엔지니어링 빔 및 헤더 크기 조정

참고 : 이전 교수진이 작성한이 이전 기사는 보관 목적으로 사이트에서 계속 사용할 수 있습니다. 여기에 포함 된 일부 정보는 오래되었을 수 있습니다.

구조 보에 작용하는 하중이 계산되면 다음 단계는 적절한 보의 크기를 지정하고 선택하는 것입니다.

by Paul Fisette – © 2003

1 부, “헤더 및 빔에 대한 하중 계산”에서 하중 경로를 추적하고 지붕, 벽 및 바닥 하중을 파운드로 변환하는 방법을 배웠습니다. 지지 빔의 직선 피트 당. 빔에 작용하는 힘을 측정하는 방법을 알고 있습니다. 이제이 정보를 사용하여 하중에 견딜 수있는 적절한 구조 재료를 선택하겠습니다. 다양한 애플리케이션에서 제재목, LVL, Timberstrand, Parallam 및 Anthony Power Beam의 성능과 비용을 비교합니다.

테이블을 사용한 단순화 된 크기 조정

지정한 재료에 관계없이 , 빔은 적절한 강도, 강성 및 전단 저항을 제공해야합니다. 톱질 및 엔지니어링 목재 빔의 구조적 능력은 수학적 계산을 통해 예측됩니다. 빔의 허용 범위와 크기를 결정하는 공식은 종류, 등급, 크기, 처짐 한계 및 하중 유형과 같은 다양한 변수에 의존합니다. 이러한 계산을 직접 수행하거나 스팬 테이블을 사용할 수 있습니다. 기술 전문가는 이러한 변수의 많은 조합을 계산하고 스팬 테이블 형태로 다양한 솔루션을 제시했습니다.

Sawn-Lumber 스팬 테이블은 편리한 도구입니다. 당신은 단지 당신이 걸을 필요가있는 거리를 찾는다. 빔의 피트 당 하중을 나열된 적절한 Fb (강도) 및 E (강성) 값과 일치시킵니다. and bang : 당신은 승자가 있습니다! 스팬 테이블은 사용하기 쉽지만 제한이 있습니다. 미세 조정 된 결과를 제공하지 않습니다. 대부분의 빔 테이블은 11’0 ″, 12’0 ″ 등과 같은 전체 피트 스팬에 대한 값만 나열합니다. 스팬 테이블은 제한된 데이터를 제공하지만 매우 깁니다. American Forest & Paper Association의 Wood Structural Design Data는 최대 32 피트의 단단한 목재 빔에 대한 권장 스팬을 제공하지만 테이블은 140 페이지에 달합니다. WSDD는 매우 유용한 책입니다 (WSDD는 $ 20. 전화 800-890-7732). 참조 라이브러리로 가져 오십시오. WSDD 테이블은 L / 360의 처짐 한계에서 단단한 목재 빔에 대한 값만 나열합니다. 그러나 WSDD 테이블을 속여서 다른 편향 한계가있는 이중 또는 삼중 2x 빔에 대한 값을 제공 할 수 있습니다. 다음을 수행하십시오.

엔지니어링 우드 제조업체는 그들의 제품은 우수한 강도와 강성을 제공합니다. 주장은 기본적으로 사실이지만 성능 향상에 대한 비용을 지불해야합니다. 결의 매듭, 등급 및 경사와 같은 강도 감소 특성은 최종 제품이 목재 섬유의보다 효율적인 사용을 나타내도록 제조 과정에서 제어됩니다. 엔지니어링 목재는 각 조각이 거의 동일하게 만들어지기 때문에 한 조각에서 다음 조각으로 일관성이 있습니다. 어떤 제품을 지정하든 구조적 성능은 강도 (Fb)와 강성 (E)에 의해 제어됩니다. Fb가 3100 인 LVL 제품은 Fb가 2400 인 LVL 제품보다 더 많은 부하를 전달합니다. 따라서 제품을 비교할 때주의하십시오. 이러한 모든 고성능 제품은 일부 응용 분야에서 비용 효율적입니다. 때로는 디자인을 만들거나 부수기도합니다.

엔지니어링 목재 용 스팬 테이블은 제재목 용 스팬 테이블과 매우 유사한 방식으로 사용됩니다. 건물 코드를 사용하면 하중 지속 시간에 따라 활하중을 줄일 수 있습니다.예를 들어 지붕은 1 년 동안 적은 비율의 시간 동안 만 전체 적설 하중을 받게되므로 지붕의 하중 계산에 반영됩니다. 일반적으로 각 제조업체는 이러한 감소를 자동으로 적용하고 바닥 및 지붕 조건에 대한 다양한 테이블에 적절한 적용을 명확하게 표시합니다. 주의 : 일부 제조업체는 지붕 하중의 경사 조정을 요구합니다. 즉, 일부 제조업체는 수평 투영에 지붕 하중을 적용하지 않고 서까래의 실제 길이에 기본 하중을 적용합니다. 능선 보 또는 헤더의 피트 당 지붕 하중을 지정하기 전에 문헌을주의 깊게 살펴보십시오. 일반적으로 전단 값은 테이블에 통합되며 빔 끝에서 필요한 베어링 길이도 제공됩니다. 테이블은 전체 피트 스팬으로 제한되지만 값은 분수 길이에 대해 보간 될 수 있습니다. 엔지니어링 목재의 크기를 지정하는 데 사용되는 테이블은 제조업체에서 무료로 제공합니다.

엔지니어링 빔 및 헤더의 크기를 지정하려면 빔 1 피트 당 하중으로 시작합니다. 엔지니어링 목재를 사용하면 활하중과 사하중 값을 모두 사용합니다. 활하중은 강성을 결정하고 총 하중은 강도를 결정하는 데 사용됩니다. 사이징 단계는 다음과 같습니다.

케이스 하우스

고려할 수있는 매우 긴 옵션 목록이 있습니다. 톱질 및 엔지니어링 빔 또는 헤더를 지정할 때. 몇 가지 인기있는 재료를 선택하고 케이스 하우스에 맞게 크기를 조정하여 프로세스를 단순화하려고했습니다. 선택한 응용 프로그램 및 범위는 임의적이지만 일반적입니다. 시연 된 것과는 다른로드 시나리오가 많이 있습니다. 빔과 헤더의 크기를 조정하기 전에 각 애플리케이션에 대한 로딩 조건을 확인해야합니다. 그러나이 연습을 통해 목재, LVL, Parallam, Timberstrand 및 Anthony Power Beam이 다양한 응용 분야에서 어떻게 비교되는지 알 수 있습니다.

스팬 테이블을 사용하여 두 가지 기후 조건에 대해 여러 구조 요소의 크기를 조정했습니다. 한 세트의 요소는 50 파운드의 눈이 내리는 기후에 있고 다른 하나는 20 파운드의 눈이 내리지 않는 기후에 있습니다. 두 하중 모두 활하중으로 취급됩니다. 응용 프로그램은 다음과 같습니다 (각 조건에 대한 다이어그램 및 계산 참조)

하중을 결정한 후 하중을 전달하는 데 필요한 빔의 크기와 가격을 책정했습니다. 옵션이 서로 어떻게 비교되는지 확인하기 위해 다섯 가지 조건을 고려했습니다.

고려 사항

Sawn Lumber에는 한계가 있습니다. 굽힘 강도는 종종 엔지니어링 목재 제품의 1/2에 불과합니다. 결과적으로 장거리를 지울 수 없으며 최대 2×12 크기로 제공되며 일부 구조 등급을 항상 사용할 수있는 것은 아닙니다. 일부 구조 등급은 여러 위치에서 특별 주문됩니다. 또한 모든 종을 쉽게 구할 수있는 것은 아닙니다. 예를 들어, Douglas-fir는 일부 동부 시장에서 구입하기가 어렵습니다. 그러나 전반적으로 짧은 스팬의 경우 톱질 목재는 이기기가 어렵습니다.

LVL (Laminated Veneer Lumber)은 강하고 뻣뻣하며 다재다능합니다. 그것은 먼 거리에 걸쳐 있습니다. 케이스 하우스의 모든 애플리케이션에 LVL을 사용할 수있었습니다. 일반적으로 LVL은 두께가 1 ¾”이고 깊이 범위는 7 ¼”에서 최대 18 ″입니다. LVL 빔의 하중 전달 전위를 미세 조정하려면 빔 측면에 다른 플라이를 추가하기 만하면됩니다. 노동이 요인입니다. LVL의 여러 레이어를 적층하는 데 시간이 걸립니다. 그러나 장점은 일반적으로 2 명의 작업자가 각 라미네이션이 조립 될 때 무게를 다룰 수 있다는 것입니다. LVL은 대부분의 목재 야드에서 재고 품목으로 운반되며 대부분의 건축 법규 관리 및 설계자에게 친숙합니다.

Anthony Power Beam (APB)은 LVL과 경쟁 할 수있는 구조용 빔 시장에 상대적으로 새로 등장한 제품입니다. 및 Parallam. APB는 표준 2×4 및 2×6 벽 두께와 일치하도록 3 1 / 2ö 및 5 1 / 2ö 너비로 제공되는 적층 빔 제품입니다. 깊이 범위는 7 ¼”에서 18 ″이며 표준 I- 조이스트 깊이와 일치합니다. 최대 28 7/8 ″ 깊이에서 사용 가능한 더 넓은 7ö 버전도 있습니다. APB는 “완전 조립 된”상태로 제공되기 때문에 노동력이 거의 필요하지 않지만 상당히 무겁습니다. 우리 집의 18 피트 차고 헤더의 무게는 380 파운드에 달합니다. APB는 신제품이며 침투력이 다소 제한되어 있으므로해야 할 수도 있습니다. 현지 공급 업체를 찾으십시오. Anthony Forest Products에 직접 전화하여 유통 업체를 찾으십시오.

TJM (Trus Joist MacMillan)에서 제조 한 Paraallam은 가상으로 용어를 정의합니다 : 평행 가닥 목재 (PSL). PSL은 연속적인 길이의 빔을 형성하기 위해 함께 접착 된 길고 얇은 목재 베니어 가닥의 어셈블리입니다. 사용 된 목재 섬유는 강하고 뻣뻣합니다. 1 ¾”– 7 ″의 여러 너비가 9 ¼”– 18 ″ 깊이로 제공됩니다. Parallam 치수는 I- 조이스트 및 LVL과 같은 다른 엔지니어링 목재 제품과 호환됩니다. Parallam은 한동안 사용되어 왔지만 여전히 모든 지역에서 모든 크기를 사용할 수있는 것은 아닙니다. 일정보다 일찍 디자인을 계획하는 것이 가장 좋습니다. APB와 마찬가지로 Parallam은 완전히 조립되어 있으며 비교적 무겁습니다. 톱질 한 목재가 실용적이지 않은 길고 깨끗한 경간에 적합합니다.

TJM에서 만든 적층 스트랜드 목재 (LSL) 인 TimberStrand FrameWorks Header는 구조 헤더 및 빔 경쟁에 대한 최신 항목입니다. LSL은 저가 사시 나무와 포플러 섬유를 고급 구조 재료로 업그레이드하여 만들어졌습니다. Fb 및 E 값은 확실히 APB, LVL 및 PSL과 일치하지 않지만 TimberStrand의 성능은 인상적입니다. 우리 케이스 하우스의 대부분의 응용 프로그램에서 작동했습니다. 18 피트 차고 도어 헤더 애플리케이션이 TimberStrand를 구조적 한계를 넘어 섰다는 점은 주목할 가치가 있습니다. TimberStrand Header는 4 3/8 ″에서 18 ″ 범위의 깊이에서 3 ½”너비로만 제공됩니다. 이 제품은 새 제품이며 유통 업체는 재고를 비축하는 것을 원하지 않습니다. 많은 애플리케이션에서 비용 효율적인 옵션이지만 찾기가 매우 어려울 수 있습니다.

제품 비교

표 1은 모든 애플리케이션에 대한로드, 크기 및 비용 데이터를 통합합니다. 응용 프로그램. 헤더 스팬은 일반적으로 창과 파티오 문에 사용됩니다. 구조용 능선 스팬은 대형 패밀리 룸의 크기를 나타냅니다. 거더의 스팬은 평균 크기의 게임 룸의 크기를 기준으로합니다. 그리고 차고 문 헤더는 차고 문이 2 대 열리는 방식을 기반으로합니다.

표 1을 보려면 클릭하십시오.

모든 그림은 Journal of Light Construction에서 제공합니다.