محدودیت های استفاده از سقف دوقلوی و الگوی کف

استفاده از جداول دهانه برای اندازه های تیرچه ها و قایق ها یک فرآیند مستقیم به جلو است وقتی که اصول ساختاری حاکم بر استفاده از آنها را درک می کنید.

چوب به طور طبیعی مهندسی شده است تا به عنوان یک ماده ساختاری خدمت کند: ساقه یک درخت در پایه (پایه) به زمین چسبانده می شود ، از وزن شاخه های آن (ستون) پشتیبانی می کند و همانطور که توسط باد بارگذاری می شود خم می شود (پرتو کنگره)بشرتجزیه و تحلیل کامل از خصوصیات مکانیکی چوب پیچیده است ، اما درک چند اصول از قدرت چوب به شما امکان می دهد با استفاده از جداول دهانه ، تیرچه ها و قایق ها را اندازه بگیرید.

بیایید با یک نمای گسترده شروع کنیم. هدف ساختاری یک خانه انتقال ایمن بارهای ساختمان (وزن) از طریق پایه و اساس به خاک حامی است. به یاد داشته باشید وقتی معلم علوم شما گفت: هر عملی واکنش متضادی و برابر دارد؟خوب هر بار ساختمان دارای "بار واکنش" برابر است. اگر در صورت ترکیب بارهای خانه ، وزن خانه بیشتر از آن باشد که خاک بتواند از آن پشتیبانی کند - خانه غرق می شود تا به جایی برسد که در آن خاک بتواند از بار پشتیبانی کند. در این مقاله به چگونگی واکنش پرتوهای ساده مانند تیرچه ها و کوره ها در برابر بارگذاری می پردازیم.

بارگذاری مسکونی

این خانه به عنوان یک سیستم ساختاری در برابر بارهای مرده (وزن مواد) ، بارهای زنده (وزنهای تحمیل شده توسط استفاده و اشغال) مانند بارهای برفی و بارهای باد عمل می کند. تیرها ، گل میخ ها ، تیرچه ها و قایق ها به عنوان یک اسکلت ساختاری عمل می کنند و باید به اندازه کافی قوی باشند و به اندازه کافی سفت باشند تا در برابر این بارها مقاومت کنند.

قدرت و سفتی به همان اندازه مهم است. به عنوان مثال ، گچ سقف طبقه اول وقتی سرنشینان در یک اتاق خواب طبقه دوم که با تیرچه های کف فنری قاب بندی شده بود ، شکسته می شدند. شاید اگر آنها شکسته نشوند ، تیرچه ها به اندازه کافی قوی بودند! اما عدم سختی منجر به مشکلات پرهزینه می شود.

سفتی اعضای ساختاری با حداکثر انحراف مجاز محدود است. به عبارت دیگر ، چقدر یک تیرچه یا Rafter با حداکثر بار مورد انتظار خم می شود. فقط بارهای زنده برای محاسبه مقادیر طراحی برای سختی استفاده می شود.

حداکثر محدودیت انحراف توسط کدهای ساختمان تعیین می شود. آنها به عنوان کسری بیان می شوند. دهانه روشن در اینچ (L) بیش از یک عدد معین. به عنوان مثال: یک تیرچه کف که به طور مناسب برای 10 فوت با محدودیت L/360 انتخاب شده است ، بیش از 120 ″/360 = 1/3 اینچ در حداکثر بارهای طراحی منحرف نمی شود. در صورت خنثی کردن سیستم تیرچه کف 1/3 ، انتظار نمی رود که Drywall به قسمت زیرین این سیستم شکسته شود.

محدودیت های انحراف معمولی که در کتاب های کد ذکر شده است L/360 ، L/240 یا L/180 است. این محدودیت ها بر اساس بارهای زنده و فعالیتهایی است که در اتاقهای خاص یک خانه تجربه می شود. نمونه هایی از محدودیت های انحراف کد و مقادیر بار زنده عبارتند از:

• کف اتاق نشیمن L/360 و 40 PSF
• اتاق های خواب و کف اتاق زیر شیروانی قابل سکونت L/360 و 30 PSF
• کف اتاق زیر شیروانی با ذخیره سازی محدود L/240 و 10 PSF

قدرت یک ماده به وضوح مهم است. تیرچه ها ، و قایق ها باید به اندازه کافی قوی باشند که در هنگام بارگیری شکسته نشوند. بر خلاف سختی ، بارهای زنده و بارهای مرده به هم اضافه می شوند تا حداقل مقادیر طراحی برای استحکام را تعیین کنند.

برای تعیین مقدار بار مرده برای یک سیستم طبقه یا سقف معین ، وزن کلیه مواد نصب شده دائمی در یک جزء معین با هم اضافه می شود. برای یک سیستم کف می توانید در یک کتابچه معماری مانند استانداردهای گرافیکی معماری ، وزنهای جداگانه ، تسمه ، تیرچه کف ، زیر کف ، زیرپوش و فرش را پیدا کنید. اما در بیشتر موارد یک راه حل کتاب آشپزی وجود دارد. جداول دهانه ای را برای تیرچه ها و قایق های منتشر شده توسط شورای چوب آمریکا (AWC) مرجع کنید. ضمیمه A AWC انواع مختلفی از ترکیبات بار زنده و مرده را برای کف ، سقف و قایق لیست می کند. به عنوان مثال ، ضمیمه A نشان می دهد که یک نوع سیستم سقف کاشی خاک رس دارای مقدار بار زنده 20 PSF و مقدار بار مرده 15 PSF است.

عواملی که تأثیر می گذارد

عوامل زیادی بر نحوه پاسخ یک سیستم به بارگذاری تأثیر می گذارد. این مهم است که درک کنیم که نحوه انتخاب و استفاده از مواد ، هزینه ها و عملکرد را کنترل می کند.

• عمق اعضای ساختاری. غالباً 2 × 10 تیرچه در فاصله 24 اینچ O. C قرار دارند. مونتاژ کف قوی تر و محکم تر از 2 × 8 تیرچه با همان درجه و گونه هایی که در فاصله 16 اینچ O. C قرار دارند.
• مقدار یا مدول خاصیت ارتجاعی عناصر فردی. E نسبت ای است که به مقدار بار معین مربوط می شود و باعث تغییر شکل ماده می شود. ماده ای با مقدار E بالاتر سخت تر است. به عنوان مثال: No. 2 Grade Pine White Pine دارای ارزش E 1،100،000 و No. 2 Hem-Fir دارای ارزش E 1،300،000 است. hem-fir یک ماده سخت تر است.
• مقدار Fb یا تنش شدید فیبر در خمش. بارها باعث خم شدن تیرها، تیرچه ها و تیرها می شوند. همانطور که یک پرتو خم می شود، بیرونی ترین الیاف (افراطی) در امتداد لبه بالایی فشرده می شوند. و در همان زمان، الیاف در امتداد لبه پایین کشیده می شوند. بیرونی ترین الیاف چوب در سطوح بالا و پایین بیش از آن الیاف در وسط تحت فشار قرار می گیرند. مقدار Fb قدرت طراحی آن الیاف شدید را نشان می دهد. هر چه Fb بالاتر باشد چوب قوی تر است.
• درجه چوب. درجه بالاتر از یک گونه معین دارای درجه مقاومت بالاتر (Fb) و اغلب دارای مقدار سفتی بالاتر (E) نیز می باشد.
• گونه های چوبی. همه گونه ها برابر خلق نشده اند. به عنوان مثال کاج جنوبی بسیار قوی تر و سفت تر از صنوبر است.
• مدت زمان بارگذاری. تا چه زمانی اعضا بارگذاری خواهند شد؟بارگیری تمام وقت (تیرهای کف) به عنوان ارزش معیار عمل می کند. مقادیر معیار در 1. 15 ضرب می شود تا مقادیر بار برف را بدست آورد و برای بارگیری 7 روزه در 1. 25 ضرب می شود. نگران محاسبات نباشید! جداول به طور خودکار این تنظیم را انجام می دهند. شما فقط اعداد را در زیر عنوان ستون مناسب بخوانید. به عنوان مثال: یک تیرچه سازه ای منتخب با ابعاد 2×8 طبقه کاج جنوبی دارای 2650 Fb است. در حالی که همان درجه و گونه 2×8 دارای 3040 Fb در هنگام استفاده به عنوان تیر سقف در کشور برفی است. مقادیر E تحت تأثیر مدت زمان بارگذاری قرار نمی گیرند.

آنچه شما نیاز دارید

خوب، پس اکنون می خواهید از این اطلاعات استفاده کنید. ابتدا باید چند چیز را بدست آورید: کتاب کد; جداول دهانه AWC برای تیرچه ها و تیرها (این دهانه های مجاز را به ترکیب های مختلف E و Fb اختصاص می دهد). و یک کپی از Design Values for Joists and Rafters (این دارای مقادیر Fb و E برای گونه ها، اندازه ها و درجه های مختلف چوب است).

کتاب کد را می توان از طریق مسئول کد محلی خود خریداری کرد. کدهای ساختمان اطلاعاتی در مورد درجه ها، دهانه ها، یاتاقان ها، پشتیبانی جانبی، بریدگی ها و غیره در اختیار شما قرار می دهند. ICC را خریداری کنید.

جداول دهانه و نشریات دیگری نیز وجود دارد. در زیر پیوندهایی به چندین جدول span آنلاین وجود دارد:

کشیدن آن همه با هم

محاسبه بارها

در بیشتر موارد، مقادیر بار زنده و بار مرده برای سیستم های کف و سقف، بارهای توزیع شده در نظر گرفته می شوند. به عبارت دیگر، وزن توسط اعضا در سیستم کف یا سقف به طور یکنواخت توزیع یا تقسیم می شود. برای تعیین اندازه، درجه و فاصله در مرکز تیرچه ها و تیرچه ها، ابتدا باید تعیین کنید که چه بارگذاری برای آیین نامه ساختمانی قابل قبول است.

از کتاب کد خود در اینجا استفاده کنید. بارهای مجاز و محدودیت های انحراف را که توسط کد محلی خود تحمیل شده است ، جستجو کنید. به عنوان مثال: کد بین المللی مسکونی شامل اطلاعات زیر است.

کف و سقف (تیرچه ها)

انحراف

بخش کد در مورد انحراف مجاز اعضای ساختاری نشان می دهد که انحراف نباید بیشتر از L/360 برای کف و ساخت و سازهای گچ باشد. L/180 برای قایق های دارای دامنه های بیشتر از 3/12 بدون سقف تمام شده به قایق. و L/240 برای سایر اعضای ساختاری. بنابراین این محدودیت هایی است که توسط کد تعیین شده است.

همچنین می توانید از میزهای دهانه AWC برای تیرچه ها و قایق ها استفاده کنید. این ساده ترین روش برای تعیین بارهای مرده مجاز ، بارهای زنده و محدودیت های انحراف است. این نشریه دارای ارائه بسیار گسترده تر از شرایط احتمالی تیرچه و Rafter است.

پس از یافتن جدول مناسب در کتاب ، مقادیر FB و E قابل قبول را برای شرایط خاص خود تعیین می کنید. فاصله فاصله از چهره به چهره تکیه گاه ها است.(برای تیرچه ها: از زیرزمین از آستانه تا قسمت حاشیه مرکز.)

قورباغه

قایق ها به همان اندازه تیرچه ها اندازه می گیرند: بار زنده ، بار مرده و محدودیت های انحراف را ایجاد کنید. برای تعیین مقادیر FB و E قابل قبول از جدول Rafter مناسب استفاده کنید. و سپس گونه ها ، اندازه و درجه مناسب را از مقادیر طراحی AWC برای انتشار تیرچه ها و قایق ها انتخاب کنید.

اندازه کوره ها از 2 روش با اندازه تیرچه ها متفاوت است:

1. دهانه یک رافر بر اساس اندازه گیری در طول آن نیست. در عوض ، این دهانه مبتنی بر "طرح افقی" Rafter است. این فاصله افقی از سطح داخلی دیواره پشتی تا سطح داخلی تخته خط الراس است. بنابراین یک سقف شیروانی ساده را روی یک مزرعه 24 فوت عرض که با دیوارهای بیرونی 2 × 6 و یک خط الراس 1 1/2 قاب بندی شده است ، در نظر بگیرید: این دهانه 11 5 3/4 است.
2. شما باید بار برف منطقه خود را تعیین کنید. این اطلاعات در کتاب کد یافت می شود. هنگام استفاده از جداول AWC ، بار برف به عنوان یک بار زنده درمان می شود. اگر کتاب کد شما می گوید بار برف شما 40 PSF است ، پس از آن از جدول Rafter Live Live Live Live Live استفاده می کنید. این واقعیت که بارهای برفی فقط بخشی از سال را انجام می دهند برای ایجاد میزهای قایق استفاده شده است.

فشرده سازی عمود بر دانه

بارهای حمل شده توسط تیرچه های کف ، تیرچه های سقفی و قایق از طریق نقاط انتهایی آنها به دیوارها و پرتوهای حامی منتقل می شوند. انتهای این اعضا باید بدون خرد کردن بتوانند "واکنش" یا مقاومت در برابر این بارها کنند. AWC فشرده سازی مورد نیاز را عمود بر مقادیر دانه برای تیرچه ها و قایق ها برای دهانه های مختلف ، فاصله در مرکز و شرایط بارگیری در میزهای دهانه خود برای تیرچه ها و قایق ها لیست می کند. مقادیر طراحی AWC برای تیرچه ها و Rafters فشرده سازی عمود بر مقادیر طراحی دانه برای گونه های مختلف را نشان می دهد. فقط مطمئن باشید که مقدار طراحی گونه از فشرده سازی مورد نیاز عمود بر مقدار دانه برای وضعیت ساختاری شما فراتر می رود.

خلاصه

گام به گام

در اینجا یک لیست چک از مراحل برای استفاده در هنگام استفاده از جداول دهانه وجود دارد

1. برنامه هایی را برای تعیین فاصله دهانه و مرکز (شرایط طراحی) بررسی کنید
2. کدها را برای بار زنده مجاز ، بار برف ، بار مرده و انحراف بررسی کنید
3. جدول دهانه مناسب را انتخاب کنید
4. دهانه مطابقت در جدول برای طراحی وضعیت و تعیین حداقل مقادیر FB و E ذکر شده در جدول SPAN توجه: شما گزینه هایی برای فاصله و اندازه در مرکز خواهید داشت
5. گونه ها و درجه های مناسب را از مقادیر ذکر شده در مقادیر طراحی انتخاب کنید.
6. تعیین فشرده سازی مورد نیاز عمود بر مقدار طراحی دانه در جدول تأیید کنید که فشرده سازی عمود بر مقدار طراحی دانه برای گونه های انتخاب شده در مرحله 5 از مقدار طراحی مورد نیاز تعیین شده در مرحله 6 برخوردار است

مثال: یک مورد آزمایش

مهارت خود را آزمایش کنید. بیایید از طریق نمونه ای کار کنیم که مراحل استفاده از جداول را نشان می دهد. بیایید بگوییم که شما در حال ساختن یک افزودنی 16 پا هستید و باید اندازه و گونه های چوب را برای تیرچه های کف انتخاب کنید. تیرچه ها 16 اینچ در مرکز خواهند بود. دهانه طراحی آنها ، طول دقیق از چهره به چهره تکیه گاه ها ، 15 فوت 1 اینچ است (تصویر را ببینید - شکل 1)

شکل 1 هنگام اندازه گیری تیرچه ها ، از طول واضح استفاده کنید - طول از پشتیبانی تا پشتیبانی - نه تمام طول تیرچه.

گام

تیرچه های کف

مرحله 1 کد را بررسی کنید: ابتدا کد محلی را برای بار زنده مجاز ، بار مرده و انحراف بررسی کنید (شکل شماره 2 را ببینید). برای این مثال ، من از ICC استفاده می کنم که به عنوان الگوی بسیاری از کدهای ایالتی و محلی استفاده می شود. این یک بار زنده در طبقه اول مجاز 40 PSF ، بار مرده 10 PSF و انحراف L/360 را تعیین می کند.

شکل 2 بارهای زنده و محدودیت های انحراف توسط کد تنظیم شده است. این جداول از کد مسکونی بین المللی ICC است.

جدول 2 جدول: جدول مناسب را در میزهای دهانه ای برای تیرچه ها و قایق ها انتخاب کنید. جدول محتویات نشان می دهد که جدول F-2 با این شرایط بارگذاری مطابقت دارد. با استفاده از جدول F-2 (شکل شماره 3) ، هر اندازه چوب را بررسی کنید تا ببینید که آیا فاصله 16 اینچی دهانه 15 فوت 1 اینچ را مجاز خواهد داشت. با خط "16. 0" در ستون "فاصله" در سمت چپ جدول شروع کنید ، سپس به سمت راست بروید تا در این حالت به یک دهانه مناسب حداقل 15 فوت 1 اینچ برسید). سپس به پایین کشیده شوید تا مقدار FB مناسب برای دهانه پیدا کنید.

همانطور که در جدول نشان داده شده است ، شماره 2 × 8 الزامات دهانه و فاصله را برآورده می کند ، اما یک 2 × 10 با E 1. 300،000 psi و FB از 1093 psi می تواند 15 فوت 3 اینچ - بیش از حد کافی باشد. 2 × 12 با E 800،000 psi و FB 790 PSI نیز کار می کند ، زیرا می تواند 15 فوت و 10 اینچ داشته باشد.

شکل 3 با توجه به یک دهانه طراحی 15 فوت 1 اینچ و فاصله 16 اینچی تیرچه ، ابتدا تعیین کنید که چوب اندازه کار خواهد کرد. سپس مقدار FB مورد نیاز را در پایین ستون پیدا کنید.

مرحله 3 مقادیر طراحی چوب: اکنون باید یک گونه چوب و درجه ای را انتخاب کنید که مقادیر FB و E مورد نیاز را برآورده کند ، و در منطقه شما موجود است. برای این کار ، از جداول در مقادیر طراحی برای تیرچه ها و قایق ها استفاده کنید. برای این مثال ، من بخش های مربوطه را از جداول برای HEM-FIR ، DOUGLAS FIR-LARCH و SPRUCE-PINE-FIR گزیده ام (شکل 4). در HEM-FIR ، یا شماره 1 2 × 10 یا شماره 2 2 2 کار می کند. در داگلاس Fir-Larch ، یا شماره 2 2 × 10 یا شماره 2 × 12 کار می کند. در صنوبر-پین ، شماره 1/شماره. 2 × 10 یا 2 × 12 کار را انجام می دهد.

شکل 4 پس از تعیین چه اندازه ای برای استفاده ، به جداول در مقادیر طراحی برای تیرچه ها و قایق ها برای انتخاب گونه و درجه ای که مقادیر FB و E مورد نیاز را برآورده می کند ، به جداول بروید. جداول نشان داده شده در اینجا گزیده هایی از میزهای HEM-FIR ، DOUGLAS FIR-LARCH و PRUCE-PINE-FIR است.

مرحله 4 بررسی بلبرینگ: مرحله آخر این است که اطمینان حاصل کنید که الوار مورد نظر شما برای فشرده سازی عمود بر دانه ، مقدار طراحی مورد نیاز را برآورده می کند. بارهای حمل شده توسط تیرچه های کف ، تیرچه های سقفی و قایق ها از طریق نقاط انتهایی آنها به دیوارها و پرتوهای پشتیبانی منتقل می شوند. انتهای این اعضا باید بدون خرد کردن قادر به مقاومت در برابر این بارها باشند.

جدول 9. 1 در میزهای دهانه ای برای تیرچه ها و قایق ها (شکل 5) مقدار فشرده سازی مورد نیاز 237 psi را برای طول 16 فوت و طول تحمل 1. 5 اینچ نشان می دهد.. گونه های انتخاب شده از ضمیمه که با مقادیر طراحی برای تیرچه ها و قایق ها همراه است. به عنوان مثال ، HEM-FIR دارای مقدار قابل قبولی از 405 psi ، صنوبر-Pine-Fir 425 psi است.

شکل 5 بررسی کنید که مشاهده کنید که گونه های چوب انتخاب شده ، قدرت فشرده سازی لازم را عمود بر دانه دارند. این جدول ، از جداول دهانه برای تیرچه ها و قایق ها ، مقادیر لازم را برای شرایط مختلف طراحی ارائه می دهد. ضمیمه ای که با مقادیر طراحی برای تیرچه ها و قایق ها همراه است ، برای گونه های خاص به آنها اجازه می دهد.

تیرچه های سقفی و قایق

تیرچه های سقفی مانند تیرچه های کف اندازه دارند به جز اینکه محدودیت های انحراف بسته به اینکه آیا از تیرچه ها برای ذخیره اتاق زیر شیروانی استفاده می شود یا دارای گچ یا پایان دیواره است ، متفاوت است. کد خود را بررسی کنید و براساس آن جداول AWC را دنبال کنید.

هنگام استفاده از جداول به اندازه قایق ها ، دو نکته را باید در خاطر داشته باشید. اول ، به یاد داشته باشید که طول Rafter طول واقعی آن نیست ، بلکه طرح کلی افقی آن است (شکل 6 را ببینید). دوم ، از مقدار بار برفی برای منطقه خود استفاده کنید تا از جدول Rafter استفاده کنید. اگر کتاب کد شما می گوید بار برف شما 40 PSF است ، پس باید از جدول Rafter Live Live Live Live Live استفاده کنید. این واقعیت که بارهای برفی فقط بخشی از سال را در آن قرار داده است در میزهای Rafter مورد توجه قرار گرفته است ، اما فراموش نکنید که از ستون "بارگذاری برف" استفاده کنید تا مقدار طراحی FB را بدست آورید.

شکل 6 از پیش بینی افقی یک قایق ، نه طول واقعی آن ، هنگام تشخیص دهانه قایق استفاده کنید