Quanto carico può supportare una scheda (legno), se supportata solo alle estremità?

Quanto carico può supportare una scheda, se supportata solo alle estremità?

Al momento il mio problema specifico è appendere un'oscillazione della gomma tra due alberi e, a seconda di quali alberi scelgo, potrebbero essere a 10, 12 o 14 piedi di distanza (da centro a centro). Se collego in modo sicuro un 2x4 agli alberi e appendo l'altalena dal centro, sarebbe a rischio di rompere da 2 bambini che ci giocano (quindi indovino circa 300 libbre max con loro che rimbalzano e saltano su di esso)

Ma la mia domanda più grande è il caso generale: come si calcola (o dove si guarda) quale tipo di carichi può essere supportato dal legno in questione? (altri esempi potrebbero essere uno scaffale 1x10 con supporti a 24 "di distanza o 1/2" di compensato su un telaio 2 'x 4'). Non sono un ingegnere (beh, software, ma questo non conta qui), ma posso fare matematica semplice (algebra lineare, trig, calcolo) e avere una conoscenza di base della fisica.

Vorrei andare con la risorsa tabella portante di @ Aarthi per un'idea generale di ciò che è ragionevole.

Se stai cercando equazioni, puoi iniziare con questi:

Formule di deviazione del raggio

Calcolatore di deflessione e stress

Area Momenti d'inerzia

Utilizzo del teorema dell'asse parallelo

Proprietà dei materiali in legno (modulo di elasticità (E) trovato nella tabella 4-3a)

Per il caricamento dinamico, ti consigliamo di fare qualcosa di simile al divertimento che ho avuto su questa domanda .

... e potresti voler consultare un buon libro di Meccanica dei materiali . (edizione internazionale tascabile più economica su Ebay )

Come sottolinea @Ian, il problema non è semplice ed è meglio risolverlo semplicemente usando ciò che ha funzionato per altre persone in passato. Dai un'occhiata alle altalene del tuo parco locale e usa le stesse dimensioni del raggio, purché la campata sia comparabile.

Inoltre, se sei davvero preoccupato, potresti sempre trasformare la fune in una "Y" per eliminare lo stress di flessione sul raggio, lasciandolo solo a taglio. In questo modo, il raggio sopporta il carico di compressione dalla tensione laterale sulla "Y", che impedirà agli alberi di inchinarsi l'uno verso l'altro.

Diagramma:

|      |______________________|      |
|      |  |                 | |      |
| tree |  |                 | | tree |
|      |__|_________________|_|      |
|      |   \               /  |      |
|      |    \             /   |      |
|      |     \           /    |      |
|      |      \         /     |      |
|      |       \       /      |      |
|      |        \     /       |      |
|      |         \   /        |      |
|      |          \ /         |      |
|      |           Y          |      |
|      |           |          |      |
|      |           |          |      |
|      |           |          |      |
      ...more rope and trees...
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|      |         -----        |      |
|      |       /  ___  \      |      |
|      |      |  /   \  |     |      |
|      |      |  \___/  |     |      |
|      |       \       /      |      |
|      |         -----        |      |

Non sono sicuro al cento per cento che questo risponda alla tua domanda, ma lo dirò molto: 300 libbre sono in realtà molto, MOLTO troppo basso di una stima, se tutto il mio trolling su questo sito è qualcosa da seguire. Si noti inoltre che non è il peso, ma la forza (cioè Newton ) che devi guardare.

In secondo luogo, questo documento dovrebbe rispondere alle vostre domande portanti. È un po 'tecnico, però, da quello che posso dire.

Infine, ecco una domanda simile da DIYChatroom.com.

Il legno sopporta una tolleranza di circa 625 libbre per pollice quadrato (PSI) di un carico di compressione. Il calcestruzzo può sopportare 3.000 PSI di un carico di compressione. L'acciaio può sopportare 30.000 PSI di un carico di compressione.

Molte risposte interessanti su come capire la risposta "corretta", ma spero che questo possa aiutare un po '.

Abbiamo acquistato un set commerciale simile a questo.

Per coprire una campata di 12 ', usano tre travi 2x6 "laminate insieme: colla, chiodi e infine bulloni per carrello.

Questo per supportare 2 altalene e un set di anelli.

Tieni presente che il tuo carico non è statico, ma dinamico e che le sollecitazioni si moltiplicheranno durante il movimento dell'oscillazione. Inoltre, il movimento dell'oscillazione applicherà sollecitazioni contro la dimensione corta del raggio, che non è mai stato progettato per supportare. Osservando le altalene disponibili nei centri di costruzione, non ho mai visto una trave di supporto principale più piccola di 4 x 6.

Questo è un problema abbastanza complesso a cui rispondere partendo da zero poiché ha più componenti, quindi riassumerò semplicemente i calcoli che dovranno essere fatti.

In termini di sollecitazioni sulla tavola, in genere come minimo è necessario calcolare le seguenti forze:

• Momenti di flessione
• Forze di taglio
• Sollecitazioni del cuscinetto
• deviazioni

Questi dovranno essere calcolati per diversi casi di carico, comprese posizioni diverse per i pesi sulla trave, poiché posizioni diverse per il carico daranno risultati peggiori. Il metodo di calcolo per le sollecitazioni varierà a seconda dei dettagli strutturali che adotti ai supporti, ma nel caso che descrivi sarà probabilmente basato su ciò che è noto come una trave semplicemente supportata.

Dopo aver calcolato le forze nel raggio, sarà necessario calcolare alcune proprietà geometriche del raggio per calcolare le sollecitazioni. Le proprietà geometriche tipiche saranno il secondo momento dell'area (per i momenti flettenti), l'area del taglio (per la forza di taglio) e l'area del cuscinetto (per le sollecitazioni del cuscinetto). Anche in questo caso il calcolo di queste proprietà dipenderà dai dettagli scelti, così come l'uso di queste proprietà per calcolare le sollecitazioni.

I calcoli finali che dovrai fare saranno gli stress che il legno può sopportare. Ancora una volta, questo è alquanto complesso perché il legno, essendo un materiale organico, ha diversi punti di forza in diverse condizioni di carico con fattori come la direzione della venatura, il tipo di carico, la durata del carico, il tipo di legno, ecc. Tutti che influenzano il calcolo. Sarà inoltre necessario includere un fattore di sicurezza appropriato nei calcoli.

Detto questo, questo è esagerato per la maggior parte delle applicazioni domestiche e per la maggior parte basare le dimensioni su ciò che ha funzionato in circostanze simili prima è normalmente adeguato.

"... la risposta breve è, non usare 2 x 4 per il tuo swing ..."

La domanda di Otis è stata pubblicata molto tempo fa, ma pensavo che ciò potesse aiutare altre persone a ricercare domande strutturali simili. Non sono un ingegnere, ma ho lavorato con il legno per oltre 30 anni.

Una domanda interessante, e molti fai-da-te ignorano e limitano la loro considerazione a una cosa: quel 2 x 4 sarà abbastanza lungo? La resistenza o capacità portante varierà con le specie di legno e la lunghezza della campata. Un bastone di pino bianco è più leggero, ma non forte come il pino giallo, inoltre, devi anche guardare il numero di nodi e la dimensione relativa dei nodi perché i nodi non aggiungono forza, tendono a fare punti di rottura soprattutto se il diametro del nodo è superiore a 1/3 della larghezza della faccia. Anche il GRADO del tuo bastone è importante, perché un grado inferiore, con una sezione trasversale ridotta al cambio, può ridurre drasticamente il modulo. Il cambium è l'anello appena dentro la corteccia. Un perno 2 x 4 di pino normale, trasparente, bianco grado può supportare un carico statico di circa 450 libbre per un arco di 4 'e circa la metà di quello per l'8' span con la capacità di sollecitazione della fibra più bassa di 900psi. per la tabella di caricamento sicuro in WSDD Quindi, la risposta breve è, non usare il 2 x 4 per il tuo swing, e penso che un 2 x 12 sarebbe il tuo minimo 2x per l'arco che stai considerando. Questo non dice nulla sulle forze di taglio nei punti di attacco, ma è sufficiente dire che i chiodi 16d non saranno sufficienti - mettere 3, 3/8 "x 6" ritardi con rondelle - MINIMO. La prima regola del fai-da-te è, Safety First; Progettare con forza per progettare per la sicurezza.

C'è un calcolatore online chiamato Sagulator che stima la deflessione in uno scaffale date le sue dimensioni, il tipo di legno e il carico.

Un'opzione alternativa che nessuno sembra aver menzionato è quella di utilizzare un palo tubolare (tondo o quadrato) in acciaio zincato tra gli alberi. Potresti attaccarlo ad ogni albero legandolo in posizione con una corda.

Non utilizzare un 2x4 per un intervallo di 10 '. A malapena si supporterà senza cedimenti. Se si affloscia non è abbastanza forte. Il tuo secondo problema non sarà solo quello di non supportare un grosso cane, ma che mentre oscillano la tavola ha la tendenza ad inchinarsi, il che indebolisce la sua capacità di supportare ancora di più.

Usa due 2x12s. Utilizzare distanziatori 2x4 tra i 2x12 ogni 16 ". Non inchiodarli, utilizzare viti esterne da 3", 4 su ciascun lato. Se l'oscillazione continua a causare un movimento eccessivo, un'altra tavola può essere posizionata sopra il nostro fondo per fermare il movimento.