Визначення зусилля, що вириває (чому дюбель не тримається в стіні) - Доктор Лом
Коли ми вішаємо на стіну будь-який вантаж, будь то пластикова рамка з фотографією, вішалка для одягу або накопичувальний водонагрівач, то такий вантаж незмінно створює зусилля, що вириває, і тому неправильно закріплена вішалка або водонагрівач в результаті цього цілком можуть виявитися не на стіні, а на підлозі. Чому це відбувається? Якщо предмет важить наприклад 100 кг, то й одне кріплення має витримувати зрізне зусилля 100 кг і всі справи, але не все так просто.
Справа в тому, що будь-який із вищеперелічених нами предметів має певний обсяг. Це означає, що такий предмет має свій центр тяжкості, таким чином об'ємне навантаження від цього предмета можна звести до зосередженого, прикладеного в центрі тяжіння. І якщо забезпечити опору цьому предмету безпосередньо під центром ваги, цей предмет нікуди не подінеться.
Наприклад, якщо накопичувальний водонагрівач покласти на підлогу, то він лежатиме, при цьому з точки зору теоретичної механіки підлогу цілком можна замінити іншою зосередженою силою, спрямованою протилежно чинному навантаженню, зосередженому в центрі тяжкості і рівною за значенням. Водонагрівач, як і раніше, перебуватиме в стані рівноваги, як і заповідав нам Ньютон.
А ось якщо ми підвісимо цей самий водонагрівач на стіну, то як не дивно на кріплення водонагрівача діятимуть додаткові сили і залежатиме значення цих сил не тільки від відстані між центром ваги та стіною, а й від відстані між нижньою та верхньою опорою водонагрівача.
Спробуємо розібратися в цьому на наступному прикладі: у нас є накопичувальний водонагрівач на 80 літрів води та з власною вагою 20 кг. Центр вагиводонагрівач розташований на відстані 10 см по горизонталі від стіни (для спрощення розрахунків). Відповідно максимальне навантаження, що виникає при заповненні бака становитиме приблизно 100 кг і вона може розглядатися як прикладена до центру ваги водонагрівача на відстані 10 см від стіни. При цьому відстань між кріпленнями водонагрівача становить 40 см. Візуально це виглядатиме приблизно так:
Малюнок 421.1. Розрахункова схема для визначення зусиль, що виривають, для накопичувального водонагрівача
На малюнку 421.а) показані основні геометричні параметри для водонагрівача, що розглядається. Такий водонагрівач ніщо не заважає нам розглядати як консольну балку, показану на малюнку 421.б). У такій консольній балці крім вертикальної опорної реакції, в даному випадку не розглядається (умовно вертикальні реакції на нижній і верхній опорах можна прийняти по 50 кг), на опорі виникатиме згинальний момент, епюра якого показана на малюнку 421.в). Ну а будь-який згинальний момент можна розглядати як пару сил, та й у даному випадку це буде правильніше, оскільки немає у нас ніякої консольної балки, а є водонагрівач, прикріплений до стіни зверху та знизу (рисунок 421.г).
Так як у наведеному випадку відстань між верхнім і нижнім кріпленнями становить 40 см, то значення горизонтальних опорних реакцій складе в результаті по 25 кг. Причому як видно з малюнка 421.г) ці реакції в протилежні сторони, тобто. сума сил, що діють уздовж осіх, дорівнює нулю, а отже, умови рівноваги системи виконуються. А різні напрями опорних горизонтальних реакцій означають, що у верхній опорі виникає розтягує зусилля, тобто. сила 25 кг намагається вирвати анкер або дюбель ізстіни. А на нижній опорі - стискаюче зусилля, великих проблем для анкері або дюбеля як правило не створює (проте якщо конструкція кріплення така, що довжина стрижня, що виступає зі стіни. є значною по відношенню до діаметра або параметрів поперечного перерізу, то його потрібно додатково перевірити на стійкість)
Тим часом, якщо той же водонагрівач загальною вагою 100 кг буде мати відстань по горизонталі від центру тяжіння до стіни 20 см, при цьому відстань між верхнім і нижнім кріпленням буде теж 20 см, то шляхом нескладних математичних обчислень ми визначимо, що значення горизонтальних опорних реакцій становитиме вже з 100 кг, тобто. вже вчетверо більше. Ось такі вони – хитрощі сопромату.
Примітка : такі розрахункові передумови можна застосовувати для будь-яких предметів. Наприклад, будь-які двері, що навішуються за допомогою двох навісів, також можна розглядати як предмет з верхньою та нижньою опорою, що має центр тяжіння з деякою відстанню по горизонталі від опор. Ось тільки при розрахунку дверей слід враховувати, що навантаження може бути динамічним.
Для терміналів номер Яндекс Гаманці410012390761783
Для України – номер гривневої картки (Приватбанк)5168 7422 0121 5641
Гаманець webmoney:R158114101090
- Розрахунок конструкцій. Розрахункові передумови
Здрастуйте, на жаль не знаю вашого імені по батькові. Підкажіть, будь ласка, у мене горизонтальне розташування бойлера. Я зробив усі виміри та порахував. У мене бетонна стіна 15 см. До сьогодення висівуспішно висів бойлер на 50 літрів. Зараз міняю на 80 л. Висів він на двох анкерних болтах із гаком. М 10 та 7 см довжина. Вирішив повішати на такі самі. Але при просвердлюванні стіни виявилося що через 6 сі там порожнину в 2 - 3 см потім знову стіна. І виходить що анкери тримаються тільки за ці 6 см стіни. Ось у мене і є сумніви, що стіна не витримає 110 кг. Думаю, що щось ґрунтовніше потрібно.
Мої розрахунки. h-46 Q-110 l-35. M-3850кгс див, R-3850/46=83,69кг.
Олександр. Розрахунки тут наводити не буду, але загалом 6 см бетонної стіни - це ще дуже непоганий варіант і два анкерні болти повинні витримувати навантаження з хорошим запасом.
Скажу більше, у мене бойлер на 80 літрів висить на шлакоблоках з товщиною стінки 2 см (плитку та клей не враховую, тому що вішав по свіжоукладеній плитці). Правда бойлер вертикальний, але все-таки.
Низький вам уклін!Дякую!