Стальная пятка: клин из трёх плит и подпятники
Как у SkySpot: плита на анкерах и две щеки клином. Щеки сходятся вершиной на плите и привариваются к ней и друг к другу по этой линии. Каждая щека идёт вдоль своей ноги: та же ширина 200 мм, края вровень с краями ноги, верх перпендикулярно ноге, четыре болта М12 сеткой 2 × 2 по оси ноги. Между ногой и щекой — прокладка из той же фанеры 24 мм. Нога обрезана под прямым углом к своей оси, как обычный торец полосы, и стоит этим торцом на подпятнике: пластине 200 × 50, приваренной к щеке длинной кромкой перпендикулярно ноге, как полка. Вся сталь — лист 10 мм (после расчёта, ниже). Ноги — настоящие ламели R7 (24 × 200).
3D: стальная пятка отдельно, с вращением. Применено к R7: пятка стоит на всех четырёх углах, полная модель R7 со стальными пятками. Изготовление: задание на изготовление и стоимость.
Зачем прокладки. Две ноги угла наклонены на 23,6° от вертикали каждая в свою сторону, поэтому щеки раскрыты на 47°. Если положить щеку прямо на ногу, плоскости двух щёк пересекутся на 57 мм выше плиты, и клин повиснет в воздухе (или щеки придётся пропускать друг сквозь друга). Чтобы вершина клина легла на плиту, щеки отодвинуты от ног наружу на 22 мм, а зазор заполняет прокладка из нашего же листа 24 мм: такая же по форме, как низ ноги, с теми же четырьмя отверстиями. Болт проходит щеку, прокладку и ногу насквозь.
Из чего сварена
Обе щеки одинаковые: от плиты до верха, низ срезан под сварку по линии вершины. Подпятник — пластина 10 мм 200 × 50 под торцом каждой ноги, перпендикулярно ноге; длинной кромкой приварена к щеке с двух сторон, свободным концом доходит до внутренней грани ноги. Размеры плоских деталей на чертеже даны от торца ноги: выше торца 220 мм, ниже — до плиты.
| Деталь | Штук на пятку | Размер, мм | Масса, кг |
|---|---|---|---|
| Плита | 1 | 320 × 240 × 10, 4 отв. Ø14 | 5.97 |
| Щека | 2 | 200 × 439 × 10, 4 отв. Ø13 | 6.28 × 2 |
| Подпятник | 2 | 200 × 50 × 10 | 0.79 × 2 |
| Сталь на одну пятку | 5 деталей | 20.06 | |
| Прокладка, фанера 24 | 2 | 200 × 220 × 24, 4 отв. Ø13 | 0.73 × 2 |
| Болты к ногам | 8 | болт DIN 933 M12×80 8.8 оцинк., головка снаружи на щеке с шайбой DIN 9021; изнутри квадратная шайба DIN 436 40×40 и гайка DIN 985 | |
| Анкеры | 4 | M12×120 клиновой (или химический) в плиту, шайба, гайка | |
На четыре угла: 20 стальных деталей и 8 фанерных прокладок, 80 кг стали, 32 болта, 16 анкеров. Проверка модели: пересечений между сталью, ногами и крепежом — нет; ключ достаёт до всех гаек; болты не ближе 40 мм к носку и не ближе 50 мм к кромке ноги.
Как это работает
- Усилие вдоль ноги (вес плюс распор, до 12,6 кН на ногу под снегом) идёт с торца ноги и прокладки на подпятник, с него в щеку в её плоскости и по щеке на плиту. Подпятник держится на щеке швом по всей длине и работает как короткая консоль 50 мм. Торец ноги перпендикулярен оси, поэтому в подпятник уходит всё осевое усилие целиком, а не только вертикальная часть.
- Распор (ногу толкает вбок вдоль её стены, около 2,8 кН) в стальной пятке уходит в подпятник вместе с осевым усилием; болты держат только то, что перпендикулярно оси ноги: до 1,5 кН на болт из 2,9 допустимых. Болт в фанере работает на 48 мм (нога + прокладка). Щёки сварены друг с другом по линии пересечения и с плитой по нижним кромкам, плита на четырёх анкерах. Дальше плита беседки.
- В фанере ноги остаётся только сверление четырёх отверстий Ø11 по кондуктору и ровный горизонтальный рез носка. Окон, ушей и фиксаторов нет.
Расчёт
Пятка проверена по всем 1632 расчётным усилиям ног из расчёта R7 (34 случая нагрузки: вес, снег равномерный и половинный, ветер, ветер со снегом, отрыв; четыре угла, две ноги). Два режима: пятка как шарнир (так считается каркас R6/R7) и пятка жёстко защемлённая. Усилие ноги раскладывается на осевое (в подпятник) и перпендикулярное (в болты), болты считаются по смятию фанеры 48 мм по СП 64, сталь по СП 16. Трение не учитывается.
| Что проверено | Шарнир | Жёсткое защемление | Предел |
|---|---|---|---|
| Болт М12 на срез в фанере | 0.52 | 1.40 | 2.88 кН на болт |
| Болт на растяжение (смятие фанеры под шайбой 40×40) | 0.43 | 0.21 | 3.49 кН |
| Щека на изгиб из плоскости | 0.67 | 0.53 | 230 МПа |
| Шов щека–плита | 0.25 | 0.20 | 180 МПа |
| Торец ноги на смятие | 0.17 | 0.18 | 7.1 МПа |
| Подпятник на изгиб | 0.33 | 0.34 | 230 МПа |
| Анкер на вырыв | 0.16 | 0.16 | 8 кН (каталог) |
| Анкер на сдвиг | 0.11 | 0.16 | 10 кН (каталог) |
Вывод. При шарнирной пятке все элементы проходят, самое нагруженное место — изгиб щеки (0.67 при листе 10 мм; при 8 мм было 1,04, поэтому лист 10). При жёсткой пятке болты перегружены в 1.4 раза: болтовое соединение в фанере поддаётся и не даёт такого защемления, поэтому пятка, как и фанерная у Codex, считается шарниром. Что осталось: полный нормативный ветер, обследование плиты под анкеры и, по желанию, натурное испытание одной пятки. structure.json со всеми случаями.
Где и почём
Все детали плоские, режутся лазером из листа 10 мм по DXF, потом свариваются по кондуктору: обе щеки к плите и друг к другу по вершине клина, каждый подпятник к своей щеке. Угол между щёками 47,3°. После сварки — горячий цинк или порошковая окраска.
| Кто | Что | Ориентир |
|---|---|---|
| Л-Конт, Москва (l-cont.ru) | лазерная резка и сварка | резка 88 ₽/м, минимум 2000 ₽, сварка от 10 ₽/см |
| МС Групп (ms-gp.ru) | резка, сварка, цинк | резка 150 ₽/м, есть цинкование |
| С-Лазер, Видное (slaser.ru); МЗЕМС, Зеленоград (metallocut.ru) | резка, гибка, сварка | по запросу с DXF |
Ориентир на 4 пятки: сталь ~80 кг ≈ 3 000 ₽, резка ~16 м реза ≈ 2 000 ₽, сварка 4 × ~1,4 м шва ≈ 5 000–6 000 ₽, цинк или окраска 4 000–5 000 ₽. Итого 15–20 тыс. ₽ за четыре пятки плюс крепёж ~1 500 ₽. Точную цену дадут по DXF.
Мини-модель 1:8
В масштабе 1:8 плита 40 × 30 мм, щёки 25 × 45 мм, сталь 0,75 мм. Три пластинки из жести 0,8 мм или латуни, спаять клином; или напечатать на 3D-принтере одной деталью. Прокладки из той же фанеры 3 мм, что и ноги модели, на булавках М1,6 через те же четыре отверстия.
Что можно поменять
- Длину щеки над торцом ноги (сейчас 220 мм) и сетку болтов (сейчас 70 × 90). Щеку можно сделать уже ноги на 10 мм с каждой стороны, как у SkySpot, чтобы края не требовали точной подгонки.
- Плиту: 320 × 240 с четырьмя анкерами; меньше нельзя без пересчёта анкеров на отрыв (ветер).
- Покрытие: горячий цинк или порошок.
Файл модели: heel.json (размеры, массы, проверки). Генератор: tools/steel_heel/heel.py.