Sizing Engineered Beams and Headers (Norsk)

Merk: Denne eldre artikkelen av vårt tidligere fakultetsmedlem forblir tilgjengelig på nettstedet vårt for arkiveringsformål. Noe informasjon som finnes i den kan være utdatert.

Når belastningene som virker på strukturelle bjelker er beregnet, er neste trinn å dimensjonere og velge riktig stråle.

av Paul Fisette – © 2003

I del 1, «Beregning av belastninger på overskrifter og bjelker», lærte vi hvordan vi kan spore lastveier og oversette tak, vegg og gulvbelastning til pund per linje fot av støttebjelke. Vi vet hvordan vi måler kreftene som virker på en bjelke. Nå bruker vi denne informasjonen til å velge riktig konstruksjonsmateriale for å motstå belastningene. Vi vil sammenligne ytelsen og kostnaden for saget tømmer, LVL, Timberstrand, Parallam og Anthony Power Beam i flere forskjellige applikasjoner.

Forenklet størrelse ved bruk av tabeller

Uansett hvilket materiale vi spesifiserer må bjelkene gi tilstrekkelig styrke, stivhet og skjærmotstand. Strukturell evne til sagede og konstruerte trebjelker forutsies gjennom matematisk beregning. Formler som bestemmer det tillatte spennet og størrelsen på en bjelke, er avhengige av en rekke variabler som arter, karakter, størrelse, avbøyningsgrense og belastningstype. Du kan gjøre disse beregningene selv, eller du kan bruke spenntabeller. Tekniske eksperter har beregnet mange kombinasjoner av disse variablene og presenterer en rekke løsninger i form av spenningstabeller.

Spredetabeller for sagd-tømmer er praktiske verktøy. Du ser bare etter avstanden du trenger å spanne; matche belastningen per fot stråle til de aktuelle Fb (styrke) og E (stivhet) verdiene som er oppført; og bang: du har en vinner! Span-tabeller er enkle å bruke, men de har begrensninger. De gir ikke finjusterte resultater. De fleste bjelketabeller viser bare verdier for hele fots spenner som 11’0 ″, 12’0 ″ osv. Og selv om spenntabeller gir begrensede data, er de veldig lange. American Forest & Paper Associations Wood Structural Design Data, gir spennanbefalinger for massivt sagede trebjelker opp til 32 fot, men bordet har en heftig 140 sider. WSDD er en ekstremt nyttig bok (WSDD koster $ 20. Ring 800-890-7732). Få det til referansebiblioteket ditt. WSDD-tabellene viser bare verdier for bjelker i heltre ved avbøyningsgrenser på L / 360. Men du kan lure WSDD-tabeller til å gi deg verdier for doble eller tredoble 2-by-bjelker med andre avbøyningsgrenser. Gjør bare følgende:

Produsenter av konstruerte treverk er raske til å påpeke at produktene deres gir overlegen styrke og stivhet. Påstandene er i utgangspunktet sanne, men du betaler for forbedret ytelse. Styrkereduserende egenskaper som knuter, kvalitet og helling av korn kontrolleres under produksjonsprosessen slik at sluttproduktet representerer en mer effektiv bruk av trefiberen. Konstruert tre er konsistent fra ett stykke til et annet fordi hvert stykke er laget mer eller mindre det samme. Uansett hvilket produkt du spesifiserer, kontrolleres strukturell ytelse av styrke (Fb) og stivhet (E). Et LVL-produkt som har en Fb på 3100 vil bære mer last enn og LVL-produkt med en Fb på 2400. Så vær forsiktig når du sammenligner produkter. Alle disse høyytelsesproduktene er kostnadseffektive i noen applikasjoner. Og til tider lager eller ødelegger de et design.

Spennbord for konstruert tre brukes på en veldig lignende måte som de for saget tømmer. Bygningskoder tillater reduksjon av levende laster basert på varighet av lasten.For eksempel blir et tak utsatt for full snølast bare en liten prosentandel av tiden i løpet av et år, så dette blir tatt med i takets beregning av lasten. Vanligvis bruker hver produsent automatisk disse reduksjonene og merker tydelig den aktuelle applikasjonen i de forskjellige tabellene for gulv og takforhold. Vær forsiktig: noen produsenter krever at du takjusterer takbelastningen. Med andre ord, noen produsenter baserer ikke takbelastning på horisontal projeksjon, men heller baselast på den faktiske lengden på sperren. Se nøye på litteraturen før du tildeler takbelastning per fot av ryggbjelke eller topptekst. Vanligvis er skjærverdier innlemmet i tabellene, og den nødvendige bærelengden i endene av bjelkene er også gitt. Tabeller er begrenset til hele fots spenner, men verdiene kan interpoleres for brøklengder. Tabellene som brukes til å dimensjonere konstruert tømmer er levert av produsenter gratis.

For å dimensjonere konstruerte bjelker og topptekster begynner du med belastning per fot bjelke. Med konstruert trevirke bruker du både levende belastning og dødelastverdier. Levende belastning bestemmer stivhet og total belastning brukes til å bestemme styrke. Dimensjoneringstrinnene er:

Case House

Det er en utrolig lang liste med alternativer å vurdere når du spesifiserer sagede og konstruerte bjelker eller topptekster. Jeg har prøvd å forenkle prosessen ved å velge flere populære materialer og dimensjonere dem for et case-house. De valgte applikasjonene og spennene er vilkårlige, men vanlige. Det er sikkert mange forskjellige belastningsscenarier enn de som er demonstrert. Du må kontrollere belastningsforholdene for hver applikasjon før du dimensjonerer bjelker og topptekster. Imidlertid vil denne øvelsen gi deg en følelse av hvordan saget tømmer, LVL, Parallam, Timberstrand og Anthony Power Beam sammenligner seg i forskjellige applikasjoner.

Ved hjelp av spenntabeller har jeg dimensjonert flere strukturelle elementer for to klimatiske forhold. Det ene settet med elementer er i et 50 pund snøbelastningsklima, og det andre er i et 20 pund ikke-snøklima. Begge lastene blir behandlet som levende last. Bruksområdene er: (se diagrammer og beregninger for hver tilstand)

Når jeg bestemte lastene, dimensjonerte og priset jeg bjelkene som er nødvendige for å bære lastene. Jeg vurderte fem forskjellige forhold for å se hvordan alternativene sammenlignet med hverandre.

Hensyn

Sawn Lumber har det begrensninger. Bøyestyrken er ofte bare 1/2 av konstruerte treprodukter. Som et resultat rydder det ikke lange avstander, kommer i størrelser bare opptil 2 × 12, og utvalgte strukturelle karakterer er ikke alltid tilgjengelige. Velg strukturelle karakterer er spesialbestilt på mange steder. Dessuten er ikke alle arter lett tilgjengelige. For eksempel er Douglas-gran vanskelig å kjøpe i noen østlige markeder. Men generelt, for korte spenn er saget tømmer vanskelig å slå.

Laminert finertømmer (LVL) er sterkt, stivt og allsidig. Det strekker seg over lange avstander. Jeg var i stand til å bruke LVL for hver applikasjon i sakhuset. Vanligvis kommer LVL 1 ¾ ”tykt og varierer i dybden fra 7 ¼” opp til 18 ″. For å finjustere det bærende potensialet til en LVL-bjelke, legg bare til et nytt lag på siden av en bjelke. Arbeidskraft er en faktor. Det tar tid å laminere flere lag LVL. Men oppsiden er at to arbeidere vanligvis kan håndtere vekten av hver laminering når den monteres. LVL bæres som et lager på de fleste tømmerhager, og det er kjent for de fleste bygningsregister og designere.

Anthony Power Beam (APB) er en relativt nykommer i markedet for strukturelle bjelker posisjonert til å konkurrere med LVL og Parallam. APB er et laminert bjelkeprodukt som kommer i 3 1 / 2ö og 5 1 / 2ö bredder for å matche standard 2 × 4 og 2 × 6 veggtykkelser. Dybder varierer fra 7 ¼ ”til 18 ″, som samsvarer med standard I-bjelkedybder. Det er også en bredere 7ö-versjon tilgjengelig i dybder opp til 28 7/8 ″. APB krever svært lite arbeid fordi den kommer «ferdig montert», men den er ganske tung. Den 18 fots garasjeoverskriften for huset vårt veier inn til 380 pund. APB er et nytt produkt og penetrasjonen er noe begrenset, så du må kanskje se etter en lokal leverandør. Ring Anthony Forest Products direkte for å finne en distributør.

Parallam, produsert av Trus Joist MacMillan (TJM), definerer praktisk talt begrepet: parallel strand lumber (PSL). PSL er en samling av lange, tynne tråder av finér limt sammen for å danne kontinuerlige bjelkelengder. Trefiberen som brukes er sterk og stiv. Flere bredder fra 1 ¾ ”- 7 ″ er tilgjengelige i dybder på 9 ¼” – 18 ″. Parallelle dimensjoner er kompatible med andre konstruerte treprodukter som I-bjelker og LVL. Parallam har eksistert en stund, men likevel – ikke alle størrelser er tilgjengelige i alle regioner. Det er best å planlegge designet i god tid før planen. I likhet med APB kommer Parallam ferdig montert og er sammenlignbar tung. Det er et godt valg for lange klare spenn hvor saget tømmer er upraktisk.

TimberStrand FrameWorks Header, et laminert strengtømmer (LSL) laget av TJM, er den siste inngangen til den strukturelle topp- og bjelkekonkurransen. LSL er laget ved å oppgradere lavverdig osp og poppelfiber til høykvalitets strukturmateriale. Fb- og E-verdiene samsvarer absolutt ikke med APB, LVL og PSL, men ytelsen til TimberStrand er imponerende. Det fungerte for de fleste søknadene i vårt sakshus. Det er verdt å merke seg at 18-fots garasjeport-applikasjonen presset TimberStrand utover den strukturelle grensen. TimberStrand Header kommer bare i 3 ½ ”bredder i dybder fra 4 3/8 ″ til 18 ″. Dette produktet er nytt, og distributører vil ikke lagre lager. Det er et kostnadseffektivt alternativ for mange applikasjoner, men det kan være veldig vanskelig å finne.

Sammenligning av produkter

Tabell 1 konsoliderer belastnings-, størrelses- og kostnadsdata for alle applikasjoner. Topptekstspenn er typisk for et vindu og en terrassedør. Det strukturelle ryggspennet representerer størrelsen på et stort familierom. Spennet for bjelken er basert på størrelsen på et spillrom i middels størrelse. Og garasjeportoverskriften er basert på en 2-bils garasjeportåpning.

Klikk for å se tabell 1

Alle illustrasjoner er gitt med tillatelse til Journal of Light Construction.