Сопоставление прочностных параметров квадратных и круглых труб

Для установки разных конструкций из металла повсеместно используются трубы. В основном, это круглые или квадратные изделия. Для того, чтобы сделать хороший расчёт нагрузок на конструкционные элементы, важно знать, что крепче – простая круглая труба, или профтруба квадратного сечения. Зная самую большую нагрузку на компонент конструкции, можно очень точно определить, какой профиль более уместен для применения во время монтажного процесса.

Прочностные показатели круглого и квадратного профилей

Нормы для квадратных и круглых труб регламентируют очень разнообразные процессы:

физические свойства поверхностей.
механичные характеристики соединений.
порядок выполнения трансформации (изгиба, кручения, вытяжки, и т.д.).

Условия изгиба профиля бывают самыми разными. Тоже имеют отличия и информацию о наружном диаметре нержавеющих и углеродистых труб.

Если гибка выполняется способами нагрева или наполнения пустотелого пространства сыпучим материалом, внешний диаметр должен составлять не меньше 3,5DN (номинальных диаметров). Для трубогибочных станков эта величина составляет 4DN. Отступление от требований ГОСТов 494/90 и 617/90 разрешается например если уменьшение толщины изгибаемой стены составляет не больше 15%. В подобном варианте можно уменьшать номинальные данные для расчёта изгибной прочности профиля.

Таблица факторов инерции для разных типов сечений

Сопоставить уровень прочности пустотелого квадрата и круга из стали способствует часть технической механики, изучающая сопротивление разных материалов. При расчёте прочностного показателя на изгиб применяются две формулы:

Вычисление длины изгибаемой детали.

r – радиус изгиба профиля, мм.

? – искомый угол изгиба, о .

I – расстояние 100/300 для оборудования, удерживающего заготовку.

Расчёт величины изгибаемого участка.

? – угол изгиба, о .

r – радиус изгиба, мм.

DH – внешний диаметр.

Расчёт профилированной трубы заканчивается после определения величины напряжения, исчисляемой соответственно с законом Гука:

? – степень изгиба по оси влияния силы.

W – сопротивление изгибу по оси.

При выполнении расчётов следует в обязательном порядке иметь в виду меру инертности тела во время вращения – момент инерции. Если толщина одинаковая стенок пустотелых труб различных сечений и удельной тяжёсти изгибное усилие для квадрата в 1,181 раза больше, чем для круга. Но радиус инерции круглой трубы больше, чем прямоугольной. Благодаря этому она считается менее прочной.

Круг или квадрат

Пустотелые железные (стальные или металлические) стержни квадратного и круглого сечений повсеместно используются в строительстве и производстве конструкций из металла. Пустотелый профиль имеет намного меньший, если сравнивать с брусом, вес. Как несущий компонент конструкции из металла квадрат более удобный, чем круг. Он легче устанавливается. Два мерных отрезка квадратного профиля можно объединить с помощью сварки, в отличии от круга. Ровная поверхность квадратного профиля обеспечивает лучший контакт с самыми разными подвесными элементами (прозрачным пластиком, Двп разными видами прессованного материала для утепления, и др.).

А наличие рёбер жёсткости позволяет удачно применить квадрат в местах, где отмечаются пиковые нагрузки. Если изгибающее усилие направлено под угол 90 о к грани профиля, сопротивление изгибу одинаково в любых местах трубы. Изгибная нагрузка наиболее крепка по краешкам профиля. Главная же его часть намного более устойчивая. Закрытое поперечное сечение также даёт большую прочность профиля на кручение. Это дает возможность применять квадратные трубы при установке разных трудных конструкций:

сводов арочного типа.
кровель с крутыми уклонами.
ребристых куполов.

Расчёт профилированной трубы показывает, что прочность конструкции полностью пропорциональна материалу, из которого ее сделали. Бетон намного надёжнее дерева, но очень сильно уступает стали. А дело все в том, что при его использовании достаточно тяжело крепить прогоны. Просверленные в бетоне отверстия для анкерных болтов не обеспечат достаточной прочности. У металлопрофиля если сравнивать с остальными материалами очень много преимуществ. А у квадрата – так же положительных качеств перед кругом.

Конструкции из металла из квадратного профиля

К примеру, при устройстве ограничительных конструкций (заборов) подходящий шаг стоек – 2,5 м. При частых порывистых ветрах его необходимо сделать меньше до двух метров. При высоте конструкции до 1,5-2,0 м подходящий размер квадрата с толщиной стены 2 мм – 40х40 или 60х60 мм. Используемый материал – стальная труба для конструкций из металла из углеродистой или низколегированной стали (ГОСТ Р 54157-2010). При установке более масштабных конструкций могут использоваться трубы размеров от 50х50 до 200хдвести миллиметров.

Сфера применения труб квадратного сечения намного шире, чем круглых. Связывают это с тем, что у них выше степень взаимного действия с плоскостями, имеющими симметричную поверхность. Чётко установлены отрасли, в которых трубы аналогичного сечения не используются:

изготовление каркасных систем.
перевозка газообразных веществ.
водообеспечение и канализация.

Профильная труба не годится для трубопровода из-за причины того, что рассчитана, в отличии от круглой, на сопротивление существенным несущим нагрузкам. Из за наличия углов скорость прокачки газов и жидкостей в середине трубы квадратной значительно короче, чем в середине круглой.

Изготовление квадратного профиля

В теории, чтобы сделать трубу квадратной формы, достаточно вальцовочного станка с возможностью формования профиля соответствующих размеров. Круг вальцуется с целью получения квадрата. Но с точки зрения качества продукции эта технология абсолютно неприемлема, так как механичные характеристики полученных труб сильно разнятся от требуемых по ГОСТ в худшую сторону. Для выпуска профиля в масштабах промышленности нужен комплекс сложного тех. оборудования.

Трубы, которые в последующем предполагается применять для монтажа конструкций из металла, обязаны быть существенно крепче, и благодаря этому изготавливаться по полному инновационному циклу. Он включает пять последовательных операций:

Обработка стальной ленты (штрипса).
Сварка заготовки круглого сечения.
Профилирование.
Качественный контроль продукции которая готова.
Термообработка.

Современное производство профилей из металла

Нарезка штрипса выполняется на специализированной установке. Лента накручивается на крутящийся барабан. Беспрерывный прокат профиля выполняется для того, чтобы намоточный станок не простаивал. После сварки, прохождения формовочного стана и эмульсионной обработки заготовка принимает нормальную форму круга.

Другим этапом изготовления считается профилирование:

скругление заготовки по всей дине профиля.
четырёхсторонняя обжимка.

Полученная заготовка подлежит разделению на мерные отрезки. На протяжении всего процесса обработки механическим способом нужно охлаждать заготовку водой.

Для оснащения прочности сварного квадратного профиля критически важно иметь ровный и качественный шов сварки. Он должен в первую очередь подвергаться проверке на непроницаемость. Также, для окончания производственного процесса квадрата нужно сделать проверку по способу дефектоскопии вихревыми токами. Воспользовавшись его помощью выявляются предполагаемые изъяны:

внутренние раковины.
места очень высокого напряжения шва сварки.

Конечным шагом проверки качества продукции которая готова считается зрительный осмотр. Отбраковке подлежат профиля с неровностями и прочими повреждениями от механических факторов. Уменьшению количества недостатков содействует перегородка тянущих валков.

В состав линии по изготовлению профилей из стали входят следующие единицы: