Tematem tego artykułu jest obliczenie baldachimu z poliwęglanu własnymi rękami. Musimy nauczyć się obliczać główne parametry konstrukcji związane z jej wytrzymałością i wymiarami. Więc chodźmy.
Co obliczamy
Musimy nauczyć się liczyć:
- Grubość poliwęglanu i skok skrzyni w zależności od przewidywanego obciążenia śniegiem na metr kwadratowy.
- Wymiary pokrywy łuku (co pod względem geometrii sprowadza się do obliczenia długości łuku).
Dla wyjaśnienia: badamy sposoby obliczania łuku dla znanego promienia i kąta sektora, a także dla przypadku, gdy znamy tylko odległości między skrajnymi punktami powierzchni łuku.
- Minimalny przekrój rury ze znanym obciążeniem zginającym.
W tej kolejności przejdziemy dalej.
Toczenie i grubość powłoki
Zacznijmy od obliczenia obciążenia śniegiem.
Zanim dowiemy się, jak obliczyć baldachim z poliwęglanu, sformułujemy kilka założeń, na których opierają się obliczenia.
- Podane dane dotyczą materiału wysokiej jakości bez śladów zniszczenia przez promieniowanie ultrafioletowe. Poliwęglan bez filtra UV staje się kruchy po 2-3 latach eksploatacji w świetle.
- Celowo pomijamy ograniczoną stabilność odkształceń skrzyni, uznając ją za absolutnie mocną.
A teraz - tabelka, która pomoże dobrać optymalną grubość poliwęglanu i skok skrzyni.
| Obciążenie, kg/m2 | Wymiary komórki skrzyni z grubością poliwęglanu, mm | |||
| 6 | 8 | 10 | 16 | |
| 100 | 1050x790 | 1200x900 | 1320x920 | 1250x950 |
| 900x900 | 950x950 | 1000x1000 | 1100x1100 | |
| 820x1030 | 900x1100 | 900x1150 | 950x1200 | |
| 160 | 880x660 | 1000x750 | 1050x750 | 1150x900 |
| 760x760 | 830x830 | 830x830 | 970x970 | |
| 700x860 | 750x900 | 750x950 | 850x1050 | |
| 200 | 800x600 | 850x650 | 950x700 | 1100x850 |
| 690x690 | 760x760 | 780x780 | 880x880 | |
| 620x780 | 650x850 | 700x850 | 750x950 | |
Łuk
Obliczanie według promienia i sektora
Jak obliczyć łuk dla czaszy, jeśli znamy promień gięcia i sektor łuku?
Formuła będzie wyglądać następująco: P=pi*r*n/180, gdzie:
- P to długość łuku (w naszym przypadku długość arkusza poliwęglanu lub rury profilowej, która stanie się elementem ramy).
- pi to liczba „pi” (w obliczeniach, które nie wymagają bardzo dużej dokładności, zwykle przyjmuje się równą 3,14).
- r jest promieniem łuku.
- n to kąt łuku w stopniach.
Jako przykład obliczmy własnymi rękami długość łuku czaszy o promieniu 2 metrów i sektorze 35 stopni.
P. \u003d 3,14 * 2 * 35 / 180 \u003d 1,22 metra.
W trakcie pracy często dochodzi do odwrotnej sytuacji: konieczne jest dostosowanie promienia i sektora łuku do ustalonej długości łuku. Powody są jasne: cena poliwęglanu jest wystarczająco wysoka, aby zminimalizować ilość odpadów.
Oczywiście w tym przypadku iloczyn sektora i promienia będzie równy P/pi*180.
Spróbujmy zmieścić łuk pod standardową blachą o długości 6 metrów. 6/3,14*180=343,9 (z zaokrągleniem). Dalej - prosty wybór wartości z kalkulatorem w ręku: na przykład dla sektora łuku 180 stopni możesz przyjąć promień równy 343,9 / 180 \u003d 1,91 metra; przy promieniu 2 metrów sektor będzie równy 343,9 / 2 \u003d 171,95 stopni.
Obliczanie według akordów
Jak wygląda obliczenie projektu baldachimu poliwęglanowego z łukiem, jeśli mamy tylko informację o odległości między krawędziami łuku i jego wysokości?
W tym przypadku stosuje się tak zwaną formułę Huygensa. Aby z niego skorzystać, podzielmy w myślach cięciwę łączącą końce łuku na pół, po czym narysujemy prostopadłą do cięciwy pośrodku.
Sam wzór ma postać Р=2l+1/3*(2l-L), gdzie l to akord AM, a L to akord AB.
Ważne: obliczenia dają przybliżony wynik. Maksymalny błąd wynosi 0,5%; im mniejszy sektor kątowy łuku, tym mniejszy błąd.
Obliczmy długość łuku dla przypadku, gdy AB \u003d 2 m i AM - 1,2 m.
P=2*1,2+1/3*(2*1,2-2)=2,4+1/3*0,4=2,533 metra.
Obliczenie przekroju ze znanym obciążeniem zginającym
Dość życiowa sytuacja: część czaszy to daszek o znanej długości. Możemy z grubsza oszacować szczytowe obciążenie śniegiem. Jak wybrać rurę profilową o takim przekroju do belek, aby nie wyginała się pod obciążeniem?
Notatka! Celowo nie dotykamy sposobu obliczania obciążenia czaszy. Ocena obciążenia śniegiem i wiatrem to zupełnie samowystarczalny temat na osobny artykuł.
Do obliczenia potrzebujemy dwóch wzorów:
- M = FL, gdzie M to moment zginający, F to siła przyłożona do końca dźwigni w kilogramach (w naszym przypadku ciężar śniegu na przyłbicy), a L to długość dźwigni (długość belki przenoszącej obciążenie od śniegu, od krawędzi do łączników punktowych) w centymetrach.
- M/W=R, gdzie W to moment oporu, a R to wytrzymałość materiału.
I jak ta kupa nieznanych wartości nam pomoże?
Same w sobie nic. Do obliczeń brakuje niektórych danych referencyjnych.
| gatunek stali | Wytrzymałość (R), kgf/cm2 |
| St3 | 2100 |
| St4 | 2100 |
| St5 | 2300 |
| 14G2 | 2900 |
| 15GS | 2900 |
| 10G2S | 2900 |
| 10G2SD | 2900 |
| 15HSND | 2900 |
| 10HSND | 3400 |
Odniesienie: Stale St3, St4 i St5 są zwykle używane do produkcji rur profesjonalnych.
Teraz, na podstawie posiadanych danych, możemy obliczyć moment oporu zginania rury profilowej. Zróbmy to.
Załóżmy, że na dwumetrowej czaszy z trzema belkami nośnymi ze stali St3 gromadzi się 400 kilogramów śniegu.Dla uproszczenia obliczeń zgodzimy się, że cały ładunek spada na krawędź przyłbicy. Oczywiście obciążenie każdej belki wyniesie 400/3=133,3 kg; przy dwumetrowej dźwigni moment zginający będzie równy 133,3 * 200 \u003d 26660 kgf * cm.
Teraz obliczamy moment oporu W. Z równania 26660 kgf * cm / W = 2100 kgf / cm2 (wytrzymałość stali) wynika, że moment oporu powinien wynosić co najmniej 26660 kgf * cm / 2100 kgf / cm2 = 12,7 cm3.
W jaki sposób wartość momentu oporu doprowadzi nas do wymiarów rury? Poprzez tabele asortymentowe zawarte w GOST 8639-82 i GOST 8645-68 regulujące wymiary rur kwadratowych i kształtowych. Dla każdego rozmiaru wskazują odpowiedni moment oporu, a dla przekroju prostokątnego - wzdłuż każdej z osi.
Po sprawdzeniu tabel dowiadujemy się, że minimalny rozmiar kwadratowej rury o wymaganych właściwościach to 50x50x7,0 mm; prostokątny (z pionową orientacją większego boku) - 70x30x5,0 mm.
Wniosek
Mamy nadzieję, że nie przemęczyliśmy czytelnika mnóstwem suchych liczb i formuł. Jak zawsze dodatkowe informacje na temat metod obliczania i projektowania zadaszeń z poliwęglanu można znaleźć w filmie w tym artykule. Powodzenia!
Czy artykuł ci pomógł?