Jak vypočítat ohyb potrubí?

Potrubí se ohne, ale s největší pravděpodobností se ještě nezlomí. Ale sklo a uhlíková vlákna se rozbijí.

Nemůžete věřit výpočtům! Berte to jako čistě orientační.

Vždy zvažte bezpečnostní faktor

Čtěte také: Jaké typy uzavíracích ventilů existují: přehled oblíbených typů

Při použití trubky nebo koncentrátorů napětí (otvory, lemy, průchodky, svařování atd.) může při zatížení dojít k několikanásobnému zničení, než lze očekávat! Vlastnosti skelného a uhlíkového vlákna jsou také velmi závislé na vlastnostech vlákna a výrobní technologii.

Profilové trubky jsou běžné v průmyslové a soukromé výstavbě. Používají se k výstavbě hospodářských budov, garáží, skleníků a altánů. Vzory mohou být buď klasicky obdélníkové nebo zdobené. Proto je důležité správně vypočítat trubku pro ohýbání. To zachová svůj tvar a zajistí pevnost a odolnost konstrukce.

Vlastnosti kovu pro ohýbání

Jakýkoli kov má svůj vlastní bod odporu, tedy maximální a minimální zatížení, které vydrží.

Pokud na kov budete příliš tlačit, může dojít k deformaci, zbytečným průhybům nebo zlomení profilu. Při výpočtu ohýbání trubek je nutné vzít v úvahu takové důležité charakteristiky, jako je hustota kovu, rozměry a průměr profilových nebo kruhových trubek, jakož i řada dalších parametrů. Bude tedy možné předvídat, jak efektivní bude použití konkrétního materiálu v podmínkách prostředí.

Vezměte prosím na vědomí, že napětí nebude vznikat pouze přímo v místě ohybu profilové trubky, ale také v oblastech vzdálených od středu ohybu. Nejvyšší smykové napětí bude pozorováno přesně v oblasti středové osy ohybu.

Při ohýbání trubky se vnitřní vrstva kovu stlačuje a zmenšuje, zatímco vnější vrstva se naopak zvětšuje v důsledku natahování. Ale centrální vrstva kovu zůstává nezměněna, zachovává původní parametry, čímž je zajištěna pevnost trubky.

Jaké zatížení působí na profilovou trubku?

Na profilovanou trubku působí vnější mechanické síly: hmotnost konstrukcí, hmotnost sněhu, vlivy větru atd.

Každý výrobek má navíc maximální hodnotu odporu. Například ukazatel zatížení, které profil vydrží v ohybu. Při dosažení maximální hodnoty ztrácí konstrukce pevnost a začíná se deformovat, až se zlomí.

Tato hodnota musí být přesně stanovena ve fázi návrhu instalačních prací. Vypočítává se výpočtovými metodami s použitím referenčních informací, jejichž účelem je pomoci určit potřebné parametry profilu: průřez, tloušťku kovu. Výchozími údaji jsou v tomto případě pevnostní charakteristiky materiálu a typy nadcházejících zatížení.

Proveďte výpočty ohybu

Výpočet kruhové trubky pro ohyb je nutný pro stanovení maximální dovolené úrovně napětí pro každý konkrétní úsek trubky.

Každý materiál má svou vlastní normální hodnotu napětí, která nemá žádný vliv na samotný výrobek. Aby byly výpočty správné, musí být provedeny pomocí speciálního vzorce. Zvláštní pozornost by měla být věnována zajištění toho, aby ukazatele zůstaly v rámci maximálních povolených hodnot. Podle Hookova zákona je výsledná elastická síla přímo úměrná deformaci.

Při výpočtu velikosti ohybu musíte navíc použít následující vzorec napětí: M/W, kde M je velikost ohybu podél osy, na kterou působí síla, a W je velikost odporu této osy v bodě ohybu.

Čtěte také: Potrubí Rehau nebo polypropylenové trubky, co je lepší?

Zatížení návrhových diagramů

Proces výpočtu libovolného profilu začíná výběrem konstrukčního schematického modelu.

Před zahájením výpočtů shromážděte zatížení, které bude působit na podlahu.

Poté se nakreslí diagram s ohledem na zatěžovací vzor a podpěry nosníku.

Dále se pomocí specifikovaných parametrů a informací z tabulek sortimentu uvedených v GOST provedou odpovídající výpočty.

Pro jejich jednoduchost a efektivitu můžete využít online kalkulačky, které jsou vybaveny programy s hotovými vzorci.

Technologie ohýbání

Během procesu ohýbání vznikají v kovu určité indikátory napětí. Tahové napětí vzniká na vnější straně a tlakové napětí je vytvářeno uvnitř. V okamžiku takových interakcí se změní ohyb osy.

Při ohýbání se mění tvar průřezu ohýbaného segmentu. Výsledkem je, že prstencový profil změní svůj tvar na oválný. Nejjasnější ovál lze pozorovat uprostřed prohnutí. Na začátku a na konci průhybu se deformace zmenšuje.

U trubek o průměru nejvýše 20 mm by ovalita v deformovaném úseku neměla být větší než 15 %. A pro trubky o průměru 20 mm nebo větším – 12,5 %.

Stojí za zmínku, že se mohou objevit záhyby zevnitř ohybu, kde dochází k deformaci tlakem. Tato skutečnost zpravidla negativně ovlivňuje správnou funkci systému, protože záhyby snižují propustnost potrubí, zvyšují množství hydraulického odporu a úroveň zanášení.

Maximální zatížení

Pro výběr správné trubky pro použití potřebujete znát maximální hmotnost, kterou musí nosník nebo podpěra v daném místě unést.

Tato veličina je vyjádřena jako koncentrovaná síla působící ve středu rozpětí.

Pod tlakem zadané síly se paprsek ohne, ale po skončení dopadu se vrátí do předchozího stavu (na fotografii). Překročení nejvyšší hodnoty způsobí zlomení nosiče.

Čtěte také: Jak přivařit přírubu k potrubí: instalace přírubových spojů

V každodenní praxi se často setkáváme s rozloženým zatížením rovnoměrně působícím po celé délce nosníku.

To naznačuje závěr, že rozpětí by neměla být příliš velká. Instalace výkonného nosníku může pokrýt jeho výhody za cenu problému a celkovou hmotnost konstrukce. Je smysluplnější instalovat další podpěry, což vám umožní zvýšit přípustnou hmotnost na podlaze.

Pro určení velikosti maximálního zatížení můžete použít různé referenční údaje na internetu.

Limity poloměru ohybu trubky

Podle státních norem musí mít trubky minimální poloměr ohybu (další podrobnosti: „Jaký poloměr ohybu lze získat pomocí různých typů ohýbaček trubek“). Při ohýbání trubky naplněné pískem ohřevem musí být vnější průřez trubky minimálně 3,5 DN. Při změně tvaru trubky na ohýbačce trubek bez použití tepla – více než 4DN.

Při zahřívání plynovým hořákem nebo v troubě, aby se záhyby vytvořily do poloviny, by měla být hodnota 2,5 DN. V případě potřeby získání silného ohybu, např. u systémů s ohýbanými kanalizačními vývody, které jsou vyráběny tažením za tepla nebo ražením – více než 1 DN.

Trubka může mít menší hodnotu ohybu. To však lze povolit pouze v případě, že trubky byly vyrobeny technologií, kdy jsou jejich stěny ztenčeny o 15 % celkové tloušťky.

Všechny výpočty pevnosti v ohybu potrubí musí být prováděny s maximální odpovědností.

Jde to obejít bez výpočtů?

Jednoduché konstrukce pro domácnost (lehké ploty) jsou vyrobeny s rezervou bezpečnosti, bez výpočtů. Náklady na takové struktury budou malé a nemá smysl se obtěžovat výpočty náročnými na práci.

Složitější konstrukce (přístřešky, terasy, skleníky), které se mohou zřítit nebo zlomit pod poryvem větru, sněhem nebo hmotností základního vybavení, však již vyžadují jednoduchou definici výpočtu.

Vzorce a další údaje pro získání výpočtů

Abychom mohli provést výpočty průhybu, zjistíme délku součásti.

Můžete to získat pomocí následujícího vzorce:

• R – poloměr ohybu, měřený v milimetrech;
• α – úhel;
• I – sudý segment 100/300, nutný pro uchopení výrobku (při práci s nástrojem).

Při výpočtech pro profilovou trubku je třeba vzít v úvahu velikost prvku, který se má ohýbat.

Chcete-li to provést, musíte provést výpočty pomocí následujícího vzorce:

• π – 3,14;
• α – úhel ohybu;
• R – rádius (měřeno v milimetrech);
• DH je vnější část potrubí.

Minimální přípustné stupně pro ohýbání měděných a mosazných trubek naleznete v příslušných tabulkách. Všechny údaje odpovídají GOST č. 494/90 a č. 617/90. Navíc v nich najdete hodnoty vnějších řezů a minimum staticky volných segmentů.

K dispozici je také tabulka, která vám pomůže vypočítat ohyb potrubí – obsahuje údaje o ocelových trubkách, které odpovídají GOST č. 3262/75.

Abyste se vyhnuli nedostatkům ve výpočtech, musíte vzít v úvahu také průřez a tloušťku stěn.

Pokyny pro kalkulačku

Upozorňuji na to, že v neceločíselných číslech je nutné dát tečku, nikoliv čárku, tedy např. 5.7 m, nikoliv 5,7. Pokud vám něco není jasné, zeptejte se prostřednictvím formuláře pro komentáře, který se nachází úplně dole.

Počáteční data

Délka rozpětí (L) – rozpětí, přes které je nosník vržen nebo délka konzoly.

Vzdálenosti (A a B) — vzdálenosti od podpěr k místům, kde působí zatížení. Pro schéma 3 se A rovná délce nosníkové konzoly spočívající na 2 podpěrách.

Regulační a návrhové zatížení – zatížení, pro které je čtyřhranné potrubí navrženo. Můžete je vypočítat pomocí následujících materiálů:

Čtěte také: Jak vyříznout závit matricí nebo závitníkem vč. na potrubí

• kalkulačka pro sběr zatížení na podlahovém nosníku;
• příklad sběru zatížení na podlahovém nosníku;
• Příklad sběru břemen na krokvích.

Fmax – maximální přípustná deformace, zvolená podle tabulky E.1 SNiP „Zatížení a nárazy“, v závislosti na typu konstrukce. Některé hodnoty tohoto ukazatele jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1. Maximální průhyb pro některé konstrukce podle SNiP.

Typ nosníku	Délka rozpětí	Požadavky	Fmax
Trámy na podlahy, krytiny, střechy	L ≤ 1 m	Estetické a psychologické, tedy takové, u kterých nebude vychýlení paprsku „nápadné“	1/120 (1/60)
	L = 3 m		1/150 (1/75)
	L = 6 m		1/200 (1/100)
	L = 12 m		1/250 (1/125)
Nosníky krytin a podlah, pokud obsahují prvky náchylné k praskání (potěry, podlahy, příčky)	Každý	Konstruktivní	1/150 (1/75)
Propojky	Každý	Konstruktivní	1/200
Poznámky:

1. Bez konzol je Fmax uvedena pro rozpětí, v závorkách – pro konzolu.

2. V případě středních hodnot délky rozpětí L se maximální průhyb Fmax zjistí lineární interpolací.

Počet trubek – obvykle je označen jeden paprsek, ale pokud jej chcete posílit a umístit vedle něj další podobný paprsek, měli byste ve sloupci vybrat „dva“.

Návrhová odolnost Ry— tento parametr závisí na jakosti oceli. Hlavní hodnoty tohoto ukazatele jsou uvedeny v tabulce 2.

Tabulka 2. Návrhová odolnost oceli podle GOST 27772-88.

ocel	Analog	Válcovaná tloušťka	Návrhová odolnost, Ry
Neznámý	–	Každý	210 MPa
C235	St3kp2 podle GOST 535-2005	2 – 20 mm	230 MPa
		20,1 – 40 mm	220 MPa
С245	St3ps5, St3sp5 podle GOST 535-2005	2 – 20 mm	240 MPa
		20,1 – 30 mm	230 MPa
С255	St3Gps, St3Gsp podle GOST 535-2005	4 – 10 mm	250 MPa
		10,1 – 20 mm	240 MPa
		20,1 – 44 mm	230 MPa
С275	St3ps podle GOST 535-2005	2 – 20 mm	270 MPa
С285	St3sp, St3Gps, St3Gsp podle GOST 535-2005	4 – 10 mm	280 MPa
		10,1 – 20 mm	270 MPa
С345	12G2S, 09G2S podle GOST 19281-2014	2 – 10 mm	335 MPa
		10,1 – 20 mm	315 MPa
		20,1 – 40 mm	300 MPa
S345K	10KhNDP podle GOST 19281-2014	4-10 mm	335 MPa

Velikost potrubí — zde musíte vybrat velikost potrubí, kterou chcete zkontrolovat pro dané zatížení.