Calcul d'un tube profilé pour le pliage: pour quoi et comment ces calculs sont-ils effectués

Les tubes profilés sont largement utilisés dans la construction privée et industrielle. À partir d'eux, créer des tonnelles, des serres, des garages, des dépendances, des panneaux d'affichage. Les conceptions ne sont pas seulement rectangulaires classiques, mais peuvent également avoir la configuration la plus diversifiée. Par conséquent, il est très important de calculer correctement le coude de tuyau maximal autorisé. Cela donnera au bâtiment force, durabilité et permettra de conserver sa forme d'origine.

Lors de la fabrication de structures à partir d'un tube profilé, il ne doit pas être plié «à l'oeil» - des calculs appropriés doivent être effectués

Propriétés et caractéristiques des produits tubulaires façonnés

Il est d'usage de nommer les tuyaux dont la section transversale diffère de celle des tuyaux ronds. Les options les plus courantes sont les produits carrés et rectangulaires. Ils sont particulièrement appréciés du fait que le design final créé sur leur base a un poids relativement faible. De plus! En raison de sa forme spécifique, la fixation des éléments tubulaires sur différentes surfaces et entre eux est grandement simplifiée.

Ces produits de construction sont fabriqués à partir d'une large gamme d'alliages et de métaux. Cependant, les tubes profilés en acier faiblement allié et en acier au carbone sont le plus souvent utilisés. Chaque métal se caractérise par une qualité naturelle comme point de résistance. Elle peut être à la fois maximale et minimale. Le premier, en particulier, provoque la déformation des structures construites, conduit à des excès, qui peuvent entraîner des plis.

Lors du pliage, il est important de prendre en compte des caractéristiques telles que le type de produit et sa densité, sa section, sa taille, ainsi que la flexibilité du matériau et sa rigidité. Connaissant toutes ces propriétés du métal, l'entrepreneur pourra comprendre comment la structure se comportera pendant son fonctionnement.

En outre, il convient de rappeler que lorsque le produit est plié, ses parties internes sont compressées, ce qui entraîne une augmentation de leur densité et une diminution de la taille. La longueur de la couche externe augmente en conséquence, elle devient plus étirée, mais moins dense. De plus, même à la fin du processus, les caractéristiques initiales des sections centrales sont préservées.

Lors du pliage d'un tuyau, il est nécessaire de prendre en compte les propriétés du matériau à partir duquel il est fabriqué, ses dimensions et son épaisseur de paroi

Important! Une contrainte lors de la flexion du profil de tuyau se produira nécessairement, même au niveau des segments de produit aussi loin que possible de la zone neutre. Une pression particulièrement élevée subira des couches situées à proximité immédiate de la zone neutre ci-dessus.

Comment la résistance du matériau affecte-t-elle les rayons de courbure admissibles?

Les GOST opérant sur le territoire de notre pays réglementent de manière suffisamment détaillée les caractéristiques et les propriétés des éléments utilisés pour calculer la résistance à la flexion du tuyau. Tout d'abord, dans ce contexte, nous considérons le rayon minimum par lequel il est permis de plier un produit tubulaire façonné. Cela dépend des conditions de flexion. Si cette procédure est effectuée avec chauffage ou avec garnissage de la cavité du tuyau avec du sable, la valeur du diamètre extérieur commence à 3,5 DN (DN se réfère à un passage conditionnel).

Dans le cas où l'entrepreneur peut utiliser un équipement spécialisé (par exemple, une machine à cintrer les tuyaux) qui vous permet d'effectuer la séquence des opérations nécessaires sans chauffage, ou d'autres mesures supplémentaires, le diamètre minimum est de 4 DN.

S'il est nécessaire d'effectuer un coude suffisamment pointu, le diamètre doit être d'au moins 10 DN, car cette procédure sera effectuée par d'autres méthodes, principalement à des températures élevées.

Bien sûr, les valeurs fournies par les normes nationales peuvent être légèrement réduites, mais il est alors nécessaire de calculer très soigneusement le tube profilé pour le pliage. Des écarts par rapport à GOST sont possibles si, avec la méthode de pliage utilisée, l'épaisseur de la paroi est garantie de changer de 15% par rapport à l'original. Ce n'est qu'alors que vous pouvez être sûr que le pliage par des valeurs plus petites n'aura pas d'effet significatif sur la résistance de la structure à l'avenir.

Il est possible de plier le tuyau au rayon maximal autorisé uniquement à l'aide d'une machine ou d'un appareil spécial

Quelles formules et tables sont utilisées

Pour le calcul correct de la résistance à la flexion du tuyau, il est nécessaire de connaître la longueur de la pièce. Cela se fait selon la formule suivante:

D = 0,0175 × P × Y + p1, où

D est la longueur de la pièce; P est le rayon de courbure du tuyau (mm); Y est l'angle de flexion requis; p1 est la distance de maintien de la pièce requise lors de l'utilisation d'un équipement spécial.

Ensuite, nous évaluons l'ampleur de la section de flexion proposée selon cette formule:

D1 = π × Y / 180 (P + DN / 2), où

D1 - la longueur de la section pliée; π est une constante mathématique connue; Y - angle de flexion (degrés); DN - diamètre sur la surface extérieure du tuyau (mm).

Les GOST n ° 617/90 et n ° 494/90 contiennent les plus petites valeurs des principales caractéristiques, sur la base desquelles est calculée la résistance du tube profilé en flexion.

Bon à savoir! Cette approche - la régulation des valeurs minimales - offre la commodité du maître, ainsi que la plus grande sécurité lors de l'exécution des travaux et, bien sûr, pendant le fonctionnement des structures, en particulier, construites à partir de profils en laiton et en cuivre.

Les principales caractéristiques utilisées dans le calcul de la résistance à la flexion d'un tuyau sont données dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1

Les données de ce tableau concernent les produits tubulaires en laiton et en cuivre. Et le calcul de la charge de flexion sur le tube profilé en acier est effectué conformément aux données ci-dessous (GOST n ° 3263/75).

Tableau 2

Les principaux paramètres à prendre en compte lors de la détermination de la charge de flexion comprennent l'épaisseur de paroi et le diamètre de la pièce. La corrélation de ces deux indicateurs est présentée dans le tableau suivant. Soit dit en passant, les informations qu'il contient peuvent être utilisées pour calculer la charge sur le tuyau de section circulaire.

Tableau 3

Il y a encore une chose à dire. Divers calculateurs en ligne présents sur Internet sont appelés à remplacer le calcul manuel de la charge du type en question. Ils fonctionnent selon les formules qui y sont définies, orientées vers différents échantillons de produits de tuyauterie. La gamme d'applications d'un calculateur en ligne moderne est très large: à partir du calcul le plus simple d'un tube rond pour la déviation, et se terminant par le calcul de la charge sur le tube profilé lorsqu'il est plié.

La déformation des tuyaux au coude est parfois inévitable, mais elle peut dégrader les performances de la structure finie

Processus de pliage

Toute déformation entraîne une diminution de la capacité portante du tube profilé et s'accompagne de l'apparition de contraintes prolongées sur ses parois. Sur la couche intérieure, du fait de la compression du métal, la densité augmente, et sur la partie extérieure, la tension, au contraire, diminue la valeur de cet indicateur. La forme en coupe transversale change également comme prévu. La combinaison de ces facteurs conduit au fait que la capacité portante de la structure au virage est considérablement réduite. Cela est vrai pour un tuyau rond, ainsi que pour un produit de tuyau rectangulaire et carré. De plus, pour les deux derniers, ce phénomène n'est pas aussi prononcé que pour un tuyau à section circulaire.

Cependant, dans tous les cas, une approche prudente pour évaluer le degré de charge appliquée pendant le pliage de la pièce est nécessaire. Ensuite, les défauts et courbures inutiles n'apparaîtront pas dessus. Du point de vue de la finalité fonctionnelle, cela concerne tout d'abord les tuyaux ronds à partir desquels sont réalisés des coudes pour les systèmes d'alimentation en eau.

Bon à savoir! Les plis formés entraînent des blocages, augmentent la résistance du fluide transporté et réduisent la perméabilité du milieu de travail.

Par conséquent, le degré de déformation ovale d'une pièce d'un diamètre allant jusqu'à 20 mm ne doit pas dépasser 15%. Avec une augmentation de diamètre, la valeur de cet indicateur diminue au niveau de 12,5%. Les mêmes nombres sont également utilisés pour déterminer la charge optimale sur la déflexion d'un tuyau avec une section de profil, et les diamètres ci-dessus se réfèrent au rectangle (a) ou au carré (a) du cercle inscrit / décrit dans / autour.

Appliquer la loi de Hooke

Le calcul de la résistance à la flexion d'un produit tubulaire est réduit, selon la loi de Hooke, à une simple détermination de la valeur de contrainte maximale pour le point structurel étudié. Dans ce cas, il est important de considérer de quel matériau le profil est fait, car chacun d'eux est caractérisé par son propre indicateur de contrainte.

Selon la loi de Hooke, la force élastique est directement proportionnelle au degré de déformation. En général, la formule suivante est utilisée pour les calculs:

H = P / V, où

N est la tension; P est la grandeur du pli le long de l'axe de la force appliquée; V est la valeur de la résistance à la flexion, qui est prise le long de l'axe ci-dessus.

Lors du pliage de tuyaux, il faut se rappeler que la charge sur la pièce ne doit pas être trop forte, sinon le tuyau éclatera simplement

La détermination de la valeur normale de la résistance est incluse dans le cercle des tâches principales d'une personne qui a décidé d'ériger une structure à partir d'un profil. Et l'utilisation de la formule pour calculer le niveau optimal de force agissant sur le tuyau implique la vérification de l'exactitude des résultats. Pour ce faire, vous devez connaître un certain nombre de règles et, bien sûr, les suivre. Ils sont brièvement formulés comme suit:

• Avant de procéder aux calculs, il est nécessaire de dessiner au moins un croquis de la future conception. Vous serez ainsi assuré contre les erreurs causées par une mauvaise compréhension de la forme de la structure;
• afin d'éviter toute déformation ou destruction du profil qui gênerait le fonctionnement du bâtiment, le matériau de sa fabrication et l'épaisseur du mur devraient être pris en compte;
• Après avoir calculé la résistance à la flexion du tuyau, il est nécessaire d'étudier attentivement les résultats. Ils ne doivent pas dépasser les valeurs maximales.

Eh bien, la règle de base est la suivante: faites les calculs lentement, avec précision, avec précision. Utilisez des formules appropriées à chaque étape, ne réglez pas les valeurs sur celles qui vous sont bénéfiques.