Proračun i izrada metalnih rešetki za nadstrešnicu

Sadržaj članka



Proračun metalnih konstrukcija postao je kamen spoticanja za mnoge graditelje. Koristeći primjer najjednostavnijih rešetki za vanjsku šupu, reći ćemo vam kako pravilno izračunati opterećenja, a također ćemo dijeliti jednostavne metode samostalnog sastavljanja bez korištenja skupe opreme.

Proračun i izrada metalnih rešetki za nadstrešnicu

Opća metodologija izračuna

Nosači se koriste tamo gdje je nepraktično koristiti čvrstu noseću gredu. Ove strukture karakterizira niža prostorna gustoća, a zadržavaju stabilnost na percipiranje udaraca bez deformacija zbog ispravnog rasporeda dijelova.

Konstrukcijski se rešetka sastoji od vanjskog akorda i elemenata za ispunu. Suština rada takve rešetke je prilično jednostavna: budući da svaki horizontalni (uvjetno) element ne može izdržati potpuno opterećenje zbog nedovoljno velikog presjeka, dva su elementa smještena na osi glavnog udara (gravitacije) na takav način da udaljenost između njih pruža dovoljno veliki presjek cijele konstrukcije … To se može objasniti još jednostavnije na sljedeći način: s gledišta percepcije opterećenja, rešetka se smatra kao da je izrađena od čvrstog materijala, dok punjenje daje dovoljnu čvrstoću, samo na temelju izračunate primijenjene težine.

Konstrukcija rešetka iz profilne cijeviStruktura rešetke izrađena je od oblikovane cijevi: 1 – donji remen; 2 – narukvice; 3 – stalci; 4 – bočni pojas; 5 – gornji pojas

Ovaj je pristup krajnje jednostavan i često je više nego dovoljan za izgradnju jednostavnih metalnih konstrukcija, međutim, uz grubi proračun, potrošnja materijala je izuzetno velika. Detaljnije razmatranje postojećih utjecaja pomaže da se potrošnja metala smanji za 2 ili više puta, a ovaj će pristup biti najkorisniji za naš zadatak – osmisliti lagan i prilično čvrst krug, a zatim ga sastaviti..

Vrste nadstrešnica za nadstrešniceGlavni profili rešetki za nadstrešnicu: 1 – trapezoidni; 2 – s paralelnim pojasevima; 3 – trokutasti; 4 – lučno

Započinjete definiranjem ukupne konfiguracije za vaše farme. Obično ima trokutasti ili trapezoidni profil. Donji element remena postavljen je uglavnom vodoravno, gornji – pod kutom, što osigurava ispravan nagib krovnog sustava. U ovom slučaju, presjek i čvrstoća akordnih elemenata trebaju biti odabrani tako da konstrukcija može podržati vlastitu težinu postojećim sustavom potpore. Dalje dodajete vertikalne mostove i obline u bilo kojoj količini. Struktura mora biti prikazana na skici kako bi se prikazala mehanika interakcije, naznačivši stvarne dimenzije svih elemenata. Tada je dolazi njezino veličanstvo fizičar.

Određivanje kombiniranih akcija i reakcija potpore

Iz odjeljka za statiku školskog kolegija mehanike uzet ćemo dvije ključne jednadžbe: ravnotežu snaga i trenutaka. Koristit ćemo ih za izračun odziva nosača na koje je postavljena greda. Radi jednostavnosti izračuna, nosači će se smatrati zglobnim, tj. Nemaju krute spojeve (ugrade) na mjestu dodira s gredom.

Proračun metalnog rešetkaPrimjer metalne farme: 1 – farma; 2 – letvice greda; 3 – krovište

Na skici najprije morate označiti visinu krovnog sustava, jer se upravo na tim mjestima trebaju nalaziti točke koncentracije primijenjenog opterećenja. Obično se na mjestima primjene opterećenja nalaze čvorovi konvergencije zagrade, tako da je lakše izračunati opterećenje. Znajući ukupnu težinu krova i broj rešetki u nadstrešnici, nije teško izračunati opterećenje na jednoj rešetki, a faktor jednolikosti pokrivanja utvrdit će da li su primijenjene sile u točkama koncentracije jednake ili će se razlikovati. Potonje je, usput, moguće ako se u određenom dijelu nadstrešnice jedan materijal za oblaganje zamijeni drugim, postoji nasip ili, na primjer, područje s neravnomjerno raspoređenim opterećenjem snijega. Također, učinak na različite točke rešetke bit će neujednačen ako njegova gornja greda ima zaokruživanje, u ovom slučaju mjesta primjene sile moraju biti povezana segmentima i luk treba smatrati isprekidanom linijom.

Proračun metalnog rešetka

Kad su na djelu skica označene sve djelujuće snage, nastavljamo s izračunavanjem reakcije potpore. U pogledu svakog od njih, poljoprivredno gospodarstvo može se prikazati samo kao poluga s pripadajućim zbrojem utjecaja na nju. Da biste izračunali moment sile na gornjoj točki, morate pomnožiti opterećenje u svakoj točki u kilogramima s duljinom ruke primjene ovog opterećenja u metrima. Prva jednadžba kaže da je zbroj akcija u svakoj točki jednak reakciji potpore:

  • 200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6 = R2 6 – jednadžba ravnoteže trenutaka u odnosu na čvor i, gdje je 6 m duljina ramena)
  • R2 = (200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6) / 6 = 400 kg

Druga jednadžba određuje ravnotežu: zbroj reakcija dvaju nosača bit će točno jednak primijenjenoj težini, to jest, znajući reakciju jednog oslonca, lako možete pronaći vrijednost za drugu:

  • R1 + R2 = 100 + 200 + 200 + 200 + 100
  • R1 = 800 – 400 = 400 kg

Ali nemojte pogriješiti: ovdje se primjenjuje i pravilo poluge, tako da ako rešetka ima značajno proširenje izvan jednog od nosača, tada će opterećenje na ovom mjestu biti veće razmjerno razlici udaljenosti od središta mase do potpornja.

Izračun diferencijalnog napora

Prelazimo iz općeg u posebni: sada je potrebno utvrditi kvantitativnu vrijednost napora koji djeluju na svaki element farme. Da bismo to učinili, nabrajamo svaki segment remena i umetke za punjenje s listom, a zatim svaki od njih smatramo uravnoteženim ravnim sustavom.

Proračun metalnog rešetka

Radi praktičnosti izračuna, svaki vezni čvor rešetke može se prikazati kao vektorski dijagram, gdje se vektori djelovanja kreću duž uzdužnih osi elemenata. Sve što je potrebno za proračun je znati duljinu segmenata koji se konvergiraju na čvoru i kutove između njih..

Proračun metalnog rešetka

Proračun metalnog rešetka

Morate započeti s čvorom za koji je utvrđen najveći mogući broj poznatih količina tijekom izračuna reakcije potpore. Započnimo s ekstremnim okomitim elementom: jednadžba ravnoteže za njega kaže da je zbroj vektora konvergentnih opterećenja jednak nuli, odnosno, suprotnost sili gravitacije koja djeluje duž okomite osi jednaka je reakciji potpore, jednakoj po veličini, ali suprotno znaku. Imajte na umu da je dobivena vrijednost samo dio cjelokupne reakcije nosača koji djeluje na određeni čvor, ostatak tereta padat će na vodoravne dijelove pojasa.

Proračun metalnog rešetkaČvor b

  • -100 + S1 = 0
  • S1 = 100 kg

Zatim prelazimo na krajnji donji kutni čvor, u kojem se konvergiraju okomiti i vodoravni segmenti akorda, kao i nagnuti uzorak. Sila koja djeluje na vertikalni segment, izračunata u prethodnom stavku, je težina pritiska i reakcija nosača. Sila koja djeluje na nagnuti element izračunava se iz projekcije osi ovog elementa na vertikalnu os: oduzme se gravitacijsko djelovanje od reakcije podupiranja, a zatim se rezultat “čistog” podijeli sinom kuta pod kojim je zavoj nagnut prema vodoravnoj. Opterećenje vodoravnog elementa nalazi se također izbočenjem, ali već na vodoravnoj osi. Novo pomnoženo opterećenje nagnutog elementa množimo s cosom nagiba ograde i dobivamo vrijednost udara na ekstremni vodoravni segment akorda..

Proračun metalnog rešetkaČvor

  • -100 + 400 – grijeh (33,69) S3 = 0 – jednadžba ravnoteže po osi na
  • S3 = 300 / grijeh (33,69) = 540,83 kg – štap 3komprimirani
  • -S3 Cos (33,69) + S4 = 0 – jednadžba ravnoteže po osi x
  • S4 = 540,83 cos (33,69) = 450 kg – štap 4rastegnut

Dakle, sukcesivno prelazeći iz čvora u čvor, potrebno je izračunati sile koje djeluju u svakom od njih. Imajte na umu da vektori usmjereni u suprotnom smjeru komprimiraju šipku i obrnuto – ispružite je ako su usmjereni suprotno jedan od drugog.

Određivanje presjeka elemenata

Kada su poznata sva glumačka opterećenja za rešetke, vrijeme je da se odredi presjek elemenata. Ne mora biti jednak za sve dijelove: pojas se tradicionalno izrađuje od valjanih proizvoda s većim presjekom od dijelova za punjenje. To osigurava sigurnosnu granicu dizajna.

Proračun presjeka zatezne šipke

Gdje: Ftr – površina poprečnog presjeka ispruženog dijela; N – napor od projektnih opterećenja; Ry – otpornost dizajnerskog materijala; ?iz – koeficijent radnih uvjeta.

Ako je s razbijanjem opterećenja čeličnih dijelova sve relativno jednostavno, tada se proračun komprimiranih šipki izvodi ne za snagu, već za stabilnost, jer je konačni rezultat kvantitativno manji i, shodno tome, smatra se kritičnom vrijednošću. Može se izračunati pomoću mrežnog kalkulatora ili ručno, prethodno utvrdivši faktor smanjenja duljine, koji određuje na kojem se dijelu ukupne duljine štap može saviti. Taj koeficijent ovisi o metodi pričvršćivanja rubova šipke: za kuglasto zavarivanje je jedinica, a u prisutnosti “idealno” krutih utora može se približiti 0,5.

Gdje: Ftr – područje presjeka komprimiranog dijela; N – napor od projektnih opterećenja; ? – koeficijent izbočenosti komprimiranih članova (određen iz tablice); Ry – otpornost dizajnerskog materijala; ?iz – koeficijent radnih uvjeta.

Također morate znati minimalni polumjer gibanja, definiran kao kvadratni korijen kvocijenta dijeljenja aksijalnog inercijskog trenutka na područje poprečnog presjeka. Aksijalni trenutak određen je oblikom i simetrijom presjeka, bolje je uzeti ovu vrijednost iz tablice.

Polumjer guracije sekcije

Gdje: jax – polumjer inercije presjeka; Jx – inercijski aksijalni trenutak; Ftr – poprečni presjek područja.

Stoga, ako duljinu (uzimajući u obzir koeficijent smanjenja) podijelite s minimalnim polumjerom guracije, možete dobiti kvantitativnu vrijednost fleksibilnosti. Za stabilnu šipku ispunjava se uvjet da kvocijent dijeljenja opterećenja na površinu poprečnog presjeka ne smije biti manji od produkta dopuštenog tlačnog opterećenja i koeficijenta izbočenja, koji se određuje vrijednošću fleksibilnosti određene šipke i materijalom njezine izrade..

Formula fleksibilnosti

Gdje: lx – procijenjena duljina u ravnini rešetke; jax – minimalni polumjer gibanja presjeka duž osi x; ly – procijenjena duljina od ravnine rešetke; jay – minimalni polumjer gibanja presjeka duž osi y.

Imajte na umu da je u analizi stabilnosti komprimirane šipke prikazana cijela suština operacijskog sloja. U slučaju nedovoljnog presjeka elementa, koji ne omogućava njegovu stabilnost, imamo pravo na dodavanje tanjih spojeva promjenom sustava pričvršćivanja. To komplicira konfiguraciju rešetka, ali omogućava veću stabilnost s manjom težinom..

Izrada dijelova za farmu

Točnost sastavljanja rešetki je izuzetno važna, jer smo sve proračune izveli metodom vektorskih dijagrama, a vektor, kao što znate, može biti apsolutno ravno. Zbog toga će i najmanji naponi koji proizlaze iz izobličenja zbog nepravilnog postavljanja elemenata učiniti truste izuzetno nestabilnima..

Prvo morate odlučiti o dimenzijama dijelova vanjskog pojasa. Ako je s donjom zrakom sve prilično jednostavno, tada za pronalaženje duljine gornje možete upotrijebiti ili pitagorejski teorem ili trigonometrijski omjer stranica i kutova. Potonji se preferira pri radu s materijalima poput kutne čelične i oblikovane cijevi. Ako je poznat kut nagiba krovne konstrukcije, može se izvršiti korekcija prilikom obrezivanja rubova dijelova. Pravi kutovi pojasa povezani su obrezivanjem na 45 °, nagnuto – dodavanjem na 45 ° kuta nagiba s jedne strane spoja i oduzimanjem od drugog.

Zavarivanje dijelova rešetki

Pojedinosti za punjenje izrezane su analogno elementima remena. Glavni je ulov da je poljoprivredno gospodarstvo strogo unificirani proizvod, pa je za njegovu izradu potreban precizan detaljni prikaz. Kao i u proračunu radnji, svaki se element mora razmotriti pojedinačno, određivanjem kutova konvergencije i, u skladu s tim, kutova podrezanih rubova..

Farme se rade s radijusima. Takve konstrukcije imaju složeniju metodu proračuna, ali veću konstrukcijsku čvrstoću, zbog ujednačenije percepcije opterećenja. Nema smisla praviti elemente punila s zaobljenim elementima, ali za dijelove remena prilično je primjenjivo. Obično se lučni rešetke sastoje od nekoliko segmenata koji su povezani na mjestima konvergencije nosača za punjenje, što se mora uzeti u obzir pri projektiranju.

Segment radijusa

Polumjerasti nadstrešnici s radijusom

Montaža na hardveru ili zavarivanju?

Zaključno, bilo bi lijepo navesti praktičnu razliku između načina sastavljanja rešetke zavarivanjem i upotrebom odvojivih spojeva. Za početak, bušenje rupa za vijke ili zakovice u tijelu elementa praktično ne utječe na njegovu fleksibilnost, te se stoga u praksi ne uzima u obzir.

Sastavljanje metalne rešetke

Kada smo došli do metode pričvršćivanja elemenata rešetke, otkrili smo da se u prisustvu gustera duljina presjeka šipke koji se može saviti značajno smanjuje, zbog čega se njegov presjek može smanjiti. To je prednost sastavljanja rešetki na utorima, koji su pričvršćeni na bočne dijelove rešetki. U ovom slučaju, nema posebne razlike u načinu sklapanja: zajamčeno je da će duljina zavare biti dovoljna da podnese koncentrirana naprezanja u čvorovima..

Izrada metalnog rešetka iz oblikovane cijevi

Ako je rešetka sastavljena spajanjem elemenata bez gusjenica, ovdje su potrebne posebne vještine. Čvrstoća cijelog rešetka određuje se njegovim najmanje jakim čvorom, te stoga kvar zavarivanja barem jednog od elemenata može dovesti do uništenja cijele konstrukcije. Ako nemate dovoljno zavarivačkih vještina, preporuča se sastaviti s vijcima ili zakovicama pomoću stezaljki, kutnih nosača ili pokrovnih ploča. U tom se slučaju pričvršćivanje svakog elementa na čvor mora provesti najmanje u dvije točke.

Ocijenite članak
( Još nema ocjena )
Dodaj komentare

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: