Трубы квадратного и круглого сечений широко применяются при изготовлении металлоконструкций любой сложности. Каких размеров выбрать трубу и какая толщины стенки должна быть при расчёте любого возводимого объекта? Зная максимальную нагрузку, приходящуюся на опоры конструкции, можно подобрать нужный профиль.
Геометрические характеристики сечений
Порядка 10 государственных стандартов регулируют технологию изготовления, физические свойства, требования к качеству стали и механические характеристики квадратных и круглых труб. Также они описывают процессы по изгибу, кручению, вытяжке труб стандартных размеров.
Основными характеристиками, описывающими круглую трубу, являются:
- диаметр, мм;
- толщина стенки, мм;
- площадь сечения, см2;
- масса 1 погонного метра, кг;
- радиус инерции, см;
- момент сопротивления сечения, мм2;
- площадь боковой поверхности, см2.
Трубы квадратного сечения описываются следующими характеристиками:
- высотой и шириной профиля, мм;
- площадью поперечного сечения, мм2;
- наружным и внутренним радиусом закругления, мм;
- радиусом инерции сечения, см;
- моментом сопротивления сечения, см;
- массой 1 погонного метра, кг.
Зная эти параметры, можно выполнить любые математические расчёты и достоверно определить устойчивость будущей конструкции.
Вечный спор: круглая или квадратная труба
Труба квадратного сечения легче монтируется, чем круглая. К тому же два мерных отрезка можно соединить с помощью электродуговой сварки. Для круглой трубы такая технология не применяется.
Трубы прямоугольного сечения обеспечивают хорошую площадь контакта с навесными элементами конструкции: фанерой, деревоплитой, оцинкованными стальными листами, утеплителем, поликарбонатом. Это позволяет применять профилированную трубу для изготовления;
- арочных сводов;
- куполов с рёбрами жёсткости;
- крыш с крутым уклоном.
Квадратный профиль часто применяется при изготовлении заградительных конструкций.
Стальные трубы круглого сечения применяются и при монтаже напорных магистралей для транспортировки газа, воды, нефтепродуктов, и в качестве основания массивных металлоконструкций.
В зависимости от назначения и климатических условий эксплуатации трубы круглого сечения могут защищаться:
- тонким слоем цинка;
- полимерным покрытием;
- теплоизоляционными материалами;
- порошковой антикоррозийной окраской.
Тип защиты трубы для каждой металлоконструкции выбирается индивидуально.
Показатели прочности на изгиб труб квадратного и круглого сечения практически отличаются на 2-3% в пользу квадратной при равных диаметрах, толщине стенки, площади сечения. Радиус инерции трубы круглого сечения выше, чем квадратного.
Радиус инерции – это расстояние от центра оси поворота до точки, в которой сконцентрирована основная нагрузка. Радиус инерции выражает устойчивость трубы к внешним нагрузкам.
С точки зрения правил Сопромата оптимальной устойчивостью к изгибу обладают именно круглые трубы. При минимальном объёме материала они обеспечивают необходимую жёсткость конструкции. Это даёт возможность производить сооружения сложных криволинейных форм. Чтобы согнуть трубу прямоугольного или квадратного сечения, требуется приложить значительные нагрузки.
Преимущества труб круглого сечения
Проектирование металлоконструкций с применением труб круглого сечения осуществляется с учётом их преимущественных особенностей:
- Одинакового значения радиусов и моментов инерции во всех направлениях. Благодаря этому опоры хорошо работают на кручение, изгиб, сжатие, дают возможность эффективного использования сталей высокой прочности;
- Повышенной локальной устойчивости стенок. Из тонкостенных труб можно производить даже конструкции, подвергающиеся высоким статическим нагрузкам;
- Хорошей обтекаемости сечения. Обтекаемое сечение снижает ветровую нагрузку на конструкции открытого типа;
- Возможности стыковки и соединения труб в решётчатых конструкциях без применения фасовок.
Трубы круглого сечения проще и дешевле в изготовлении, чем квадратный профиль, поэтому и себестоимость изготовления металлоконструкции ниже.
Применение труб круглого сечения в металлоконструкциях
При изготовлении металлоконструкций различной степени сложности используются холоднодеформированные бесшовные трубы, изготавливаемые из высокоуглеродистых и легированных сталей. Опорные конструкции из круглых труб способны выдерживать динамические и статические нагрузки до 400 атм на 1 м2, локальную вибрацию, гидроудары и агрессивное воздействие окружающей среды. Антикоррозийная защита металла обеспечивает срок службы металлоконструкций 50 лет и более.
Трубы круглого сечения применяются для изготовления лёгких и прочных модульных и каркасных конструкций, колонн из металла, ферм перекрытий и металлической опалубки для фундамента.
