Ile obciążenia może wytrzymać deska (drewniana), jeśli jest ona obsługiwana tylko na końcach?

Ile obciążenia może udźwignąć deska, jeśli jest obsługiwana tylko na końcach?

W tej chwili moim szczególnym problemem jest zawieszenie huśtawki na oponach między dwoma drzewami i zależnie od tego, które drzewa wybiorę, mogą być w odległości 10, 12 lub 14 stóp (od środka do środka). Gdybym bezpiecznie przymocował 2x4 do drzew i zawiesiłem huśtawkę na środku, czy byłoby to ryzyko zerwania z dwójką dzieci bawiących się na nim (więc przypuszczam, że około 300 funtów skacze na nie podskakując i wskakując na nie)

Ale moim większym pytaniem jest ogólny przypadek: jak obliczyć (lub gdzie spojrzeć w górę), jakie rodzaje obciążeń może wytrzymać dane drewno? (inne przykłady to półka 1x10 z podporami w odległości 24 "lub sklejka 1/2" na ramie 2 'x 4'). Nie jestem inżynierem (cóż, oprogramowanie, ale to się nie liczy), ale potrafię robić proste obliczenia matematyczne (algebra liniowa, trygon, rachunek różniczkowy) i mam podstawową wiedzę z zakresu fizyki.

Chciałbym skorzystać z zasobu tabeli obciążeniowej @ Aarthi, aby uzyskać ogólne pojęcie o tym, co jest rozsądne.

Jeśli jednak szukasz równań, możesz zacząć od tych:

Formuły ugięcia wiązki

Kalkulator ugięcia wiązki i naprężenia

Momenty bezwładności obszaru

Korzystanie z twierdzenia o osi równoległej

Właściwości materiału drzewnego (moduł sprężystości (E) znaleziony w tabeli 4-3a)

W przypadku ładowania dynamicznego będziesz chciał zrobić coś podobnego do zabawy z tym pytaniem .

... i możesz zajrzeć do dobrej książki Mechanika Materiałów . (tańsza edycja międzynarodowa w miękkiej oprawie w serwisie eBay )

Jak zauważa @Ian, problem nie jest prosty i najlepiej go rozwiązać, po prostu wykorzystując to, co działało dla innych ludzi w przeszłości. Przyjrzyj się huśtawkom w lokalnym parku i użyj tego samego rozmiaru belki, pod warunkiem, że rozpiętość jest porównywalna.

Ponadto, jeśli naprawdę się martwisz, zawsze możesz zmienić linę w „Y”, aby wyeliminować naprężenie zginające na belce, pozostawiając ją wyłącznie na ścinanie. W ten sposób belka przenosi obciążenie ściskające z poprzecznego napięcia na „Y”, co zapobiegnie kłanianiu się drzew.

Diagram:

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

Nie jestem w stu procentach pewien, że to odpowiada na twoje pytanie, ale powiem tyle: 300 funtów to właściwie dużo, DUŻO za mało, jeśli wszystkie moje trolling na tej stronie jest czymś, co można przejść. Zauważ też, że nie należy patrzeć na wagę, ale na siłę (tj. Niutony ).

Po drugie, ten dokument powinien odpowiedzieć na wasze nośne pytania. Jest to jednak trochę techniczne, z tego co mogę powiedzieć.

Wreszcie, oto podobne pytanie z DIYChatroom.com.

Drewno ma tolerancję około 625 funtów na cal kwadratowy (PSI) obciążenia ściskającego. Beton może wytrzymać 3000 PSI obciążenia ściskającego. Stal może wytrzymać obciążenie 30 000 PSI obciążenia ściskającego.

Wiele interesujących odpowiedzi na pytanie, jak znaleźć „poprawną” odpowiedź, ale mam nadzieję, że to trochę pomoże.

Kupiliśmy podobny zestaw komercyjny.

Aby pokryć rozpiętość 12 ', używają trzech połączonych ze sobą belek 2x6 "- kleju, gwoździ i wreszcie śrub wózka.

Ma to na celu wsparcie 2 huśtawek i zestawu pierścieni.

Pamiętaj, że twoje obciążenie nie jest statyczne, ale dynamiczne, a naprężenia będą się zwiększać podczas ruchu zamachu. Ponadto ruch huśtawki spowoduje naprężenia w stosunku do krótkiego wymiaru belki, którego nigdy nie zamierzał wspierać. Patrząc na zestawy huśtawkowe dostępne w centrach budynków, nigdy nie widziałem głównej belki nośnej mniejszej niż 4 x 6.

Jest to dość złożony problem, na który należy odpowiedzieć od zera, ponieważ ma on wiele składników, dlatego podsumuję obliczenia, które należy wykonać.

Pod względem naprężeń w desce, zazwyczaj jako minimum, musisz obliczyć następujące siły:

• Momenty zginające
• Siły ścinające
• Naprężenia łożyskowe
• Ugięcia

Należy je obliczyć dla różnych przypadków obciążeń, w tym dla różnych lokalizacji ciężarów na belce, ponieważ różne położenia dla obciążenia dadzą różne najgorsze wyniki. Metoda obliczania naprężeń będzie się różnić w zależności od szczegółów konstrukcyjnych przyjętych na podporach, ale w opisanym przypadku prawdopodobnie będzie ona oparta na tak zwanej belce podpartej.

Po obliczeniu sił w belce należy obliczyć niektóre właściwości geometryczne belki w celu obliczenia naprężeń. Typowe właściwości geometryczne to Drugi Moment Powierzchni (dla momentów zginających), Obszar ścinania (dla siły ścinającej) i Obszar łożyska (dla naprężeń łożyska). Ponownie obliczenie tych właściwości będzie zależeć od wybranego detalu, podobnie jak użycie tych właściwości do obliczenia naprężeń.

Ostateczne obliczenia, które musisz wykonać, to obciążenia, które drewno może wytrzymać. Ponownie jest to nieco skomplikowane, ponieważ drewno, jako materiał organiczny, ma różne wytrzymałości w różnych warunkach obciążenia, a czynniki takie jak kierunek usłojenia, rodzaj ładunku, czas trwania obciążenia, rodzaj drewna itp. Wpływają na obliczenia. Trzeba będzie również uwzględnić odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa w obliczeniach.

Powiedziawszy to wszystko, jest to ponadprzeciętne w przypadku większości zastosowań domowych, a przeważnie oparcie rozmiaru na tym, co działało w podobnych okolicznościach wcześniej, jest zwykle wystarczające.

„... krótka odpowiedź brzmi: nie używaj 2 x 4 do huśtania się ...”

Pytanie Otisa zostało opublikowane dawno temu, ale pomyślałem, że może to pomóc innym osobom badającym podobne pytania strukturalne. Nie jestem inżynierem, ale pracuję z drewnem od ponad 30 lat.

Ciekawe pytanie, a wielu majsterkowiczów ignoruje i ogranicza ich uwagę do jednej rzeczy: czy to 2 x 4 będzie wystarczająco długie? Wytrzymałość lub nośność zależy od gatunku drewna i długości przęsła. Laska białej sosny jest lżejsza, ale nie tak mocna jak żółta sosna, a ponadto musisz również spojrzeć na liczbę węzłów i względny rozmiar węzłów, ponieważ węzły nie dodają siły, mają tendencję do łamania zwłaszcza jeśli średnica węzła jest większa niż 1/3 szerokości twarzy. KLASA twojego kija jest również ważna, ponieważ niższa klasa, ze zmniejszonym przekrojem w kambium, może drastycznie zmniejszyć moduł. Kambium jest pierścieniem znajdującym się wewnątrz kory. Zwykła, przezroczysta, biała sosna 2 x 4 ćwieków może wytrzymać obciążenie statyczne około 450 funtów dla rozpiętości 4 'i około połowy tego dla 8' rozpiętość o najniższej zdolności do obciążania włókien 900psi. zgodnie z tabelą bezpiecznego obciążenia w WSDD Tak więc krótka odpowiedź brzmi: nie używaj 2 x 4 do huśtania się i myślę, że 2 x 12 byłby twój najmniej 2x dla rozpiętości, którą rozważasz. Nie mówi to nic o siłach ścinających w punktach mocowania, ale wystarczy powiedzieć, że gwoździe 16d nie wystarczą - wstaw 3, 3/8 "x 6" opóźnień względem podkładek - MINIMUM. Pierwszą zasadą DIY jest: Bezpieczeństwo przede wszystkim; Wytrzymałość na projektowanie dla bezpieczeństwa.

Istnieje kalkulator online o nazwie Sagulator, który szacuje ugięcie półki na podstawie jej wymiarów, rodzaju drewna i obciążenia.

Alternatywną opcją, o której nikt nie wspomniał, jest użycie rurowego (okrągłego lub kwadratowego) ocynkowanego stalowego słupka ogrodzeniowego między drzewami. Możesz przymocować go do każdego drzewa, przywiązując go liną.

Nie używaj 2x4 dla zakresu 10 '. Ledwo się utrzyma, bez ugięcia. Jeśli zwisnie, nie jest wystarczająco silny. Twoim drugim problemem będzie nie tylko to, że nie utrzyma dużego psa, ale także to, że podczas huśtania się deska ma tendencję do kłaniania się, co jeszcze bardziej osłabia jego zdolność do podtrzymywania.

Użyj dwóch 2x12. Użyj przekładek 2x4 między 2x12s co 16 ". Nie przybijaj do nich, użyj 3" zewnętrznych śrub, 4 z każdej strony. Jeśli kołysanie nadal powoduje zbyt duży ruch, na górze naszego dołu można umieścić kolejną deskę, aby zatrzymać ruch.