Пятка Codex: что там за детали и где ей тяжело
Всё ниже нарисовано на настоящей модели пятки Codex (та, что на странице узла называется «предыдущая версия · отдельные фиксаторы»). Слова, которые я употребляю, расшифрованы прямо по картинкам.
1. Из чего состоит пятка
Нога — коричневая доска из фанеры 24 мм, это ламель купола, которая приходит в угол. Их две на пятку, они стоят под углом друг к другу.
Ребро — зелёная пластина поперёк. Их два. Ребро проходит сквозь обе ноги и сквозь центральную пластину, как шпилька сквозь три листа. Именно ребро связывает ноги с основанием.
Окно — прорезь в ноге, через которую проходит ребро. Размер окна 24,6 × 100 мм, чуть больше толщины и ширины ребра.
Ухо ребра — та часть ребра, которая торчит наружу из ноги после окна. В ухе есть паз под фиксатор.
Фиксатор — жёлтый ключ в форме буквы Т. Он лежит на ноге снаружи, проходит через паз в ухе и не даёт ребру выскочить обратно. Держится одним болтом М6.
Центральная пластина — вертикальная фанера посередине, между ногами, к ней снизу крепятся опоры и стальные уголки к плите.
Торец ноги — нижний конец ноги, он опирается на фанерные опоры.
2. Какие силы приходят на пятку
Вниз давит много, вбок меньше. Но именно боковая сила делает пятке тяжело, потому что для неё в конструкции только один узкий путь.
3. Куда уходит вес вниз: всё хорошо
Площадка большая, фанера в этом месте нагружена на треть от допустимого. Здесь запас есть, трогать не нужно.
4. Куда уходит боковая сила: узкое место
Как это работает. Когда нога хочет уехать вбок вдоль стены, единственное, что её держит, это ребро, проходящее сквозь окно. Стенка окна давит на кромку ребра. Стенка окна тонкая, потому что толщина ноги 24 мм, и кромка ребра тонкая, потому что толщина ребра тоже 24 мм. Получается площадка контакта 24 на 24 мм, меньше спичечного коробка.
На эту площадку приходится 3,8 кН (около 390 кг). Это 10,4 МПа, а фанера на торцевое смятие держит примерно столько же. Заполнение 100 %. Именно это место расчёт называет первым.
5. Шейка уха
Ухо ребра шириной 100 мм, но в нём вырезан паз под фиксатор шириной 40 мм. Остаются две полоски по 30 мм с каждой стороны паза, в сумме 59 мм на 24 мм толщины. Это и есть «шейка», на картинке выше отмечена оранжевыми шариками. Сила из окна проходит через шейку и заодно её выкручивает, потому что приложена не по центру. Заполнение около 80 %.
6. Нога закручивается
Заполнение около 80 %. Это единственное место, которое не лечится переделкой пятки: толщина и ширина ноги заданы всем куполом.
7. Фиксаторы
Фанера склеена из слоёв. Вдоль слоёв она крепкая, а «расслоить» её, сдвинув слои друг относительно друга, в семь раз легче. Ухо давит на фиксатор именно так. У Codex фиксатор один слой шириной 40 мм, заполнение 85–100 %. Я сделал вариант, где фиксатор из трёх слоёв шириной 30 мм: заполнение падает до 30 %, а всё остальное остаётся как было.
Итог одной таблицей
| Место | Сила | Заполнение |
|---|---|---|
| Торец ноги на опорах | 5,8 кН вниз | 33 % |
| Кромка ребра в окне ноги (24×24 мм) | 3,8 кН вбок | 100 % |
| Шейка уха у паза фиксатора | та же сила | 80 % |
| Нога между окнами | кручение от двух рёбер | 80 % |
| Фиксатор (Codex, один слой) | толкает ухо | 85–100 % |
| Фиксатор из трёх слоёв | то же | 30 % |
Проценты даны для прочности фанеры «как у Metsä», это обычная берёзовая фанера хорошего сорта. Если считать по самым осторожным цифрам норм (СП 64 для сырого помещения и худшего направления волокон), все красные строки вырастают примерно в 1,8 раза. Это спор про цифры прочности, а не про конструкцию.
Что с этим можно сделать
Идея 1, самая простая: «стакан» под торец ноги. Сейчас торец ноги просто стоит на опоре и держит только вес. Если рядом с торцом поставить два фанерных бруска (из тех же 24 мм), в которые торец упирается боками, боковая сила уйдёт в основание напрямую, минуя окно, ухо и фиксатор. Тогда красные строки 2, 3 и 4 разгружаются одновременно, а рёбра остаются только чтобы держать ноги на месте.
Идея 2: удвоить стенку окна. Вторая пластина 24 мм на внутренней стороне ноги с таким же окном. Площадка контакта становится 24 на 48 мм, заполнение в строке 2 падает вдвое. Минус: ещё одна деталь и болты на каждую ногу.
Что не поможет. Сделать ухо шире нельзя: оно должно пройти сквозь окно, а окно шире 24,6 мм режет ногу. Добавить третье ребро нельзя по той же причине: каждое новое окно ослабляет ногу.
Если тебе придёт в голову другой способ передать боковую силу от ноги в основание, минуя окно, это ровно то, что нужно. Всё остальное в пятке уже с запасом.