Dimensionarea grinzilor și a antetelor

Vă rugăm să rețineți: acest articol mai vechi al fostului nostru membru al facultății rămâne disponibil pe site-ul nostru în scopuri de arhivă. Unele informații conținute în acesta pot fi depășite.

Odată calculate sarcinile care acționează asupra grinzilor structurale, următorul pas este dimensionarea și selectarea fasciculului corespunzător.

de Paul Fisette – © 2003

În partea 1, „Calcularea încărcăturilor pe anteturi și grinzi”, am învățat cum să urmărim căile de încărcare și să traducem încărcăturile de pe acoperiș, perete și podea în kilograme pe picior liniar al grinzii de susținere. Știm cum să măsurăm forțele care acționează asupra unei grinzi, acum vom folosi aceste informații pentru a alege materialul structural adecvat pentru a rezista la sarcini. Vom compara performanța și costul cherestelei, LVL, Timberstrand, Parallam și Anthony Power Beam în mai multe aplicații diferite.

Dimensionare simplificată folosind tabele

Indiferent de materialul pe care îl specificăm , grinzile trebuie să asigure rezistență, rigiditate și rezistență la forfecare adecvate. Capacitatea structurală a grinzilor din lemn tăiat și prelucrat sunt prezise prin calcul matematic. Formulele care determină întinderea și dimensiunea admisibilă a unei grinzi se bazează pe o serie de variabile cum ar fi speciile, gradul, dimensiunea, limita de deviere și tipul de sarcină. Puteți face aceste calcule singur sau puteți utiliza tabele span. Experții tehnici au calculat numeroase combinații ale acestor variabile și prezintă o varietate de soluții sub formă de tabele de întindere.

Tabelele de întindere de cherestea sunt instrumente convenabile. Pur și simplu căutați distanța pe care trebuie să o parcurgeți; potriviți sarcina pe picior de fascicul cu valorile corespunzătoare Fb (rezistență) și E (rigiditate) enumerate; și bang: ai un câștigător! Tabelele span sunt ușor de utilizat, dar au limitări. Nu oferă rezultate ajustate. Majoritatea tabelelor cu fascicule listează doar valori pentru întinderi de picior întreg, cum ar fi 11’0 ″, 12’0 ″ etc. Și, chiar dacă tabelele de întindere oferă date limitate, acestea sunt foarte lungi. American Forest & Datele de proiectare structurală a lemnului de la Paper Association, oferă recomandări de întindere pentru grinzi de lemn tăiate până la 32 de picioare, dar masa rulează 140 de pagini. WSDD este o carte extrem de utilă (WSDD costă 20 USD. Sunați la 800-890-7732). Obțineți-o pentru biblioteca dvs. de referință. Tabelele WSDD listează numai valorile pentru grinzile din lemn masiv la limitele de deviere de L / 360. Dar puteți păcăli tabelele WSDD pentru a vă oferi valori pentru grinzi duble sau triple de 2-by cu alte limite de deviere. Efectuați următoarele:

Producătorii de lemn prelucrat sunt repezi să sublinieze că produsele lor oferă rezistență și rigiditate superioare. Pretențiile sunt practic adevărate, dar plătiți pentru performanța îmbunătățită. Caracteristicile de reducere a rezistenței, cum ar fi nodurile, gradul și panta cerealelor, sunt controlate în timpul procesului de fabricație, astfel încât produsul final să reprezinte o utilizare mai eficientă a fibrei de lemn. Lemnul prelucrat este consistent de la o piesă la alta, deoarece fiecare piesă este făcută mai mult sau mai puțin la fel. Indiferent de produsul pe care îl specificați, performanța structurală este controlată de rezistență (Fb) și rigiditate (E). Un produs LVL care are un Fb de 3100 va suporta o sarcină mai mare decât și un produs LVL cu un Fb de 2400. Deci, fiți atenți atunci când comparați produsele. Toate aceste produse de înaltă performanță sunt rentabile în unele aplicații. Și, uneori, realizează sau rup un design.

Mesele de întindere pentru lemn prelucrat sunt utilizate într-un mod foarte asemănător cu cele pentru cherestea. Codurile de construcție permit reduceri ale sarcinilor active în funcție de durata sarcinii.De exemplu, un acoperiș este supus unei încărcături complete de zăpadă doar un mic procent de timp pe parcursul unui an, deci acest lucru este luat în calcul în calculul sarcinii acoperișului. De obicei, fiecare producător aplică automat aceste reduceri și etichetează în mod clar aplicația adecvată în diferite tabele pentru condiții de podea și acoperiș. Aveți grijă: unii producători necesită ajustarea înclinării încărcăturilor pe acoperiș. Cu alte cuvinte, unii producători nu bazează sarcinile acoperișului pe proiecția orizontală, ci mai degrabă bazează sarcinile pe lungimea reală a căpriorului. Uitați-vă cu atenție la literatură înainte de a atribui sarcini pe acoperiș pe picior de grindă de creastă sau antet. În mod obișnuit, valorile de forfecare sunt încorporate în tabele și sunt date și lungimile de rulment necesare la capetele grinzilor. Tabelele sunt limitate la întinderi de picior întreg, dar valorile pot fi interpolate pentru lungimi fracționate. Tabelele utilizate pentru măsurarea cherestelei prelucrate sunt furnizate gratuit de producători.

Pentru a măsura grinzile și anteturile prelucrate, începeți cu încărcarea pe picior de grindă. Cu lemnul prelucrat, utilizați atât valori ale sarcinii vii, cât și ale sarcinii moarte. Sarcina sub tensiune determină rigiditatea, iar sarcina totală este utilizată pentru a determina rezistența. Pașii de dimensionare sunt:

Case Case

Există o listă incredibil de lungă de opțiuni de luat în considerare. atunci când se specifică grinzi sau anteturi tăiate și proiectate. Am încercat să simplific procesul prin alegerea mai multor materiale populare și dimensionarea acestora pentru o carcasă. Aplicațiile și intervalele selectate sunt arbitrare, dar comune. Cu siguranță există multe scenarii de încărcare diferite decât cele demonstrate. Trebuie să verificați condițiile de încărcare pentru fiecare aplicație înainte de dimensionarea grinzilor și a anteturilor. Cu toate acestea, acest exercițiu vă va oferi o impresie asupra modului în care se compară cherestea, LVL, Parallam, Timberstrand și Anthony Power Beam în diferite aplicații.

Folosind tabele span, am dimensionat mai multe elemente structurale pentru 2 condiții climatice. Un set de elemente se află într-un climat de zăpadă de 50 de kilograme și celălalt se află într-un climat de 20 de kilograme fără zăpadă. Ambele încărcături sunt tratate ca încărcături active. Aplicațiile sunt: (a se vedea diagramele și calculele pentru fiecare condiție)

Odată ce am determinat încărcăturile, am dimensionat și evaluat grinzile necesare pentru a transporta încărcăturile. Am luat în considerare cinci condiții diferite, pentru a vedea cum se compară opțiunile între ele.

Considerații

Cherestea tăiată are limitări. Rezistența la îndoire este adesea de doar 1/2 din cea a produselor din lemn prelucrat. Ca rezultat, acesta nu acoperă distanțele mari, are dimensiuni de până la 2 × 12 și nu sunt întotdeauna disponibile anumite categorii structurale. Selecțiile structurale selectate sunt comandate special în multe locații. De asemenea, nu toate speciile sunt ușor disponibile. De exemplu, bradul Douglas este dificil de cumpărat pe unele piețe din est. Însă, în general, pentru distanțe scurte, cherestea este greu de învins.

Lemnul pentru furnir laminat (LVL) este puternic, rigid și versatil. Se întinde pe distanțe mari. Am putut folosi LVL pentru fiecare aplicație din casă. De obicei, LVL are o grosime de 1 ¾ ”și are o adâncime cuprinsă între 7 ¼” și 18 ″. Pentru a regla fin potențialul de încărcare al unui fascicul LVL, trebuie doar să adăugați un alt strat pe partea laterală a unui fascicul. Munca este un factor. Este nevoie de timp pentru laminarea mai multor straturi de LVL. Dar partea de sus este că 2 lucrători se pot descurca de obicei cu greutatea fiecărei laminări pe măsură ce este asamblată. LVL este transportat ca articol de stoc în majoritatea șantierelor de cherestea și este familiar majorității oficialilor și proiectanților codurilor de construcții.

Anthony Power Beam (APB) este un relativ nou pe piața grinzilor structurale poziționat pentru a concura cu LVL și Parallam. APB este un produs cu grinzi laminate care vine în lățimi de 3 1 / 2ö și 5 1 / 2ö pentru a se potrivi cu grosimile standard ale pereților 2 × 4 și 2 × 6. Adâncimile variază de la 7 ¼ ”la 18 ″, potrivind adâncimile standard ale grinzii I. Există, de asemenea, o versiune mai largă 7ö disponibilă la adâncimi de până la 28 7/8 ″. APB necesită foarte puțină forță de muncă, deoarece vine „complet asamblată”, dar este destul de grea. Antetul de garaj de 18 picioare pentru casa noastră cântărește 380 de lire sterline. APB este un produs nou și pătrunderea sa este oarecum limitată, deci este posibil să trebuiască să căutați un furnizor local. Sunați direct la Anthony Forest Products pentru a găsi un distribuitor.

Parallam, fabricat de Trus Joist MacMillan (TJM), definește practic termenul: cherestea paralelă (PSL). PSL este un ansamblu de fire lungi și subțiri de furnir de lemn lipite între ele pentru a forma lungimi continue ale grinzii. Fibra de lemn utilizată este puternică și rigidă. Mai multe lățimi de la 1 ″ ”- 7 ″ sunt disponibile la adâncimi de 9 ¼” – 18 ″. Dimensiunile Parallam sunt compatibile cu celelalte produse din lemn, cum ar fi grinzile I și LVL. Parallam există de ceva vreme, dar totuși – nu toate dimensiunile sunt disponibile în toate regiunile. Cel mai bine este să vă planificați proiectul cu mult înainte de termen. La fel ca APB, Parallam vine complet asamblat și este relativ greu. Este o alegere bună pentru întinderile lungi și libere, în care cherestea tăiată este impracticabilă.

TimberStrand FrameWorks Header, o cherestea laminată cu șuvițe (LSL) realizată de TJM, este cea mai recentă intrare în competiția de cap și grindă structurală. LSL este realizat prin modernizarea fibrelor de aspen și plop cu valoare redusă în material structural de înaltă calitate. Valorile Fb și E nu sunt cu siguranță potrivite pentru APB, LVL și PSL, dar performanța TimberStrand este impresionantă. A funcționat pentru majoritatea aplicațiilor din casa noastră. Este demn de remarcat faptul că aplicația de antet de ușă de garaj de 18 picioare a împins TimberStrand dincolo de limita sa structurală. Antetul TimberStrand este disponibil doar în lățimi de 3 ½ ”, în adâncimi cuprinse între 4 3/8 ″ și 18 ″. Acest produs este nou, iar distribuitorii nu vor să stocheze inventarul. Este o opțiune rentabilă pentru multe aplicații, dar poate fi foarte greu de găsit.

Compararea produselor

Tabelul 1 consolidează datele de încărcare, dimensiuni și costuri pentru toate aplicații. Porturile antet sunt tipice pentru o fereastră și o ușă de terasă. Intervalul de creastă structurală reprezintă dimensiunea unei camere mari de familie. Intervalul pentru grinzi se bazează pe dimensiunea unei săli de joc de dimensiuni medii. Și antetul ușii de garaj se bazează pe o deschidere a ușii de garaj cu 2 mașini.

Faceți clic pentru a vizualiza Tabelul 1

Toate ilustrațiile sunt furnizate prin amabilitatea Journal of Light Construction.