צינור מרובע לעומת צינור מלבני איזה מהם עמיד יותר

צינור מרובע לעומת צינור מלבני, איזו צורה עמידה יותר?

הפרש הביצועים ביןצינור מלבניוצינור מרובעביישומים הנדסיים יש לנתח אותם באופן מקיף מנקודות מבט מכניות מרובות כגון חוזק, קשיחות, יציבות ויכולת נשיאה.

1. חוזק (התנגדות לכיפוף ופיתול)

חוזק כיפוף:
צינור מלבני: כאשר הוא נתון לעומס כיפוף לאורך כיוון הצד הארוך (כיוון הגובה), מומנט האינרציה של החתך גדול יותר, ועמידות הכיפוף טובה משמעותית מזו של צינור מרובע.

לדוגמה, חוזק הכיפוף של צינור מלבני בגודל 100×50 מ"מ בכיוון הצד הארוך גבוה יותר מזה של צינור מרובע בגודל 75×75 מ"מ.

צינור מרובע: מומנט האינרציה זהה בכל הכיוונים, וביצועי הכיפוף סימטריים, אך ערכו בדרך כלל קטן יותר מזה של כיוון הצד הארוך של הצינור המלבני תחת אותו שטח חתך.

מסקנה: אם כיוון העומס ברור (כגון מבנה הקורה), הצינור המלבני עדיף; אם כיוון העומס משתנה, הצינור המרובע מאוזן יותר.

חוזק פיתול:
קבוע הפיתול של הצינור המרובע גבוה יותר, פיזור מאמצי הפיתול אחיד יותר, ועמידות הפיתול טובה יותר מזו של הצינור המלבני. לדוגמה, עמידות הפיתול של הצינור המרובע 75×75 מ"מ חזקה משמעותית מזו של הצינור המלבני 100×50 מ"מ.
מסקנה: כאשר עומס הפיתול דומיננטי (כגון ציר תיבת ההילוכים), צינורות מרובעים טובים יותר.

2. נוקשות (יכולת נגד עיוות)

קשיחות כיפוף:
הנוקשות פרופורציונלית למומנט האינרציה. צינורות מלבניים בעלי קשיחות גבוהה יותר בכיוון הצד הארוך, דבר המתאים לתרחישים הדורשים התנגדות לסטייה חד כיוונית (כגון קורות גשר).
לצינורות מרובעים יש קשיחות דו-כיוונית סימטרית והם מתאימים לעומסים רב כיווניים (כגון עמודים).
מסקנה: דרישות הנוקשות תלויות בכיוון העומס. בחרו צינורות מלבניים לעומסים חד כיווניים; בחרו צינורות מרובעים לעומסים דו כיווניים.

3. יציבות (עמידות בפני כיפוף)

כיפוף מקומי:
לצינורות מלבניים יש בדרך כלל יחס רוחב-עובי גדול יותר, וחלקים בעלי דופן דקה נוטים יותר להתכופף מקומי, במיוחד תחת עומסי דחיסה או גזירה.
לצינורות מרובעים יש יציבות מקומית טובה יותר בשל חתך הרוחב הסימטרי שלהם.
כיפוף כולל (כיפוף אוילר):
עומס הכיפוף קשור לרדיוס המינימלי של הסיבוב של החתך. רדיוס הסיבוב של צינורות מרובעים זהה בכל הכיוונים, בעוד שרדיוס הסיבוב של צינורות מלבניים בכיוון הצד הקצר קטן יותר, מה שהופך אותם נוטים יותר לכיפוף.
מסקנה: צינורות מרובעים עדיפים עבור אלמנטים דחוסים (כגון עמודים); אם כיוון הצד הארוך של הצינור המלבני מוגבל, ניתן לפצות עליו באמצעות תכנון.

4. כושר נשיאה (עומסים ציריים ומשולבים)

דחיסה צירית:
כושר הנשיאה קשור לשטח החתך וליחס הרזון. תחת אותו שטח חתך, לצינורות מרובעים יש כושר נשיאה גבוה יותר בשל רדיוס הסיבוב הגדול יותר שלהם.
עומס משולב (דחיסה וכיפוף משולבים):
צינורות מלבניים יכולים לנצל את הפריסה האופטימלית כאשר כיוון מומנט הכיפוף ברור (כגון עומס אנכי בצד הארוך); צינורות מרובעים מתאימים למומנטי כיפוף דו כיווניים.

5. גורמים נוספים

ניצול חומרים:
צינורות מלבניים יעילים יותר וחוסכים חומרים כאשר הם נתונים לכיפוף חד כיווני; צינורות מרובעים חסכוניים יותר תחת עומסים רב כיווניים.
נוחות חיבור:
בשל הסימטריה של צינורות מרובעים, חיבורי צמתים (כגון ריתוך וברגים) פשוטים יותר; צינורות מלבניים צריכים לקחת בחשבון כיווניות.
תרחישי יישום:
צינורות מלבניים: קורות בניין, זרועות עגורן, שלדת רכב (כיוון עומס ברור).
צינורות מרובעים: עמודי בניין, מסבכי חלל, מסגרות מכניות (עומסים רב כיווניים).


זמן פרסום: 28 במאי 2025