"להיכנס למסגרת"

כיצד המרת מסבך למסגרת מוזיל ומפשט את התכן + טיפ הנדסי לחיים

מאמר אשר נכתב על ידי מהנדס מכאני מ - "זיו אב טכנולוגיות"

כאשר אנחנו ניגשים לתכנן מבנה הנדסי, אנחנו מעוניינים שהוא יעמוד בדרישות שונות כגון גודל, צורה ותנאי העבודה (כוחות, טמפרטורות וכו'). לכן, בתכנון הנדסי בוחרים סוגי מבנים אשר קיימים עבורם כלים מתמטיים לחישוב הדרישות, וכך ניתן לתכנן את המבנה לדרישות הפרויקט. שניים מהסוגים עיקריים הנמצאים בשימוש הם מסבכים ומסגרות.

 בשני המקרים ניתן לפשט את המבנה לצורה המורכבת ממוטות הפוגשים אחד את השני בנקודות חיבור. כאשר ההבדל בין מסבך למסגרת הוא שבמסבך הכוחות הפועלים על המוטות הם כוחות לחיצה ומתיחה בלבד, ואילו במסגרות יש שילוב של כוחות לחיצה מתיחה וגזירה. לכן ניתן לראות, ואף יודגם בהמשך, כי אותו מבנה יכול להפוך ממסבך למסגרת ולהיפך – בהתאם למיקום הכוחות החיצוניים הפועלים עליו.




מכיוון שעבור החומר שממנו אנחנו בונים את המבנה כל סוגי המאמצים מצטברים, אנחנו מעדיפים מינימום מאמצים, ולכן המבנה המועדף הוא מסבך על פני מסגרת. במסבך הפרופילים של המוטות פשוטים יותר, ובעלי פחות "חומר" (ולכן פחות משקל ומחיר) מאשר מסגרת שפועלים עליה כוחות דומים. ונזכיר, במסגרת במקום כוח בודד על כל קורה, לחיצה או מתיחה, יש שילוב של שלושה כוחות – גזירה מתיחה ולחיצה.

עיקרון התכנון של מסבכים הוא שכוחות עוברים דרך מרכז כובד של המוט אחד אל מרכזי הכובד של המוטות הבאים – וכך נמנעים מאמצי כפיפה. לעומת זאת, במסגרת אין דרישה כזאת (מכיוון שאנחנו כן מוכנים לקבל מאמצים משולבים של לחיצה מתיחה וגזירה). ולכן אותו מבנה יכול להיות פעם אחת מסגרת ופעם אחת מסבך בהתאם למקום שפועל עליו הכוח!


בגלל עדיפותו של מבנה המסבכים, מתכננים רבים "מתעקשים" על צורת המסבך. בגלל דרישות מעבר הכוחות דרך מרכזי הכובד, נדרשים לייצר חלקים מותאמים במיוחד כאשר לכל אחד זוויות קצה מתאימות. בנוסף, הריתוך הנדרש אינו פשוט, ישנה חפיפה בין ריתוכים ולא כל הריתוכים נראים במבנה המוגמר (לצורך בדיקות ויזואליות תקופתיות).
 

 

 

הפיתרון:

ניתן לבצע "הסבה" פשוטה של המסבך למסגרת אשר תפשט את ייצור המבנה: חיתוך חלקים פשוט יותר, יותר מקום לריתוך וריתוך פשוט יותר.

ההסבה היא שקורות התמיכה האלכסוניות מוסטות קצת הצידה כך שהכוחות שלהם לא עוברים למרכזי הכובד של הקורות האחרות!

מכיוון שההסטה הינה קטנה, כוחות הכפיפה הנוצרים הינם קטנים, והפרופילים הסטנדרטיים שבשימוש יכולים לעמוד בהם ללא כל קושי !


כך קיבלנו מבנה הנדסי אשר עומד בדרישות שלנו, ועונה על כללי הרובסטיות והפשטות !!
 
טיפ הנדסי לחיים:
הרבה פעמים אנחנו עומדים מול בחירה ויש לנו מספר ברירות, כל ברירה עם היתרון והחיסרון שלה.
לפעמים הבחירה הנכונה היא לא לבחור אף אחת מהברירות – כי אם לבצע שילוב חכם, לראות איזה ברירה הכי קרובה לפתרון המועדף עלינו, ולקחת "רעיונות" מהפתרונות האחרים ולשלבם.
כך נקבל פתרון נבחר עם מינימום פשרות, מקסימום תוצאות ומינימום מחיר. "המסגרת" של כל פתרון בנפרד היא רק בראש שלנו – מותר לנו לשים אותה איך שאנחנו רוצים.