Прорачун и израда металног решетка за надстрешницу

Садржај препоруке

• Општа методологија израчуна
• Одређивање комбинованих акција и реакција подршке
• Диференцијално израчунавање напора
• Одређивање пресека елемената
• Израда делова за фарму
• Монтажа на хардверу или заваривању?

Прорачун челичних конструкција постао је камен спотицања за многе градитеље. Користећи пример најједноставнијих фарми за шатор на отвореном, рећи ћемо вам како правилно израчунати оптерећења, а такође ћемо делити и једноставне методе само-монтаже без употребе скупе опреме.

Општа методологија израчуна

Носачи се користе тамо где је непрактично користити чврсту носећу греду. Ове структуре карактерише нижа просторна густина, уз одржавање стабилности на перцепцију удара без деформација због правилног распореда делова.

Конструктивно, решетка се састоји од спољног појаса и елемената за пуњење. Суштина рада такве решетке је прилично једноставна: будући да сваки хоризонтални (условно) елемент не може издржати потпуно оптерећење због недовољно великог пресјека, два елемента су смјештена на осовини главног дјеловања (гравитације) тако да удаљеност између њих пружа довољно велики пресјек цијеле конструкције … То се може објаснити још једноставније на следећи начин: са становишта перцепције оптерећења, решетка се сматра као да је направљена од чврстог материјала, док пуњење даје довољну чврстоћу, засновано само на израчунатој примењеној тежини.

Структура решетка израђена је од обликоване цеви: 1 – доњи каиш; 2 – наруквице; 3 – регали; 4 – бочни појас; 5 – горњи каиш

Овај приступ је крајње једноставан и често више него довољан за изградњу једноставних металних конструкција, међутим, уз груби прорачун, потрошња материјала је изузетно велика. Детаљније разматрање постојећих утицаја помаже да се потрошња метала смањи за 2 или више пута, а овај приступ ће бити најкориснији за наш задатак – дизајнирати лаган и прилично чврст чврсти слој, а затим га саставити..

Главни профили решетки за надстрешницу: 1 – трапезоидни; 2 – са паралелним појасевима; 3 – троугласти; 4 – лучни

Започињете дефинирањем укупне конфигурације за ваше фарме. Обично има троугласти или трапезоидни профил. Доњи елемент појаса поставља се углавном водоравно, горњи – под углом, што обезбеђује тачан нагиб кровног система. У овом случају, попречни пресек и чврстоћа елемената акорда бирају се тако близу да конструкција може да подржи сопствену тежину постојећим системом потпоре. Затим додајте вертикалне мостове и укоснице у било којој количини. Структура мора бити приказана на скици да би се визуализовала механика интеракције, назначавајући стварне димензије свих елемената. Тада се појављује њено величанство физичар.

Одређивање комбинованих акција и реакција подршке

Из одсека за статику у предмету школска механика узећемо две кључне једначине: равнотежу снага и тренутака. Користићемо их за израчунавање одзива носача на које је постављена греда. Ради једноставности израчуна, носачи ће се сматрати зглобним, односно немају круте спојеве (уградбене елементе) на месту контакта са гредом.

Пример металне фарме: 1 – фарма; 2 – греде за летве; 3 – кровиште

На скици прво морате означити висину кровног система, јер се управо на тим местима морају налазити тачке концентрације примењеног оптерећења. Обично се на тачкама примене оптерећења налазе чворови конвергенције заграде, тако да је лакше израчунати оптерећење. Знајући укупну тежину крова и број решетки у шупи, лако је израчунати оптерећење на једној решетки, а фактор једноликости покривања ће одредити да ли ће примењене силе у тачкама концентрације бити једнаке или ће се разликовати. Последње је, успут, могуће ако се на одређеном делу надстрешнице један премазни материјал замени другим, постоји ногоступ или, на пример, простор са неравномерно распоређеним снежним оптерећењем. Такође, ефекат на различите тачке решетке биће неуједначен ако његова горња греда има заокруживање, у овом случају тачке примене силе морају бити повезане сегментима и лук треба сматрати испрекиданом линијом.

Када су све делујуће силе означене на скици решетка, настављамо на израчунавање реакције подршке. У односу на сваки од њих, фарма се може представити као ништа друго него полуга с одговарајућим збиром утицаја на њу. Да бисте израчунали момент силе на горњој тачки, морате да помножите оптерећење у свакој тачки у килограмима са дужином руке примене овог оптерећења у метрима. Прва једначина каже да је збир акција у свакој тачки једнак реакцији подршке:

• 200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6 = Р₂ 6 – једначина равнотеже тренутака у односу на чвор и, где је 6 м дужина рамена)
• Р₂ = (200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6) / 6 = 400 кг

Друга једнаџба одређује равнотежу: збир реакција два ослонца биће тачно једнак примењеној тежини, то јест, знајући реакцију једног ослонца, лако можете пронаћи вредност за други:

• Р₁ + Р₂ = 100 + 200 + 200 + 200 + 100
• Р1 = 800 – 400 = 400 кг

Али не грешите: овде се примењује и правило полуге, тако да ако решетка има значајно проширење изван једног од носача, тада ће оптерећење на овом месту бити веће пропорционално разлици удаљеностима од центра масе до носача.

Диференцијално израчунавање напора

Прелазимо од опћег на посебно: сада је потребно утврдити квантитативну вредност напора који делују на сваки елемент фарме. Да бисмо то учинили, набрајамо сваки сегмент ремена и улошке за пуњење са листом, а затим сваки од њих сматрамо уравнотеженим равним системом.

Ради практичности израчуна, сваки повезни чвор решетке може се представити као векторски дијаграм, где вектори дејства иду дуж уздужних осе елемената. Све што је потребно за прорачун је знати дужину сегмената који се конвергирају на чвору и углове између њих..

Морате кренути од чвора за који је утврђен највећи могући број познатих количина током израчуна реакције ношења. Кренимо од крајњег вертикалног елемента: једначина равнотеже за њега каже да је збир вектора конвергентних оптерећења једнак нули, односно, супротност сили гравитације која делује дуж вертикалне осе једнака је реакцији ослонца, једнакој величини, али супротно знаку. Имајте на уму да је добијена вредност само део укупне реакције носача који делује на одређени чвор, остатак терета ће пасти на водоравне делове појаса.

Чвор б

• -100 + С₁ = 0
• С₁ = 100 кг

Затим прелазимо на крајњи доњи угаони чвор, у коме се конвертирају вертикални и хоризонтални сегменти акорда, као и нагнути упорњак. Сила која делује на вертикални сегмент, израчуната у претходном параграфу, је тежина притиска и реакција носача. Сила која делује на нагнути елемент израчунава се из пројекције осе овог елемента на вертикалну осовину: одузме се гравитационо дејство од реакције подупирања, а затим подели „чисти“ резултат сином угла под којим је завртња нагнута на водоравну. Оптерећење хоризонталног елемента се такође налази пројекцијом, али већ на хоризонталној оси. Ново помножено оптерећење нагнутог елемента множимо са цос угла нагиба растезања и добијамо вредност удара на екстремни хоризонтални сегмент акорда.

Чвор а

• -100 + 400 – грех (33.69) С₃ = 0 – једначина равнотеже по осе у
• С₃ = 300 / грех (33,69) = 540,83 кг – штап 3компримовани
• -С₃ Цос (33,69) + С₄ = 0 – једначина равнотеже по осе Икс
• С₄ = 540,83 цос (33,69) = 450 кг – штап 4испружен

Дакле, сукцесивно прелазећи од чвора до чвора, потребно је израчунати силе које дјелују у свакој од њих. Имајте на уму да вектори са супротним деловањем компримирају шипку и обрнуто – истежу је ако су супротни једни од других.

Одређивање пресека елемената

Када су сва делотворна оптерећења позната по решетки, време је да се одреди пресек елемената. Не мора бити једнак за све делове: каиш је традиционално направљен од ваљаних производа са већим пресеком од делова за пуњење. На тај начин је осигурана сигурносна граница дизајна.

Где: Ф_тр – површина попречног пресека истегнутог дела; Н – напор од конструкцијских оптерећења; Р_и – отпорност дизајнерског материјала; ?_од – коефицијент радних услова.

Ако је све релативно једноставно с ломљивим оптерећењима челичних дијелова, тада се прорачун компримираних шипки изводи не за чврстоћу, већ за стабилност, јер је коначни резултат квантитативно мањи и, сходно томе, сматра се критичном вриједношћу. Може се израчунати помоћу мрежног калкулатора или ручно, претходно утврдивши фактор смањења дужине, који одређује на ком делу укупне дужине се штап може савити. Овај коефицијент зависи од начина причвршћивања ивица шипке: за заваривање подметача је јединица, а у присуству „идеално“ крутих решетки може се приближити 0,5.

Где: Ф_тр – површина попречног пресека компресованог дела; Н – напор од конструкцијских оптерећења; ? – коефицијент избочености компресованих чланова (одређује се из табеле); Р_и – отпорност дизајнерског материјала; ?_од – коефицијент радних услова.

Такође морате знати минимални радијус гирације, дефинисан као квадратни корен квоцијента дељења аксијалног инерцијалног момента на површину попречног пресека. Аксијални момент је одређен обликом и симетријом секције, боље је узети ову вредност из табеле.

Где: ја_Икс – радијус инерције секције; Ј_Икс – инерцијални аксијални тренутак; Ф_тр – попречни пресек.

Стога, ако поделите дужину (узимајући у обзир коефицијент смањења) на минимални радијус гурације, можете добити квантитативну вредност флексибилности. За стабилну шипку испуњава се услов да квоцијент дијељења оптерећења на површину попречног пресјека не смије бити мањи од продукта допуштеног тлачног оптерећења и коефицијента кочења, који се одређује вриједношћу флексибилности одређене шипке и материјалом њене израде..

Где: л_Икс – процењена дужина у равнини решетке; ја_Икс – минимални инерција пресека дуж оси к; л_и – процењена дужина од равнине решетке; ја_и – минимални радијус делова секције дуж оси и.

Имајте на уму да је управо у анализи стабилности компримоване шипке приказана целокупна суштина операцијског решетка. У случају недовољног попречног пресјека елемента, који не омогућава његову стабилност, имамо право додавања тањих прикључака измјеном система причвршћивања. То комплицира конфигурацију решетка, али омогућава већу стабилност с мањом тежином..

Израда делова за фарму

Тачност склапања решетки је изузетно важна, јер смо све прорачуне извршили методом векторских дијаграма, а вектор, као што знате, може бити апсолутно раван. Због тога ће и најмањи напони настали због закривљености услед неправилног постављања елемената учинити решетке изузетно нестабилним..

Прво морате одлучити о димензијама делова спољног појаса. Ако је са доњим снопом све прилично једноставно, за проналажење дужине горње можете користити или питагорејску теорему или тригонометријски однос страна и углова. Потоњи се преферира при раду са материјалима попут угаоне челичне и обликоване цеви. Ако је познат угао нагиба решетке, може се извршити као корекција приликом обрезивања ивица делова. Прави углови појаса повезани су подрезивањем на 45 °, нагнуто – додавањем на 45 ° угао нагиба на једној страни зглоба и одузимањем од друге.

Детаљи пуњења исечени су аналогно елементима каишева. Главни улов је да је фарма строго унифицирани производ, па је за њену производњу потребан прецизан детаљни детаљ. Као и у прорачуну радњи, сваки се елемент мора размотрити појединачно, одређивањем углова конвергенције и, сходно томе, углова подрезаних ивица..

Често се фарме праве са радијусима. Такве конструкције имају сложенију методу прорачуна, али већу конструкцијску чврстоћу, због равномерније перцепције оптерећења. Нема смисла правити елементе за пуњење са заобљеним елементима, али за дијелове каишева то је сасвим примјењиво. Обично се лучни решетке састоје од неколико сегмената који су повезани у тачкама конвергенције носача за пуњење, што се мора узети у обзир приликом пројектовања.

Монтажа на хардверу или заваривању?

Закључно, било би добро навести практичну разлику између метода склапања решетке заваривањем и употребом одвојивих спојева. За почетак, бушење рупа за вијке или заковице у тијелу елемента практично не утиче на његову флексибилност, те се стога у пракси не узима у обзир.

Када је реч о начину причвршћивања елемената решетке, установили смо да се у присуству навоја знатно смањује дужина пресека штапа који се може савити, због чега се његов пресек може смањити. То је предност састављања решетки на решеткама које су причвршћене са стране елемената решетке. У овом случају, нема посебне разлике у начину склапања: загарантована је дужина завара која ће бити довољна да издржи концентроване напоне у чворовима..

Ако је решетка састављена спајањем елемената без решетки, овде су потребне посебне вештине. Снага целог решетка одређује се његовим најмање јаким чвором, и због тога оштећење заваривања бар једног од елемената може довести до уништења целе структуре. Ако немате довољно вештина заваривања, препоручује се састављање вијцима или заковицама помоћу стезаљки, угаоних носача или покровних плоча. У том случају, причвршћивање сваког елемента на чвор мора се извршити најмање у двије тачке.