Einführung in die Holzbalkenkonstruktion mit CSA-O86-14

Holzbalken werden für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, Von Kopfbalken über Öffnungen bis hin zu Strukturbalken zur Stützung von Böden oder Dächern. Sie bieten ein günstiges Angebot an, leichte und einfach zu installierende Lösung für die Einrahmung in Kanada.

In Kanada, Die "CSA-O86: Ingenieurdesign in Holz“ Die Norm beschreibt die Mittel und Methoden zur Gestaltung von Holzkonstruktionen in Kanada. Die Norm deckt alles ab, vom Design von CLT-Platten bis zur Tragfähigkeit einer Nagelverbindung. Für den durchschnittlichen Bau in Kanada, Von besonderem Interesse ist das 6. Kapitel mit dem Titel „Sawn Lumber“..

Materialeigenschaften von Schnittholz

Es kann drei Werte für Holz erhalten, wie der Name schon sagt, ist Schnittholz, das von einem größeren Baum gesägt wurde. Diese Mitglieder kommen in vielen Dimensionen vor, Arten und Sorten. In Kanada, die Qualitätskontrolle, Die Identifizierung und Klassifizierung von Schnittholz wird von der National Lumber Grades Authority überwacht (NGLA).

Feuchtigkeitsgehalt

Eine wichtige Eigenschaft von Holz, im Vergleich zu anderen Baumaterialien wie Stahl oder Beton, ist der innere Feuchtigkeitsgehalt. Holzelemente dehnen sich aus und ziehen sich zusammen, wenn sich ihr Feuchtigkeitsgehalt ändert, in Prozessen, die als hygroskopisches Quellen und hygroskopisches Schrumpfen bezeichnet werden. Der Feuchtigkeitsgehalt im Holzelement hängt davon ab, unter anderem, die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung. Der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt eines frisch gefällten Baumes liegt im Durchschnitt 75%. Zur Stabilisierung von Maßabweichungen und zur Reduzierung des Risikos von Schimmelbildung, Hersteller trocknen Holzteile in der Regel auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 19% bevor Sie sie verkaufen. Dieser Zustand wird als „S-DRY“ bezeichnet und oft auf jedem einzelnen getrockneten Glied vermerkt.

Kategorien

Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Holzbauteilen, Der CSA-O86-Standard unterteilt alle Holzelemente in Kategorien, Arten und Sorten. Kategorien beziehen sich auf die Dimensions- und Ausrichtungskomponente der Holzelemente. Die Kategorien sind unten aufgeführt:

1. Struktureller Lichtrahmen: Strukturelemente mit einer Tiefe von weniger als 286 mm.
2. Leichte Rahmung: Kleine Holzelemente für leichte Rahmentechniken.
3. Balken und Stringer: Strukturelemente mit einer Breite von mindestens 114 mm und einer Höhe, die mindestens 51 mm über der Breite liegt.
4. Pfosten und Holz: Strukturelemente mit einer Breite von mindestens 114 mm und einer Höhe, die weniger als 51 mm über der Breite liegt.

Artengruppen

Zwar gibt es in Kanada unzählige Holzarten, Der CSA-O86-Standard gruppiert sie in vier verschiedene Artengruppen:

1. Douglasie Lärche, welches beinhaltet: Douglasie und westliche Lärche
2. Saum-Für, welches beinhaltet: Hemlocktanne und Amabilis-Tanne an der Pazifikküste
3. Fichte-Kiefer-Tanne, welches beinhaltet: Fichte, Jack-Kiefer, Lodgepole-Kiefer, Balsamtanne und Alpentanne
4. Nördliche Arten, Dabei handelt es sich um eine Sammelgruppe für alle anderen von der NLGA bewerteten kanadischen Arten

Klasse

Schließlich, Jedes einzelne Mitglied wird entweder visuell gemäß den Regeln der NLGA bewertet.Standardbewertungsregeln für kanadisches Schnittholzoder maschinell bewertet gemäß einer Bewertungsagentur, die in Kanada für die Bewertung mit mechanischen Mitteln akkreditiert ist. Visuelle Bewertungsregeln berücksichtigen viele Eigenschaften des Holzelements, inklusive Knotengröße, Knotenpositionierung, Mitglied Twist, Mitglieder-Pitch und Mitglieder-Pokal. Bei der maschinellen Spannungsklassifizierung wird eine spezielle Maschine verwendet, um die Biegesteifigkeit des Holzelements zu bestimmen, Dies hängt mit dem Biegewiderstand des Elements zusammen.

Design

Mit der Kategorie des Holzmitglieds, Artengruppe und Klasse, Wir können die Tabellen der CSA-O86-Norm problemlos verwenden, um die mechanischen Eigenschaften des Holzelements zu bestimmen. Neben den nach dem berechneten Lastkombinationen Nationales Baugesetz von Kanada (NBCC), Diese Eigenschaften können dann für die vollständige Konstruktion jedes Holzbalkenelements verwendet werden.

Vorteile von Holz gegenüber anderen Materialien

In Kanada, Holz ist billig, zugänglich, umweltfreundliche und leichte Alternative zu anderen Baumaterialien. Es erfordert keine Fachkräfte und lässt sich vor Ort mit einfachen Werkzeugen leicht modifizieren. Aus diesem Grund einige Provinzen (Britisch-Kolumbien und Quebec) haben neuerdings Holzkonstruktionen bis zu erlaubt 6 Geschichten (Die Grenze lag zuvor 4 Geschichten).

Allerdings ist die Konstruktion von Holzbauteilen nicht immer so einfach wie die von Stahl- oder Betonbauteilen, Mithilfe von Tools wie dem SkyCiv Wood Beam Capacity Calculator können Ingenieure schneller und sicherer mit der Verwendung von Holz in ihren Entwürfen beginnen.

Verwendung des SkyCiv CSA-O86-14-Holzbalkenkapazitätsrechners

Um das zu nutzen SkyCiv CSA-O86-14 Kapazitätsrechner für Holzbalken, Alle Strahleigenschaften und Belastungsinformationen müssen in das Eingabefeld auf der linken Seite des Bildschirms eingegeben werden.

Abschnitts- und Materialeigenschaften

Das Auswahl-Dropdown-Menü ermöglicht die Eingabe von Trägerquerschnittsinformationen auf zwei Arten: Nachschlagen und Benutzerdefiniert. In dem Nachschlagen Auswahlmodus, Zoll-Nennholzabschnitte können im ausgewählt werden Sektion Dropdown-Menü. In dem Benutzerdefiniert Auswahlmodus, die Strahlbreite (b) und Tiefe (d) können manuell eingegeben werden. In diesem Modus, Die Trägerunterkategorie wird automatisch bestimmt.

Zur Bestimmung von Materialeigenschaften, die Kategorie, Anschließend müssen Art und Sorte eingegeben werden. Mit diesen Eingaben, SkyCiv kann alle relevanten Strahlstärken in den entsprechenden Datenbanktabellen abrufen, wie zum Beispiel die Biegefestigkeit (fb), Längsscherfestigkeit (fv), parallel zur Korndruckfestigkeit (fc), parallel zur Kornspannungsfestigkeit (ft) und Elastizitätsmodul (E.).

Balkeneigenschaften

Nächster, Die Balkeneigenschaften müssen eingegeben werden. Die freitragenden Balkenlängen (Ly und Lz) stellen den Längsabstand zwischen den Stützen in jeder Richtung dar. Die freitragenden Längen werden zur Beurteilung der Balkenknickfestigkeit unter Drucklasten verwendet (in beide Richtungen), sowie die seitliche Stabilität des Balkens unter starker Achse (um die Z-Achse) Biegebelastungen.

Die vier folgenden Dropdown-Menüs stellen die Holzmodifikationsfaktoren CSA-O86-14 dar. Bei Vorliegen von Lastkombinationen wird der Lastdauerfaktor automatisch ermittelt (d.h., Mitglieder werden aus S3D importiert).

Faktorisierte Bemessungslasten

Der letzte Eingabeunterabschnitt dient den faktorisierten Bemessungslasten. Die hier eingegebenen Lasten müssen die Maximalwerte sein, die auf den Balken wirken, und müssen entsprechend den Lastkombinationen der berücksichtigt werden Nationales Baugesetz von Kanada 2015.

Diese können auf viele Arten erhalten werden:

1. Sie können mithilfe der Standardbalkentheorie manuell berechnet werden (Weitere Informationen finden Sie in den folgenden Artikeln: Berechnung der Scherkraft und Berechnung von Biegemomenten)
2. Sie können mit einer Strahlberechnungssoftware ermittelt werden, wie die von SkyCiv Kostenloser Strahlrechner
3. Sie können in SkyCiv automatisch berechnet werden S3D-Finite-Elemente-Analyse Software erstellt und importiert.

Entwurfsbericht und Ausgabe

Sobald die Eingaben eingegeben wurden, Führen Sie die Analyse aus, indem Sie auf die grüne Schaltfläche AUSFÜHREN in der oberen rechten Ecke der Seite klicken (siehe das rote Feld unten). Sobald die Analyse abgeschlossen ist, SkyCiv gibt die Designinformationen in den typischen zwei Spalten zurück: das Entwurfsbericht und das Ausgabe Säule (siehe orangefarbene Kästchen unten).

Das Entwurfsbericht ist ein detaillierter Bericht mit Schritt-für-Schritt-Berechnungen. Es kann mit heruntergeladen werden PDF-Bericht Klicken Sie auf die Schaltfläche in der oberen rechten Ecke des Berichts. Das Ausgabe Spalte ist eine Zusammenfassung der Strahlwiderstandsberechnungen, sowie den Nutzen jeder Berechnung. Dadurch können Benutzer alles auf einen Blick überprüfen.

Zusammenfassung

SkyCivs Holzbalkenrechner macht die Validierung von Holzbalken schnell und einfach. Probieren Sie es jetzt kostenlos aus und teilen Sie uns Ihre Meinung mit!

Verweise

1. Die Bauvorschriften von Quebec wurden kürzlich geändert, um Holz in 6-stöckigen Gebäuden zuzulassen, Weyerhäuser, 25 Juli 2013, https://www.weyerhaeuser.com/blog/quebec-building-codes-recently-amended-to-allow-wood-in-6-storey-structures/.
2. CSA-O86-14: Ingenieurdesign in Holz. Canadian Standards Association, 2014.
3. Nationales Baugesetz von Kanada. Ottawa, Nationaler Forschungsrat von Kanada, 2015.
4. Standard-Sortierungsregeln für kanadisches Schnittholz. Nationale Schnittholzbewertungsbehörde, 2022.
5. Handbuch zur Holzgestaltung, 2017. Kanadischer Holzrat, 2017.

Alexandre D'Amours
Produkt Entwickler
BSc (Bürgerlich), MEng (Strukturell)
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