Kaj je močnejša kvadratna ali okrogla cev. Primerjava kvadratnih in okroglih cevi glede na upogibno trdnost

Kaj je bolje uporabiti kot stebre za valovite ograje? 99% bo na to vprašanje odgovorilo nedvoumno - kovinska cev. In popolnoma prav. jeklena cev je najbolj ekonomičen in vzdržljiv material z zadostno trdnostjo za upogibne (predvsem) obremenitve.

Naslednje vprašanje je: katero cev je bolje uporabiti - okroglo ali kvadratno? Tukaj ni vse tako jasno. Mnenja so razdeljena približno enakomerno. V tem članku predstavljamo našo vizijo tega vprašanja. Vprašanja estetike in oblikovanja puščamo zunaj oklepajev - "Za okus in barvo ni tovarišev," kot pravijo ... Vprašanja izračuna trdnosti stebrov za ograjo so podrobno obravnavana v drugem članku.

Torej ima kvadratna cev nedvomno veliko upogibno trdnost. Njegov uporni moment je približno 1,7-krat večji od okrogle cevi s podobnimi parametri (zunanji premer in debelina stene). To je, če postavite drog vzporedno z ravnino ograje, kot to počne 99 % razvijalcev. (Mimogrede, če stebre postavite diagonalno - pod kotom na ravnino ograje, bo povečanje upornega trenutka le 1,2-krat v primerjavi z okroglo cevjo.)

Vendar ima ta način namestitve precej pomembno pomanjkljivost: na mestu, kjer je hlodec pritrjen na drog, se neizogibno tvori središče korozije, ki ga je skoraj nemogoče ustaviti ali preprečiti. Dejstvo je, da se na mestu, kjer se cevi prekrivajo, oblikuje vetrobranska votlina, kjer je nenehno prisotna vlaga (po dežju) in odličen dostop do kisika. In to sta dva pogoja, pod katerimi kovina izredno hitro korodira. Prisotnost zvara le še poslabša težavo. V nekaj letih se zvarni spoj popolnoma uniči in ograjo je treba popraviti oziroma zamenjati. Najbolj moteče je, da tega kraja ni mogoče braniti ali vsaj upočasniti uničenja. Kovina korodira od znotraj!

Mnogi ljudje se rešijo iz situacije tako, da zaostanek ograje razrežejo na večkratnik koraka ograjnih stebrov in jih zvarijo od konca do konca na vsak steber. Vendar pa se poleg bistveno večjih stroškov dela (in stroškov takšne namestitve) močno zmanjšata togost nosilne konstrukcije v ravnini ograje in njena trdnost. Glavni obremenjeni elementi takšne zasnove so le zvari, kar je z inženirskega vidika napačno. Pozimi lahko moč zmrzali dvigne nekatere stebre. Varjeni spoji so uničeni in delujejo kot tečaji (ne delujejo). Med drugim je potrebna visoka kakovost varilnih del, ker je treba zagotoviti zatesnjen zvar, da se izognemo korozijskim težavam že znotraj tramovne cevi.

Mnogi napačno verjamejo, da valovita plošča daje dodatno togost konstrukcije. Žal temu ni tako. Ko je ograja poševna, se pločevina preprosto raztrga na mestih pritrdilnih elementov.

Poleg zgornje glavne pomanjkljivosti kvadratnih stebrov je treba omeniti še druge:

• Kompleksnost namestitve se poveča: poleg zagotavljanja navpičnosti je treba zagotoviti, da je ena stran kvadrata v isti ravnini kot linija ograje.
• Visoki stroški kvadratne cevi - cev tehta 30% več kot podobna okrogla cev in stane približno 35% več
• Prisotnost zvara. Cevi kvadratnega (pravokotnega) preseka se proizvajajo samo z varjeno tehnologijo. Na eni strani je varjen šiv za celotno dolžino cevi. Cev začne aktivno korodirati, obarvanje pa praktično ne preprečuje nastanka korozije vzdolž zvara.

Hlodi na takšne stebre se prekrivajo z dvema kratkima šivoma na vrhu in na dnu hloda. Izkazalo se je, da je povezava očiščena, zlahka zaščitena pred korozijo z barvo in služi dolga leta in desetletja. Varjeni šiv ima zadostno natezno trdnost (več kot 1,5 tone na hlod). To je 15-krat večja obremenitev, ki jo povzroči nevihtni veter (25 m/s, za 2 m visoko ograjo z razmikom med stebri 2,5 m). Nosilna konstrukcija ograje je zaradi dejstva, da se hlodovina ne razrezujejo, čim bolj toga in preprečuje, da bi en sam steber štrlel iz tal. Steber namreč pred izbočenjem varujeta dva sosednja.

Najbolj optimalna, morda celo najboljša rešitev je uporaba stebrov za ograjo iz cevi. Je debelostenski in brezšiven, izdelan iz jekla visoke trdnosti (trdnost tečenja doseže 116 kgf/mm2, kar je 5,5-krat višje od običajnih cevi). Zaradi visoke trdnosti jekla so takšni drogovi veliko močnejši od sorazmernih kvadratnih in stanejo približno 2-krat ceneje. Na cevne stebre se lahko namestijo ograje visoke 4 metre ali več!

Cene cevnih drogov in drugih materialov za gradnjo ograje:

Najboljša osnova so kovinske cevi za ograjo - trpežne, enostavne za namestitev in trpežne. Na kovinski okvir lahko enostavno pritrdite kateri koli material za ohišje - les, profilirano jekleno pločevino, mrežo, celični polikarbonat, azbest ali plošče za britje cementa.

Proračunske razvijalce pogosto ustavi visoka cena kovine. Če pa primerjate življenjsko dobo kovinske ograje z leseno, boste videli nasprotno.

Kovinski drogovi in ​​žile bodo zdržali najmanj 50 let, leseni okvir ograje pa boste morali v tem obdobju zamenjati 3-4 krat z vsemi nastalimi stroški.

Z vidika znanosti, ki preučuje odpornost materialov (sopromat), je najbolj ugoden okrogel prerez cevi. Z minimalno količino materiala zagotavlja maksimalno togost.

Če upoštevamo enostavnost namestitve, so okrogle cevi slabše od profilnih. Pravokotne police in nosilce je bolj priročno rezati in spajati z varjenjem. Ravna kontaktna površina vam omogoča, da vse elemente ograje pritrdite tesneje in bolj togo kot okrogla.

Kot smo že povedali, je okrogla cev z enako težo močnejša od profilne cevi za upogibanje. Če se torej odločite za nakup stojala okroglega prereza za ograjo, boste prihranili denar z zmanjšanjem teže kovine. Poleg tega je bolj priročno namestiti okroglo cev v mehko zemljo, tako da jo privijete z ovratnikom.

Zanesljivost celotne konstrukcije ograje je neposredno odvisna od materiala nosilnega okvirja.

Postavite lesene stebre in ograja na vaši strani ne bo trajala več kot 10 let. Les, tudi antiseptik, je občutljiv na gnilobo.

Beton je bolj zanesljiva možnost. Toda pri namestitvi takšne zasnove se pojavijo težave pri pritrditvi prog.

Vrtanje ojačanega droga ni enostavno in vsi razvijalci ne morejo vanj namestiti hipotek visokokakovostno.

Nagib ograjnih stebrov je zelo pomemben. Optimalno - 2,5 metra. Na območju z močnimi sunki vetra je treba zmanjšati na 2 metra.

Za nizke ograje (manj kot 1,5 metra) se lahko uporabi kvadratna cev 40x40x2 mm ali 60x60x2 mm z žilami s presekom 30x20x2 mm ali 40x20x2 mm.

Malo o pravokotni cevi

GOST R 54157-2010 "Jeklene profilne cevi za kovinske konstrukcije", ta standard velja za okrogle, kvadratne, pravokotne, ovalne in ravno ovalne cevi za kovinske konstrukcije iz ogljikovega in nizko legiranega jekla.

Dimenzije pravokotnih profilnih cevi:

– 20x10, 28x25, 30x15, 30x20, 40x25, 40x28, 50x20, 50x25, 50x30, 50x40

– 60x30, 60x40, 80x40, 80x60, 100x50, 100x60, 100x80, 120x60, 120x80

- 140x60, 150x100, 160x120, 160x80, 180x125, 200x100

Velik plus jeklenih pravokotnih cevi je učinkovita sposobnost interakcije z ravninami simetrične površine, kar lahko znatno razširi obseg uporabe na splošno. Pravokotni odsek cevi poveča obseg funkcionalne usmerjenosti izdelka končne surovine, vendar je vredno takoj izključiti tista področja, kjer se cevi s podobnim prerezom ne uporabljajo, in to je najprej transport. plinastih snovi, vodovodnih in drugih sistemov.

Glavna področja in aplikacije:

– Manjša gradnja (redkeje – velika)

– Strojništvo

– Inštalacijska dela, tako zunanja kot notranja

– Jeklene konstrukcije širokega profila

– Proizvodnja potrošniškega blaga

Shema vgradnje ograje iz cevastega okvirja

Profilna cev, ki se uporablja za stojala, mora biti obrnjena s široko stranjo pravokotno na oblogo. To bo povečalo togost stebrov glede na veter, ki se nagiba k upogibanju širokega "jadra" ograje.

Za razliko od trdne ograje iz profilirane pločevine je namestitev okvirja iz cevi za ograjo iz jeklene mreže manj odgovorna. Tudi orkanski veter ni grozen za to zasnovo, saj mreža ne ustvarja velikega aerodinamičnega upora.

Pri tem je glavna naloga zagotoviti stabilnost podlage, zato sta zadosten vdor v tla in betoniranje stebrov nepogrešljiva pogoja za stabilnost celotne konstrukcije.

Profilne cevi, ki se uporabljajo kot konstrukcijski deli in gradbeni elementi, so izdelane v obliki votlih palic s kvadratnim ali pravokotnim prerezom. Profilna cev je po svojih lastnostih podobna kovinskemu nosilcu, vendar je zaradi manjše teže in štirih ojačitev bolj razširjena. Pri upogibanju glavna obremenitev deluje na skrajne dele izdelka, jedro žarka pa ni izpostavljeno večjim deformacijam, zato se upogibna trdnost profilne cevi ne razlikuje od trdnosti trdnega izdelka istega odseka.

Profilne cevi, izdelane s kvadratnim prerezom, imajo enako odpornost na upogibno silo, ki je usmerjena pravokotno na katero koli ploskev. Pravokotne cevi so bolj odporne na upogibanje vzdolž široke strani.

Zaprtost prečnega prereza poveča odpornost te vrste profila na torzijo, kar omogoča uporabo profilnih cevi pri ustvarjanju obokanih obokov, strmih streh in rebrastih kupol.

Primerjava kazalnikov trdnosti okroglih in kvadratnih cevi

Profilne cevi imajo številne prednosti pred okroglimi, če se uporabljajo kot nosilni element konstrukcij. Uporaba kvadratnih cevi omogoča zmanjšanje površine konstrukcije in zmanjšanje teže izdelka, kar zagotavlja njihovo učinkovito uporabo kot del povezovalnih in okvirnih delov stavb ter omogoča ustvarjanje bolj zapletenih inženirskih konstrukcij z minimalni materialni stroški.

Določanje indeksa upogibne trdnosti se izvede ob upoštevanju prečnega vztrajnostnega momenta. Zaradi enakomerne porazdelitve kovine vzdolž oboda profila so za kvadratne cevi značilni visoki radiji vrtenja glede na njihovo površino preseka, kar zagotavlja učinkovitost njihove uporabe za izdelavo stisnjeno upognjenih in stisnjenih palic.

Pri enakih kazalcih prečnega prereza, premerov in debeline stene je za upogibanje kvadratne cevi potrebno več truda. Pod pogojem enake trdnosti materialov in enake specifične teže izdelkov na linearni meter imajo kazalniki upogibne trdnosti prečnega prereza kvadratnih in okroglih cevi primerljive vrednosti, medtem ko polmer vrtenja krožnega prereza presega ta kazalnik za kvadratni prerez.