Subiectul acestui articol este calculul unui baldachin din policarbonat cu propriile mâini. Trebuie să învățăm cum să calculăm principalii parametri ai structurii asociați cu rezistența și dimensiunile acesteia. Deci să mergem.
Ce calculăm
Trebuie să învățăm cum să calculăm:
- Grosimea policarbonatului și pasul lăzii în funcție de încărcarea așteptată de zăpadă pe metru pătrat.
- Dimensiunile capacului arcului (care din punct de vedere al geometriei se reduce la calcularea lungimii arcului).
Pentru a clarifica: explorăm modalități de a calcula arcul pentru raza și unghiul cunoscut al sectorului, precum și pentru cazul în care cunoaștem doar distanțele dintre punctele extreme ale suprafeței arcului.
- Secțiunea minimă a conductei cu o sarcină de încovoiere cunoscută.
În această ordine, vom merge mai departe.
Grosimea strungării și a acoperirii
Să începem cu calculul încărcăturii de zăpadă.
Înainte de a ne da seama cum să calculăm un baldachin din policarbonat, vom formula câteva ipoteze pe care se bazează calculul.
- Datele date sunt relevante pentru materiale de înaltă calitate, fără semne de distrugere prin radiații ultraviolete. Policarbonatul fără filtru UV devine casant după 2-3 ani de funcționare la lumină.
- Neglijăm în mod deliberat stabilitatea limitată la deformare a lăzii, considerând-o a fi absolut puternică.
Și acum - o masă care vă va ajuta să alegeți grosimea optimă a policarbonatului și pasul lăzii.
| Sarcina, kg/m2 | Dimensiunile celulei cutiei cu grosimea policarbonatului, 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 | |
Arc
Calcul pe rază și sector
Cum se calculează arcul pentru un baldachin dacă cunoaștem raza de îndoire și sectorul arcului?
Formula va arăta ca P=pi*r*n/180, unde:
- P este lungimea arcului (în cazul nostru, lungimea unei foi de policarbonat sau a unei țevi de profil, care va deveni un element al cadrului).
- pi este numărul „pi” (în calcule care nu necesită o precizie extrem de mare, de obicei luată egală cu 3,14).
- r este raza arcului.
- n este unghiul arcului în grade.
Să calculăm, de exemplu, cu propriile mâini lungimea arcului baldachinului cu o rază de 2 metri și un sector de 35 de grade.
P \u003d 3,14 * 2 * 35 / 180 \u003d 1,22 metri.
În procesul de lucru, apare adesea situația opusă: este necesar să se ajusteze raza și sectorul arcului la o lungime fixă a arcului. Motivele sunt clare: prețul policarbonatului este suficient de mare pentru a minimiza cantitatea de deșeuri.
Evident, în acest caz produsul sectorului și raza va fi egal cu P/pi*180.
Să încercăm să potrivim arcul sub o foaie standard de 6 metri lungime. 6/3,14*180=343,9 (cu rotunjire). În plus - o selecție simplă de valori cu un calculator în mână: de exemplu, pentru un sector de arc de 180 de grade, puteți lua raza egală cu 343,9 / 180 \u003d 1,91 metri; cu o rază de 2 metri, sectorul va fi egal cu 343,9 / 2 \u003d 171,95 grade.
Calcul prin acorduri
Cum arată calculul designului unui baldachin din policarbonat cu arc dacă avem doar informații despre distanța dintre marginile arcului și înălțimea acestuia?
În acest caz, se aplică așa-numita formulă Huygens. Pentru a-l folosi, să împărțim mental coarda care leagă capetele arcului în jumătate, după care desenăm o perpendiculară pe coarda din mijloc.
Formula în sine are forma Р=2l+1/3*(2l-L), unde l este coarda AM și L este coarda AB.
Important: calculul oferă un rezultat aproximativ. Eroarea maximă este de 0,5%; cu cât sectorul unghiular al arcului este mai mic, cu atât eroarea este mai mică.
Să calculăm lungimea arcului pentru cazul în care AB \u003d 2 m și AM - 1,2 m.
P=2*1,2+1/3*(2*1,2-2)=2,4+1/3*0,4=2,533 metri.
Calculul secțiunii cu o sarcină de încovoiere cunoscută
Destul de o situație de viață: o parte din baldachin este o vizieră de lungime cunoscută. Putem estima aproximativ sarcina maximă de zăpadă pe ea. Cum să alegeți o țeavă de profil dintr-o astfel de secțiune pentru grinzi, astfel încât să nu se îndoaie sub sarcină?
Notă! În mod deliberat, nu atingem cum să calculăm sarcina pe baldachin. Evaluarea încărcăturii de zăpadă și vânt este un subiect complet autosuficient pentru un articol separat.
Pentru a calcula, avem nevoie de două formule:
- M = FL, unde M este momentul încovoietor, F este forța aplicată la capătul pârghiei în kilograme (în cazul nostru, greutatea zăpezii pe vizor), iar L este lungimea pârghiei (lungimea a grinzii care suportă sarcina de la zăpadă, de la elementele de fixare din margine în punct) în centimetri.
- M/W=R, unde W este momentul de rezistență și R este rezistența materialului.
Și cum ne va ajuta această grămadă de valori necunoscute?
De la sine, nimic. Unele date de referință lipsesc pentru calcul.
| calitate de oțel | Rezistența (R), kgf/cm2 |
| St3 | 2100 |
| St4 | 2100 |
| St5 | 2300 |
| 14G2 | 2900 |
| 15GS | 2900 |
| 10G2S | 2900 |
| 10G2SD | 2900 |
| 15HSND | 2900 |
| 10HSND | 3400 |
Referință: Oțelurile St3, St4 și St5 sunt de obicei utilizate pentru țevile profesionale.
Acum, pe baza datelor pe care le avem, putem calcula momentul de rezistență la încovoiere a țevii profilate. Hai să facem asta.
Să presupunem că 400 de kilograme de zăpadă se acumulează pe un baldachin de doi metri cu trei grinzi portante din oțel St3.Pentru a simplifica calculele, vom fi de acord că întreaga sarcină cade pe marginea vizierei. Evident, sarcina pe fiecare grindă va fi de 400/3=133,3 kg; cu o pârghie de doi metri, momentul încovoietor va fi egal cu 133,3 * 200 \u003d 26660 kgf * cm.
Acum calculăm momentul de rezistență W. Din ecuația 26660 kgf * cm / W = 2100 kgf / cm2 (rezistența oțelului) rezultă că momentul de rezistență ar trebui să fie de cel puțin 26660 kgf * cm / 2100 kgf / cm2 = 12,7 cm3.
Cum ne va conduce valoarea momentului de rezistență la dimensiunile conductei? Prin tabelele de sortiment conținute în GOST 8639-82 și GOST 8645-68 reglementând dimensiunile țevilor pătrate și formate. Pentru fiecare dimensiune, ele indică momentul corespunzător de rezistență, iar pentru o secțiune dreptunghiulară - de-a lungul fiecărei axe.
După verificarea tabelelor, aflăm că dimensiunea minimă a unei țevi pătrate cu caracteristicile cerute este de 50x50x7,0 mm; dreptunghiular (cu orientare verticală a laturii mai mari) - 70x30x5,0 mm.
Concluzie
Sperăm că nu am suprasolicitat cititorul cu o abundență de cifre și formule uscate. Ca întotdeauna, informații suplimentare despre metodele de calcul și proiectare a copertinelor din policarbonat pot fi găsite în videoclipul din acest articol. Noroc!
Te-a ajutat articolul?