9001:2015
14001:2015
ISO 45001
Работаем по всей России
  1. Главная
  2. Блог

Металлическое сечение: что это такое и как правильно его рассчитывать

19.6.2023

Для правильной обработки металлоизделия с полным соответствием действующим стандартам и максимальным приближением к заданным параметрам нужно знать его размер, а также геометрию. При работах часто используются чертежи, на которых детали изображаются в разных проекциях. Особенно важно металлическое сечение, характеризующее конфигурацию изделия. Расскажем о нём подробно в этой статье, разберём виды, правила расчёта и построения.

Что такое металлическое сечение

Сечение – геометрическое понятие, составляющая описания конфигурации изделия. Это изображение, полученное после мысленного разделения тела секущей воображаемой плоскостью, прошедшей поперёк. Демонстрируется только та фигура, которая непосредственно соприкасается с плоскостью. Всё, что остаётся за нею, не учитывается.

Объясним проще. Металлоизделие нужно мысленно в строго поперечном направлении рассечь в интересующей зоне, а затем развернуть, чтобы рассмотреть внутреннюю часть. Та фигура, которая образовалась на срезе, и будет искомым сечением. Она отображает геометрию, то есть форму определённого участка, а также даёт точное представление о его габаритах.

На чертежах сечение обозначают с помощью штриховки – расположенных с одинаковыми интервалами (2-8 мм) тонких линий, направляемых под углом 45 градусов от верхнего условного правого угла вниз в левый нижний угол. Возможно противоположное направление, но оно должно быть одинаковым для идентичных частей однородного предмета.

Зачем нужно сечение? Оно показывает конфигурационные данные, которые надо знать и учитывать при изготовлении с максимальной точностью форм и размеров, при последующей металлообработке (например, обточке или других слесарных операциях), а также при сборке из отдельных деталей многокомпонентных конструкций, в которых элементы должны корректно стыковаться, надёжно фиксироваться без зазоров, трения.

Существующие типы сечения

Есть следующие типы металлического сечения:

  • Наложенные. Они располагаются непосредственно на схематических изображениях исходных изделий. Расположение рассекающей плоскости не указывается, если позиционирование на опорном чертёжном элементе симметрично.
  • Вынесенные. Они создаются отдельно, рядом с основными чертежами. Вынесенный вид визуализирует срез, который в силу практичности считается более удобным для восприятия, предпочтительным. Ось симметрии проходит через внешнее очертание металлоизделия и обязательно совпадает с пространственным расположением рассекающей плоскости.

Порядок построения

Чтобы сформировать сечение для металлического изделия, нужно:

  1. Секущей воображаемой плоскостью разрезать деталь там, где нужно точно и тщательно оценить конструкционные характеристики – геометрию, габариты.
  2. Полностью убрать часть, располагающуюся спереди, то есть между рассекающей плоскостью и смотрящим на неё прямо человеком.
  3. Повернуть полученную фигуру так, чтобы она относительно основной проекционной плоскости разместилась параллельно.

При построении действуют единые нормы проецирования. Описанный алгоритм применим к наложенным сечениям. Когда нужно сделать выносное, например, для детальной демонстрации мелких составляющих, то требующая детализации часть изображается отдельно, выносится. Она чертится как можно ближе к месту расположения на исходном изделии. Над нею указывается идентичное буквенное или числовое обозначение, а также масштаб начертания. Помечаются важные подробные сведения. Зона основного изображения, которая выносится, выделяется непрерывной тонкой замыкающейся линией – овалом либо окружностью. Выносной элемент нумеруется на линии выноски римской цифрой.

Разрез и сечение: в чём разница

Есть ещё одно понятие – металлический разрез. Сечения создают для тел с относительно простой конфигурацией, которые могут иметь лишь местные усложнения. Если деталь имеет сложную для понимания конструкцию в частях, через которые не прошла секущая плоскость, то для полного представления о геометрии предмета лучше использовать разрез. Он получается таким же способом – делением рассекающей плоскостью. Но в проекции отображается не только внутреннее устройство зоны среза, но и то, что расположено за этим участком, если смотреть на него спереди.

Комплексные сложные чертежи обычно предполагают многочисленные разрезы с различающимися обозначениями. Их виды определяются местонахождением секущей плоскости относительно проекции. Существующие типы разрезов:

  • фронтальные – с параллельным расположением рассекающей плоскости относительно фронтальной проекции;
  • профильные – с расположением рассекающей плоскости параллельно по отношению к профилю металлоизделия;
  • вертикальные – с рассекающей плоскостью, которая расположена перпендикулярно горизонтальной проекции;
  • наклонные – с наклонной секущей плоскостью, формирующей острый угол с горизонтальной проекцией тела.

Два понятия отличаются отражением. Сечение может показать лишь то, что находится внутри детали. Информативность разреза выше. Он демонстрирует наглядно то, что скрывает плоскость, поделившая изделие.

Факт! Если плоскость рассекает деталь в зоне размещения некруглых отверстий, из-за чего сечение делится на части, то оно заменяется разрезом. Это позволяет корректно отразить специфику.

Особенности обозначений

Обозначения на чертежах осуществляются по общепринятым правилам и регламентируются государственными стандартами – ГОСТ под номером 2.305-2008. Действуют такие нормы:

  • Линии сечений демонстрируют пространственное плоскостное расположение.
  • Если фигуры сложные, то требуется дополнительная штриховка.
  • Отображаются стрелки, условно показывающие направление взгляда на рассекаемый предмет. Нанося их, нужно предусматривать интервал от наружной части штриховки.
  • Штрихи не должны заходить на контуры схематического рисунка.
  • Сечение для детали помечается идентичными буквенными кириллическими символами, к примеру, литерой А-А. Такая пометка должна находиться рядом со стрелкой, указывающей мысленное направление взгляда.
  • Разрезы профильного и фронтального типов располагаются в соответствии с предметом зарисовки.
  • Горизонтальная, профильная, фронтальная проекции должны занимать зону основного вида.
  • На чертежах разрезы могут находиться в любых местах. При необходимости поворота его угол и направление условно помечаются (обычно подписью «Повёрнуто»). На схематических изображениях разрезы учитываются не во всех случаях. Их может не быть при наложении рассекающей плоскости на участки симметрии.
  • Для двух одинаковых, относящихся к одному предмету сечений необходимо идентичное обозначение линий. Буквы и числа также должны полностью совпадать.

Как рассчитать площадь сечения

Расчёт площади осуществляется по формуле, действующей для конкретной фигуры. Например, для трубы это S= π*(D/2)2. Здесь S – вычисляемая площадь, D – значение внутреннего диаметра трубы, а π – константа, равная 3,14 постоянная величина. 

Для прутков формула будет иной: S=π*d 2/4.

Если форма сложная, она разбивается на отдельные простые фигуры: треугольники, круги, квадраты. Для каждой составляющей площадь рассчитывается отдельно.

Виды сечения металлических балок

Балка – это брус из металла, который должен иметь определённую длину и конфигурацию поперечного сечения. Оптимальная форма последнего для изделий из стали – швеллер или двутавр. Именно такие балочные конструкции обеспечивают экономное расходование материалов при производстве без ущерба для прочности, стойкости к повышенным нагрузкам.

Балки из других сплавов или металлов могут иметь иные сечения, определяемые с учётом области применения, назначения. Виды:

  • Прямоугольные. Применение – возведение небольших пролётов.
  • Т-образные, иначе называемые тавровыми. Из них возводят погреба, подвалы, хозблоки.
  • Двутавровые, Н-образные. Имеют общестроительное назначение.
  • L-образные. Использование – строительство фасадов.
  • Г-образные. В строительстве такие балки не применяются, но включаются в конструкции пролётов с минимальными нагрузками.
  • Трапециевидные. Металлоизделия максимальной прочности, подходящие для критических нагрузок.

В строительстве чаще используют двутавровые балки, которые делятся на подвиды: узкополочные, нормальные, широкополочные, монорельсовые, колонные, а также дополнительные серии. Также балочные элементы различаются по углу, под которым наклонены грани. Он может составлять от 6 градусов до 12 для стандартных модификаций или 16, если изделие относится к специальной серии.

Расчет сечения металлических балок

Для стальных металлических балок сечение нормированное, ведь изделия должны выдерживать ложащиеся на них нагрузки. Рассчитать значение можно по формуле: F=Nφ*m*R. В ней R является расчётным сопротивлением сплава, измеряемым в мегапаскалях (МПа) и равным 200. φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый с учётом гибкости, которая должна быть равной от 120 до 100 для решёток и от 100 до 80 для поясов. При таких параметрах, если речь идёт о поясах, коэффициент будет составлять примерно 0,734. N в этой формуле является обозначением нагрузки в килограммах, ложащейся на центр тяжести. А m – равный единице коэффициент рабочих условий. Проведя расчёт по формуле с учётом коэффициента φ со значением 0,734, получаем итоговое значение, равное 31,33 см2.

Особенности металлического сечения для разных изделий

Сечение металла зависит от сортамента изделий. Оно определяется видом деталей или заготовок, их назначением, расчётными нагрузками, условиями эксплуатации, технологиями производства. Рассмотрим популярные варианты ниже.

Колонны

Колонна – это вертикально располагающаяся составляющая несущей конструкции, которая распределяет нагрузку и передаёт её от строения в фундамент. Размещается она на базе-башмаке из стали, которые сопрягают здание с основанием и увеличивают опору для большей устойчивости.

База конструктивно зависит от типа колонны, которая может быть сквозной, сплошной, раздельной. Также учитываются габариты, нагрузка. По последнему параметру колонны бывают нагруженными внецентренно или центрально. Также конструкция определяется с учётом способа опирания: жёсткого или шарнирного.

Если колонна сплошная, то её стандартное сечение – двутавровое широкополочное. Создаётся оно сваркой или прокатным методом изготовления. Этот вариант удобен, так как поддерживаемые конструкции к колонне могут примыкать без сложностей. А для производства можно использовать автоматические сварочные аппараты. Равноустойчивость колонны достигается при идентичности гибкостей в плоскостях осей Y и X.

Прокатные стандартизированные двутавры равноустойчивыми не получаются, так как имеют полки небольшой ширины. По этой причине для строительных работ они используются редко.

Широкополочные прокатные двутавровые элементы также могут не соответствовать условию равноустойчивости, но при этом сечение будет подходящим для колонн. Изделия из трёх соединённых сваркой листов требуют небольшого расхода заготовительного сырья. Но сечение при этом устойчивое, обладающее необходимой жёсткостью. Самая распространённая его разновидность для сжатых колонн – это именно двутавровая сварная.

Колонны, обладающие равноустойчивостью в двух направлениях и несложные в производстве, имеют крестовое сечение. Для незначительных нагрузок составлять их возможно из двух уголков крупного калибра. Тяжелые колонны свариваются из трёх листовых металлических заготовок. В соответствии с требованиями местной устойчивости, крестовая колонна может иметь зону свободного выступа, равного от 15 толщин листа до 22 (на точное значение влияет общая гибкость).

При идентичных габаритах прочность крестового сечения будет выше, чем у двутаврового. Это обусловливается большими радиусами инерции. Для креста это 0,29b, а для двутавровой конфигурации – 0,24b. Данный параметр не очень важен, если колонна массивная, ведь коэффициенты стремятся к 1, а гибкости малые. Для усиления креста можно применить листы, закрепленные заклёпками.

Колонна, которая по конструкции представляет собой три прокатных профиля, по конфигурации несложная,  но имеет ограниченную площадь. Кроме того, расход стали при изготовлении довольно большой. Более выгодно трубчатое сечение, радиус инерции которого составляет 0,35dcp. Здесь dcp – это диаметр окружности, идущей по оси формирующего колонну листа. Замкнутые сечения можно получать по сварной технологии. Также возможно применять два уголка или швеллера, при необходимости усиленных листовым металлопрокатом.

Облегчённая колонна может иметь сечение, считающееся экономичным с точки зрения производства. Достигается это использованием сварных гнутых профилей. Колонны замкнутого типа имеют плюсы: эстетичность, равноустойчивость, компактность. Но есть и минус – невозможность окрашивания полости изнутри. От коррозии изделие можно защитить, нанеся специальный состав.

Если в трубу из стали залить бетонный раствор, можно создать устойчивую трубобетонную конструкцию – комплексную, прочную, эффективную. Труба тут будет внешней оболочкой, нивелирующей поперечные деформации находящегося внутри цилиндрического стержня из бетона. Сам бетонный цилиндр в этой конструкции становится более стойким к сжатию. Также он защищает внутренние стенки колонны от ржавчины и исключает потери местной устойчивости.

Рациональное решение – трубы, толщина стенок которых составляет от 1/50 части до 1/150 диаметра изделия. Но значение должно быть не меньше 3-4 миллиметров для возможности фиксации примыкающих элементов, а также для соответствия условиям постоянной эксплуатации. В трубобетонной колонне бетонное наполнение работает на сжатие, а трубная металлическая оболочка – на растяжение в поперечном направлении. При этом используются низколегированные стали или низкоуглеродистые. А оптимальные марки бетона – не менее 250.

Стальные трубы

Сварные или прокатные трубы из стали востребованы в разных сферах: промышленном и гражданском строительстве, в производствах, прокладке инженерных сетей. И важная их характеристика – поперечное сечение, влияющее на гибкость, прочность, жёсткость, устойчивость к механическим деформациям.

Традиционно выпускаются круглые трубы. Но они также бывают каплевидными, плоскоовальными, квадратными, овальными, прямоугольными, произвольными. Прямоугольные и квадратные стойки к растяжениям, кручениям, изгибам. Но при действующих изнутри нагрузках типа давления жидкости такие трубы может просто разорвать. Кроме того, пропускная способность ниже, масса больше, удельная прочность меньше, если сравнивать с круглыми видами. Для коммуникаций этот вариант не подойдёт, зато может входить в силовые конструкции благодаря оптимальному весу, пластичности, прочности на изгиб и доступной цене.

Более популярны круглые трубы. Их легко резать и сгибать, они прочны, выдерживают высокое внутреннее давление. Круглые трубы применяют в:

  • коммуникациях: нефтяных, газовых, канализационных, химических, паровых, водяных трубопроводах;
  • строительстве – возведении перилл, каркасов;
  • автомобиле-, судо-, станкостроении (для изготовления силовых элементов).

Овальные трубы иногда заменяют круглые, например, при необходимости экономии места. Они используются для изготовления мебели, интерьерных предметов, внутренних коммуникаций. Но овальные металлоизделия более сложны в производстве, чем классические круглые.

Ещё более редки плоскоовальные вариации, используемые в декоративных предметах, рекламных конструкциях, мебели, изгородях, стеллажах, перегородках. Такая разновидность эргономична, прочна, привлекательно выглядит.

Специалисты компании Profbau знают о металлическом сечении всё и учитывают такой параметр при производстве металлоконструкций или изделий из разных металлов. Это позволяет добиваться высокого качества, соответствия стандартам, а также конечным заданным размерам, формам деталей и заготовок.

Предприятие полного цикла «Профбау» занимается крупно- и мелкосерийным производством, подготовкой единичных образцов. Мы используем современные технологии, автоматизированное оборудование и большой опыт работы в сфере изготовления и металлообработки. Выполняем заказы любой срочности оперативно, формируем адекватные ценовые предложения, доставляем готовые изделия по России. Позвоните нам, оставьте заявку на сайте или напишите на e-mail.

Вас могут заинтересовать услуги

Читайте также