Sizing Engineered Beams and Headers (Svenska)

Obs! Den här äldre artikeln av vår tidigare fakultetsmedlem förblir tillgänglig på vår webbplats för arkiveringsändamål. En del information i den kan vara föråldrad.

När belastningarna som verkar på strukturella balkar har beräknats är nästa steg att dimensionera och välja lämplig stråle.

av Paul Fisette – © 2003

I del 1, ”Beräkna laster på sidhuvuden och balkar”, lärde vi oss hur man spårar lastvägar och översätter tak-, vägg- och golvbelastningar i pounds per linjär fot av stödbalk. Vi vet hur man mäter de krafter som verkar på en balk, nu använder vi denna information för att välja lämpligt konstruktionsmaterial för att motstå belastningarna. Vi kommer att jämföra prestanda och kostnad för sågat virke, LVL, Timberstrand, Parallam och Anthony Power Beam i flera olika applikationer.

Förenklad storlek med hjälp av tabeller

Oavsett vilket material vi anger måste balkar ge tillräcklig hållfasthet, styvhet och skjuvmotstånd. Strukturell förmåga för sågade och konstruerade träbjälkar förutses genom matematisk beräkning. Formler som bestämmer det tillåtna spännvidden och storleken för en stråle är beroende av en mängd variabler som arter, kvalitet, storlek, avböjningsgräns och typ av belastning. Du kan göra dessa beräkningar själv eller använda span-tabeller. Tekniska experter har beräknat många kombinationer av dessa variabler och presenterar en mängd olika lösningar i form av span-tabeller.

Sawn-Lumber span-tabeller är praktiska verktyg. Du letar bara efter det avstånd du behöver spänna; matcha belastningen per fot av strålen till lämpliga Fb (styrka) och E (styvhet) värden som anges; och bang: du har en vinnare! Span-tabeller är enkla att använda, men de har begränsningar. De ger inte finjusterade resultat. De flesta stråltabeller listar bara värden för hela fotspänningar som 110 ″, 120 ″ osv. Och även om span-tabeller ger begränsad data är de mycket långa. American Forest & Paper Association: s träkonstruktionsdata ger spännrekommendationer för massiva sågade träbjälkar upp till 32 fot, men tabellen har en rejäl 140 sidor. WSDD är en extremt användbar bok (WSDD kostar $ 20. Ring 800-890-7732). Hämta det till ditt referensbibliotek. WSDD-tabellerna visar endast värden för balkar i massivt trä vid avböjningsgränser på L / 360. Men du kan lura WSDD-tabeller för att ge dig värden för dubbla eller tredubbla 2-by-strålar med andra avböjningsgränser. Gör bara följande:

Tillverkade trätillverkare är snabba med att påpeka att deras produkter ger överlägsen styrka och styvhet. Påståendena är i grunden sanna, men du betalar för förbättrad prestanda. Styrka-reducerande egenskaper som knutar, kvalitet och lutning av spannmål kontrolleras under tillverkningsprocessen så att slutprodukten representerar en mer effektiv användning av träfibrerna. Konstruerat trä är konsekvent från en bit till en annan eftersom varje bit är mer eller mindre densamma. Oavsett vilken produkt du anger kontrolleras strukturell prestanda av styrka (Fb) och styvhet (E). En LVL-produkt som har en Fb på 3100 kommer att bära mer belastning än och en LVL-produkt med en Fb på 2400. Så var försiktig när du jämför produkter. Alla dessa högpresterande produkter är kostnadseffektiva i vissa applikationer. Och ibland gör eller bryter de en design.

Spännbord för konstruerat trä används på ett mycket liknande sätt som de för sågat virke. Byggkoder tillåter minskningar av levande laster baserat på lastens varaktighet.Till exempel utsätts ett tak för en full snöbelastning endast en liten andel tid under ett år, så detta tas med i takets beräkning av lasten. Vanligtvis tillämpar varje tillverkare automatiskt dessa minskningar och märker tydligt lämplig applikation i de olika tabellerna för golv och takförhållanden. Var försiktig: vissa tillverkare kräver att du justerar taklasten i lutning. Med andra ord, vissa tillverkare baserar inte takbelastningar på horisontell utsprång utan snarare basbelastningar på takets faktiska längd. Titta noga på litteraturen innan du tilldelar takbelastningar per fot av åsbalk eller sidhuvud. Normalt införlivas skjuvvärden i tabellerna och erforderlig lagerlängd vid balkändarna anges också. Tabellerna är begränsade till hela fotspänningar, men värdena kan interpoleras för bråkdelar. Tabellerna som används för att dimensionera konstruerat virke tillhandahålls av tillverkare gratis.

För att konstruera balkar och sidhuvuden börjar du med belastning per fot balk. Med konstruerat trä använder du både levande och dödlastvärden. Levande belastning bestämmer styvhet och total belastning används för att bestämma styrkan. Storleksstegen är:

Case House

Det finns en otroligt lång lista med alternativ att överväga vid specificering av sågade och konstruerade balkar eller sidhuvuden. Jag har försökt förenkla processen genom att välja flera populära material och dimensionera dem för ett fallhus. De valda applikationerna och spänningarna är godtyckliga men vanliga. Det finns verkligen många olika laddningsscenarier än de som visas. Du måste verifiera laddningsförhållandena för varje applikation innan du dimensionerar balkar och rubriker. Den här övningen ger dig en känsla för hur sågat virke, LVL, Parallam, Timberstrand och Anthony Power Beam jämför i olika applikationer.

Med hjälp av span-tabeller har jag dimensionerat flera strukturella element för två klimatförhållanden. En uppsättning element är i ett 50 pund snöbelastningsklimat och den andra är i ett 20 pund icke-snöklimat. Båda lasterna behandlas som levande laster. Tillämpningarna är: (se diagram och beräkningar för varje tillstånd)

När jag bestämt lasterna dimensionerade jag och prissatte balkarna som krävs för att transportera lasterna. Jag funderade på fem olika villkor för att se hur alternativen jämförde med varandra.

Överväganden

Sågat virke har begränsningar. Dess böjhållfasthet är ofta bara 1/2 av tillverkade träprodukter. Som ett resultat rensar det inte långa sträckor, finns i storlekar endast upp till 2 × 12 och vissa strukturella kvaliteter är inte alltid tillgängliga. Valda strukturella kvaliteter är specialbeställda på många platser. Inte alla arter är också tillgängliga. Till exempel är Douglas-gran svår att köpa på vissa östra marknader. Men totalt sett är sågat virke svårt att slå för korta spann.

Laminerat fanérvirke (LVL) är starkt, styvt och mångsidigt. Det sträcker sig över långa sträckor. Jag kunde använda LVL för alla applikationer i fallhuset. Vanligtvis kommer LVL 1 ¾ ”tjockt och varierar i djup från 7 ¼” upp till 18 ″. För att finjustera den lastbärande potentialen för en LVL-balk, lägg bara till ett lager på sidan av en balk. Arbete är en faktor. Det tar tid att laminera flera lager av LVL. Men uppåtsidan är att två arbetare vanligtvis kan hantera vikten på varje laminering när den monteras. LVL transporteras som lager i de flesta timmervaror och det är känt för de flesta byggnadskodstjänstemän och konstruktörer.

Anthony Power Beam (APB) är en relativt nykomling på den strukturella balkmarknaden som är positionerad för att konkurrera med LVL och Parallam. APB är en laminerad balkprodukt som finns i 3 1 / 2ö och 5 1 / 2ö bredd för att matcha standard 2 × 4 och 2 × 6 väggtjocklekar. Djupen sträcker sig från 7 ¼ ”till 18 matching, vilket motsvarar standard I-bjälkdjup. Det finns också en bredare 7ö-version tillgänglig på djup upp till 28 7/8 ″. APB kräver mycket lite arbetskraft eftersom det kommer ”helt monterat”, men det är ganska tungt. Den 18 fot långa garageväggen för vårt hus väger 380 pund. APB är en ny produkt och dess genomträngning är något begränsad så du kan behöva leta efter en lokal leverantör. Ring Anthony Forest Products direkt för att hitta en distributör.

Parallam, tillverkad av Trus Joist MacMillan (TJM), definierar praktiskt taget termen: parallellsträngsvirke (PSL). PSL är en sammansättning av långa, tunna delar av träfanér limmade ihop för att bilda kontinuerliga balklängder. Träfibern som används är stark och stel. Flera bredder från 1 ¾ ”- 7 ″ finns i djupet 9 ¼” – 18 ″. Parallammått är kompatibla med andra träprodukter som I-bjälkar och LVL. Parallam har funnits ett tag, men ändå – inte alla storlekar finns i alla regioner. Det är bäst att planera din design långt före schemat. Liksom APB kommer Parallam helt monterad och är jämförelsevis tung. Det är ett bra val för långa tydliga spännvidd där sågat virke är opraktiskt. LSL tillverkas genom att uppgradera asp och fiber av lågt värde till strukturellt material av hög kvalitet. Fb- och E-värdena är verkligen ingen matchning för APB, LVL och PSL, men prestandan hos TimberStrand är imponerande. Det fungerade för de flesta ansökningarna i vårt fallhus. Det är värt att notera att den 18-fots garageport-applikationen pressade TimberStrand bortom dess strukturella gräns. TimberStrand Header finns bara i 3 ½ ”bredder på djup som sträcker sig från 4 3/8 ″ till 18 ″. Denna produkt är ny och distributörer vill inte lagra lager. Det är ett kostnadseffektivt alternativ för många applikationer, men det kan vara mycket svårt att hitta.

Jämförelse av produkter

Tabell 1 konsoliderar laddning, storlekar och kostnadsdata för alla applikationer. Sidhuvuden är typiska för ett fönster och en altandörr. Den strukturella åsen spänner representerar storleken på ett stort familjerum. Spännvidden för balkar baseras på storleken på ett medelstort spelrum. Och garageportens huvud är baserat på en 2-bilars garageportöppning.

Klicka för att se tabell 1

Alla illustrationer tillhandahålls med tillstånd av Journal of Light Construction.