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

Расчет труб отопления в частном доме по мощности

Содержание

Расчет труб отопления в частном доме по мощности

При монтаже бытовых трубопроводов расчет не выполняют, так как для этих целей применяют стандартные трубы, прочности которых вполне достаточно, чтобы выдержать давление воды, газа и пр. А вот строить промышленные магистрали без определенного расчета в большинстве случаев опасно, так как это может привести к быстрому выходу из строя системы и другим неприятным последствиям.

В данной статье мы рассмотрим основы того, как выполняется расчет прочности трубы, а также некоторых других параметров, которые необходимо знать, прежде чем построить конструкцию.

Расчет трубы на прочность

obechajkiС опорами, стойками, колоннами, емкостями из стальных труб и обечаек мы сталкиваемся на каждом шагу. Область использования кольцевого трубного профиля неимоверно широка: от дачных водопроводов, столбиков заборов и опор козырьков до магистральных нефтепроводов и газопроводов, .

. огромных колонн зданий и сооружений, корпусов самых разнообразных установок и резервуаров.

Труба, имея замкнутый контур, обладает одним очень важным преимуществом: она имеет значительно большую жесткость, чем открытые сечения швеллеров, уголков, С-профилей при одинаковых габаритных размерах. Это означает, что из труб конструкции получаются легче – их масса меньше!

Выполнить расчет трубы на прочность при приложенной осевой сжимающей нагрузке (довольно часто встречающаяся на практике схема) на первый взгляд довольно просто – поделил нагрузку на площадь сечения и сравнил полученные напряжения с допускаемыми. При растягивающей трубу силе этого будет достаточно. Но не в случае сжатия!

Есть понятие — «потеря общей устойчивости». Эту «потерю» следует проверить, чтобы избежать позднее серьезных потерь иного характера. Подробнее об общей устойчивости можете при желании почитать здесь. Специалисты – проектировщики и конструкторы об этом моменте хорошо осведомлены.

Но есть еще одна форма потери устойчивости, которую не многие проверяют – местная. Это когда жесткость стенки трубы «заканчивается» при приложении нагрузок раньше общей жесткости обечайки. Стенка как бы «подламывается» внутрь, при этом кольцевое сечение в этом месте локально значительно деформируется относительно исходных круговых форм.

Предложенная далее программа выполняет комплексный проверочный расчет трубы на прочность и устойчивость в Excel при воздействии внешних нагрузок и давлений на круглую обечайку.

Для справки: круглая обечайка – это лист, свернутый в цилиндр, кусок трубы без дна и крышки.

Расчет в Excel основан на материалах ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. (Издание (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97, 4-2005)).

Расчет трубы на прочность – 2 простых примера расчета трубных конструкций

Каркас дома в этом примере изготовлен из профильной трубы

Обычно, когда трубы используются в быту (в качестве каркаса или опорных частей какой-нибудь конструкции), то внимание вопросам устойчивости и прочности не уделяется. Нам заведомо известно, что нагрузка будет небольшой и расчет на прочность не понадобится. Но знание методики оценки прочности и устойчивости точно не будет лишним, все-таки лучше твердо быть уверенным в надежности постройки, чем уповать на счастливый случай.

Как выполняется расчет трубы на прочность и другие серьёзные

При монтаже бытовых трубопроводов расчет не делают, поскольку для этих целей используют стандартные трубы, прочности которых достаточно, дабы выдержать давление воды, газа и пр. А вот строить промышленные магистрали без определенного расчета как правило страшно, поскольку это может привести к стремительному выходу из строя системы и другим неприятным последствиям.

В данной статье мы рассмотрим базы того, как выполняется расчет прочности трубы, и некоторых других параметров, каковые нужно знать, перед тем как выстроить конструкцию.

Промышленный трубопровод

ГОСТ 11310-90 Трубы и муфты асбестоцементные. Методы испытаний

Промышленный трубопроводПолипропиленовые трубы для водопроводаВодопроводные трубы пластик

В данной статье мы рассмотрим базы того, как выполняется расчет прочности трубы, и некоторых других параметров, каковые нужно знать, перед тем как выстроить конструкцию.

Как узнать прочность профильной трубы на изгиб

Фото - прочность профильной трубы на изгибПрофилированная труба становится все более популярным строительным материалом. Она применяется для возведения таких строительных элементов, как перекрытие, несущий каркас, балка. Такое широкое применение связано в первую очередь с простотой строительства, эксплуатации, обслуживания конструкций, а также небольшим весом самих изделий.

Однако важно помнить, что, профильная труба должна иметь повышенную прочность на изгиб, а как ее рассчитать пойдет речь далее в статье.

Определение расчетного диаметра трубопровода

Внутренний (расчетный) диаметр трубопровода при заданном расходе жидкости и скорости ее течения в трубопроводе определяется по формуле

где Q – расход жидкости в м3/ч;

ϑ – скорость течения жидкости в трубопроводе в м/сек.

Скорость течения жидкости в трубопроводе обычно принимается:

а) для воды и маловязких жидкостей (спирт, ацетон, бензин, слабые растворы кислот и щелочей и пр.) от 1 до 2,5 м/сек;

б) для жидкостей с большой вязкостью (масла, суспензии и пр.) – от 0,5 до 1,5 м/сек;

в) для сжатого воздуха и насыщенного пара – от 20 до 30 м/сек;

г) для перегретого пара и газов высокого давления – от 30 до 60 м/сек.

Получив расчетный диаметр трубопровода, подбирают из сортамента подходящую трубу по наружному диаметру и толщине стенки.

Как выполняется расчет трубы на прочность и другие важные параметры

При монтаже бытовых трубопроводов расчет не выполняют, так как для этих целей применяют стандартные трубы, прочности которых вполне достаточно, чтобы выдержать давление воды, газа и пр. А вот строить промышленные магистрали без определенного расчета в большинстве случаев опасно, так как это может привести к быстрому выходу из строя системы и другим неприятным последствиям.

В данной статье мы рассмотрим основы того, как выполняется расчет прочности трубы, а также некоторых других параметров, которые необходимо знать, прежде чем построить конструкцию.

Что такое и как рассчитывается предел прочности на разрыв для пластиковых труб?

Это понятие описано в ГОСТ 32415-2013 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия». Прочностью называется механическое свойство полипропиленовой трубы, определяющееся ее сопротивлением к разрушению и деформации под воздействием нагрузки. К нагрузкам относится давление, температура, ударные нагрузки, влияние магнитного поля.

Предел прочности на разрыв измеряется в мегапаскалях (МПа, килограмм силы на сантиметр квадратный), определяется путем испытаний с образцами в заполненном водой состоянии или с помощью математических расчетов. Предел прочности фиксируется фактом разрушения трубопровода, то есть при возникновении трещин, сильных деформаций, протечек, разрывов. При проведении испытаний инженер на специальных стендах регистрирует физические изменения образца при достижении определенных нагрузок. Примечательно, что при прохождении сертификации, результат определения предела прочности на разрыв определяется по среднеарифметическому значению не менее 5 испытаний.

Особенности и свойства профильных изделий

Профильными называются трубы, имеющие в разрезе отличное от круглого сечение. Наиболее распространенными вариантами являются, прямоугольные и квадратные изделия. Как уже говорилось, особенная популярность этого вида связана с одним из его ключевых преимуществ – конструкция будет обладать небольшим весом.

Более того, специфическая форма значительно упрощает крепление как друг к другу, так к иным поверхностям. Данный тип строительных изделий, согласно ГОСТу, производится из широкого набора металлов и сплавов. Однако наиболее часто используемыми являются стальные профилированные трубы из углеродистой и низколегированной стали.

Каждый металл обладает важным природным качеством – точкой сопротивления. Она может быть как минимальная, так и максимальная. Последняя, например, является причиной деформации возведенных сооружений, ведет к перегибам и, как следствие, к изломам.

При выполнении загиба важно оценивать такие характеристики, как размер, сечение, вид изделия, его плотность, а также жесткость материала и его гибкость. Зная все эти общие свойства металла можно понять, как в процессе эксплуатации поведет себя конструкция.

Важно помнить, что когда вы будете сгибать изделие, внутренние части конструкции подвергаются сжатию, их плотность увеличивается, а сами они уменьшаются в размерах. Наружный слой, соответственно, становится длиннее, менее плотным, но более растянутым.

При этом срединные участки сохраняют свои изначальные характеристики даже после завершения процесса. Отсюда следует всегда помнить, что в процессе сгибания напряжение обязательно будет возникать даже в областях, максимально далеко расположенных от нейтральной зоны. Максимальное же давление будет в тех слоях, которые очень близко расположены к этой самой нейтральной оси.

Расчет труб на прочность (определение толщины стенки труб)

Толщина стенки стальных труб определяется по формуле

где P – расчетное давление в трубопроводе в кгс/см2;

DН – наружный диаметр трубы в мм;

σДОП – допускаемое напряжение на растяжение в кгс/мм2 в зависимости от температуры транспортируемого продукта (табл. 1)

φ – коэффициент прочности шва; для бесшовных труб φ=1; для труб соединяемых автоматической и ручной электросваркой при частичном контроле качества швов, φ=0,85; для других случаев ручной электрической и газовой сварки труб φ=0,7;

С – прибавка, учитывающая минусовой допуск толщины стенки трубы по ГОСТ и возможное утонение стенки при гнутье в допускаемых пределах; С принимается равной 15-20% толщины стенки, но не менее 0,5 мм.

При расчете труб на прочность прибавка С предусмотрена для трубопроводов, транспортирующих неагрессивные и малоагрессивные и малоагрессивные продукты.

Для трубопроводов, транспортирующих агрессивные продукты, должна учитываться прибавка на коррозию (табл. 2).

Во всех случаях номинальная толщина стенки трубы должна быть не менее, указанной в таблице 3.

Таблица 1. Допускаемые напряжения на растяжение для труб из углеродистых и легированных сталей в зависимости от температуры транспортируемого продукта

Расчетная
температура, °С
Марка стали
Ст. 2 10 Ст.3 20 12МХ 15ХМ 12Х1МФ Х18Н10Т,
Х18Н12Т
Допускаемые напряжения на растяжение в кгс/мм2
20 13 13 14 14.7 14.7 15.3 17.3 14.6
100 12.3 12.4 13.3 14.2 14.6 15.3 17.1 13.9
150 11.8 12 12.9 13.9 14.6 15.2 16.9 13.4
200 11.4 11.6 12.4 13.5 14.5 15.2 16.8 13
250 10.9 11.2 12 13.2 14.5 15.2 16.6 12.5
275 10.3 10.6 11.4 12.6 14.3 14.9 16.2 12.2
300 9.8 10 10.8 11.9 14.1 14.7 15.9 12
400 ­— 7.7 ­— 9.2 13.2 13.7 14.5 11.1

П р и м е ч а н и е. Для температур промежуточных значений величина допускаемого напряжения определяется интерполяцией двух ближайших значений с округлением результата до 0,05 кгс/см2 в сторону меньшей величины.

Таблица 2. Величина прибавки на коррозию в мм для труб на Ру до 100 кгс/см2

Dy, мм Трубы из стали
углеродистой легированной легированной нержавеющей
10-40 1,5-2 1,5-3,5 1-1,5
50-80 3,5-4,5 1,5-3,5 1-1,5
100 3,5-4,5 1,5-3,5 2
125 и выше 4-5 3-6 2

Таблица 3. Номинальная толщина стенки труб

Диаметр труб, мм Номинальная толщина стенки, не менее, мм
до 38 1.75
до 51 2
до 79 2.5
до 90 3
до 108 3.5

Цилиндрическая обечайка. Расчет в Excel.

Схема к расчету трубы

Работу программы рассмотрим на примере простого часто задаваемого в Интернете вопроса: «Сколько килограммов вертикальной нагрузки должна нести 3-х метровая стойка-опора из 57-ой трубы (Ст3)?»

Исходные данные:

Значения для первых 5-и исходных параметров следует взять в ГОСТ 14249-89. По примечаниям к ячейкам их легко найти в документе.

В ячейки D8 – D10 записываются размеры трубы.

В ячейки D11– D15 пользователем задаются нагрузки, действующие на трубу.

При приложении избыточного давления изнутри обечайки значение наружного избыточного давления следует задать равным нулю.

Аналогично, при задании избыточного давления снаружи трубы значение внутреннего избыточного давления следует принять равным нулю.

В рассматриваемом примере к трубе приложена только центральная осевая сжимающая сила.

Внимание. В примечаниях к ячейкам столбца «Значения» содержатся ссылки на соответствующие номера приложений, таблиц, чертежей, пунктов, формул ГОСТ 14249-89.

Расчет трубы на прочность в Excel

Результаты расчетов:

Программа вычисляет коэффициенты нагрузок – отношения действующих нагрузок к допускаемым. Если полученное значение коэффициента больше единицы, то это означает, что труба перегружена.

В принципе, пользователю достаточно видеть только последнюю строку расчетов – суммарный коэффициент общей нагрузки, который учитывает совместное влияние всех сил, момента и давления.

По нормам примененного ГОСТа труба ø57×3,5 из Ст3 длиной 3 метра при указанной схеме закрепления концов «способна нести» 4700 Н или 479,1 кг центрально приложенной вертикальной нагрузки с запасом

Но стоит сместить нагрузку от оси на край сечения трубы – на 28,5 мм (что на практике может реально произойти), появится момент:

М =4700*0,0285=134 Нм

И программа выдаст результат превышения допустимых нагрузок на 10%:

Не стоит пренебрегать запасом прочности и устойчивости!

Всё — расчет в Excel трубы на прочность и устойчивость закончен.

Несколько слов о других подходах

Онлайн программа позволяет быстро и точно рассчитать, какой должна быть толщина стенки. Труба не будет надёжной, если не учесть все конструктивные особенности. Внутреннее давление играет огромную роль при расчёте, но не стоит забывать и о характере жидкости.

Значение можно высчитать и самостоятельно, с помощью специальной технической литературы. Сегодня представлено немало методик, каждая из которых хороша по-своему. Сложность в том, что при правильном выборе материала можно оптимизировать диаметр. Труба будет компактной, а значит, сил и средств потребуется меньше.

О канализационных сетях

Трубы производятся согласно ТУ 2248-022-23208482-02. Одну из ключевых ролей при выборе играет толщина стенки, она должна соответствовать требованиям ГОСТа. Понятно, что этот параметр привязан к диаметру изделия. Для отведения стоков от раковин и ванн (но не унитаза) используется изделие диаметром 75 мм. Для унитаза же используется труба, диаметром 100 мм или 110 мм. Большие размеры актуальны при монтаже стояков и выводов стоков за границы зданий.

Канализационные трубы

Чем больше диаметр, тем толще стенка. Так, стальные трубы, диаметр которых 150 – 160 мм выполняются таким образом, чтобы толщина была не менее 3,9 мм. Если канализация выкладывается из труб 110 мм, то параметр будет в пределах 3 мм. Кроме того, изменяется и вес изделия.

Трубы с высоким показателем прочности на разрыв

трубы для водоснабжения из сырья Fusiolen произведенные в Германии.

  • Коэффициент линейного расширения составляет 0,035 мм/м
  • Низкий коэффициент теплопроводности — всего 0.15 Вт/м*K
  • Рабочая температура 95 градусов, давление 10 бар
  • Гарантия 10 лет и 20 миллионов Евро
  • Срок службы до 100 лет (Сертификат DVS)

трубы для водоснабжения из сырья Fusiolen произведенные в Германии.

  • Коэффициент линейного расширения составляет 0,035 мм/м
  • Низкий коэффициент теплопроводности — всего 0.15 Вт/м*K
  • Кислородонепроницаемость по СНиП 41-01-200 и DIN 4726
  • Рабочая температура 95 градусов, давление 10 бар
  • Гарантия 10 лет и 20 миллионов Евро
  • Срок службы до 100 лет (Сертификат DVS)

Допустимые радиусы сгиба исходя из прочности материала

ГОСТы очень подробно регулируют как свойства и характеристики элементов, так и процедуру из трансформирования. К этому относится минимальный радиус изгиба профильной трубы. Он определяется в зависимости от условий, при которых осуществляется загиб. При сгибании с использованием песка, которым она набивается, или через нагревание наружный диаметр должен начинаться от 3,5DN.

Если у мастера есть возможность применять специализированное оборудование (например, трубогибочный станок), которое позволяет осуществлять необходимые операции без нагревания или иных дополнительных действий, то в этом случае диаметр должен минимально составлять 4DN.

фото: угол загиба профтрубы

Если вы хотите выполнить сгиб, который бы был достаточно крутым, например для того, чтобы выполнить согнутый отвод канализации или трубопровод, то в этом случае диаметр должен составлять минимум 1DN, так как изгибание будет иными способами, преимущественно с применение высоких температур.

Разумеется, значения, предусмотренные государственными стандартами можно и немного уменьшать, тогда нужно очень внимательно производить расчет прочности трубы на изгиб. Если способ сгибания позволят быть уверенным, что толщина стенки уменьшится на 15% от изначальной, то в этом случае возможны отступления от ГОСТа, а само сгибание можно осуществлять меньше указанных величин, что не окажет существенного влияния на прочность в дальнейшем.

Определение допустимого давления в трубопроводе

Величину допустимого рабочего давления трубопровода определяют по формуле

Значение коэффициента m3 в зависимости от грунтов и сроков эксплуатации

1-4 года 5-9 лет 10-14 лет 15-19 лет 20 лет и более Грунты
0,1875 0,1856 0,1838 0,1820 0,1790 Суглинок
0,1696 0,1679 0,1663 0,1647 0,1617 Сухой песок
0,1518 0,1503 0,1488 0,1474 0,1444 Сухой пылевидный грунт
0,1339 0,1326 0,1313 0,1300 0,1270 Сухой пылевидный грунт с глинистыми включениями
0,1166 0,1149 0,1138 0,1127 0,097 Влажный песок
0,0982 0,0972 0,0963 0,0953 0,0913 Влажный пылевидный грунт
0,0804 0,0796 0,0788 0,0781 0,0741 Влажный пылевидный грунт с глинистыми включениями
0,0626 0,0620 0,0613 0,0608 0,0558 Глина

m4— для оценки скученности подземных коммуникаций: высокая (с 2 и более пересечениями) над участком трубопровода — 0,0; то же под участком трубопровода — 0,0156; низкая (с 1 пересечением) над участком трубопровода — 0,0312; то же под участком трубопровода — 0,0469; отсутствие пересечений с коммуникациями — 0,0625.

m5 — для оценки скученности наземных объектов: ж/д пути и/или автомобильные трассы — 0,0; мосты и/или путепроводы — 0,0156; наличие водных преград —0,0312; наличие жилых строений на расстоянии менее 10 м — 0,0469; отсутствие каких-либо объектов — 0,0625.

На рисунке ниже представлено основное диалоговое окно: в его левой части — учитываемые алгоритмом программы параметры, в правой части — их диапазоны (в виде стандартных границ), а в центре в свободных полей и раскрывающихся списков — вводимая исходная информации для проектирования.

Полное содержание, т.е. перечень исходных параметров проектирования с их расшифровкой и конкретными исходными данными, соответствующими информации в диалоговом окне на рисунке ниже, для виртуального участка 12-13 представлено в таблице ниже.


Устойчивость трубопровода

При расчете магистралей помимо прочности трубопровода важным параметром является его устойчивость в продольном направлении.

Данный расчет выполняют из условия – S≤mNкр, где

  • S – продольное эквивалентное осевое усилие в сечении системы.
  • m – коэффициент условий работы системы. Данное значение находится в справочной литературе.
  • Nкр – критическое продольное усилие, при котором трубопровод теряет продольную устойчивость. Данное значение необходимо определять согласно существующим правилам строительной механики, с учетом изначального искривления системы, наличия балласта, который закрепляет трубопровод, и характеристик грунта. На обводненных участках необходимо также учитывать гидростатическое воздействие воды.

Обратите внимание! Продольную устойчивость необходимо проверять для криволинейных участков в плоскости изгиба магистрали. На прямолинейных участках продольную устойчивость подземных участков нужно проверять в вертикальной плоскости, радиус начальной кривизны при этом принимается равным 5000 м.

Продольное эквивалентное осевое усилие следует определять в зависимости от расчетных нагрузок и воздействий с учетом поперечных и продольных перемещений магистрали.

Выполняется расчет по следующей формуле –

  • α – коэффициент линейного расширения материала трубы;
  • E – переменный параметр упругости;
  • ∆t – температурный расчетный перепад;
  • σкц – кольцевые напряжения от внутреннего расчетного давления;
  • F – площадь поперечного сечения трубопроводной магистрали.

Обратите внимание! При определении устойчивости надземных магистралей, необходимо произвести расчет анкерных опор, арочных систем, анкерных висячих опор и прочих элементов конструкции на возможность сдвига и опрокидывания.

Трубы прочности К55

Проведение испытаний композитных полимеров

Основной документ, описывающий правила проведения испытаний по определению прочности труб на разрыв – ГОСТ 32656-2014 (эквивалент ISO 527-4:1997, ISO 527-5:2009). Он распространяется на напорные и безнапорные трубопроводы, трубы отопления, подачи воды, технических жидкостей, используется для проведения испытаний с обычными и армированными полимерными трубами (композитами, металлами, хаотично расположенными волокнами, стекловолокном, углеродным волокном).

Суть испытаний проста:

  • Выбирается минимум 5 образцов трубы, подготавливаются по ГОСТ 26277-84;
  • Подготавливается специальное оборудование, растягивающее фрагмент трубы вдоль вектора, совпадающего с осью трубы;
  • Инженер наблюдает за ходом испытаний, фиксируя возникающее разрушение или деформации.

После окончания испытания замеряется удлинение образца, толщина стенок в месте разрыва (она уменьшается). В качестве стенда применяются универсальные испытательные машины, у которых можно задать величину нагрузки, скорость ее увеличения и прочие параметры.

Формула вычисления напряжения при растяжении проста:

, где:

  • F – Сила (Н);
  • А – начальная площадь сечения образца (миллиметры).

Поскольку полипропилен имеет склонность к однородной распределенной деформации, уместно использовать адаптированную формулу определения деформации до предела текучести:

, где сравнивается увеличение длины образца пропорционально приложенной силе.

Во время испытаний ведется протокол с фиксацией линейных размеров с определенной частотой во времени. Метод проведения, формула расчета предела прочности труб на разрыв определяется в зависимости от свойств материала и характеристик образца (форма, размер, толщина стенок).

Применяемые формулы и таблицы

Для того чтобы успешно, без непредвиденных осложнений выполнить расчет трубы на прогиб, нужно вычислить размер детали в длину. Данная величина рассчитывается по несложной формуле, которая имеет вид:

В этом выражении основные показатели представлены следующими буквенными выражениями:

  • r – радиус изгиба профильной трубы (мм);
  • α — соответствует углу, который вы в конечном итоге хотите получить;
  • I – расстояние в 100/300, используемое при работе со специальным оборудованием для удержания заготовки.

При осуществлении расчета трубы на прогиб важным этапом работы является вычисление сгибаемого элемента.

От чего зависит результат?

Допустимая толщина зависит от ряда значений, к примеру, во внимание берутся допуски и прибавка на коррозию. От них зависит то, насколько труба будет надёжной. Допуск для изделия, диаметром до 114 мм, берётся допуск, значение которого находится в пределах от 5 до 10%.

Что касается прибавки на коррозию, то она составляет значение не меньше одного миллиметра. В большинстве случаев оно неизменно, одинаково актуально практически для всех труб. Толщина – не единственное значение, которое можно рассчитать онлайн. Стенка изгибается, её форма меняется в зависимости от конструктивных особенностей, поэтому важно провести расчёт на гибы, сжатия, упругость и т. д.

Заключение

Конечно, перечисленные варианты нагрузок не претендуют на полный перечень всех возможных вариантов загружения. Но для использования в быту этого вполне достаточно, тем более что далеко не все занимаются самостоятельно расчетом своих будущих построек.

Но если вы все же решитесь взять в руки калькулятор и проверить прочность и жесткость уже существующих/только планирующихся конструкций, то предложенные формулы лишними не будут. Главное в этом деле – не экономить на материале, но и не брать слишком большой запас, нужно найти золотую середину, расчет на прочность и жесткость позволяет сделать это.

На видео в этой статье показан пример расчета трубы на изгиб в SolidWorks.

В комментариях оставляйте свои замечания/предложения по поводу расчета трубных конструкций.

Правила вычисления веса стальной трубы

Многим людям может показаться, что определение массы труб является простым делом. Однако подобный расчет имеет множество нюансов, на которые необходимо обратить внимание. В первую очередь важно запомнить, что при приобретении партии стальных труб обязательно требуется производить проверку веса. Любые расхождения в расчетах могут привести к тому, что материала попросту не хватит.

Избыток веса может отразиться на строительных характеристиках будущей конструкции. Нагрузка, оказываемая на сооружение, должна находиться в пределах, рассчитанных ранее и указанных в соответствующем чертеже. Вес 1 метра трубы вычисляется с учетом марки стали, из которой выполнено изделие.

Часто случается так, что фактический вес трубы не соответствует удельной массе, прописанной в нормативной документации. Это происходит из-за особенностей производства. Изделие, идеально соответствующее документации, выполнить практически невозможно. Поэтому в ГОСТах указываются допустимые по размерам отклонения.

При определении веса метра стальной трубы рекомендуется воспользоваться сразу несколькими способами. Это позволит свести расчетные ошибки к минимуму. Если для определения массы применяется формула, то тогда рекомендуется достоверность итоговых результатов перепроверить несколько раз.


Приобретая партию стальных труб, обязательно нужно производить проверку веса.

ГОСТы и сертификация

  • ГОСТ 26277-84 – Описывает общие требования к подготовке образцов из пластика для проведения испытаний.
  • ГОСТ 12019-66 – Описывает правила проведения испытаний образцов из пластика.
  • ГОСТ 32794-2014 – Термины и основные понятия при работе с полимерами.

Сертификация труб по параметру прочности на разрыв:

  • ISO 527 – Описывает формулы, условия, способы определения механических свойств пластика при растяжении. В нем указаны требуемые условия для проведения испытаний из пластика.
  • ГОСТ 11262-2017 – Приведен в соответствие с международным стандартом ISO 527-2:2012, по сути это отечественная редакция нормативно-правовой базы для методов испытания на растяжение пластмасс.

Проектирование и монтаж трубопроводов из PPR:

  • СП 40-101-96 – свод правил по монтажу и проектированию;
  • СНиП 2.04.01-85, СНиП 3.05.01-85, СН-478-80, СН-550-82 – общая нормативно-правовая база для работы с водопроводом, отоплением, системами фильтрации и прочими трубопроводами.

Классы прочности металлических труб

Дабы по окончании исполнения всех нужных расчетов прочности трубопровода легче было подобрать подходящие трубы, были введены классы прочности труб. В этом случае прочность изделий оценивается сопротивлением металла при растяжении.

Несколько прочности труб обозначается буквой «К» и нормативным значением в кгс/мм2 от 34 до 65. К примеру, газопроводы в районах средней полосы, с учетом средней температуры воздуха около 0 градусов по шкале Цельсия и рабочего давления в системе в 5,4 МПа, делают из труб класса прочности K52.

В условиях Крайнего Севера, где средняя температура образовывает -20 градусов по шкале Цельсия и рабочее давление в системе планируется в 7,4Мпа, делают газопроводы из труб класса прочности К55-К60.

Монтаж трубы газопровода класса прочности К60

Последствия превышения значений

Фактически, параметр прочность на разрыв используется для решения специальных инженерных задач и в нестандартных системах отопления, водоснабжения, фильтрации. Эта величина определяется в лаборатории при сертификации продукции, для получения свидетельства соответствия государственным и международным стандартам.

Для обывателя более важным является величина номинального давления (PN) – Pressure Nominal, то есть рабочее давление для трубопровода при температуре 20 °С. Эта величина также гарантирует, что при соблюдении рекомендаций производителя и допустимых условий внешней среды, трубопровод прослужит не менее 50 лет при минимальной длительности прочности MRS 6.3 МПа. Проще говоря, когда вы покупаете трубу PN20, она прослужит в течение как минимум 50 лет при давлении не меньше 6,3 МПа и температуре 20 °С. Также при расчете MRS (Минимальной длительной прочности) закладывается запас прочности 1,25, поэтому фактический срок службы может быть на 25 % дольше. Необходимость расчета прочности трубы на разрыв для обывателя, инженера, теплотехника, проектировщика практически полностью отпала.

Система отопления

Стенка трубы, с помощью которой планируется монтировать отопление, рассчитывается по особым формулам. При вычислениях округление производится в большую сторону. Стальные изделия не выполняются с толщиной стенки менее 0,5 мм. Согласно ГОСТам при замерах она не может быть ниже расчётной величины, которая вычисляется с оглядкой на условия эксплуатации.

Важно помнить, что отопление – система, в которой создаются большие температуры, при этом стенка трубы рассчитывается исходя из используемого материала. Так как изделия стальные, то отопление должно монтироваться из аналогов, остаточная толщина стенок которых не ниже значений специального ряда. Так, для изделий, диаметры которых 25; 45; 89; 108; 273; 325, выбираются остаточные значения 1 0; 1 5; 2 0; 3 0; 4 0; 4 5 мм. соответственно.

Именно расчёты на прочность определяют, какая будет толщина. Во внимание берут коррозийные свойства продукта, которые планируется транспортировать по трубам, условия эксплуатации, температура и внутреннее давление. Всё это влияет на то, какая будет выбрана стенка.

Вопросы, комментарии, отзывы

Ваш комментарий отправлен!

Чтобы задать любой интересующий Вас вопрос, отправить запрос на расчет продукции или запросить необходимую документацию Вы можете воспользоваться специальной формой на сайте, отправить письмо по электронной почте или позвонить по телефону

Рассчитывать нагрузку обязательно?

Популярность профильных труб объясняется низкой стоимостью, небольшой массой, высокой прочностью при изгибе

. Выбирая прокат с прямоугольным или квадратным сечением, большинство заказчиков понимают важность расчета нагрузки на профильную трубу. Учитывается соответствие линейных размеров профилей к возможной силе механического воздействия на деталь.

Что будет, если не учесть возможного воздействия тяжести на конструкцию?

О таком думать даже нельзя, поскольку при воздействии максимально допустимого веса возможны
2 варианта
:

  • безвозвратный изгиб трубы, поскольку она потеряет свою упругость;
  • разрушение целой конструкции, что чревато негативными последствиями.

Не всегда требуется расчет

Если вы решили использовать профильную трубу для сооружения калитки, ограждения, перил, то расчет на изгиб проводить не обязательно, поскольку нагрузка на такие системы – минимальная.

Измерение труб с помощью фотосъемки (метод копирования)

Этот нестандартный метод применяется при полной недоступности к трубе любого размера. К измеряемой трубе прикладывают линейку или любой другой предмет, размеры которого заранее известны любому мастеру (часто в этом случае используют спичечный коробок, длина которого составляет 5 см, или монету). Далее этот участок трубы с приложенным предметом фотографируют (кроме фотоаппарата в современных условиях доступно использование и мобильного телефона). Следующие вычисления размеров производятся по фотоснимкам: на снимке измеряют визуальную толщину в мм, а затем переводят ее в реальные значения, учитывая масштаб фотографий.

Площадь внешней поверхности

При монтаже разных магистралей может потребоваться их утепление, гидроизоляция, покраска и пр. Для этого необходимо определить площадь трубопровода, что позволит посчитать количество материала. Чтобы выполнить данный расчет, надо длину окружности наружного сечения умножить на длину трубы.

Формула определения окружности выглядит следующим образом – L=πD. Длину отрезка трубы обозначим как H.

В таком случае площадь наружной окружности трубы будет выглядеть следующим образом – St=πDH м2, где:

  • St — площадь поверхности трубы, которая измеряется в метрах квадратных.
  • π – Число «пи», которое всегда равняется 3,14;
  • D — внешний диаметр;
  • H — как уже было сказано выше, обозначает длину трубы в метрах.

К примеру, имеется труба длиной 5 метров и диаметров 30 см. Ее площадь поверхности равняется St=πDH=3,14*0,3*5=4,71 квадратных метров.

На основе вышеприведенных формул также можно выполнить расчет объема трубопровода и площадь внутренних его стенок. Для этого надо лишь изменить в расчетах величину внешнего диаметра на величину внутреннего. Все эти параметры могут потребоваться при монтаже бытового трубопровода.

Измерение трубы большого диаметра

Выше мы уже упоминали формулу со значением. Замеры окружности большой трубы можно осуществить с помощью шнура или рулетки, а затем определяется ее диаметр по формуле D = L:3,14, где: D – диаметр трубы;

L – окружность трубы.

К примеру, если длина измеренной вами окружности трубы составила 31,4 см, то диаметр трубы составит D = 31,4:3,14 = 10 см (или 100 мм).

Как делаются вычисления?

Как известно, труба – это цилиндр. Следовательно, площадь её сечения рассчитывается по простым формулам, известным нам из курса геометрии. Основная задача – вычислить площадь круга, диаметр которого равен наружному диаметру изделия. При этом толщина стенок вычитается для получения истинного значения.

Как мы знаем из курса общеобразовательной школы, площадь круга равна произведению числа π на квадрат радиуса:

  • R – радиус вычисляемой окружности. Он равен половине её диаметра;
  • Π – постоянная равная 3,14;
  • S – вычисляемая площадь поперечного сечения трубы.

Как определить сечение трубы

Вывод

Мы рассмотрели основы того, как выполняется расчет трубопроводов на прочность и устойчивость. Конечно, при монтаже промышленных магистралей выполняется гораздо более сложное проектирование, которое подразумевает ряд других действий, поэтому данную работу выполняют исключительно профессионалы. Однако, при устройстве бытовых системы, все необходимые значения можно узнать и самостоятельно.

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.

Зачем нужно рассчитывать параметры труб?

Предварительный расчет параметров труб необходим во многих случаях. Например, для правильной коммуникации трубопровода с другими элементами системы. Проектировщики и монтажники при работе с трубами используют такие показатели, как:

  • проходимость трубопровода;
  • потери тепла;
  • количество утеплителя;
  • количество материала для защиты от коррозии;
  • шероховатость внутренней поверхности трубы и т. п.

В результате можно определить точное количество труб, необходимых для конкретной системы, а также их оптимальные характеристики. Правильные расчеты избавляют от избыточных расходов на приобретение и транспортировку материала, позволяют веществам, которые находятся в трубопроводе, перемещаться с заданной скоростью для максимально эффективного использования системы.

В этой таблице приведены некоторые полезные сведения о характеристиках труб разного вида, которые помогут выбрать подходящие конструкции, необходимые для создания трубопровода

В отопительных системах диаметр труб существенно зависит от допустимой скорости. Пример такого рода расчетов представлен на видео:

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации