16 ОКТЯБРЯ 2026 · РАСЧЁТ НОВОЙ ГЕОМЕТРИИ G21S

Нагрузки и жёсткость узлов

Химки, тент, открытые стороны. Проверены собственный вес, снег, неравномерное загружение и исследовательские ветровые сценарии.

Полноразмерная несущая способность не подтверждена. При податливых узлах расчёт показывает риск потери устойчивости до принятой снеговой нагрузки. Жёсткость реального соединения пока не измерена. Модель и файлы нарезки опубликованы как проектная ревизия; миниатюра не заменяет прочностное испытание.

442статических решения
20.43 м²проекция крыши
623.0 кгс принятыми массами отделки

Что определяет результат

При одинаковых пятках 10 кН·м/рад снеговые схемы дают максимум 6.7 мм для идеально жёстких узлов и 125.1 мм для условно податливых узлов α=0,3. Жёсткость α задаёт пружины поворота относительно EI/L и GJ/L каждого ребра; это не измеренное свойство накладок.

Сравнение перемещений при жёстких и податливых соединениях
Перемещения относительно собранной конструкции под собственным весом G. Расчёт линейный; при потере устойчивости эти значения показывают проблему, а не устойчивую деформированную форму.

В выбранном снеговом случае податливой модели осевой спектральный индикатор составляет 0.428, то есть ниже 1. Он получен из геометрической жёсткости балок и не является коэффициентом запаса по СП. Проверка на более мелкой сетке сохранена в файлах: изменение выбранных индикаторов не более 0.89%.

В пределе чистых шарнирных стержней граф имеет 15 поступательных механизмов. Поэтому изгибная работа рёбер и соединений необходима; тенту функция жёсткого диска не приписывалась.

Принятые нагрузки и материал

Равномерный снег 1,5 кПа даёт 30.65 кН на горизонтальную проекцию; в расчётном равномерном сочетании коэффициент снега 1,4. Проверены прежние купольные и половинные схемы. Применимость купольных коэффициентов к этому гранёному павильону остаётся предпосылкой.

Ветер ±1 кПа — исследовательский диапазон, а 0,23 × 0,75 × 1,4 × 2,2 кПа — неполная аналогия средней составляющей ветра. Пульсация и аэродинамика открытого павильона не определены; расчёт не объявляется полным нормативным ветровым расчётом.

Фанерные детали весят 459.28 кг, на 16.46 кг больше G21U. Сборка с пятками и крепежом — 568.73 кг. Добавлены тент 29.59 м² × 0,9 кг/м², масса подсветки по 52 новым пролётам целиком (36.13 м × 0,35 кг/м) и 15 кг швов, проводов и креплений. Старые шторы, кромки тента и крючки исключены. Новые выкройки и электрическая схема этим не разработаны.

Основное сечение 21 × 200 мм; E=9000 МПа, G=750 МПа — принятые модули. Варианты 19,9 мм и половинных модулей проверяют чувствительность, не являются другими комплектами деталей. Расчётных сопротивлений конкретной партии фанеры нет.

Все варианты жёсткости

МодельСнег: Δ, ммИсслед. схемы: Δ, ммСнег: σ брутто, МПаλ выбранного снега
жёсткие узлы; жёсткие пятки; t=21 мм; E=9000 МПа6.614.86.757.264
α=0.3; жёсткие пятки; t=21 мм; E=9000 МПа124.5230.511.750.559
жёсткие узлы; пятки 1 кН·м/рад; t=21 мм; E=9000 МПа6.715.17.224.176
α=0.3; пятки 1 кН·м/рад; t=21 мм; E=9000 МПа125.2233.87.460.420
жёсткие узлы; пятки 10 кН·м/рад; t=21 мм; E=9000 МПа6.715.17.205.811
α=0.3; пятки 10 кН·м/рад; t=21 мм; E=9000 МПа125.1233.37.350.428
жёсткие узлы; пятки 100 кН·м/рад; t=21 мм; E=9000 МПа6.715.07.077.090
α=0.3; пятки 100 кН·м/рад; t=21 мм; E=9000 МПа124.9231.26.800.479
жёсткие узлы; пятки 10 кН·м/рад; t=19.9 мм; E=9000 МПа7.817.57.755.105
жёсткие узлы; пятки 10 кН·м/рад; t=21 мм; E=4500 МПа13.430.17.183.206
α=0.3; пятки 10 кН·м/рад; t=19.9 мм; E=9000 МПа146.7272.97.920.366
α=0.3; пятки 10 кН·м/рад; t=21 мм; E=4500 МПа250.2465.67.240.218
α=0.03; пятки 10 кН·м/рад; t=21 мм; E=9000 МПа1191.42157.710.780.051

Максимумы напряжений и перемещений выбраны независимо. λ проверена для выбранного по напряжениям случая; минимум по всем сочетаниям не установлен. Значения ниже 1 требуют отдельной проверки устойчивости и жёсткости.

Результаты по сочетаниям

Сочетаниеσ брутто, МПаΔ от G, ммРебро по σОтрыв опоры, кН
Собственный вес0.490.00B_E0200.00
Равномерный снег · SLS4.0373.97B_E0200.00
Равномерный снег · ULS5.51104.72B_E0200.00
Купольная схема 13.0631.04B_E1460.00
Купольная схема 2 · направление 14.1357.42B_E0500.00
Купольная схема 3 · направление 15.9683.37B_E0500.00
Снег на половине · направление 19.69233.27B_E0780.00
Снег + ветер 0,9 · направление 19.32102.36B_E1450.00
Ветер + снег 0,9 · направление 19.4392.01B_E1450.00
ULS_wind_only_06.3734.16B_E0700.00
Средний ветер · аналогия · направление 16.9992.76B_E1450.00
Купольная схема 2 · направление 23.7130.97B_E1450.00
Купольная схема 3 · направление 25.3445.86B_E1450.00
Снег на половине · направление 29.60233.20B_E0490.00
Снег + ветер 0,9 · направление 29.42117.92B_E1460.00
Ветер + снег 0,9 · направление 29.53109.95B_E1460.00
ULS_wind_only_16.5536.82B_E0450.00
Средний ветер · аналогия · направление 27.06101.18B_E1460.00
Купольная схема 2 · направление 35.1185.26B_E0200.00
Купольная схема 3 · направление 37.35125.13B_E0200.00
Снег на половине · направление 39.67205.55B_E0200.00
Снег + ветер 0,9 · направление 39.35109.07B_E1390.00
Ветер + снег 0,9 · направление 39.5599.43B_E1390.00
ULS_wind_only_26.5733.74B_E0790.00
Средний ветер · аналогия · направление 36.8796.74B_E1390.00
Купольная схема 2 · направление 43.9657.35B_E0010.00
Купольная схема 3 · направление 45.7083.27B_E0010.00
Снег на половине · направление 49.80233.19B_E0220.00
Снег + ветер 0,9 · направление 49.38113.97B_E1380.00
Ветер + снег 0,9 · направление 49.55105.08B_E1380.00
ULS_wind_only_36.6136.72B_E0500.00
Средний ветер · аналогия · направление 46.9499.46B_E1380.00
Отсос 1 кПа1.037.42B_E1463.89
Снег + пробное натяжение 2 кН/м6.06105.29B_E0220.00
Напряжения в рёбрах новой G21S, карта сверху и сбоку
168 рёбер по новой топологии. Цвет показывает максимум напряжений брутто вдоль ребра. Шипы, пазы и местные концентрации в этой балочной схеме не разрешены.

В показанной податливой модели максимальное усилие отрыва одной пятки среди исследованных случаев — 3.89 кН. Полные реакции с силами и моментами находятся в архиве. Бетон, анкеры и прочность стальной пятки не квалифицированы: её плита служит расчётной границей.

Что изменилось у вынесенных стяжек

Более широкий контур стяжек снижает усилие от заданного момента в идеализированной жёсткой группе болтов. Одновременно отверстия дальше от плечиков рёбер: накладка получает большее местное плечо при затяжке. Для P01 оно выросло с 25.0 до 79.8 мм.

Расстояния от отверстий до опорных плечиков для всех десяти накладок
ТипПлечо G21U → G21S, ммМомент F·eПрогиб условной полосыУсилие группы на момент
P0125.0 → 79.8×3.19×32.4×0.33
P0224.8 → 70.8×2.86×23.3×0.29
P0324.8 → 51.0×2.06×8.7×0.31
P0424.6 → 59.5×2.42×14.2×0.27
P0524.8 → 76.1×3.07×28.9×0.39
P0624.8 → 52.1×2.10×9.3×0.16
P0724.8 → 50.7×2.04×8.5×0.19
P0825.7 → 49.3×1.92×7.1×0.39
P0924.9 → 78.0×3.13×30.7×0.38
P1025.8 → 76.0×2.95×25.6×0.36

Сравнения при одинаковой силе. Полоса 24 × 21 мм, E=9000 МПа, δ=4Fe³/(Ebt³) — только иллюстрация чувствительности, не расчёт реальной пластины. Последняя колонка — максимум осевой силы в равножёстких стяжках при единичном моменте любого направления и жёсткой накладке; сжатие требует реального контакта. Эти коэффициенты не являются запасами прочности.

P01: подрезка всех подобных деталей

P01, редакция 3: свободный выступ подрезан на 21 мм, отверстие в широком секторе сдвинуто к центру на 21 мм (3 мм в мини). Все восемь узлов используют одинаковые накладки. Максимальное плечо до ребра 88.5 → 79.8 мм. Условный пик силы в группе при 1 кН по нормали изменился в 1.096 раза, при моменте 1 кН·м — в 1.079 раза. Это сравнение с предыдущей G21S r2; оно не является доказательством прочности или допустимой затяжки.

P09: три сектора и центр

P09, редакция 2: три отверстия по биссектрисам боковых/нижнего секторов и одно в центре; верхний выступ убран. Максимальное плечо до опоры 69.0 → 78.0 мм. В условной равножёсткой группе пик силы при 1 кН по нормали в центре узла 349 → 572 Н; при моменте 1 кН·м 4834 → 7302 Н (×1.51). Это сравнение с предыдущей G21S, а не G21U.

Центральная стяжка находится на границе контура группы отверстий; все три остальные лежат ниже неё в сравнительной ориентации. Поэтому усилия распределяются менее равномерно. Стяжка не создаёт опору под фанерой: для затяжки нужно отдельно проверить изгиб и контакт. Увеличение числа отверстий здесь не доказывает усиление соединения.

Это условная модель жёсткой накладки с одинаковыми двусторонними пружинами, а не силы в реальных винтах от снега. В глобальном расчёте сохранены прежние условные жёсткости узлов; изменение P09 не преобразовано в измеренное свойство соединения.

Под шайбой Ø24 над отверстием Ø9 среднее давление составляет 2.57 МПа на каждый 1 кН затяжки. Допустимая затяжка не определена. Зависимость натяжения от трения и жёсткости соединения описана в NASA Fastener Design Manual, раздел Fastener Torque; момент ключа нельзя напрямую считать силой прижима.

Что нужно до полноразмерной сборки под нагрузкой

Проверить контактную работу накладок, шипов и пазов, давление шайб и вращательную жёсткость узлов. Для стяжек в свободных секторах рассмотреть опорные втулки между накладками либо рёбра под ними. Втулки пока не входят в модель или ведомость; зазор для условного Ø12 проверен лишь в проекции рёбер.

Если соединения не обеспечивают нужную жёсткость, потребуются связи или изменение силовой схемы с повторным расчётом. Местные соединения, пятки и крепление к основанию должен проверить конструктор с данными о фанере и фактической затяжке. Геометрия G21S завершена; этот анализ показывает, какие прочностные вопросы остаются открытыми.

Методика и воспроизводимость

168 пространственных балок на действительных осях CAD, эксцентриситеты до 65 узлов через жёсткие плечи. Для коротких новых рёбер извлечение осей отдельно проверено по двум главным кромкам и высоте 200 мм. Численное ядро проверено аналитическими задачами; для 442 решений проверены баланс сил и моментов, независимый вес, снеговой результант. Устойчивость посчитана для двух выбранных случаев каждой модели, дополнительно шесть случаев сравнены на 2 и 4 разбиениях.

Не учитываются ортотропия фанеры в локальных пластинах, ползучесть, несовершенства, раскрытие контакта, проскальзывание, нелинейный тент и реальная затяжка. При больших перемещениях линейная теория выходит за область применимости.

Источник новой сборки: 3600d2d4e5c51057dc83ff6374627054c57b283783fd65a2f1cd53696c4f7329

Файлы расчёта

Все результаты · ZIP ↓Текстовый отчёт442 сочетания · CSVПредпосылки и сводка · JSONНакладки и стяжкиНезависимые проверки

Статус нормативных документов проверен 16.10.2026 по официальному реестру: СП 20.13330.2016, СП 64.13330.2017. Наличие действующих документов не подтверждает принятые здесь коэффициенты или несущую способность.