Сколько нагрузки может выдержать доска, если она поддерживается только на концах?

Я бы пошёл с ресурсом таблицы нагрузок @Aarthi, чтобы получить общее представление о том, что разумно.

Если вы ищете уравнения, то можете начать с них: Формулы отклонения луча Калькулятор отклонения и напряжения луча Моменты инерции в области Использование теории параллельной оси Свойства древесных материалов [ Модуль упругости (E), приведенный в таблице 4-3a)

Для динамической нагрузки, вы захотите сделать что-то похожее на то веселье, которое я получил на этот вопрос .

…и вы, возможно, захотите проконсультироваться с хорошей книгой Механика материалов . (более дешевое международное издание в мягкой обложке на Ebay )

Как отмечает @Ian, проблема не простая, и ее лучше всего решить, просто используя то, что работало для других людей в прошлом. Посмотрите на качели в вашем местном парке и используйте балку того же размера, при условии, что пролет сравним.

Кроме того, если вы действительно беспокоитесь, вы всегда можете сделать веревку в ‘Y’, чтобы исключить изгибающее напряжение на балке, оставив ее только в ножницах. Таким образом, балка воспринимает нагрузку на сжатие от бокового натяжения на “Y”, что не позволяет деревьям склоняться друг к другу.

Диаграмма:

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

Я не на сто процентов уверен, что это ответ на ваш вопрос, но я скажу так много: 300 фунтов на самом деле много, MUCH слишком низкая оценка, если все мои троллинг на этом сайте является что-нибудь, чтобы пройти мимо. Также обратите внимание, что это не вес, а force (т.е. Newtons ), на который вам нужно смотреть.

Во-вторых, этот документ должен ответить на ваши вопросы о несущей способности. Это, вроде как, технически, однако, из того, что я могу сказать.

Наконец, здесь - похожий вопрос от DIYChatroom.com.

Дерево выдерживает приблизительно 625 фунтов на квадратный дюйм (PSI) при нагрузке сжатия. Бетон может выдержать 3000 PSI компрессионной нагрузки. Сталь может выдержать 30 000 фунтов на кв. дюйм (PSI) компрессионной нагрузки.

Много интересных ответов на вопрос, как вычислить “правильный” ответ, но, надеюсь, это немного поможет.

Мы приобрели аналогичный коммерческий игровой набор.

Для покрытия 12-дюймового пролета они используют три ламинированные вместе балки 2x6" - клей, гвозди и, наконец, болты каретки.

Это для поддержки 2-х качалок и набора колец.

Имейте в виду, что ваша нагрузка не статическая, а динамическая, и напряжения будут умножаться во время движения качания. Кроме того, при перемещении качания будут приложены напряжения против коротких размеров балки, которые она никогда не предназначалась для поддержки. Глядя на наборы качаний, имеющиеся в центрах строительства, я никогда не видел основной опорной балки размером меньше 4 х 6.

Это довольно сложная задача, на которую нужно ответить с нуля, так как она состоит из нескольких компонентов, поэтому я просто подведу итог вычислениям, которые необходимо будет сделать.

С точки зрения напряжений на планке, как правило, как минимум, вам нужно будет рассчитать следующие силы:

• Изгибающие моменты
• Силы сдвига
• Напряжения на подшипниках
• Прогибы

Они должны быть рассчитаны для различных случаев нагрузки, включая различные положения для весов на балке, так как разные положения для нагрузки дадут разные наихудшие результаты. Метод расчета напряжений будет варьироваться в зависимости от конструктивных деталей, которые вы принимаете на опорах, но в случае, если вы описываете, вероятно, будет основан на том, что называется просто несущей балкой.

Рассчитав силы в балке, вам нужно будет рассчитать некоторые геометрические свойства балки для того, чтобы вычислить напряжения. Типичными геометрическими свойствами будут Второй момент зоны (для моментов изгиба), Зона сдвига (для поперечных усилий) и Зона опоры (для несущих напряжений). И снова расчет этих свойств будет зависеть от выбранной детали, а также от использования этих свойств для расчета напряжений.

Окончательными расчетами будут напряжения, которые дерево может выдержать. Опять же, это несколько сложно, так как древесина, будучи органическим материалом, имеет различные прочности в различных условиях нагружения, при этом на расчеты влияют такие факторы, как направление волн, тип нагрузки, длительность нагрузки, тип древесины и т.д. Кроме того, в расчеты необходимо включать соответствующий коэффициент безопасности.

Сказав все это, для большинства бытовых применений и по большей части основываясь на том, что раньше работало в аналогичных условиях, как правило, является адекватным.

“…короткий ответ: не используйте 2 x 4 для качелей…” Вопрос Отиса

был размещен давно, но я подумал, что это может помочь другим людям, исследующим схожие структурные вопросы. Я не инженер, но я работаю с деревом более 30 лет.

Интересный вопрос, который игнорируют многие “Сделай сам”, и ограничиваются рассмотрением одной вещи: будет ли 2 x 4 достаточно долго? Прочность, или несущая способность, будет варьироваться в зависимости от породы древесины и длины пролета. Палка белой сосны светлее, но не такая прочная, как желтая сосна, плюс к этому, нужно еще посмотреть на количество узлов, а также на относительные размеры узлов, так как узлы не добавляют прочности, они склонны делать точки перелома, особенно если диаметр узла составляет более 1/3 ширины его лица. ГРАДИЦА палочки также важна, потому что более низкий сорт, с уменьшенным поперечным сечением на камбии, может резко уменьшить модуль. Камбиум - это кольцо прямо внутри коры. Обычный, прозрачный, белый сорт сосны 2 x 4 может выдержать статическую нагрузку около 450 фунтов для 4-дюймового пролета и около половины для 8-дюймового пролета с наименьшим напряжением волокна 900 фунтов на кв. дюйм. по таблице безопасной нагрузки в WSDD Так что, короткий ответ: не используйте 2 x 4 для качелей, и я думаю, что 2 x 12 будет наименьшим 2 раза для пролета, который вы рассматриваете. Это ничего не говорит о силе сдвига в точках крепления, но достаточно сказать, что 16d гвоздей будет недостаточно - поставьте 3, 3/8 “x 6” лаги w/washers - MINIMUM. Первое правило “Сделай сам” - “Безопасность прежде всего”, “Прочность конструкции для безопасности”.

Существует онлайн-калькулятор под названием Sagulator , который оценивает прогиб на полке с учетом ее размеров, вида древесины и нагрузки.

Не используйте 2х4 для 10-футового пролета. Он едва будет поддерживать себя без провисания. Если он прогибается, он недостаточно силен. Ваша вторая проблема будет не только в том, что она не будет поддерживать большую собаку, но и в том, что при раскачивании доска имеет тенденцию к склонению, что ослабляет ее способность поддерживать еще больше.

Используйте два 2x12s. Используйте 2x4 прокладки между 2x12s каждые 16 дюймов. Не забивайте их гвоздями, используйте 3-дюймовые наружные винты, по 4 с каждой стороны. Если раскачивание все еще вызывает слишком много движения, другая доска может быть размещена на верхней нашей нижней части, чтобы остановить движение.

Альтернативным вариантом, о котором никто не упомянул, является использование трубчатого (круглого или квадратного) стального забора из оцинкованной стали между деревьями. Его можно прикрепить к каждому дереву, прикрепив к нему веревкой.