Cálculo de um tubo de perfil para flexão: para que e como são feitos esses cálculos

Tubos de perfil são amplamente utilizados em construções particulares e industriais. Deles criam mandris, estufas, garagens, dependências, outdoors. Os projetos não são apenas retangulares clássicos, mas também podem ter a configuração mais diversificada. Portanto, é muito importante calcular corretamente a curvatura máxima permitida do tubo. Isso fornecerá ao edifício resistência, durabilidade e permitirá manter sua forma original.

Na fabricação de estruturas a partir de um tubo de perfil, ele não deve ser dobrado "a olho nu" - cálculos apropriados devem ser feitos

Propriedades e características dos produtos tubulares moldados

É habitual nomear tubos como tubos, cuja seção transversal difere da redonda. As opções mais comuns são produtos quadrados e retangulares. Eles são especialmente populares pelo fato de o design final criado com base em um peso relativamente baixo. Além disso! Devido à sua forma específica, a fixação dos elementos do tubo em várias superfícies e entre si é bastante simplificada.

Estes produtos de construção são feitos de uma ampla gama de ligas e metais. No entanto, tubos de perfil feitos de baixa liga e aço carbono são mais frequentemente usados. Cada metal é caracterizado por uma qualidade natural como um ponto de resistência. Pode ser máximo e mínimo. A primeira, em particular, causa a deformação das estruturas construídas, leva a excessos, que podem resultar em dobras.

Ao dobrar, é importante levar em consideração características como o tipo de produto e sua densidade, seção transversal, tamanho, bem como a flexibilidade do material e sua rigidez. Conhecendo todas essas propriedades do metal, o contratado será capaz de entender como a estrutura se comportará durante a operação.

Além disso, deve-se lembrar que, quando o produto é dobrado, suas partes internas são comprimidas, o que leva a um aumento de densidade e diminuição de tamanho. O comprimento da camada externa aumenta de acordo, torna-se mais esticado, mas menos denso. Além disso, mesmo no final do processo, as características iniciais das seções intermediárias são preservadas.

Ao dobrar um tubo, é necessário levar em consideração as propriedades do material do qual é feito, suas dimensões e espessura da parede

Importante! A tensão durante a curvatura do perfil do tubo necessariamente ocorrerá mesmo nos segmentos do produto o mais longe possível da zona neutra. Uma pressão especialmente alta experimentará camadas localizadas nas imediações da zona neutra acima.

Como a resistência do material afeta os raios de curvatura permitidos?

Os GOSTs que operam no território de nosso país regulam com detalhes suficientes as características e propriedades dos elementos utilizados no cálculo da resistência à flexão do tubo. Primeiramente, neste contexto, consideramos o raio mínimo pelo qual é permitido dobrar um produto tubular moldado. Depende das condições de flexão. Se este procedimento for realizado com aquecimento ou com enchimento da cavidade do tubo com areia, o valor do diâmetro externo começa em 3,5 DN (DN significa um passe condicional).

No caso em que o contratado possa usar equipamento especializado (por exemplo, uma máquina de dobrar tubos) que permita executar a sequência de operações necessárias sem aquecimento ou outras medidas adicionais, o diâmetro mínimo será 4 DN.

Se for necessário realizar uma dobra suficientemente acentuada, o diâmetro deve ser de pelo menos 10 DN, pois esse procedimento será realizado por outros métodos, principalmente em altas temperaturas.

Obviamente, os valores fornecidos pelos padrões estaduais podem ser ligeiramente reduzidos, mas é necessário calcular o tubo de perfil para dobrar com muito cuidado. Desvios do GOST são possíveis se, com o método de dobra usado, a espessura da parede for alterada em 15% do original. Somente então podemos ter certeza de que a flexão por valores menores não terá um efeito significativo na resistência estrutural no futuro.

É possível dobrar o tubo no raio máximo permitido para ele apenas com a ajuda de uma máquina ou dispositivo especial

Quais fórmulas e tabelas são usadas

Para o cálculo correto da resistência à flexão do tubo, é necessário descobrir o comprimento da peça. Isso é feito de acordo com a seguinte fórmula:

D = 0,0175 × P × Y + p1, em que

D é o comprimento da peça de trabalho; P é o raio de curvatura do tubo (mm); Y é o ângulo de flexão necessário; p1 é a distância para segurar a peça de trabalho necessária ao usar equipamentos especiais.

Em seguida, avaliamos a magnitude da seção de flexão proposta de acordo com esta fórmula:

D1 = π × Y / 180 (P + DN / 2), em que

D1 - o comprimento da seção dobrada; π é uma constante matemática conhecida; Y - ângulo de flexão (graus); DN - diâmetro na superfície externa do tubo (mm).

Os GOSTs 617/90 e 494/90 contêm os menores valores das principais características, com base nos quais é calculada a resistência do produto do tubo de perfil na flexão.

Bom saber! Essa abordagem - a regulação de valores mínimos - oferece a conveniência do mestre, bem como a maior segurança na execução de trabalhos e, é claro, durante a operação de estruturas, em particular, construídas a partir de perfis de latão e cobre.

As principais características usadas no processo de cálculo da resistência à flexão de um tubo são apresentadas na tabela abaixo.

tabela 1

Os dados nesta tabela são para produtos tubulares de latão e cobre. E o cálculo da carga de flexão no tubo de perfil de aço é realizado de acordo com os dados abaixo (GOST No. 3263/75).

mesa 2

Os principais parâmetros que devem ser levados em consideração ao determinar a carga de flexão incluem a espessura da parede e o diâmetro da peça de trabalho. A correlação desses dois indicadores é apresentada na tabela a seguir. A propósito, as informações contidas nele podem ser usadas para calcular a carga no tubo de seção transversal circular.

Tabela 3

Há mais uma coisa a ser dita. Várias calculadoras on-line presentes na Internet são solicitadas a substituir o cálculo manual da carga do tipo em questão. Eles trabalham de acordo com as fórmulas estabelecidas neles, orientadas para várias amostras de produtos para tubos. A gama de aplicações de uma calculadora on-line moderna é muito ampla: começando pelo cálculo mais simples de um tubo redondo para deflexão e terminando com o cálculo da carga no tubo de perfil quando ele é dobrado.

Às vezes, a deformação dos tubos na dobra é inevitável, mas pode prejudicar o desempenho da estrutura acabada

Processo de dobra

Qualquer deformação leva a uma diminuição na capacidade de suporte do tubo de perfil e é acompanhada pelo aparecimento de tensões prolongadas em suas paredes. Na camada interna, devido à compressão do metal, a densidade aumenta e, na parte externa, a tensão diminui, pelo contrário, o valor desse indicador. A forma da seção transversal também muda conforme o esperado. A combinação desses fatores leva ao fato de que a capacidade de suporte da estrutura na dobra é significativamente reduzida. Isso vale para um tubo redondo, bem como para um produto de tubo retangular e quadrado. Além disso, para os dois últimos, esse fenômeno não é tão pronunciado quanto para um tubo com seção transversal circular.

No entanto, em qualquer caso, é necessária uma abordagem cuidadosa para avaliar o grau de carga aplicada durante a dobra da peça de trabalho. Falhas e curvaturas desnecessárias não aparecerão nele. Do ponto de vista do objetivo funcional, isso diz respeito, em primeiro lugar, a tubos redondos dos quais são feitas curvas para sistemas de abastecimento de água.

Bom saber! As dobras formadas levam a bloqueios, aumentam a resistência do fluido transportado e reduzem a permeabilidade do meio de trabalho.

Portanto, o grau de deformação oval de uma peça com um diâmetro de até 20 mm não deve exceder 15%. Com um aumento no diâmetro, o valor desse indicador diminui para o nível de 12,5%. Os mesmos números também são usados ​​para determinar a carga ideal na deflexão de um tubo com uma seção transversal do perfil, e os diâmetros acima referem-se ao retângulo (a) ou quadrado (a) do círculo inscrito / descrito em / ao redor.

Aplicar a lei de Hooke

O cálculo da resistência à flexão de um produto tubular é reduzido, de acordo com a lei de Hooke, a uma simples determinação do valor máximo de tensão para o ponto estrutural em estudo. Nesse caso, é importante considerar de que material é feito o perfil, pois cada um deles é caracterizado por seu próprio indicador de tensão.

Segundo a lei de Hooke, a força elástica é proporcional ao grau de deformação. Em geral, a seguinte fórmula é usada para cálculos:

H = P / V, onde

N é a tensão; P é a magnitude da curva ao longo do eixo da força aplicada; V é o valor da resistência à flexão, tomada ao longo do eixo acima.

Ao dobrar tubos, lembre-se de que a carga na peça de trabalho não deve ser muito forte; caso contrário, o tubo simplesmente explodirá

A determinação do valor normal da resistência está incluída no círculo das principais tarefas da pessoa que tomou a decisão de erguer a estrutura do perfil. E o uso da fórmula para calcular o nível ótimo de força que atua no tubo envolve a verificação da exatidão dos resultados. Para fazer isso, você precisa conhecer várias regras e, é claro, segui-las. Eles são formulados brevemente da seguinte maneira:

• Antes de prosseguir com os cálculos, é necessário desenhar pelo menos um esboço do design futuro. Portanto, você estará seguro contra erros causados ​​por um mal-entendido da forma da estrutura;
• a fim de evitar deformação ou destruição do perfil que impede a operação do edifício, deve-se levar em consideração o material de sua fabricação e a espessura da parede;
• Tendo calculado a resistência à flexão do tubo, é necessário estudar cuidadosamente os resultados. Eles não devem exceder os valores máximos.

Bem, a regra básica é: faça os cálculos devagar, com precisão, com precisão. Use fórmulas apropriadas em cada estágio, não ajuste os valores aos que são benéficos para si mesmo.