Mérnöki gerendák és fejlécek méretezése

Felhívjuk figyelmét, hogy korábbi oktatónknak ez a régebbi cikke archívum céljából továbbra is elérhető az oldalunkon. Egyes benne foglalt információk elavultak lehetnek.

Miután kiszámolták a szerkezeti gerendákra ható terheléseket, a következő lépés a méret és a megfelelő gerenda kiválasztása.

írta: Paul Fisette – © 2003

Az 1. részben a „Fejlécek és gerendák terhelésének kiszámítása” című cikkben megtanultuk, hogyan lehet nyomon követni a terhelési utakat, és hogyan lehet lefordítani a tető, a fal és a padló terhelését fontra. a tartógerenda egyenes lábánként. Tudjuk, hogyan kell mérni a gerendára ható erőket, most ezt az információt felhasználjuk a terhelésnek ellenálló szerkezeti anyag kiválasztására. Összehasonlítjuk a fűrészáru, a LVL, a Timberstrand, a Parallam és az Anthony Power Beam teljesítményét és költségét több különböző alkalmazásban.

Egyszerűsített méretezés táblázatokkal

Nem számít, milyen anyagot adunk meg A gerendáknak megfelelő szilárdságot, merevséget és nyírási ellenállást kell biztosítaniuk. A fűrészelt és a faipari gerendák szerkezeti képességét matematikai számításokkal jósolják meg. A nyaláb megengedett tartományát és méretét meghatározó képletek számos változóra támaszkodnak, mint a faj, a fokozat, a méret, az elhajlási határ és a terhelés típusa. Ön is elvégezheti ezeket a számításokat, vagy használhat span táblákat. A műszaki szakemberek számos változót számoltak ki ezekből a változókból, és számos megoldást mutatnak be span táblák formájában.

A Sawn-Lumber span táblák kényelmes eszközök. Ön csak a megtett távolságot keresi; a sugár lábánként mért terhelést illessze a felsorolt megfelelő Fb (szilárdság) és E (merevség) értékekhez; és durranás: van nyertesed! A Span asztalok használata egyszerű, de vannak korlátai. Nem nyújtanak finomhangolt eredményeket. A legtöbb nyalábtáblázat csak az egész lábra kiterjedő értékeket sorolja fel, például 11’0 ″, 12’0 ″ stb. És bár a fesztáblák korlátozott adatokat szolgáltatnak, nagyon hosszúak. Az American Forest & Papírszövetség faszerkezeti tervezési adatai átfogó ajánlásokat nyújtanak a tömören fűrészelt fagerendákhoz, amelyek 32 lábig terjednek, de az asztal tetemes 140 oldalas. A WSDD rendkívül hasznos könyv (a WSDD 20 dollárba kerül. Hívja a 800-890-7732 telefonszámot). Szerezd meg a referencia könyvtár számára. A WSDD táblák csak a tömörfa gerendák értékeit sorolják fel L / 360 elhajlási határértékeken. De becsaphatja a WSDD táblákat úgy, hogy a dupla vagy a hármas 2-by-gerendákra vonatkozó értékeket ad meg nekik, más eltérítési határokkal. Csak tegye a következőket:

A faipari gyártók hamar rámutatnak, hogy termékeik kiváló szilárdságot és merevséget biztosítanak. Az állítások alapvetően igazak, de Ön fizet a jobb teljesítményért. Az erõsségcsökkentõ tulajdonságokat, mint a csomók, a szemcse és a gabona meredeksége a gyártási folyamat során szabályozva van, így a végtermék a farost hatékonyabb felhasználását jelenti. A megmunkált fa konzisztens az egyik darabról a másikra, mert mindegyik darab nagyjából azonos. Nem számít, milyen terméket ad meg, a szerkezeti teljesítményt az erő (Fb) és a merevség (E) szabályozza. Egy LVL termék, amelynek Fb értéke 3100, nagyobb terhelést jelent, és a LVL termék, amelynek Fb értéke 2400. Tehát legyen óvatos, amikor összehasonlítja a termékeket. Ezek a nagy teljesítményű termékek egyes alkalmazásokban költséghatékonyak. Időnként terveket készítenek vagy elrontanak.

A faanyagok asztalát hasonló módon használják, mint a fűrészelt faanyagokat. Az építési előírások lehetővé teszik az élő terhelések csökkentését a terhelés időtartama alapján.Például egy tető teljes hóterhelésnek csak kis hányadát teszik ki egy év alatt, ezért ezt figyelembe veszik a tető terhelésének kiszámításakor. Általában minden gyártó automatikusan alkalmazza ezeket a csökkentéseket, és egyértelműen felcímkézi a padló és a tető körülményeinek megfelelő alkalmazását a különböző táblázatokban. Legyen óvatos: egyes gyártók megkövetelik, hogy állítsák be a tetőterhelés lejtését. Más szavakkal, egyes gyártók nem a tetőterhelést alapozzák meg a vízszintes vetületen, hanem inkább a szarufa tényleges hosszát. Nézze meg alaposan az irodalmat, mielőtt tetőterhelést rendelne a gerincgerenda vagy a fejléc egy lábához. Általában a nyírási értékeket beépítik a táblázatokba, és a gerendák végén megadják a szükséges csapágyhosszt is. A táblázatok teljes lábtartományokra korlátozódnak, de az értékek töredékhosszakra interpolálhatók. A gyártott fűrészáru méretezéséhez használt táblázatokat a gyártók ingyenesen biztosítják.

A mérnöki gerendák és fejlécek méretezéséhez meg kell kezdeni a terhelést lábanként. A tervezett faanyagoknál mind az élő terhelés, mind a holt teher értékeket használja. Az élő terhelés határozza meg a merevséget, a teljes terhelés pedig az erő meghatározásához. A méretezési lépések a következők:

Case House

Hihetetlenül hosszú listát kell figyelembe venni a fűrészelt és gyártott gerendák vagy fejlécek megadásakor. Megpróbáltam leegyszerűsíteni a folyamatot azzal, hogy több népszerű anyagot választottam és méreteztem őket egy házhoz. A kiválasztott alkalmazások és tartományok tetszőlegesek, de gyakoriak. Bizonyosan sokféle betöltési forgatókönyv létezik, mint a bemutatott. A gerendák és a fejlécek méretezése előtt ellenőriznie kell az egyes alkalmazások betöltési feltételeit. Ezzel a gyakorlattal azonban megérezheti, hogy a fűrészelt fűrészáru, a LVL, a Parallam, a Timberstrand és az Anthony Power Beam mennyire hasonlít össze a különböző alkalmazásokban.

Fesztáblák segítségével több szerkezeti elemet méreteztem 2 éghajlati viszonyokhoz. Az elemek egy csoportja 50 fontos hóterhelésű éghajlaton van, a másik pedig 20 fontos hó nélküli éghajlaton. Mindkét terhelést feszültségként kezeljük. Az alkalmazások a következők: (lásd az egyes állapotok diagramjait és számításait)

Miután meghatároztam a terhelést, méreteztem és beáraztam azokat a gerendákat, amelyek a terhek szállításához szükségesek. Öt különböző feltételt fontolgattam, hogy lássam, miként viszonyulnak az opciók egymáshoz.

Megfontolások

A Fűrészelt faanyagnak vannak korlátai. Hajlítószilárdsága gyakran csak a faipari termékek fele. Ennek eredményeként nem tisztázza a nagy távolságokat, csak 2 × 12 méretig terjed, és a kiválasztott szerkezeti fokozatok nem mindig állnak rendelkezésre. A kiválasztott szerkezeti fokozatokat különféle helyeken rendelik meg. Továbbá nem minden faj érhető el könnyen. Például egyes keleti piacokon nehéz megvásárolni a Douglas-firt. De összességében a rövid fűrészlapok esetében a fűrészárut nehéz megverni.

A laminált furnér fűrészáru (LVL) erős, merev és sokoldalú. Nagy távolságokat ölel fel. Az ügyház minden alkalmazásához LVL-t tudtam felhasználni. Általában az LVL vastagsága 1 ¾ ”, mélysége 7 ¼” – 18 ″. Az LVL nyaláb teherhordó képességének finomhangolásához tegyen még egy réteget a gerenda oldalához. A munka tényező. Időbe telik a több réteg LVL laminálása. De a fejlõdés az, hogy 2 munkás általában képes megbirkózni az egyes rétegek tömegével, amikor össze vannak szerelve. A LVL-t raktárkészletként szállítják a legtöbb fatelepen, és ez ismeretes a legtöbb építési szabályzatért felelős tisztviselő és tervező számára.

Anthony Power Beam (APB) viszonylag új jövevény a szerkezeti gerendák piacán, amely versenyképes a LVL-szel. és Parallam. Az APB egy laminált gerendás termék, amely 3 1 / 2ö és 5 1 / 2ö szélességgel rendelkezik, hogy megfeleljen a szokásos 2 × 4 és 2 × 6 falvastagságoknak. A mélységek 7 ¼ ”és 18 ″ között mozognak, megfelelve a szokásos I gerendamélységnek. Van egy szélesebb 7ö változat is, amelynek mélysége 28 7/8 ″ -ig terjed. Az APB nagyon kevés munkát igényel, mert “teljesen összeszerelt”, de meglehetősen nehéz. A házunk 18 méteres garázsfejének súlya 380 font. Az APB egy új termék, és a penetrációja némileg korlátozott, így előfordulhat, hogy keressen helyi beszállítót. Hívja közvetlenül az Anthony Forest Products szolgáltatót a forgalmazó megkereséséhez.

A Trus Joist MacMillan (TJM) által gyártott Parallam gyakorlatilag meghatározza a párhuzamos fűrészáru (PSL) kifejezést. A PSL hosszú, vékony fa furnérszálak összeszerelése, amelyek folyamatos gerendahosszakat alkotnak. A felhasznált farost erős és merev. Különböző szélességek 1 ¾ ”- 7 ″ között állnak rendelkezésre 9 ¼” – 18 ″ mélységben. A Parallam méretek kompatibilisek a többi gyártott fatermékkel, például az I-gerendákkal és az LVL-kel. A Parallam egy ideje létezik, de még mindig – nem minden méret érhető el minden régióban. A legjobb, ha a tervét jó előre megtervezi. Az APB-hez hasonlóan a Parallam is teljesen összeszerelt és összehasonlítva nehéz. Jó választás hosszú, tiszta fesztávolságokhoz, ahol a fűrészáru nem praktikus.

A TimberStrand FrameWorks Header, a TJM gyártmányú laminált fűrészáru (LSL) a legújabb bejegyzés a szerkezeti fejléc és gerenda versenyre. Az LSL az alacsony értékű nyár és nyár rost minőségi szerkezeti anyaggá történő átalakításával készül. Az Fb és E értékek bizonyosan nem egyeznek az APB, az LVL és a PSL esetében, de a TimberStrand teljesítménye lenyűgöző. Esetünkben a legtöbb alkalmazás működött. Érdemes megjegyezni, hogy a 18 méteres garázskapu fejléc alkalmazás túllépte a TimberStrand szerkezeti határát. A TimberStrand Header csak 3 ½ hüvelykes szélességű, 4 3/8 “és 18” közötti mélységben. Ez a termék új, és a forgalmazók nem akarják készletet készíteni. Számos alkalmazás számára költséghatékony megoldás, de nagyon nehéz megtalálni.

Termékek összehasonlítása

Az 1. táblázat összesíti a terheléseket, a méreteket és a költségadatokat. alkalmazások. A fejlécek jellemzőek az ablakra és a terasz ajtajára. A szerkezeti gerincfesztávolság egy nagy családi szoba méretét képviseli. A gerenda átmérője egy átlagos méretű játékterem méretén alapul. A garázskapu fejléce pedig egy 2 autóból álló garázskapu nyílásán alapul.

Kattintson az 1. táblázat megtekintéséhez

Minden illusztráció a Journal of Light Construction jóvoltából készült.