо меняется. Совокупность данных факторов приводит к тому, что несущая способность конструкции в месте изгиба заметно уменьшается. Это актуально для круглой трубы, а также для прямоугольного и квадратного трубного изделия. Причём, для последних двух подобное явление не столь выражено, нежели для трубы с круглым сечением.
Однако в любом случае требуется внимательный подход к оценке степени прикладываемой нагрузки при изгибе заготовки. Тогда на ней не появятся ненужные разломы и искривления. С точки зрения функционального предназначения касается это, прежде всего круглых труб, из которых изготавливаются отводы для систем водоснабжения.
Полезно знать! Образуемые складки приводят к возникновению засоров, повышают сопротивление транспортируемой жидкости и снижают проходимость рабочей среды.
Поэтому степень овальной деформации для детали диаметром до 20 мм не должна превышать 15 процентов. При увеличении диаметра значение данного показателя уменьшается до отметки 12,5 процентов. Эти же цифры применяются и при определении оптимальной нагрузки на прогиб трубы с профильным сечением, а вышеуказанные значения диаметров относятся к вписанной/описанной в/вокруг прямоугольник(а) или квадрат(а) окружности.
Применяем закон Гука
Расчёт прочности трубного изделия на изгиб сводится по закону Гука к простому определению величины максимального напряжения на исследуемую точку конструкции. При этом важно учитывать, из какого материала изготовлен профиль, поскольку каждому из них характерен свой показатель напряжения.
По закону Гука сила упругости находится в прямой пропорциональной зависимости от степени деформации. В общем виде для расчётов применяется следующая формула:
Н – напряжение; P – величина изгиба по оси воздействия приложенной силы; V – значение сопротивления изгиба, которое берётся по вышеуказанной оси.
Сгибая трубы, следует помнить о том, что нагрузка на заготовку не должна быть слишком сильной, иначе труба попросту лопнет
Определение нормального значения сопротивления входит в круг основных задач человека, принявшего решение возвести сооружение из профиля. А применение формулы для расчёта оптимального уровня силы, воздействующей на трубу, предполагает проведение проверки правильности полученных результатов. Для этого нужно знать ряд правил и, конечно же, следовать им. Коротко формулируются они так:
- прежде, чем приступить к вычислениям, необходимо нарисовать хотя бы эскиз будущей конструкции. Так вы будете застрахованы от ошибок, вызванных неправильным пониманием формы сооружения;
- чтобы не допустить деформацию или разрушение профиля, затрудняющих эксплуатацию постройки, следует принимать во внимание материал его изготовления и толщину стенок;
- рассчитав прочность трубы на изгиб, необходимо внимательно изучить полученные результаты. Они не должны превышать максимально установленные значения.
Ну и основное правило звучит так: вычисления проводите не торопясь, аккуратно, точно. Применяйте на каждом этапе соответствующие формулы, не подгоняйте значения под выгодные для самого себя.
Теплица из профильной трубы – советы по самостоятельному изготовлению
Профильные трубы – это длинномерная металлопродукция с полым поперечным сечением, форма которого отличается от круглой. Наиболее распространенные варианты – профтрубы прямоугольного и квадратного сечения. Профильные трубы, произведенные из «черной», оцинкованной, коррозионностойкой стали или алюминиевых сплавов, популярны для изготовления каркасов небольших парников и крупногабаритных теплиц промышленного назначения. Способ соединения отрезков в единую конструкцию выбирается в зависимости от размеров сооружения, желаемой мобильности и материала, используемого для изготовления профтрубы.
Преимущества и недостатки использования профильных труб при строительстве теплиц
Плюсы изготовления каркасов из трубного проката квадратного или прямоугольного поперечного сечения:
- Сочетание хорошей прочности, обеспечиваемой четырьмя ребрами жесткости, с небольшой массой 1 м. Металлический каркас хорошо выдерживает не только массу поликарбоната, но и снеговые нагрузки.
- Удобная перевозка, складирование, монтаж, благодаря плоским поверхностям граней.
- Возможность выбора способа соединения. Для создания сборно-разборных конструкций используются болтовые соединения. Современный вариант – краб-системы, состоящие из специальных хомутов (Г-, Т-, Х-образной формы), болтов и гаек. Для сооружения неразборной теплицы каркас из профильных труб можно как собрать на заклепках, так и сварить с помощью бытового сварочного аппарата.
Конструкция имеет небольшую массу, особенно если она изготовлена из алюминиевых профтруб. Поэтому строение должно закрепляться на фундаменте, иначе сильные порывы ветра могут его разрушить.
Как сделать теплицу из профильных труб: варианты конструкций
Для изготовления несущих стоек обычно применяют трубы сечением20х40 мм, для перемычек, усиливающих конструкцию, – 20х20 мм. Перед тем как построить теплицу из профильной трубы, выбирают оптимальную конструкцию каркаса и составляют проект.
Арочная конструкция
В индивидуальных хозяйствах обычно сооружают теплицы с шириной основания 3 м и длиной 6 м. Такая конструкция удобна тем, что обеспечивает больший полезный объем, по сравнению с двускатными строениями, не требует очистки от снега, удобна для монтажа укрывным материалом – полиэтиленовой пленкой или карбонатом.
Двускатная теплица
Популярный вариант самодельных теплиц из профильной трубы – конструкции с двускатной крышей. Гибка труб в этом случае не требуется. В таком строении удобно устанавливать дополнительные форточки в стенках или скатах. Если планируется организация грядок разной ширины, то дверь относительно центра смещается.
Для экономии труб с профильным сечением при расчете размеров теплицы и построении чертежа учитывают длину хлыстов, приобретаемых на строительном рынке.
Конструкции Миттлайдера
В таких сооружениях получают богатый ранний урожай, не опасаясь даже длительных заморозков и резких температурных перепадов. Проекты теплиц Миттлайдера с каркасом из профильных труб предусматривают как арочную, так и двускатную форму. Отличием строений являются особые скаты, не совпадающие в коньке. Для их опоры служат балки, расположенные на разной высоте. Северный скат опирается на коньковый профиль, а южный – на балку, расположенную на 45 см ниже. Между этими горизонтальными опорами от одного торца к другому располагается вентиляционное отверстие. Оно обеспечивает равномерную циркуляцию воздушных масс, предотвращает задувание холодного воздуха внутрь и перегрев растений в жару. Боковые стороны такого сооружения смотрят на север и юг, а торцы – на восток и запад.
Как согнуть профильные трубы для изготовления теплицы своими руками
Для изготовления арочной тепличной конструкции трубные отрезки изгибают по определенному радиусу. На профтрубу воздействуют давлением без нагрева или с предварительным нагревом. Проблемы, возникающие в процессе гибки:
- Может быть нарушена соосность отдельных участков.
- Наружная стенка профтрубы, подвергаемая силам растяжения, может не выдержать нагрузку и покрыться трещинами.
- На внутренней стенке, испытывающей сжимающие усилия, возможно образование складок.
Во избежание подобных неприятностей необходимо выбрать оптимальную технологию гибки в зависимости от размеров сечения, толщины стенки, материала, используемого для изготовления продукции, радиуса изгиба.
Основные правила гибки профтрубы:
- Изделия с высотой профиля (h) до 20 мм можно изгибать на участках, длина которых составляет 2,5хh и более, выше 20 мм – 3,5хh и больше.
- Без предварительного нагрева кустарным способом можно гнуть трубы с высотой профиля до 40 мм, более – только с подогревом.
- На ручных профилегибах изгибают холодным способом профтрубы небольшого сечения – до 40 мм. Недостатками таких устройств являются необходимость прикладывать значительные физические усилия и сложность контроля радиуса гибки. Более производительными являются электрические и гидравлические модели, обеспечивающие высокую точность изгиба и его соответствие чертежам.
Расчёт теплицы из профильной трубы
Расчет теплицы из профильной трубы – работа, актуальная для садоводов, строителей и профессиональных мастеров по созданию металлоконструкций. Если первые строят теплицу 1 раз в несколько лет, то последние ведут раскрой металлопроката и сборку таких строений на постоянной основе.
Онлайн-калькулятор играет при этом важную роль: он экономит много времени и позволяет сразу увидеть результат проектирования по заданным размерам. Будущие сварные соединения планируются без искривлений линий действия силы, а количество металлопроката задействуется минимальное.
Достоинства
Наш калькулятор теплицы выгодно отличается от других инженерных решений:
- потребуется ввести всего несколько параметров;
- все размеры в нём понятны и измеряются в одних единицах (мм);
- на работу уходят считанные секунды, что очень помогает при напряженном дне;
- результаты представляются в удобном и понятном формате, готовом для работы.
При изменении параметров расчет дуги для теплицы автоматически обновляется вместе со схемами компонентов.
Применение
Чтобы начать работу, нужно оценить размеры будущей теплицы и ее отдельных элементов. От этих значений будет зависеть вся конструкция – потребуется ввести такие значения как:
- габаритные длина и ширина строения;
- высота фасадных и боковых стен;
- размеры дверных проемов.
На выходе пользователь получает 3 проекции (в плане и с торцов) и целый спектр информации в графике и в текстовом формате. Это – площадь и объем теплицы, длина и количество отдельных элементов, необходимых для возведения объекта, придания ему устойчивости и долговечности под механической нагрузкой.
Все элементы планируемого каркаса представляются пользователю на схеме и с необходимыми размерами. Спецификации на выходе достаточно для раскроя металлопроката и заказа материалов в том числе и поликарбоната
Как рассчитать изгиб профильной трубы для теплицы
Совместно с тем, твердость поликарбоната не значит возможность строительства бескаркасных теплиц. Под своим весом пластмассовые листы стремительно начнут прогибаться, их края начнут выкрашиваться, а по поверхности панелей побегут трещинкы. Потому наличие каркаса актуально нужно.
Каркас теплицы из профильной трубы Как сделать теплицу своими руками ч 1
В качестве материала обычно употребляют трубы с сечением или 20×20 мм, или 20×40 мм. Последние владеют таким припасом прочности, что могут быть применены для всех конструктивных частей. Но они имеют не самую малую массу и не всегда оправданную для парникового хозяйства цена.
Как согнуть трубу без трубогиба для навеса. Гнём трубу без трубогиба. Как сделать, делаем навес.
Отзывы:
Александр Трутнев пишет: Сначала подумал, что сеньёр ёбу дал и хочет согнуть эту здоровенную квадратную трубу.
евгений абрамов пишет: говносеры и тут повылазили никак не угомонятся. из за таких п….ров нормальные люди не будут делиться своими идеями. если не нравится смотри порнуху и учи как нужно ноги расставлять
Владелен Букамбаев пишет: так и зайцев наловить можно.
Павел Ко пишет: не сгибание получилось а натягивание как тетива лука. Очень хитро) буду делать навес таким способом.. автору спасибо.
Сергей Харитонов пишет: Всё супер, но всё-таки маску нужно использовать. Глаз то запасных нет…
Составляя своими руками чертёж оранжерейной либо парниковой конструкции, следует не только лишь высчитать, сколько будет нужно расходного материала, да и сделать очень четкие расчёты накрывного материала, в качестве которого допускается внедрение листового пластика, стекла либо полиэтиленовой плёнки. Чертежи могут полагать сборку конструкции без сварки, с внедрением для закрепления каркаса только крепёжных частей. Преимуществом такового материала является не только лишь универсальность, да и то, что каркас теплицы из трубы профильной можно сделать фактически хоть какой формы.
Оранжерейные и парниковые конструкции можно сделать своими руками односкатными, двускатными, арочной формы или шатровыми. Готовые чертежи самых удачных конструкций размещены в свободном доступе на строительных сайтах. Использование современных технологий и материалов позволяет на основе индивидуального чертежа сделать максимально удобные конструкции. Каркас теплицы из профильной трубы можно сделать цельным, сварным или разборным.
Постройка металлического гаража (каркас)
Отзывы:
Артем Молодов пишет: соседи наверное от ночных работ были в восторге?)
Евген Кам пишет: Я тогороттоптал . Проще быстрее и надежнее и дешевле было все сварить , но только нормально !
андрей клинецкий пишет: сварка конечно тихий ужас, надо было обратится к специалисту
DOTA2 — Турнирная пишет: ахахахах сука гвозьди и сварка капец)) ржу не могу ахахах
Kirill Ten пишет: Жесть. Прогиб в пролете 4м у профиля 50х25 составит более 10 см. Сам по себе профиль на растяжение и сжатие выдержит 6 тонн сил, однако у тебя распределенная нагрузка и момент просто адский будет. Я не знаю где ты живешь, я из Питера и у нас по карте снегов регион относится к 3ей группе и снеговая нагрузка рассчитывается из расчета 180 килограмм сил на каждый квадратный метр. Я бы на твоем месте пересчитал все из расчета общей распределенной нагрузки в 4-5 тонн. Я думаю в твоем случае лучше на все пролеты варить перевернутую ферму и на все соединения наварить откосы или косынки. Ну так-то хозяин барин, решай сам, но смотри чтоб при ветре конструкцию не раскачало и она не сложилась. А… и сварка у тебя просто песня… улыбнуло. Сварщик от бога =) У тебя даже металл не нагрелся, не говоря уже про провар. Добавь току. И ты уверен что ты полярность поменял на аппарате? Если варишь без газа специальной проволокой то нужно использовать обратную полярность. Хотя это все балавство, купи держак для электродов и вари нормально.
Из профильной трубы удобнее всего сделать двухскатную теплицу домиком – все элементы стороны лежат в одной плоскости. Она обеспечивает достаточное количество света и места разноплановым растениям, кроме того она допускает возможность установки дополнительных элементов – дверей, форточек. Работу целесообразно начинать с создания схемы сооружения, она позволит визуализировать представления хозяина о парнике или теплице, которую он собирается возвести. Более того, именно схема поможет определить оптимальные габариты парника так, чтобы сделать правильный расчет порезки труб. А потом нужно сделать чертеж с указанием всех размеров теплицы «домиком».
Стандартная длина профильной трубы – 6,05 м. Чтобы из нее сделать одну раму, необходимо рассчитать ее размеры по схеме. Если предположить высоту в 1,7 м, то на две сторону понадобится 3,4 м, а с углом кровли в 30о градусов ширина получится 2,24 м. Автор чертежа предлагает уменьшить ее на 24 см, чтобы одного листа поликарбоната хватило на крышу и с боков осталось по 10 см для стока воды. Поскольку происходит расчет материалов для возведения за свои деньги и своими руками, стоит прислушаться к этому мнению.
Да, есть поликарбонат премиум класса по цене 199 руб. за кв.м., который прослужит 15 — 20 лет, да и цена заводской теплицы при всем этом будет выше. Но при самостоятельном ее изготовлении вы должны учитывать, что в пересчете стоимости на годы использования, разница в цене составит почти в 2 раза в пользу более качественного поликарбоната.
А вот самая захудалая пленка при плотности в 100 – 120 мкм – достаточной для использования на теплице в течение одного сезона – в пересчете будет стоить рубля на 3 дороже качественного поликарбоната. А хорошая 200 мкм пленка обойдется уже в 2 с половиной раза дороже.