CSA-O86-14 による木製梁設計の概要

木製梁は多くの用途に使用されています, 開口部上のヘッダービームから、床や屋根を支える構造梁まで. 彼らは安く提供します, カナダでのフレーム用の軽量で設置が簡単なソリューション.

カナダで, ”CSA-O86: 木のエンジニアリングデザイン』 この規格は、カナダにおける木造構造物を設計するための手段と方法を概説しています。. この規格は、CLT パネルの設計から釘付け接続の容量まですべてをカバーしています。. カナダの平均的な建設の場合, 「Sawn Lumber」という名前の第 6 章は特に興味深いです.

製材の材質特性

NDS-2018補足に従って、パラメトリックな丸い断面と標準化された木材の長方形の断面の設計が可能です。, 名前が示すように, 大きな木から製材された木材です. これらのメンバーにはさまざまな側面があります, 種類とグレード. カナダで, 品質管理, 木材の識別と等級付けは国家木材等級局によって監督されています。 (NGLA).

水分含量

木材の重要な特性の 1 つ, 鉄鋼やコンクリートなどの他の建築材料と比較して, 内部の水分含有量です. 木材は含水率の変化に応じて伸縮します。, 吸湿膨張および吸湿収縮と呼ばれるプロセス. 木材部材の含水率は以下によって異なります。, とりわけ, 周囲の相対湿度. 切りたての木の初期含水率は平均して次のとおりです。 75%. 寸法のばらつきを安定させ、カビ発生のリスクを軽減します。, メーカーは通常、木材部材を水分含有量が 100% になるまで乾燥させます。 19% 販売する前に. この状態は「S-DRY」として知られ、乾燥した各部材に刻印されることがよくあります。.

カテゴリー

木材部材の機械的特性を決定するには, CSA-O86 規格では、すべての木材部材をカテゴリに分類しています。, 種類とグレード. カテゴリは、木材部材の寸法と方向の構成要素を指します。. カテゴリは以下にリストされています:

1. 構造的な光のフレーミング: 奥行き286mm未満の構造部材.
2. ライトフレーミング: ライトフレーム技法用の小さな木材部材.
3. ビームとストリンガー: 構造部材の幅は114mm以上、高さは幅より51mm以上大きいもの.
4. ポストと木材: 構造部材の幅は114mm以上、高さは幅より51mm未満.

種のグループ

カナダには数え切れないほどの樹種が存在しますが、, CSA-O86 規格では、それらを 4 つの異なる種グループに分類しています。:

1. ダグラスファーカラマツ, これには以下が含まれます: ダグラスファーとウエスタンカラマツ
2. 裾上げ用, これには以下が含まれます: 太平洋岸のツガとアマビリスモミ
3. スプルース、パイン、ファー, これには以下が含まれます: スプルース, ジャックパイン, ロッジポールパイン, バルサムファーとアルパインファー
4. 北方種, これは、NLGA によって格付けされた他のカナダ種の包括的なグループです。

グレード

最後に, 各メンバーは、NLGA のルールに従って視覚的に評価されます。カナダ産木材の標準格付け規則」またはカナダで機械的手段によるグレーディングを認定されたグレーディング機関に従って機械グレーディングされたもの. 視覚的なグレーディング ルールでは、木材部材の多くの特性が考慮されます。, ノットサイズも含めて, 結び目の位置決め, メンバーツイスト, メンバーピッチとメンバーカップ. 機械応力グレーディングでは、専用の機械を使用して木材部材の曲げ剛性を決定します。, 部材の曲げ抵抗に相関します.

設計

ウッドメンバーのカテゴリーとは, 種のグループとグレード, CSA-O86 規格の表を簡単に使用して、木材部材の機械的特性を決定できます。. に従って計算された荷重の組み合わせとともに、 カナダの建築基準法 (NBCC), これらのプロパティは、任意の木製梁部材の完全な設計に使用できます。.

他の素材に比べて木材が優れている点

カナダで, 木材は安いです, アクセス可能な, 環境に優しく、軽量で他の建築材料に代わる代替品. 専門的な作業を必要とせず、簡単なツールを使用して現場で簡単に修正できます。. このため、一部の県では (ブリティッシュコロンビア州およびケベック州) 最近、木造建築が許可されました 6 物語 (以前は制限があった 4 物語).

木材部材の工学設計は、鋼鉄やコンクリートほど単純ではない場合もありますが、, SkyCiv Wood Beam Capacity Calculator のようなツールを使用すると、エンジニアはより早く、より自信を持って設計に木材を使用できるようになります。.

SkyCiv CSA-O86-14 木材梁耐力計算ツールの使用

を使用するには、 SkyCiv CSA-O86-14 木材梁耐力計算機, すべてのビーム特性と荷重情報を画面左側の入力パネルに入力する必要があります.

断面と材料特性

選択ドロップダウン メニューでは、2 つの方法でビーム断面情報を入力できます。: 見上げる そして カスタム. 構造が非線形の振る舞いを示す場合、非線形または2次の静的解析が適しています 見上げる 選択モード, インペリアル公称木材セクションは、 セクション ドロップダウンメニュー. 構造が非線形の振る舞いを示す場合、非線形または2次の静的解析が適しています カスタム 選択モード, ビーム幅 (b) そして深さ (d) 手動で入力できます. このモードでは, ビームのサブカテゴリは自動的に決定されます.

材料特性を決定するには, カテゴリ, 次に、種とグレードを入力する必要があります. これらの入力を使用して, SkyCiv は、適切なデータベース テーブル内の関連するビーム強度をすべて取得できます。, 曲げ強度など (FB), 縦せん断強度 (F V), 粒子圧縮強度と平行 (fc), 粒子張力強度と平行 (フィート) と弾性率 (E).

ビームの特性

次, ビームのプロパティを入力する必要があります. ビームの非支持長さ (ライとルズ) 各方向のサポート間の縦方向の距離を表します. 支持されていない長さは、圧縮荷重下でのビームの座屈抵抗を評価するために使用されます。 (両方向に), 強軸下のビームの横方向安定性抵抗と同様に (Z軸について) 曲げ荷重.

次の 4 つのドロップダウン メニューは、CSA-O86-14 木材修正係数を表します。. 負荷の組み合わせが存在する場合、負荷継続係数は自動的に決定されます。 (つまり, メンバーは S3D からインポートされます).

因数分解された設計負荷

最後の入力サブセクションは、因数分解された設計負荷用です。. ここに入力する荷重は、ビームに作用する最大値でなければなりません。, の負荷の組み合わせに従って考慮する必要があります。 カナダの建築基準法 2015.

これらはさまざまな方法で入手できます:

1. 標準的な梁理論を使用して手動で計算できます。 (詳細については、次の記事を参照してください: せん断力の計算 そして 曲げモーメントの計算)
2. ビーム計算ソフトウェアを使用して決定できます。, SkyCivのような フリービーム計算機
3. SkyCiv で自動的に計算できます。 S3D有限要素解析 ソフトウェアと輸入品.

設計レポートと出力

入力が完了したら, ページの右上隅にある緑色の RUN ボタンを押して分析を実行します。 (下の赤いボックスを参照してください). 分析が完了したら, SkyCiv は、一般的な 2 つの列で設計情報を返します。: の 設計レポート そしてその 出力 カラム (下のオレンジ色のボックスを参照してください).

の 設計レポート 段階的な計算を含む詳細なレポートです. を使用してダウンロードできます。 PDFレポート レポートの右上隅にあるボタン. の 出力 列は梁抵抗の計算の概要です。, 各計算の有用性と同様に. これにより、ユーザーは一目ですべてを確認できます.

概要

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参考文献

1. ケベック州の建築基準法が最近改正され、6 階建ての建物での木造建築が許可される, ウェアホイザー, 25 七月 2013, https://www.weyerhaeuser.com/blog/quebec-building-codes-recently-amended-to-allow-wood-in-6-storey-structures/.
2. CSA-O86-14: 木のエンジニアリングデザイン. カナダ規格協会, 2014.
3. カナダの建築基準法. オタワ, カナダ国立研究評議会, 2015.
4. カナダ産木材の標準格付け規則. 国家木材格付機関, 2022.
5. ウッドデザインマニュアル, 2017. カナダ木材評議会, 2017.

アレクサンドル・ダムール
製品開発者
BSc (民事), MEng (構造)
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