Wie viel Last kann ein (Holz-) Brett tragen, wenn es nur an den Enden getragen wird?

Wie viel Last kann ein Board tragen, wenn es nur an den Enden unterstützt wird?

Im Moment hängt mein spezifisches Problem eine Reifenschaukel zwischen zwei Bäumen, und je nachdem, welche Bäume ich wähle, können sie 10, 12 oder 14 Fuß voneinander entfernt sein (Mitte zu Mitte). Wenn ich einen 2x4 sicher an den Bäumen befestige und die Schaukel von der Mitte her aufhänge, besteht die Gefahr, dass 2 Kinder daran brechen (also würde ich davon ausgehen, dass sie mit maximal 300 Pfund auf die Schaukel springen)

Meine größere Frage ist jedoch der allgemeine Fall: Wie berechnen Sie (oder wo schauen Sie nach), welche Lasten von dem fraglichen Holz getragen werden können? (Andere Beispiele wären ein 1x10-Regal mit Stützen im Abstand von 24 Zoll oder 1/2 Zoll Sperrholz auf einem 2 'x 4' -Rahmen.) Ich bin kein Ingenieur (na ja, Software, aber das zählt hier nicht), aber ich kann einfache Mathematik (lineare Algebra, Trigger, Kalkül) und habe ein grundlegendes Verständnis der Physik.

Ich würde mit @ Aarthi Last tragende Tabelle Ressource für eine allgemeine Vorstellung davon gehen, was vernünftig ist.

Wenn Sie nach Gleichungen suchen, können Sie mit diesen beginnen:

Strahlablenkungsformeln

Strahlablenkungs- und Spannungsrechner

Flächenträgheitsmomente

Verwenden des Satzes der parallelen Achse

Holzwerkstoffeigenschaften (Elastizitätsmodul (E) in Tabelle 4-3a)

Für das dynamische Laden möchten Sie etwas tun, das dem Spaß ähnelt, den ich an dieser Frage hatte .

... und vielleicht möchten Sie ein gutes Buch über die Mechanik der Werkstoffe lesen. (günstigere broschierte internationale Ausgabe bei Ebay )

Wie @Ian hervorhebt, ist das Problem nicht einfach und lässt sich am besten lösen, indem Sie einfach das verwenden, was in der Vergangenheit für andere Menschen funktioniert hat. Schauen Sie sich die Schaukeln in Ihrem örtlichen Park an und verwenden Sie die gleiche Balkengröße, sofern die Spannweite vergleichbar ist.

Wenn Sie sich wirklich Sorgen machen, können Sie das Seil jederzeit in ein "Y" verwandeln, um die Biegebeanspruchung des Trägers zu verringern und ihn nur in Scherstellung zu belassen. Auf diese Weise trägt der Balken die Drucklast von der seitlichen Spannung auf das Y, wodurch verhindert wird, dass sich die Bäume gegeneinander verbiegen.

Diagramm:

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

Ich bin mir nicht hundertprozentig sicher, dass dies Ihre Frage beantwortet, aber ich sage Folgendes: 300 Pfund sind tatsächlich viel, viel zu wenig geschätzt, wenn all mein Trolling auf dieser Site irgendetwas ist, mit dem ich umgehen kann. Beachten Sie auch, dass Sie nicht das Gewicht, sondern die Kraft (z. B. Newton ) beachten müssen.

Zweitens sollte dieses Dokument Ihre tragenden Fragen beantworten. Es ist jedoch technisch, soweit ich das beurteilen kann.

Schließlich ist hier eine ähnliche Frage von DIYChatroom.com.

Holz verträgt eine Toleranz von ungefähr 625 Pfund pro Quadratzoll (PSI) einer Kompressionslast. Beton kann eine Druckbelastung von 3.000 PSI aushalten. Stahl kann eine Druckbelastung von 30.000 PSI tragen.

Viele interessante Antworten, um die "richtige" Antwort herauszufinden, aber hoffentlich hilft das ein bisschen.

Wir haben ein ähnliches kommerzielles Spielset gekauft.

Um eine Spannweite von 12 'abzudecken, verwenden sie drei zusammenlaminierte 2x6 "-Träger - Kleber, Nägel und schließlich Schlittenschrauben.

Dies dient zur Unterstützung von 2 Schaukeln und einem Satz Ringen.

Denken Sie daran, dass Ihre Last nicht statisch, sondern dynamisch ist und sich die Belastungen während der Bewegung der Schaukel vervielfachen. Durch die Bewegung der Schaukel werden auch Spannungen gegen die kurze Abmessung des Trägers aufgebracht, die nie unterstützt werden sollte. Bei den Schaukeln, die in Bauzentren erhältlich sind, habe ich noch nie einen Hauptträger gesehen, der kleiner als 4 x 6 ist.

Dies ist ein ziemlich komplexes Problem, das von Grund auf zu beantworten ist, da es mehrere Komponenten enthält. Ich fasse daher nur die Berechnungen zusammen, die durchgeführt werden müssen.

In Bezug auf die Beanspruchungen in der Diele müssen Sie in der Regel mindestens die folgenden Kräfte berechnen:

• Biegemomente
• Scherkräfte
• Belastungen aushalten
• Durchbiegungen

Diese müssen für unterschiedliche Lastfälle berechnet werden, einschließlich unterschiedlicher Positionen für die Gewichte auf dem Träger, da unterschiedliche Positionen für die Last unterschiedliche Worst-Case-Ergebnisse ergeben. Die Berechnungsmethode für die Spannungen hängt von den strukturellen Details ab, die Sie an den Trägern übernehmen. In dem von Ihnen beschriebenen Fall wird jedoch wahrscheinlich ein sogenannter einfacher Träger zugrunde gelegt.

Nachdem Sie die Kräfte im Balken berechnet haben, müssen Sie einige geometrische Eigenschaften des Balkens berechnen, um die Spannungen zu berechnen. Typische geometrische Eigenschaften sind das zweite Flächenmoment (für Biegemomente), die Schubfläche (für die Schubkraft) und die Lagerfläche (für die Lagerbeanspruchung). Auch hier hängt die Berechnung dieser Eigenschaften von der gewählten Detaillierung ab, ebenso wie die Verwendung dieser Eigenschaften zur Berechnung der Spannungen.

Die letzten Berechnungen, die Sie durchführen müssen, sind die Beanspruchungen, denen das Holz standhalten kann. Auch dies ist etwas komplex, da Holz als organisches Material unter verschiedenen Belastungsbedingungen unterschiedliche Festigkeiten aufweist, wobei Faktoren wie Kornrichtung, Belastungsart, Belastungsdauer, Holzart usw. die Berechnung beeinflussen. Sie müssen auch einen angemessenen Sicherheitsfaktor in die Berechnungen einbeziehen.

Trotzdem ist dies für die meisten Haushaltsanwendungen übertrieben und es ist normalerweise ausreichend, die Größe auf der Grundlage dessen zu bestimmen, was unter ähnlichen Umständen zuvor funktioniert hat.

"... die kurze Antwort ist, benutze die 2 x 4 nicht für deinen Schwung ..."

Die Frage von Otis wurde vor langer Zeit gestellt, aber ich dachte, dies könnte anderen helfen, ähnliche strukturelle Fragen zu recherchieren. Ich bin kein Ingenieur, aber ich habe über 30 Jahre mit Holz gearbeitet.

Eine interessante Frage, die viele Heimwerker ignorieren und ihre Überlegungen auf eine Sache beschränken: Wird das 2 x 4 lang genug sein? Die Festigkeit oder Tragfähigkeit variiert je nach Holzart und Spannweite. Ein Zirbenholz ist leichter, aber nicht so stark wie Zirbenholz. Außerdem müssen Sie die Anzahl der Knoten und die relative Größe der Knoten berücksichtigen, da die Knoten keine zusätzliche Festigkeit aufweisen und dazu neigen, Bruchstellen zu verursachen insbesondere wenn der Knotendurchmesser mehr als 1/3 der Gesichtsbreite beträgt. Die Note Ihres Schlägers ist ebenfalls wichtig, da eine niedrigere Note mit verringertem Querschnitt am Kambium den Modul drastisch verringern kann. Das Kambium ist der Ring direkt in der Rinde. Ein normaler 2 x 4-Bolzentyp aus durchsichtigem Weißkiefernholz kann eine statische Belastung von etwa 450 Pfund für eine Spannweite von 4 'und etwa die Hälfte der Belastung für die 8' aushalten. Messspanne mit der niedrigsten Faserspannungskapazität von 900 psi. Also, die kurze Antwort ist, verwenden Sie nicht die 2 x 4 für Ihren Schwung, und ich denke, eine 2 x 12 wäre Ihre mindestens 2x für die Spanne, die Sie in Betracht ziehen. Dies sagt nichts über die Scherkräfte an den Befestigungspunkten aus, aber es genügt zu sagen, dass 16d-Nägel nicht genug sind - setzen Sie 3, 3/8 "x 6" Verzögerungen mit Unterlegscheiben ein - MINIMUM. Die erste Regel beim Heimwerken lautet: Sicherheit geht vor; Design in Stärke für mehr Sicherheit.

Es gibt einen Online-Rechner namens Sagulator , der die Durchbiegung eines Regals anhand seiner Abmessungen, der Holzart und der Belastung schätzt.

Eine alternative Option, die anscheinend niemand erwähnt hat, ist die Verwendung eines röhrenförmigen (runden oder quadratischen) Zaunpfostens aus verzinktem Stahl zwischen den Bäumen. Sie können es an jedem Baum befestigen, indem Sie es mit einem Seil festzurren.

Verwenden Sie keine 2x4 für eine 10'-Spanne. Es wird sich kaum selbst stützen, ohne durchzusacken. Wenn es sackt, ist es nicht stark genug. Ihr zweites Problem wird nicht nur sein, dass es einen großen Hund nicht unterstützt, sondern dass das Brett beim Schwingen die Tendenz hat, sich zu verbiegen, was seine Fähigkeit, noch mehr zu unterstützen, schwächt.

Verwenden Sie zwei 2x12s. Verwenden Sie 2x4 Abstandhalter zwischen den 2x12s alle 16 ". Nageln Sie sie nicht, verwenden Sie 3" Außenschrauben, 4 auf jeder Seite. Wenn das Schwingen immer noch zu viel Bewegung verursacht, kann ein anderes Brett auf unsere Unterseite gelegt werden, um die Bewegung zu stoppen.