Profilové trubky jsou široce používány v soukromé a průmyslové výstavbě. Používají se k vytváření altánů, skleníků, garáží, přístavků a billboardů. Designy nejsou pouze klasické obdélníkové, ale mohou mít také širokou škálu konfigurací. Proto je velmi důležité správně vypočítat maximální přípustný ohyb potrubí. To zajistí pevnost, odolnost konstrukce a umožní jí zachovat si svůj původní tvar.
Při vytváření konstrukcí z profilové trubky ji nemůžete ohýbat „okem“ – je třeba provést příslušné výpočty
- 1 Vlastnosti a vlastnosti výrobků z profilových trubek
- 2 Jak pevnost materiálu ovlivňuje přípustné poloměry ohybu?
- 3 Jaké vzorce a tabulky se používají
- 4 Technologický postup ohýbání
- 5 Použijte Hookeův zákon
Vlastnosti a vlastnosti profilových trubek
Je obvyklé nazývat profilové trubky, jejichž průřez se liší od kulatého. Nejběžnější možností jsou čtvercové a obdélníkové produkty. Obzvláště oblíbené je dělá skutečnost, že výsledná struktura vytvořená na jejich základě je relativně lehká. Navíc! Díky specifickému tvaru je upevnění potrubních prvků na různé povrchy a mezi sebou značně zjednodušeno.
Tyto stavební výrobky jsou vyráběny ze široké škály slitin a kovů. Nejčastěji se však používají profilové trubky z nízkolegované a uhlíkové oceli. Každý kov se vyznačuje tak přirozenou kvalitou jako bod odporu. Může být maximální i minimální. Zejména první způsobuje deformaci konstruovaných konstrukcí a vede ke zlomům, které mohou vést ke zlomeninám.
Při ohýbání je důležité vzít v úvahu takové vlastnosti, jako je typ výrobku a jeho hustota, průřez, velikost, jakož i pružnost materiálu a jeho tuhost. Se znalostí všech těchto vlastností kovu bude umělec schopen pochopit, jak se bude struktura chovat během provozu.
Kromě toho je třeba si uvědomit, že když je výrobek ohýbán, jeho vnitřní části jsou vystaveny stlačení, což vede ke zvýšení jejich hustoty a zmenšení velikosti. Délka vnější vrstvy se odpovídajícím způsobem zvětšuje, stává se více natažená, ale méně hustá. Navíc i po dokončení procesu jsou zachovány původní charakteristiky středních částí.
Při ohýbání trubky je třeba vzít v úvahu vlastnosti materiálu, ze kterého je vyrobena, její rozměry a tloušťku stěny
Důležité! Namáhání při ohýbání profilu trubky nutně vznikne i na segmentech výrobku, které jsou nejdále od neutrální zóny. Obzvláště vysokému tlaku budou vystaveny vrstvy umístěné v těsné blízkosti výše zmíněné neutrální zóny.
Jak pevnost materiálu ovlivňuje přípustné poloměry ohybu?
Normy GOST platné v naší zemi dostatečně podrobně upravují charakteristiky a vlastnosti prvků používaných při výpočtu pevnosti v ohybu trubky. V této souvislosti se nejprve uvažuje o minimálním poloměru, o který lze ohnout výrobek z profilové trubky. Záleží na podmínkách ohybu. Pokud se tento postup provádí s ohřevem nebo plněním dutiny trubky pískem, hodnota vnějšího průměru začíná na 3,5 DN (DN se vztahuje k jmenovitému vrtání).
V případě, kdy má zhotovitel k dispozici specializované zařízení (například ohýbačka trubek), které umožňuje provádět sled potřebných operací bez ohřevu nebo jiných doplňkových opatření, pak je minimální průměr 4 DN.
Pokud je nutné provést poměrně ostrý ohyb, průměr by měl být alespoň 10 DN, protože tento postup bude prováděn jinými metodami, zejména při vysokých teplotách.
Hodnoty poskytované státními normami lze samozřejmě mírně snížit, ale pak je nutné velmi pečlivě vypočítat profilovou trubku pro ohýbání. Odchylky od GOST jsou možné, pokud je při použité metodě ohýbání zaručena změna tloušťky stěny oproti originálu o 15 %. Jen tak si můžete být jisti, že ohýbání o menší množství nebude mít v budoucnu významný vliv na pevnost konstrukce.
Trubku je možné ohýbat na maximální povolený poloměr pouze pomocí speciálního stroje nebo zařízení
Jaké vzorce a tabulky se používají
Chcete-li správně vypočítat pevnost v ohybu trubky, musíte znát délku součásti. To se provádí podle následujícího vzorce:
D= 0,0175×P×Y+p1, kde
D je délka obrobku; P – poloměr ohybu trubky (mm); Y je požadovaný úhel ohybu; р1 – vzdálenost pro držení obrobku, požadovaná při použití speciálního zařízení.
Dále odhadneme velikost očekávané oblasti ohybu pomocí následujícího vzorce:
D1= π×U/180(P+DN/2), kde
D1 – délka ohybového úseku; π je známá matematická konstanta; Y – úhel ohybu (stupně); DN – průměr podél vnějšího povrchu trubky (mm).
GOST č. 617/90 a č. 494/90 obsahují nejnižší hodnoty hlavních charakteristik, na základě kterých se vypočítá pevnost v ohybu výrobku z profilové trubky.
Je dobré vědět! Tento přístup – regulace minimálních hodnot – zajišťuje pohodlí mistra a také nejvyšší bezpečnost při provádění práce a samozřejmě při provozu konstrukcí, zejména těch, které jsou vyrobeny z mosazných a měděných profilů.
Hlavní charakteristiky použité v procesu výpočtu pevnosti v ohybu trubky jsou uvedeny v tabulce níže.
Tabulka 1
| Minimální poloměr ohybu | Minimální volná délka | Vnější průměr |
| 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 |
Údaje v této tabulce platí pro mosazné a měděné trubky. A výpočet ohybového zatížení profilové trubky z oceli se provádí v souladu s níže uvedenými údaji (GOST č. 3263/75).
Tabulka 2
| Velikost potrubí | Volná délka (minimální) | Minimální poloměr ohybu | ||||
| Podmíněný průchod | Vnější průměr | Horký stav | Studený stav | |||
| 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 | ||
Mezi hlavní parametry, které je třeba vzít v úvahu při stanovení ohybového zatížení, patří také tloušťka stěny a průměr zpracovávaného obrobku. Korelace těchto dvou ukazatelů je uvedena v následující tabulce. Mimochodem, informace v něm obsažené lze také použít k výpočtu zatížení kruhového potrubí.
Tabulka 3
| Průměr (mm) | Poloměr ohybu (minimální) pro tloušťku stěny | |
| Tloušťka větší než 2 mm | Tloušťka menší než 2 mm | |
| 60/140 | 5D | 7D |
| 35/60 | 4D | 6D |
| 20/35 | 3D | 5D |
| 5/20 | 3D | 4D |
Je třeba říci ještě jednu věc. Ruční výpočet zatížení tohoto typu mají nahradit různé online kalkulačky dostupné na internetu. Pracují podle vzorců v nich stanovených, zaměřených na různé vzorky trubkových výrobků. Rozsah použití moderní online kalkulačky je velmi široký: od nejjednoduššího výpočtu kulaté trubky pro průhyb až po výpočet zatížení profilové trubky při jejím ohýbání.
Deformace trubek v ohybu je někdy nevyhnutelná, může však zhoršit výkon hotové konstrukce
Proces ohýbání
Jakákoli deformace vede ke snížení únosnosti profilové trubky a je doprovázena vznikem dlouhodobých pnutí na jejích stěnách. Na vnitřní vrstvě se v důsledku stlačení kovu zvyšuje hustota a na vnější části napětí naopak snižuje hodnotu tohoto indikátoru. Podle očekávání se mění i tvar sekce. Kombinace těchto faktorů vede k tomu, že se znatelně snižuje únosnost konstrukce v místě ohybu. To platí pro kulatou trubku, stejně jako pro pravoúhlé a čtvercové trubkové výrobky. Navíc u posledních dvou není tento jev tak výrazný jako u trubky s kulatým průřezem.
V každém případě je však zapotřebí pečlivý přístup k posouzení míry působícího zatížení při ohýbání obrobku. Pak se na něm nebudou objevovat zbytečné zlomy a zkreslení. Z hlediska funkčního určení se jedná především o kulaté trubky, ze kterých jsou provedeny vývody pro vodovodní systémy.
Je dobré vědět! Vzniklé záhyby vedou k ucpání, zvyšují odolnost dopravované kapaliny a snižují propustnost pracovního prostředí.
Proto by míra oválné deformace u součásti o průměru do 20 mm neměla překročit 15 procent. S rostoucím průměrem se hodnota tohoto ukazatele snižuje na 12,5 procenta. Stejné hodnoty se používají také při určování optimálního průhybového zatížení pro trubku s průřezem profilu a výše uvedené hodnoty průměru se vztahují ke kružnici vepsané/opsané v/kolem obdélníku(ů) nebo čtverce(ů).
Uplatnění Hookova zákona
Výpočet pevnosti v ohybu trubkového výrobku je redukován podle Hookova zákona na jednoduché určení maximální hodnoty napětí ve studovaném bodě konstrukce. Je důležité zvážit, z jakého materiálu je profil vyroben, protože každý z nich má své vlastní zatížení.
Podle Hookova zákona je pružná síla přímo úměrná stupni deformace. Obecně se pro výpočty používá následující vzorec:
N – napětí; P – hodnota ohybu podél osy působící síly; V je hodnota ohybového odporu, která se bere podél výše uvedené osy.
Při ohýbání trubek nezapomeňte, že zatížení obrobku by nemělo být příliš silné, jinak trubka jednoduše praskne
Stanovení normální hodnoty odporu je jedním z hlavních úkolů člověka, který se rozhodl postavit konstrukci z profilu. A použití vzorce pro výpočet optimální úrovně síly působící na potrubí vyžaduje kontrolu správnosti získaných výsledků. K tomu je potřeba znát řadu pravidel a samozřejmě je dodržovat. Jsou stručně formulovány takto:
- Před zahájením výpočtů je nutné nakreslit alespoň náčrt budoucí struktury. Tímto způsobem budete pojištěni proti chybám způsobeným nesprávným pochopením tvaru konstrukce;
- aby se zabránilo deformaci nebo zničení profilu, což komplikuje provoz budovy, je třeba vzít v úvahu materiál jeho výroby a tloušťku stěn;
- Po výpočtu pevnosti v ohybu trubky je nutné pečlivě prostudovat získané výsledky. Nesmí překročit maximální stanovené hodnoty.
Základní pravidlo je toto: provádějte výpočty pomalu, pečlivě, přesně. V každé fázi použijte vhodné vzorce, neupravujte hodnoty tak, aby vyhovovaly vašim vlastním zájmům.
