Vraag:
Hoe bepaal ik het draagvermogen van een simpele bank?
CRABOLO
2015-03-18 06:56:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik ben nieuw met houtbewerking en ik zit in de planningsfase om een ​​bank te maken zoals hieronder afgebeeld. Ik ben van plan hier hele zware dozen op te zetten en wil hem ook graag als kruk gebruiken om bij hoge planken te komen.

Is er een standaardpraktijk om te bepalen hoeveel gewicht een bank kan dragen? Zijn er methoden voor snelle schattingen die meestal nauwkeurige resultaten opleveren?

De bank zal volledig worden gemaakt van Douglas-spar 2x4 noppen, behalve de vier poten die Douglas-spar 4x4-palen zullen zijn. De enige bevestigingsmiddelen die ik van plan ben te gebruiken, zijn stalen spijkers van 2,5 inch. Hoe kan ik het gewicht vinden dat deze bank realistisch kan dragen?

enter image description here

Bouw de bank en blijf gewicht toevoegen totdat hij breekt. Bouw vervolgens de bank opnieuw op.
U kunt beter 2 identieke banken tegelijk bouwen - u bespaart tijd en operaties.
Vijf antwoorden:
#1
+16
Damon
2015-03-18 19:09:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

De 4x4-palen die voor de poten worden gebruikt, dragen in de lengterichting vrijwel "oneindig" gewicht. Nu, gezien een naïef ontwerp, zou elk been natuurlijk slechts kracht overbrengen op één 4x2-balk (die dan misschien aan elkaar worden genageld met een soort richel of zo), wat niet optimaal is. U wilt de balken zeker met een zwaluwstaartlat of een soortgelijke constructie dicht bij de poten verbinden, als de stabiliteit er toe doet. Vier slotbouten van 10 mm die door elke poot en de zwaluwstaartlat gaan, zijn een goede oplossing.
Het lijmen en spijkeren van een dikke panlat op de balken kan ook "werken", maar al met al is dat niet zo'n goed plan omdat het kruis stevig wordt bevestigd -stuk dat de longitudinale binding zal belasten als de lat uitzet (en dat is onvermijdelijk).

Zoiets als dit (dat is mijn tuintafel, hij ondersteunt zeker 8 volwassen personen die erop dansen zonder te schudden):

dovetail batten on table

Ook, u moet ervoor zorgen dat de bank enigszins veerkrachtig is tegen afschuiven. De dwarsbalk die op de foto wordt getoond is al een goede benadering, maar spijkers als enige bevestiger doen het niet . Echt niet.
Ik zou elke twee afzonderlijke stukken met lijm en twee 10 mm hardhouten dovels als het minimum verbinden. Bij voorkeur echter pen en gat.

Wat betreft het draagvermogen op het draag- / zitoppervlak, een enkele 4x2 douglasia-balk die 180 cm lang is en aan beide uiteinden wordt ondersteund, draagt ​​gemakkelijk mijn lichaamsgewicht, dus het eenvoudige antwoord op dat account zou "geen zorgen, dit is voldoende" . Je kunt hier echter ook ordes van grootte beter of slechter doen, met slechts ‘kleine’ aanpassingen.

Zoals Rob opmerkte, zou je idealiter een laminaat draagvlak willen maken door de 4x2 balken aan elkaar te lijmen . Een kleine richel in het midden zoals weergegeven in de afbeelding zal werken als het absolute minimum, maar zal lang niet zo goed zijn.
De redenering hierachter is dat het gewicht beter verdeeld is over alle balken, niet alleen over de balken. gewicht is ingeschakeld.

Merk echter op dat het gebruik van de 4x2-balken op de manier die is weergegeven in de afbeelding niet optimaal is voor het draagvermogen en dat het horizontale laminaat niet optimaal is vanuit het oogpunt van stabiliteit.
Het draagvermogen van een rechthoekige straal is evenredig met 1 / 12 · h 3 b wat betekent dat een enkele 4x2 straal (rechtopstaand) gelijk is aan vier 2x4 balken (plat).

4x2 = 4 * 2x4 enter image description here

Je kunt daarom de algehele stabiliteit en draagvermogen enorm verhogen (dubbel of driedubbel) door simpelweg het lamineren van nog een of twee rechtopstaande balken onder het draagvlak. Of u kunt een dunne richel aan een of meerdere balken longitudinaal lamineren, bij voorkeur een beetje naar achteren zodat men deze niet kan zien.
Hiervoor is het absoluut belangrijk dat de balken worden over de gehele lengte zorgvuldig aan elkaar gelijmd.

Heel mooi antwoord. Bedoel je in de laatste zin dat de rechtopstaande steunbalken moeten worden vastgelijmd aan de platte balkjes erboven, of heb je het over de platte balkjes als groep?
@ChristopherCreutzig: De platte aan elkaar lijmen helpt, maar niet zozeer als het lijmen van een ondersteunende balk eronder. De meest stabiele manier is de "T" -vorm, zoals afgebeeld in de laatste afbeelding aan de rechterkant. Het aan elkaar lijmen van 4 platte stukken geeft 4x de sterkte, maar het lijmen van een ** enkele ** steun hieronder zal hetzelfde toevoegen (dus beide aan elkaar zouden 8x zijn, en het gebruik van 2 steunbalken zou 12x geven). Steunbalken ** moeten ** over de hele lengte worden gelijmd om het meest bruikbaar te zijn, aangezien dat werkt als (h1 + h2) ^ 3 in plaats van (h1 ^ 3) + (h2 ^ 3).
lever bewijs ter ondersteuning van de bewering dat het "8 volwassen personen ondersteunt die erop dansen zonder te beven".
#2
+14
Doresoom
2015-03-18 19:25:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bij het bepalen van het draagvermogen van een constructie, moet u rekening houden met verschillende factoren:

  • Aanvaardbare doorbuiging
  • Maximaal toelaatbare buigspanning
  • Kolomdruk- en kniksterkte

Voor het berekenen van doorbuiging is de suggestie van @ rob om de Sagulator te gebruiken een goed begin. U hoeft geen diepgaande kennis te hebben van alle technische concepten die achter de schermen plaatsvinden om een ​​antwoord van 90% te krijgen. De Sagulator voert gewoon de afmetingen van uw meubel in een straalafbuigingsvergelijking in en spuugt het antwoord uit. Deze vergelijkingen zijn gebaseerd op de aanname dat het materiaal binnen de elastische limiet blijft. U kunt dit testen in de Sagulator door een belasting van 5.000 lb in te voeren voor een plank van 1/2 "dik grenen. De weergegeven doorbuiging is groter dan de lengte van de plank, aangezien de vergelijking geen rekening houdt met de uiteindelijke sterkte van het materiaal. .

Maximale buigspanning stelt u in staat te berekenen hoeveel belasting uw meubels aankunnen zonder te breken. De maximale belasting die een horizontale balk kan dragen, is afhankelijk van de overspanning, hoe de belasting wordt toegepast, hoe de uiteinden worden ondersteund, het materiaal en de geometrie van de dwarsdoorsnede. Gelukkig zijn er verschillende online bronnen zoals Engineer's Edge en de Engineering Toolbox die kunnen helpen bij generalisaties, zodat u niet elke voorwaarde hoeft af te leiden.

Voor een uniforme belasting op een balk met vaste-vaste eindvoorwaarden (dat betekent dat de verbindingen aan elk uiteinde zijn verbonden door lijm, of op zijn minst door meer dan één bevestigingsmiddel), zal de maximale buigspanning aan de uiteinden worden bepaald, in de orde van grootte van

sigma = M * y / I

waar

  M is het maximale moment, I is het doorsnedemoment van areay is de afstand tot de neutrale as. 

Voor een rechthoekige doorsnede,, en I = 1/12 * b * h ^ 3, waarbij h de balkdikte is en b de balkbreedte. De y is gewoon h / 2.

U kunt uw maximale M berekenen met deze rekenmachine.

De maximaal toelaatbare spanning (of breukmodulus) voor veel houtsoorten kan worden gevonden door op Google te zoeken naar houtmateriaaleigenschappen.

Vergeet uw veiligheidsfactor op dit onderdeel niet!

Kolomdruk- en kniksterkte zullen niet echt speel in uw ontwerpoverwegingen, tenzij u van plan bent om lange, spichtige benen te gebruiken. Met 4x4-poten heb je dit probleem niet. Met dunnere poten kunt u de kritische centrische belasting (uitgelijnd met de as van de poot, toegepast in het midden van de poot) berekenen met de volgende formule:

F = (pi ^ 2 * EI) / (KL) ^ 2

waarbij

  E is de elasticiteitsmodulus van het materiaal I het traagheidsmoment van de dwarsdoorsnede van het been is, K is de effectieve lengtefactor van de kolom, L is de niet-ondersteunde lengte  

Voor niet-ondersteunde poten die alleen aan een tafelblad of de bovenkant van uw bank zijn bevestigd, is K 2, omdat het in wezen een vaste -vrije eindconditie. Voor poten die aan de onderkant zijn verbonden met een beugel, zal K dichter bij 0,5 liggen en is de compressiesterkte van de kolom meer een factor.

#3
+11
rob
2015-03-18 10:07:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Om het draagvermogen van het horizontale werkblad te vinden, zou ik het als een plank behandelen en de cijfers door een soort lastdragende rekenmachine zoals de sagulator laten lopen. Het draagvermogen is ook afhankelijk van of het gewicht grotendeels naar het midden is gericht of dat het gelijkmatig is verdeeld. Idealiter zou je meerdere 2x4s aan elkaar lamineren (grondig lijmen) om een ​​sterk stevig paneel te maken voor de bovenkant van de bank. In dat geval kunt u het in uw belastingscalculator als één massief bord beschouwen. Als je de bovenste stukken niet aan elkaar lamineert, zou ik berekeningen uitvoeren voor een enkele 2x4 van de juiste lengte, en dat antwoord vermenigvuldigen met 2 tot 4, afhankelijk van hoeveel van de 2x4s een item op de bank waarschijnlijk is te overspannen.

Zodra u het draagvermogen heeft berekend, is de andere factor waarmee u rekening moet houden stellingen - in dit geval hoogstwaarschijnlijk zijwaartse beweging of wiebelen. U vermeldt dat uw enige mechanische bevestigingsmiddelen spijkers zijn, maar u vermeldt niet of u van plan bent lijm of schrijnwerk te gebruiken. De schoenplaatjes die de bovenkant aan de poten bevestigen, helpen enigszins tegen rekken, maar door ze te lijmen en te spijkeren, kan de weerstand tegen rekken aanzienlijk toenemen. Gelijmde pen- en gatverbindingen op verschillende plaatsen op de bank zouden de bank nog sterker maken.

Als u de sagulator gebruikt, moet u eerst de knop "Plankbevestiging" op "zwevend" zetten. Realiseer je ook dat de falende waarden voor het laden gebaseerd zijn op esthetiek (planken en dergelijke verliezen hun visuele aantrekkingskracht wanneer ze te veel doorhangen), in plaats van catastrofaal falen (breken).
#4
+2
CoAstroGeek
2019-03-25 20:24:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Je kunt altijd de Calvin & Hobbes-aanpak volgen!

enter image description here

#5
  0
Syzygies
2019-03-23 20:34:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Als u de Sagulator gebruikt, moet u het gewicht van het hout zelf expliciet optellen. Dit is niet gedocumenteerd en Sagulator-feedback is uitgeschakeld. Men kan dit echter bevestigen door een totale belasting van 1 pond te vergelijken met een totale belasting van 2 pond, op een overspanning van 120 voet gemaakt van 1 "x 12" walnoot. (Dit is zeker buiten de elastische limiet van walnoot; we debuggen hier eenvoudig de tool.) De berekende sag verdubbelt, terwijl het hout zelf in feite 400 pond weegt. Het toevoegen van een pond of twee zou een onbeduidend effect moeten hebben; de effectieve doorzakking is te wijten aan het gewicht van het hout zelf.

Welkom bij WSE. Dit is een zeer nuttige observatie, maar geeft eigenlijk geen antwoord op de vraag. Het kan beter worden geplaatst als een opmerking bij een ander antwoord over het gebruik van de sagulator.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...