El tema d'aquest article és el càlcul d'un dosser de policarbonat amb les vostres pròpies mans. Hem d'aprendre a calcular els principals paràmetres de l'estructura associats a la seva resistència i dimensions. Així doncs, anem.
Què calculem
Hem d'aprendre a calcular:
- El gruix del policarbonat i el pas de la caixa en funció de la càrrega de neu prevista per metre quadrat.
- Dimensions de la coberta de l'arc (que en termes de geometria es redueix a calcular la longitud de l'arc).
Per aclarir: estem explorant maneres de calcular l'arc per al radi i l'angle coneguts del sector, així com per al cas en què només coneixem les distàncies entre els punts extrems de la superfície de l'arc.
- Secció mínima de canonada amb una càrrega de flexió coneguda.
En aquest ordre, seguirem endavant.
Tornatge i gruix de recobriment
Comencem amb el càlcul de la càrrega de neu.
Abans d'esbrinar com calcular un dosser de policarbonat, formularem un parell de supòsits en què es basa el càlcul.
- Les dades proporcionades són rellevants per a material d'alta qualitat sense signes de destrucció per radiació ultraviolada. El policarbonat sense filtre UV es torna trencadís després de 2-3 anys de funcionament a la llum.
- Descuidem deliberadament la limitada estabilitat de deformació de la caixa, considerant-la absolutament forta.
I ara: una taula que us ajudarà a triar el gruix òptim de policarbonat i el pas de la caixa.
| Càrrega, kg/m2 | Dimensions de la cel·la de caixa amb gruix de policarbonat, mm | |||
| 6 | 8 | 10 | 16 | |
| 100 | 1050 x 790 | 1200 x 900 | 1320 x 920 | 1250 x 950 |
| 900 x 900 | 950 x 950 | 1000 x 1000 | 1100 x 1100 | |
| 820 x 1030 | 900 x 1100 | 900 x 1150 | 950 x 1200 | |
| 160 | 880 x 660 | 1000 x 750 | 1050 x 750 | 1150 x 900 |
| 760 x 760 | 830 x 830 | 830 x 830 | 970 x 970 | |
| 700 x 860 | 750 x 900 | 750 x 950 | 850 x 1050 | |
| 200 | 800 x 600 | 850 x 650 | 950 x 700 | 1100 x 850 |
| 690 x 690 | 760 x 760 | 780 x 780 | 880 x 880 | |
| 620 x 780 | 650 x 850 | 700 x 850 | 750 x 950 | |
Arc
Càlcul per radi i sector
Com calcular l'arc d'un dosser si coneixem el radi de flexió i el sector de l'arc?
La fórmula es veurà com P=pi*r*n/180, on:
- P és la longitud de l'arc (en el nostre cas, la longitud d'una làmina de policarbonat o una canonada de perfil, que es convertirà en un element del marc).
- pi és el nombre "pi" (en càlculs que no requereixen una precisió extremadament alta, normalment es pren igual a 3,14).
- r és el radi de l'arc.
- n és l'angle de l'arc en graus.
Anem, com a exemple, a calcular amb les nostres pròpies mans la longitud de l'arc del dosser amb un radi de 2 metres i un sector de 35 graus.
P \u003d 3,14 * 2 * 35 / 180 \u003d 1,22 metres.
En el procés de treball, sovint es produeix la situació contrària: cal ajustar el radi i el sector de l'arc a una longitud fixa de l'arc. Els motius són clars: el preu del policarbonat és prou alt com per minimitzar la quantitat de residus.
Evidentment, en aquest cas el producte del sector i el radi serà igual a P/pi*180.
Intentem encaixar l'arc sota un full estàndard de 6 metres de llarg. 6/3,14*180=343,9 (amb arrodonit). A més, una selecció senzilla de valors amb una calculadora a la mà: per exemple, per a un sector d'arc de 180 graus, podeu prendre un radi igual a 343,9 / 180 \u003d 1,91 metres; amb un radi de 2 metres, el sector serà igual a 343,9 / 2 \u003d 171,95 graus.
Càlcul per acords
Com és el càlcul del disseny d'una marquesina de policarbonat amb arc si només tenim informació sobre la distància entre les vores de l'arc i la seva alçada?
En aquest cas, s'aplica l'anomenada fórmula de Huygens. Per utilitzar-lo, dividim mentalment la corda que connecta els extrems de l'arc per la meitat, després dibuixem una perpendicular a la corda al mig.
La fórmula en si té la forma Р=2l+1/3*(2l-L), on l és l'acord AM i L és l'acord AB.
Important: el càlcul dóna un resultat aproximat. L'error màxim és del 0,5%; com més petit és el sector angular de l'arc, menor és l'error.
Calculem la longitud de l'arc per al cas en què 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 metres.
Càlcul de la secció amb una càrrega de flexió coneguda
Tota una situació de vida: part del dosser és una visera de longitud coneguda. Podem estimar aproximadament la càrrega màxima de neu sobre ell. Com triar una canonada de perfil d'aquesta secció per a bigues perquè no es doblegui sota càrrega?
Nota! No toquem deliberadament com calcular la càrrega del dosser. L'avaluació de la càrrega de neu i vent és un tema completament autosuficient per a un article separat.
Per calcular necessitem dues fórmules:
- M = FL, on M és el moment de flexió, F és la força aplicada a l'extrem de la palanca en quilograms (en el nostre cas, el pes de la neu a la visera) i L és la longitud de la palanca (la longitud de la biga que suporta la càrrega de la neu, d'aresta a punta) en centímetres.
- M/W=R, on W és el moment de resistència i R és la resistència del material.
I com ens ajudarà aquest munt de valors desconeguts?
Per si sol, res. Falten algunes dades de referència per al càlcul.
| grau d'acer | Força (R), kgf/cm2 |
| St3 | 2100 |
| St4 | 2100 |
| St5 | 2300 |
| 14G2 | 2900 |
| 15GS | 2900 |
| 10G2S | 2900 |
| 10G2SD | 2900 |
| 15HSND | 2900 |
| 10HSND | 3400 |
Referència: Els acers St3, St4 i St5 s'utilitzen normalment per a canonades professionals.
Ara, a partir de les dades que tenim, podem calcular el moment de resistència a la flexió de la canonada de perfil. Fem això.
Suposem que s'acumulen 400 quilograms de neu en un dosser de dos metres amb tres bigues portants fetes d'acer St3.Per simplificar els càlculs, acordarem que tota la càrrega cau a la vora de la visera. Evidentment, la càrrega a cada biga serà de 400/3=133,3 kg; amb una palanca de dos metres, el moment de flexió serà igual a 133,3 * 200 \u003d 26660 kgf * cm.
Ara calculem el moment de resistència W. De l'equació 26660 kgf * cm / W = 2100 kgf / cm2 (resistència de l'acer) es dedueix que el moment de resistència hauria de ser almenys 26660 kgf * cm / 2100 kgf / cm2 = 12,7 cm3.
Com ens portarà el valor del moment de resistència a les dimensions de la canonada? A través de les taules d'assortiment contingudes en GOST 8639-82 i GOST 8645-68 que regulen les dimensions de canonades quadrades i amb forma. Per a cada mida, indiquen el moment de resistència corresponent i, per a una secció rectangular, al llarg de cadascun dels eixos.
Després de revisar les taules, descobrim que la mida mínima d'una canonada quadrada amb les característiques requerides és de 50x50x7,0 mm; rectangular (amb orientació vertical del costat més gran) - 70x30x5,0 mm.
Conclusió
Esperem no haver sobrecarregat el lector amb una gran quantitat de figures seques i fórmules. Com sempre, es pot trobar informació addicional sobre els mètodes de càlcul i disseny de marquesines de policarbonat al vídeo d'aquest article. Bona sort!
T'ha ajudat l'article?