Los tubos cuadrados (acero SHS) son un material de construcción común, ampliamente utilizado en la construcción, la fabricación de maquinaria y otros sectores. Se fabrican típicamente doblando láminas de acero laminadas en frío y en caliente. Su estructura hueca les confiere alta resistencia y resistencia a la compresión, además de ser ligeros, fáciles de procesar y estar disponibles en diversas especificaciones.
Para facilitar el diseño, la adquisición y el procesamiento de ingeniería, es fundamental comprender con precisión los métodos de cálculo de las dimensiones de los tubos cuadrados, las fórmulas de peso, los cálculos del área de la sección transversal y las especificaciones estándar. Este artículo ofrece una guía completa para el cálculo de las dimensiones de los tubos cuadrados.
Las dimensiones básicas de un tubo cuadrado suelen estar compuestas por los siguientes parámetros:
1. Longitud del lado exterior (A)
La longitud del lado de la sección transversal cuadrada del tubo, por ejemplo, 50 pulgadas de 50 × 50 mm.
2. Espesor de la pared (t)
El espesor de la pared del tubo, por ejemplo, t = 2,0 mm.
3. Longitud interior (B)
B = A − 2 t
4. Longitud (L)
Comúnmente 6 m, pero también se puede personalizar a pedido.
5. Peso teórico
Calculado en función del área de la sección transversal y la densidad.
Clasificación del tamaño de los tubos cuadrados
Los tubos cuadrados son un material de construcción común, frecuentemente utilizado en estructuras de armazón, estructuras de soporte y decoración de interiores. Según su tamaño, los tubos cuadrados se pueden clasificar en los siguientes tres tipos:
1. Tubos cuadrados pequeños
Ancho ≤ 20 mm, Alto ≤ 40 mm, Grosor ≤ 2,0 mm.
2. Tubos cuadrados medianos
Ancho 20 mm-200 mm, Alto 40 mm-400 mm, Grosor 2,0 mm-12,0 mm.
3. Tubos cuadrados de gran tamaño
Ancho ≥ 200 mm, Alto ≥ 400 mm, Grosor ≥ 12,0 mm.
Fórmulas para calcular el tamaño de tubos cuadrados
1. Fórmula para calcular la longitud del lado interior de un tubo cuadrado
La fórmula para calcular la longitud del lado interior B es:
B = A – 2t
Donde:
A = Longitud del lado exterior
t = Espesor de la pared
Ejemplo:
Longitud del lado exterior: 50 mm, espesor de la pared: 2 mm
B = 50 − 2×2 = 46 mm
2. Fórmula para calcular la longitud de un tubo cuadrado
Longitud estándar:
6 m (la más común)
12 m. Longitudes de procesamiento: 3 m, 4,5 m, 5,8 m, 8 m, etc.
Método de cálculo de la longitud real del proyecto:
L1 = L2 − L3
Donde:
L1 = Longitud efectiva
L2 = Longitud total
L3 = Margen de corte
El margen de corte suele ser de 2 a 5 mm (según el tipo de hoja de sierra).
El espesor de pared de un tubo cuadrado se refiere a su espesor físico, generalmente expresado en milímetros.
Su método de cálculo es:
Espesor de pared = (Diámetro exterior - Diámetro interior) ÷ 2
Donde tanto el diámetro exterior como el interior se expresan en milímetros.
Por ejemplo:
Un tubo cuadrado con un diámetro exterior de 60 mm y un diámetro interior de 50 mm tiene un espesor de pared de 5 mm.
4. Fórmula para calcular el área de la sección transversal de tubos cuadrados
El área de la sección transversal de un tubo cuadrado se calcula mediante la siguiente fórmula:
S = A² − (A − 2t)² = (4At − 4t²)
Donde:
A = Longitud del lado exterior
t = Espesor de la pared
Ejemplo:
Tubo cuadrado de 50 × 50 × 2,0
S = 4 × 50 × 2 − 4 × 2² = 400 − 16 = 384 mm²
5. Fórmula para calcular el perímetro de un tubo cuadrado
El perímetro exterior P de un tubo cuadrado se calcula mediante la siguiente fórmula:
P = 4A
Donde:
A = Longitud del lado exterior
Ejemplo:
A = 100 mm
P = 4 × 100 = 400 mm
6. Fórmula para calcular el peso de un tubo cuadrado
La El peso de un tubo cuadrado se refiere al peso de cada tubo, generalmente expresado en kilogramos.
Fórmula teórica del peso:
W = S × L × ρ
Donde:
ρ = Densidad (generalmente 7,85 × 10⁻⁶ kg/mm³ para acero al carbono)
L = Longitud (mm)
Fórmula general (en metros):
W (kg) = 0,0157 × (A − t) × t × L
(Fórmula empírica comúnmente utilizada en la industria)
Ejemplo:
100 × 100 × 4,0, longitud 6 m
W = 0,0157 × (100 − 4) × 4 × 6 = 22,64 kg
Tamaños estándar de tubos cuadrados
Además de los tamaños calculados con las fórmulas anteriores, los tubos cuadrados también tienen algunos tamaños estándar comunes.
Por ejemplo, las normas internacionales incluyen 50×25 mm, 80×40 mm y 100×50 mm, mientras que las normas chinas incluyen 40×30 mm, 70×50 mm y 100×80 mm.
Al seleccionar tubos cuadrados, puede elegir el tamaño adecuado según sus necesidades.
¿Cómo elegir el tamaño adecuado de tubo cuadrado?
1. Considere las condiciones de tensión de los tubos cuadrados
Como material estructural, los tubos cuadrados deben soportar ciertas cargas durante su uso.
Por lo tanto, al seleccionar el tamaño de los tubos cuadrados, debemos considerar completamente sus condiciones de tensión, incluyendo cargas estáticas, cargas dinámicas y cargas de impacto.
En general, los tubos cuadrados más grandes con mayor capacidad de carga son adecuados para aplicaciones con cargas mayores, mientras que los tubos cuadrados más pequeños son más adecuados para cargas ligeras o como soporte auxiliar.
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Escenarios de aplicación
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Tamaño recomendado de tubo cuadrado
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Muebles, soportes ligeros
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20×20, 25×25, 30×30
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Estructuras interiores
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40×40, 50×50
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Correas de acero
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80×80, 100×100
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Estructuras de alta resistencia
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≥150×150
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2. Analice el entorno de uso y los requisitos
El entorno de uso de los tubos cuadrados también es un factor importante a considerar al seleccionar los tamaños.
Por ejemplo, los tubos cuadrados utilizados en entornos húmedos o corrosivos deben seleccionarse en función de materiales y tamaños con buena resistencia a la oxidación y la corrosión.
Además, para aplicaciones que requieren movimiento o desmontaje frecuente, los tubos cuadrados más pequeños y ligeros pueden ser más adecuados debido a su portabilidad.
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Entorno
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Recomendaciones
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Exterior, húmedo
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Tubo cuadrado galvanizado o espesor de pared ≥ 2,5 mm
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Alta corrosión
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Tubo cuadrado de acero inoxidable (304/316)
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Alta temperatura
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Tubo cuadrado de acero al carbono de alta resistencia (Q355, Q460)
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3. Selección según el presupuesto
Además de cumplir con los requisitos de uso, también debemos considerar el presupuesto al seleccionar el tamaño de los tubos cuadrados.
Generalmente, los tubos cuadrados más grandes consumen más material, lo que resulta en costos más altos.
Con un presupuesto limitado, podemos reducir la dependencia de tubos cuadrados más grandes optimizando el diseño estructural y seleccionando materiales de alta resistencia, lo que permite controlar los costos de forma eficaz.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cómo se determina el espesor de pared de los tubos cuadrados?
El espesor de pared se determina por la carga de diseño, los requisitos mecánicos y el entorno de uso.
Rangos comunes de espesor de pared:
Tubo cuadrado pequeño: 1,0–2,0 mm
Tubo cuadrado mediano: 2,0–4,0 mm
Tubo cuadrado estructural grande: 4,0–12,0 mm
2. ¿Cuáles son las dimensiones estándar de los tubos cuadrados? Las normas comunes incluyen:
GB/T 6728 (China)
EN 10219 (norma europea)
ASTM A500 (norma americana)
Las tres normas difieren ligeramente en sus configuraciones dimensionales.
Tubo cuadrado (perfiles SHS): A = A (sección transversal cuadrada)
Tubo rectangular (perfiles RHS): A ≠ B (sección transversal rectangular)
Los tubos rectangulares presentan una resistencia a la flexión direccional más pronunciada.
Los tubos cuadrados tienen una resistencia a la compresión general más uniforme.
Leer más: Significado del acero SHS
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