Андрей Смирнов
Время чтения: ~23 мин.
Просмотров: 0

Каких типоразмеров бывают профильные трубы

Изготовление квадратного профиля

В теории, чтобы изготовить квадратную трубу, достаточно вальцовочного станка с возможностью формования профиля необходимых размеров. Круг вальцуется с целью получения квадрата. Но с точки зрения качества продукции данная технология совершенно неприемлема, так как механические характеристики полученных труб значительно отличаются от требуемых по ГОСТ в худшую сторону. Для выпуска профиля в промышленных масштабах необходим комплекс сложного технологического оборудования.

Трубы, которые в дальнейшем планируется использовать для монтажа металлоконструкций, должны быть значительно крепче, и поэтому изготавливаться по полному технологическому циклу. Он включает пять последовательных операций:

  1. Обработка стальной ленты (штрипса).
  2. Сварка заготовки круглого сечения.
  3. Профилирование.
  4. Контроль качества готовой продукции.
  5. Термообработка.

Современное производство металлических профилей

Нарезка штрипса осуществляется на специальной установке. Лента наматывается на вращающийся барабан. Непрерывный прокат профиля осуществляется для того, чтобы намоточный станок не простаивал. После сварки, прохождения формовочного стана и эмульсионной обработки заготовка принимает нормальную круглую форму.

Следующим этапом изготовления является профилирование:

  • скругление заготовки по всей дине профиля.
  • четырёхсторонняя обжимка.

Полученная заготовка подлежит разделению на мерные отрезки. В течение всего процесса механической обработки необходимо охлаждать заготовку водой.

Для обеспечения прочности сварного квадратного профиля критически важно иметь ровный и качественный сварной шов. Он должен обязательно подвергаться проверке на герметичность

Кроме того, для завершения процесса производства квадрата необходимо провести проверку по методу дефектоскопии вихревыми токами. С его помощью выявляются возможные дефекты:

  • внутренние раковины.
  • места повышенного напряжения сварного шва.

Конечным этапом проверки качества готовой продукции является визуальный осмотр. Отбраковке подлежат профили с неровностями и другими механическими повреждениями. Снижению количества дефектов способствует переборка тянущих валков.

В состав линии по производству стальных профилей входят следующие единицы:

  • консольный разматыватель для обработки металлического листа.
  • формовочный стан.
  • сварочный узел и станок для среза кромки шва.
  • участок охлаждения.
  • профилировочный стан.
  • нож для мерной порезки.

Линия по производству профилированных труб могут быть автоматическими и полуавтоматическими. Валы на стандартных линиях имеют прямоугольную форму.

Предварительные соображения

Нагрузка балок может быть распределённой (“q” на схемах 3,4,5,9,15 и др.) или сосредоточенной  (“P” на схемах 1,2,6,7,8 и др.).

Крепление балок может быть:

  1. консольным с жесткой заделкой одного из концов (например, схемы 1,2,3 и другие);
  2. “заделка – заделка”, когда оба конца балки из трубы жестко защемлены (заделаны), схемы 6, 7, 8, 9;
  3. “шарнир – шарнир”, (схемы 12, 13, 14, 15 и другие), причём левый шарнир неподвижный, а правый подвижный;
  4. “заделка – шарнир” (схемы 9, 10, 11 другие).

Жесткая заделка предотвращает поворот балки из трубы и перемещение её в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот трубы в месте крепления в вертикальной плоскости.

Подвижный шарнир допускает  поворот трубы в месте крепления в вертикальной плоскости и перемещение вдоль её собственной оси. Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации трубы под нагрузкой. 

Жесткая заделка трубы предотвращает ее поворот и перемещение в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот трубы в месте крепления в вертикальной плоскости.

Подвижный шарнир допускает поворот в месте крепления в вертикальной плоскости и перемещение вдоль её собственной оси. Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации балки из трубы под нагрузкой.

Основным видом этой деформации является её прогиб, величина которого наряду с приложенной нагрузкой зависит также от ее длины, размеров её поперечного сечения и физических характеристик материала, в данном случае от его модуля упругости (“E”). Модуль упругости углеродистой стали равен (2-2.1) * 10 ^ 5 MПа; легировнной  (2.1 – 2.2) * 10 ^ 5 MПа; поэтому в калькуляторе принято среднее значение 2.1 * 10 ^ 5 MПа, что составляет 2142000 кг.см2.

Из размерных характеристик поперечного сечения трубы для расчёта прогиба используется момент инерции сечения (“I”); величина прогиба зависит также от положения проверяемой точки трубы относительно опор.

Допустимая величина прогиба балок определяется их назначением и местом в строительных конструкциях и регламентируется соответствующим СНиП; в легких случаях она не должна превышать 1/120 – 1/250 длины трубы.

Многофункциональность и основные параметры труб с ребрами жесткости

При технологическом формировании стальной трубы размеры соответствуют заданной длине, форма при прокатке придается прямоугольная (квадратная) с 4 ребрами жесткости. На выходе получается трубный профиль. Конфигурацией он выделяется среди обычных круглых труб. Изделия из холоднодеформированного проката по стоимости несущественно отличаются от других разновидностей. Путем применения холодной технологии выпускают алюминиевый или оцинкованный профиль, ему дополнительно придают антикоррозийные свойства.

Повышенный спрос на алюминиевый профиль оправдан техническими параметрами:

  • устойчивостью к физическому воздействию;
  • небольшим весом при значительных размерах металлических труб;
  • повышенной прочностью при достаточной пластичности металла;
  • незначительными отклонениями при деформациях;
  • широким спектром применения;
  • доступными ценами на весь алюминиевый и оцинкованный сортамент с учетом типоразмеров труб.

Профильным трубам при прокатке придается форма прямоугольника с четырьмя ребрами жесткости

На территории РФ более 400 предприятий специализируются на выпуске профилированных и круглых стальных труб. Они отличаются диапазоном сечения и толщиной стенок, их применение почти безгранично.

Область применения труб с квадратным сечением

Наша жизнь просто невозможна без применения металлоконструкций. Профтрубы по сравнению с другими видами профилей (круглыми, уголками, швеллерами, двутаврами) имеет гораздо большую прочность и устойчивость к смятию и скручиванию при том же весе погонного метра профиля. Поэтому их широко применяют во всех видах конструкций.

Сфера применения квадратных профильных труб:

  • На всех предприятиях промышленности, сельского хозяйства, горнодобывающего комплекса, энергетических предприятиях. Металлоконструкции применяют для устройства станков и станов, рольгангов, транспортеров, тележек, кранов, кран-балок, опор газотранспортной системы и линий электропередач, переходных мостиков и ограждений в цехах и под открытым небом.
  • Во всех видах строительства. Металлоконструкции применяют во всех многоквартирных домах, производственных зданиях, при строительстве мостов, аэропортов, офисных зданий, торговых и развлекательных учреждений, современных стадионов. Существуют уникальные здания, у которых длина пролета достигает более сотни метров.
  • В железнодорожном, автомобильном транспорте, авиа- и судостроении.
  • В нефтяном и газодобывающих комплексах, системах транспортировки газо- и нефтепродуктов.
  • В сфере строительства частных домов – всевозможные перекрытия, ограждения, навесы, беседки, гаражи, решетки, ворота и калитки.
  • В благоустройстве городов – малые архитектурные формы (остановки, навесы, павильоны, лотки), детские площадки, ограждения, даже декоративные скульптуры из металла.
  • В последние десятилетия очень широкое распространение получила мебель из квадратного полого профиля – в офисах, школах, кафе и ресторанах, общественных учреждениях, домах и квартирах.

Таблицы размеров и весов

Независимо от области применения, будь-то строительство или создание малых архитектурных форм, из профилей изготавливаются несущие каркасы для восприятия значительных нагрузок. Следовательно, прочность и надежность созданных конструкций зависит от размеров поперечного сечения.

Чтобы создать единую нормативную базу данных, помогающей определить результаты основных технических характеристик в зависимости от размерной линейки диаметров, введены единые стандарты и ГОСТы на все виды изделий. Эти документы являются регламентирующими и обязательными для всех производителей.

Таблица размеров квадратной профильной трубы

Размеры и масса прямоугольной профильной трубы

Профильные трубы прямоугольной формы должны соответствовать техническим нормам ГОСТ 8645 82 «Трубы стальные прямоугольные». Продукция этого вида выпускается с толщиной стенок от 1,5 до 2,0 мм. Существуют специальные сводные таблицы, учитывающие взаимосвязь линейных размеров с их весом. Таким справочным материалом удобно пользоваться, когда нужно узнать вес 1 погонного метра. Справочные сведения прямоугольных профильных изделий собраны в специальные таблицы

Таблица размеров прямоугольного профиля

Чтобы узнать общий вес конструкции, выполненной из профильной прямоугольной трубы, достаточно метраж умножить на удельный вес.

Овальные трубы

Материалы с профилем овальной формы изготавливается из нержавеющей стали, алюминиевых сплавов или меди. Производство продукции регламентируется стандартами и нормами ГОСТ8642-68, в которых указан сортамент производимых овальных труб и содержатся сведения об основных геометрических характеристиках данной категории. Овальные трубы выпускаются в следующих габаритах:

  1. Размер поперечного сечения от (6 х 3)мм до (72 х 22) мм.
  2. Толщина внутренних стенок составляет от 0,5 мм до 2,5 мм.
  3. Вес 1 погонного метра от 0,0513 кг до 3,87 кг.

Таблица основных технических показателей овальных труб

Размер (AxB)*,ммТолщина стенки*,ммВес*,кг/м.пог
10х51.0 1.20.167 0.194
18х101.0 2.00.420 0.496
20х141.0 1.50.508 0.738
25х101.0 1.50.433 0.63
30х201.0 1.50.6 0.882
40х201.0 2.00.742 1.48
50х251.0 2.00.934 1.82

Показатели прочности круглого и квадратного профилей

ГОСТы для квадратных и круглых труб регламентируют самые разные процессы:

  • физические свойства поверхностей.
  • механические характеристики соединений.
  • порядок осуществления трансформации (изгиба, кручения, вытяжки, и т.д.).

Условия изгиба профиля могут быть различными. Также отличаются и данные о наружном диаметре нержавеющих и углеродистых труб.

Если гибка осуществляется методами нагрева или наполнения полого пространства сыпучим материалом, наружный диаметр должен составлять не менее 3,5DN (номинальных диаметров). Для трубогибочных станков эта величина составляет 4DN. Отступление от требований ГОСТов 494/90 и 617/90 допускается в случае, если уменьшение толщины изгибаемой стенки составляет не более 15%. В этом случае можно уменьшать номинальные данные для расчёта изгибной прочности профиля.

Таблица моментов инерции для различных типов сечений

Сравнить уровень прочности полого квадрата и круга из стали помогает часть технической механики, изучающая сопротивление различных материалов. При расчёте показателя прочности на изгиб используются две формулы:

  1. Вычисление длины изгибаемой детали.

 L= 0,0175*r*α+Ι,

где

r – радиус изгиба профиля, мм.

α – искомый угол изгиба, о.

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

  1. Расчёт величины изгибаемого участка.

U = π*α/180*(r + DH/2),

где

α – угол изгиба, о.

r – радиус изгиба, мм.

DH – внешний диаметр.

Расчёт профильной трубы завершается после определения величины напряжения, исчисляемой в соответствии с законом Гука:

Н = Μ/W,

где

Μ – степень изгиба по оси воздействия силы.

W – сопротивление изгибу по оси.

При проведении расчётов необходимо обязательно учитывать меру инертности тела при вращении – момент инерции. При одинаковой толщине стенок полых труб разных сечений и удельной тяжёсти изгибное усилие для квадрата в 1,181 раза больше, чем для круга. Но радиус инерции круглой трубы больше, чем квадратной. Поэтому она является менее прочной.

Особенности производства профиля

По способу производства металлическая труба квадратная бывает трёх основных видов

  • Профиль, при производстве которого применяют электросварку;
  • Бесшовный метод изготовления способом холодного деформирования металла;
  • Бесшовный метод изготовления способом горячего деформирования металла.

Для того, чтобы понять, в чём недостатки и преимущества каждого типа производства, необходимо разобраться с ними поподробней.

Метод производства с применением электросварки

Профиль квадратного сечения, изготовленные с применением сварки, изготавливаются из листовой стали, которая скручена в рулоны. Сам процесс производства состоит из следующих этапов:

Рулон листовой стали разматывают, нарезая его при этом на полоски заданной ширины.
Чтобы получить в результате ленту стали необходимой длины, короткие полоски сваривают электросваркой.
Готовые ленты подаются на специальный формовочный станок с вальцами, которые и формируют из ленты круглую трубу нужного диаметра.
Продольный шов полученного изделия заваривают электросваркой

Важно отметить, что тип сварки может быть самый разный, производитель сам его выбирает в зависимости от производственных мощностей и рыночной рентабельности.
Готовая круглая труба в результате подаётся на следующий по этапу производства формовочный станок, который, в свою очередь, при помощи вальцов формируют из неё квадратную трубу.
Дальше изделие проверяет специальный дефектоскоп, который выявляет имеющиеся дефекты при помощи блуждающих токов.
Потом каждую единицу готовой продукции просматривают визуально на предмет обнаружения внешних видимых дефектов.
После всех этапов проверки изделия распиливают, упаковывают и отправляют на склад готовой к реализации продукции.

Бесшовный метод производства

В этом способе производства в качестве заготовки используют не рулон листовой стали, а металлический цилиндр, именуемый штангой.

Вот как это делается:

  1. Заготовку нагревают до температуры, при которой металл приобретает необходимые пластические характеристики.
  2. Нагретую до нужной температуры заготовку передают на специальный пресс, который выдавливает из неё внутреннюю часть, полученную в результате гильзу, надевают на оправку.
  3. На следующем производственном станке заготовку прогоняют через ряд разных вальцов, которые растягивают гильзу и формируют при этом круглую трубу с необходимыми диаметром и толщиной стенки.
  4. Готовую круглую заготовку, но уже без оправки, подают на калибровочный станок с вальцами, которые формируют из круглой трубы — квадратную.
  5. Готовые изделия проверяют на наличие дефектов, нарезают, упаковывают и передают на склад готовой продукции.

Изготовление методом формирования (деформации)

Этот процесс является самым простым и дешёвым. Для него используют довольно недорогое оборудование, именно поэтому его ещё называют «кустарным».

Всё, что для этого нужно, это недорогостоящий формовочный станок с вальцами, через который прогоняют круглую трубу нужного диаметра, получая на выходе трубу квадратную.

Как уже говорилось — этот способ производства относительно недорогой и себестоимость продукции при этом будет тоже невысокой, но стоит обратить внимание на тот факт, что такая продукция может не соответствовать требованиям стандартов прочности, т. к

они не проходили необходимой термообработки.

Максимальные нагрузки

Чтобы правильно подобрать трубу для использования, надо знать предельный вес, который должна выдерживать балка или опора в данном месторасположении.

Под давлением указанной силы балка прогнется, но после окончания воздействия возвратится в прежнее состояние (на фото). Превышение наибольшего значения сломает несущую.

В бытовой практике часто встречается распределенная нагрузка, равномерно воздействующая на всю длину балки.

Отсюда напрашивается вывод о том, что пролеты не должны быть излишне большими. Установление мощной балки может перекрыть её достоинства ценой вопроса и общим утяжелением конструкции. Разумнее установить дополнительные опоры, что позволяет увеличить допустимый вес на перекрытие.

Для определения величины предельных нагрузок можно воспользоваться различными справочными данными в интернете.

Применение

Мы имеем дело с материалом, который обладает колоссальной прочностью на изгиб.

Есть старый эксперимент по сопромату:

  • Собирается простенькая конструкция: прямоугольник из четырех реек, скрепленных гвоздиками. Прямоугольник не является жесткой фигурой, и он произвольно меняет свою геометрию в одной плоскости;
  • На втором этапе эксперимента на рейки приклеивается бумажный лист. Обычная бумага формата А4. Так вот: после высыхания клея изменить геометрию прямоугольника из реек в одной плоскости не хватает сил ни у одного человека.

В нашем случае изгиб квадратной профильной трубы будет пытаться изменить геометрию толстого стального листа, а не бумажки. Вернее, двух листов — двух из четырех сторон квадратной трубы. Прочность автоматически окажется, вежливо говоря, несколько выше.

Это не тренировка нетрезвых скалолазов, нет. Отроки наглядно демонстрируют прочность тонкой квадратной трубы

А вот для трубопровода наш герой не годится: сечение при том же расходе материала меньше, чем у круглой трубы, а внутреннее давление труба выдерживает меньшее.

Отсюда и области применения:

Элементы несущих металлоконструкций. Квадратная труба используется там, где желательно совместить мало-мальски пристойный внешний вид со значительной прочностью. Если эстетика не важна — строители чаще используют двутавр для изготовления длинных пролетов, а из квадратной трубы монтируют поддерживающие его фермы.

Помимо значительной прочности, при монтаже удобны плоские стенки квадратной трубы: они могут соединяться даже без сварки, болтами и шпильками;

Каркасы мебели. Здесь используется, кстати, не только квадрат: прямоугольные трубы 20х40, к примеру, часто служат основой для книжных и кухонных этажерок.

Для школьной мебели прочность квадратных труб — просто подарок судьбы. Дети

  • Основы для теплиц. Все те же трубки 40х20 используются после обработки простейшим трубогибом в качестве арок, а тонкие квадратные трубки 20х20 служат перемычками. Сборка может осуществляться опять-таки болтами через сквозные отверстия;
  • Рамы автомобилей и автоприцепов. Прочность на изгиб при минимальном весе — ведь любой транспорт тратит горючее и на собственную перевозку — там очень кстати;
  • Перила, ограждения. Забор из квадратной трубы сочетает вполне пристойный внешний вид с прочностью: он не боится вандализма, нетрезвых прохожих и незначительных соприкосновений с автомобилями.

Из квадратной трубы, разумеется, можно выполнить и жесткий каркас легкого забора из профнастила. Расход материала будет минимальным, а прочность — вполне достаточной

Перед нами простейшее приспособление для изгиба квадратной трубы. Как видите, большую часть компонентов можно найти в гараже или на свалке металлолома

Методы расчета нагрузок

Применяют следующие способы определения допустимых нагружений:

  • С помощью интернет калькулятора.
  • На основании справочных таблиц.
  • По формулам напряжения при прогибе профиля.

Перед вычислениями рекомендуется составить чертеж будущего каркаса, определиться с типами нагрузок.

С помощью справочных таблиц

Вариант с таблицами уже рассчитанной максимальной нагрузки наиболее простой и удобный для человека, малознакомого с сопроматом и расчетами. В них размещены уже готовые результаты вычислений для конкретных видов профильных элементов.

Для квадратных профилей

Для прямоугольных балок

Пользователь сразу видит предельное значение, которую выдерживает труба с определенными параметрами при заданной длине пролета. Может самостоятельно сравнить и проанализировать данные, выбрать оптимальный вариант.

К примеру, квадратный профиль 40×40 с толщиной материала 3 мм в пролете длиной 2 м выдержит 231 кг веса. Если расстояние между опорами увеличится до 6 м, допустимая нагрузка составит всего 6 кг.

Расчеты произведены с учетом веса самой трубы, величина нагрузки изображена сконцентрированной силой, примененной в точке середины пролета.

Для самостоятельных расчетов применяют данные из справочных таблиц ГОСТов. Так, параметр момента инерции квадратного профиля берется из ГОСТа 8639-82, прямоугольного сечения – из ГОСТа 8645-68.

Расчет по формуле максимального напряжения при изгибе

Для расчета профилированного элемента на изгиб используют формулу

Здесь М – величина изгибающего момента силы, а W – момент сопротивления сечения.

Из формулы видно: чем больше W, тем меньшие напряжения возникают в сечении балки.

Для получения значения М необходимо знать длину пролета и степень деформации материала. Последнее значение находят в таблицах сортаментов соответствующих ГОСТов.

Для расчета параметра W потребуются размеры балки. Полученные значения вводятся в формулу.

Укажите форму поперечного сечения трубы

 Заделка-консоль      Заделка-заделка      Заделка-шарнир      Шарнир-шарнир
Материал труб Вид и назначение стоек (колонн)
Материал труб Вид и назначение стоек (колонн)
Сталь С235 (Ст3кп2)Сталь С245 (Ст3пс5,Ст3сп5)Сталь С255 (СтГпс,Ст3Гсп)Сталь С285 (Ст3сп,Ст3Гпс,Ст3Гсп)Сталь С345 (12Г2С,09Г2С)Сталь С345К (10ХНДП)Сталь С375 (12Г2С)Сталь С390 (14Г2АФ)Сталь С390Д (14Г2АФД)Сталь С440 (16ГАФ)Сталь С590 (12Г2СМФ)Стойки и раскосы передающие опорные реакции Основные колонныВторостепенные колонны

Если Вашего материала нет в таблице, но Вам известно рассчётное сопротивление этого материала, ведите его значение в это поле (кг/см2):

Введите параметры для расчёта

Длина стойки L, м Размер D или A, мм Размер B, мм
Толщина S, мм Нагрузка P, кг

Логика расчета на прочность и устойчивость стоек (колонн) из стальных труб

Согласно Актуализированной редакция СНиП II-23-81 (CП16.13330,2011) расчет на прочность элементов из стали при центральном растяжении или сжатии силой P следует выполнять по формуле:

P / Fp * Ry * Yc <= 1, где:

  • P – действующая нагрузка,
  • Fp – плошадь поперечного сечения стойки,
  • Ry – расчётное сопротивление материала (стали стойки), выбирается по таблице В5 Приложения “В” того же СНиПа;
  • Yc – коэффициент условий работы по таблице 1 СНиПа (0.9-1.1).В соответствии с примечанием к этой таблице (пункт 5) в калькуляторе принято Yc=1.

Проверку на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой P следует выполнять по формуле:

P / Fi * Fp * Ry * Yc <= 1, где Fi – коэффициент продольного изгиба центрально – сжатых элементов. Коэффициент Fi введён в расчёт в качестве компенсации возможности некоторой не прямолинейности стойки, недостаточной жесткости её крепления и неточности в приложении нагрузки относительно оси стойки. Значение Fi зависит от марки стали и гибкости колонны и часто берётся из таблицы 72 СНиП II-23-81 1990г. Исходя из гибкости стойки и расчётного сопротивления выбранной стали сжатию, растяжению и изгибу. Это несколько упрощает и огрубляет расчёт, так как СНиП II-23-81* предусматривает специальные формулы для определения Fi.

Гибкость (Lambda) – некоторая величина, характеризующая свойства рассматриваемого стержня в зависимости от его длины и параметров поперечного сечения, в частности радиуса инерции: Lambda = Lr / i;

  1. здесь Lr – расчётная длина стержня,
  2. i – радиус инерции поперечного сечения стержня (стойки,колонны).

Радиус инерции сечения i равен корню квадратному из выражения I / Fp, где I – момент инерции сечения, Fp – его площадь.

Lr (расчётная длина) определяется как MuL;

здесь L – длина стойки, а Mu – коэфф., зависящий от схемы её крепления:

  1. “заделка-консоль”(свободный конец)-Mu=2;
  2. “заделка-заделка”-Mu=0.5;
  3. заделка-шарнир”-Mu=0.7;
  4. “шарнир-шарнир”-Mu=1.

Следует иметь ввиду,что при наличии у формы поперечного сечения 2-ух радиусов инерции (например, у прямоугольника), при расчёте Lambda используется меньший. Кроме того,сама Lambda (гибкость стойки), рассчитанная по формуле Lambda = Lr / i не должна превышать 220-ти в соответствии с табл. 19.СНиП II-23-81*; там же содержатся ограничения на предельную гибкость центрально-сжатых стержней.

Для их использования необходимо сделать выбор в таблице калькулятора “Вид, назначение стоек…”. Предельная гибкость стоек, кроме их геометрических параметров, зависит также от коэфф. продольного изгиба (Fi), действующей нагрузки(P), расчётного сопротивления материала стойки (Ry) и условий её работы (Yc).

Сравнение квадратных и круглых труб с точки зрения показателя прочности на изгиб

Профильные трубы, применяемые в качестве конструкционных деталей и строительных элементов, производятся в виде полых стержней, обладающих квадратным или прямоугольным сечением. Профильная труба по своим качествам аналогична металлическому брусу, но благодаря меньшему весу и четырем ребрам жесткости находит боле широкое применение. При изгибе основная нагрузка воздействует на крайние участки изделия, а сердцевина бруса не подвергается значительным деформациям, поэтому прочность профильной трубы на изгиб не отличается от показателей сплошного изделия аналогичного сечения.

Профильные трубы, произведенные с квадратным сечением, оказывают одинаковое сопротивление изгибающему усилию, которое направлено перпендикулярно любой из граней. Прямоугольные трубы более прочны на изгиб вдоль широкой стороны.

Замкнутость поперечного сечения способствует увеличению устойчивости данного типа профиля к кручению, что обеспечивает возможность применения профильных труб при создании арочных сводов, крутоуклонных кровель и ребристых куполов.

Сравнение показателей прочности круглых и квадратных труб

Профильные трубы имеют ряд преимуществ перед круглыми при эксплуатации в качестве несущего элемента конструкций. Применение квадратных труб позволяет уменьшить площадь поверхности конструкции и снизить вес изделия, что обеспечивает их эффективное использование в составе соединительных и каркасных частей строений и дает возможность создавать более сложные инженерные конструкции с минимальными затратами материала.

Определение показателя прочности на изгиб выполняется с учетом поперечного момента инерции. За счет равномерности распределения металла по периметру профиля квадратные трубы характеризуются высокими показателями радиусов инерции по отношению к их площади поперечного сечения, что обеспечивает эффективность их использования для изготовления сжато-изогнутых и сжатых стержней.

При равных показателях площади сечения, диаметров и толщины стенок для изгиба квадратной трубы требуется приложить большее усилие. При условии равнопрочности материалов и равной удельной тяжести изделий на погонный метр показатели прочности на изгиб сечения квадратных и круглых труб имеют сравнимые значения, при этом радиус инерции круглого сечения превышает данный показатель для квадратного сечения.

Труба профильная квадратная

Профили квадратного сечения – как элемент металлических конструкций

Трубы стальные квадратные обычно производят из разогретого стального листа на специальных станах. Трубы квадратного сечения небольшой и средней величины от 15*15 до 60*60 производятся из металла марок 1сп/пс, 2сп/пс, иногда из Ст3сп/пс. Профили, изготовленные горячим способом, стоят дешевле холоднокатаных.

В большинстве случаев небольшие и средние профильные трубы изготавливаются с длиной 6 метров. По желанию заказчика длина профиля может быть уменьшена или увеличена до размера, не превышающего 10 метров. Такое ограничение объясняется сложностью транспортировки и использования труб.

В зависимости от назначения и стандартов, применяемых при изготовлении, профильные трубы разделяются на:

  • Группу А – изделия, производимые из стали согласно требованиям ГОСТ 380-2005 (раньше ГОСТ 380-88) с нормированием механических параметров;
  • Группу В – изделия, изготавливаемые из стали в соответствии с требованиями ГОСТ 380-2005 или ГОСТ 1050-88 с нормированием механических параметров и химического состава.

Квадратные профили в большинстве случаев не подвергают гидравлическому тестированию и не используют для транспортировки жидкостей и газов. Очень редко на рынке встречаются квадратные профили, производители которых проводят испытания, аналогичные тестированию водопроводных и газопроводных труб и гарантируют определенный уровень давления, выдерживаемый изделием.

При изготовлении трубы квадратной сортамента от 80х80 до 300х300 используются стали марок 09Г2С, Ст3сп\пс и Ст3сп/пс5., а в процессе производства руководствуются требованиями ГОСТ 30245-2003, содержащего требования к замкнутым прямоугольным профилям, используемым в строительных конструкциях. Эти трубы производятся исключительно из горячекатаного углеродистого или низколегированного металла.

Достоинства квадратных труб

Широкий спектр применения труб квадратного сечения основывается на практичности их использования и ряде преимуществ:

  • Отсутствие необходимости использовать значительное число сварных соединений;
  • Высокая надежность и прочность;
  • Небольшой вес, обеспечивающий уменьшение нагрузки на конструкцию и увеличивающий ее надежность;
  • Устойчивость к деформационным и вибрационным воздействиям;
  • Легкость нанесения защитных покрытий;
  • Простота монтажа и транспортировки;
  • Возможность использования при создании конструкций сложной конфигурации.

Профильные трубы крупного сортамента изготавливают с длиной от 11 до 12 метров. Учитывая области использования труб, в сопроводительных документах на них указываются как механические параметры, так и химический состав.

Области использования труб с квадратным сечением

Труба квадратная, цена которой зависит от диаметра сечения и технологии изготовления, широко используется при изготовлении металлических конструкций.

Квадрат небольшого и среднего сечения чаще всего используют для изготовления металлоконструкций наружного типа: ограждений, металлических дверей, остановок общественного транспорта, павильонов для торговли, а также при изготовлении различных рамочных конструкций и для стоек козырьков и перил.

Основная область использования квадратных профилей большого сечения – строительные сварные несущие конструкции, используемые при изготовлении:

  • Каркасов жилых зданий, производственных помещений, офисных и торговых центров;
  • Несущих металлических конструкций, перекрытий и пролетов;
  • Вышек различного назначения;
  • Вентиляционных каналов, откосов и дымоходов.

Преимущества использования труб с прямоугольным и квадратным профилем

Такая популярность этих конструкций вполне объяснима, так как трубы с прямыми углами обладают высокими показателями прочности и конструктивной жесткости, в тот время как их стоимость и масса значительно меньше, чем у классического металлического бруса. Достаточно привести такой пример, что использованием профильных труб с прямоугольным и квадратным сечением позволяет уменьшить общую металлоемкость любой конструкции на 25 %, что, безусловно, сказывается её стоимости. При этом прочность изделия можно без труда регулировать, используя при установке трубы прямоугольной формы с разной толщиной стенок.

Даже в сравнении с классической трубой круглой формы, квадратное и прямоугольное сечение имеет явное преимущество. В связи с тем, что такие изделия имеют ровные плоскости, их можно легко складировать и удобно перевозить, так как они занимают намного меньше пространства, чем круглые трубы. Немаловажен и тот факт, что трубы с прямоугольным сечением менее трудоемки при их дальнейшей отделке (грунтовке и покраске). Это позволяет сократить расходы на красящий материал и время работы.

https://youtube.com/watch?v=NczPlVC2zkY

Стандарты, параметры и сортамент труб

Сортамент профиля

В соответствии с требованиями стандартов, согласно каким производятся стальные квадратные трубы, производитель формирует так званную таблицу сортамента, в которой указываются все необходимые параметры и характеристики изделий. В данной таблице указываются следующие параметры продукции:

  • Масса погонного метра изделия,
  • Толщина стенки изделия,
  • Площадь поперечного сечения изделия,
  • Внешний размер изделия.

Благодаря такой таблице потребитель может оптимально подобрать тип профиля и точно рассчитать массу и размеры будущей конструкции.

ГОСТ в производстве

Согласно утверждённым ГОСТам, квадратные трубы, в зависимости от способа производства, должны соответствовать следующим геометрическим параметрам:

  • При производстве методом холодного деформирования профиль должен иметь наружные размеры в пределе 10−120 мм с толщиной стенки 1−8 мм.
  • С использованием метода горячего производства внешние размеры должны быть в интервале 60−180 мм, а толщина стенки соответственно 4−14 мм.
  • Изготавливать электросварку в производстве профиля можно с размерами 10−100 мм и толщиной сечения 1−5 мм.

В соответствии со стандартом производства, края стенки могут быть как прямыми, так и скруглёнными, но при этом радиус закругления не должен превышать удвоенной толщены стенки изделия.

Трубы малых и средних размеров от 15*15 до 60*60 производят из металла марок 1сп/пс, 2сп/пс и Ст3сп/пс.

При продуцировании квадратного профиля сортамента от 80×80 и до 300×300 руководствуются нормативами ГОСТ 30245–2003 , в котором содержатся стандарты производства прямоугольных профилей замкнутого типа. В соответствии с требованиями этого ГОСТа, подобные изделия изготовляют из стали следующих марок:

  • 09Г2С,
  • Ст3сп/пс,
  • Ст3сп/пс5.

Эта продукция изготовляется исключительно методом горячего проката из низкоуглеродистого или углеродистого металла. Применяются такие трубы для создания строительных конструкций.

В большинстве случаев длина продукта на выходе составляет шесть метров, но по требованию заказчика, и по договорённости с производителем, длину квадратной трубы можно сделать большей или меньшей. Длина при этом не должна превышать 10 метров, что обусловлено определёнными логистическими и производственными трудностями, вызванными изготовлением профиля большей длины.

В случае же с изготовлением профиля повышенного сортамента, то, возможно, из производства с размерами от 10 и до 12 метров.

В зависимости от технических особенностей дальнейшего применения подобной продукции, её производят двумя технологическими способами, которые определяют группу получившихся в результате продукции.

Группы труб бывают следующие:

  • Группа, А — изготавливаются из стали по требованиям ГОСТ 380–2005 (раньше ГОСТ 380–88 ) в соответствии с нормами механических характеристик,
  • Группа В — изготавливаются из стали в соответствии со стандартом ГОСТ 380–2005 или ГОСТ 1050–88 в соответствии с нормами механических и химических характеристик.

Для точно определения области применения подобной продукции, в сопроводительную документацию вносят их параметры по механическим и химическим свойствам.

Стоит также отметить, что в подавляющем большинстве случаев, этот вид продукции не предназначен для транспортировки по ним жидкостей и газов. Это обстоятельство определяет тем фактом, что большинство производителей не проводит их гидравлического тестирования.

Но, справедливости ради, стоит отметить, что всё же на рынке металлопроката встречается квадратный трубный профиль, подвергаемый производителями тестированию на предмет устойчивости к внутреннему давлению, которым поддают круглые водопроводными и газопроводными трубами.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации