Введение в проектирование деревянных балок с помощью CSA-O86-14

Деревянные балки используются для большого количества применений., от верхних балок над проемами до конструкционных балок, поддерживающих полы или крыши. Они предлагают дешево, легкое и простое в установке решение для каркасного строительства в Канаде.

В Канаде, «CSA-O86: Инженерный дизайн в дереве» Стандарт описывает средства и методы проектирования деревянных конструкций в Канаде.. Стандарт охватывает все: от конструкции CLT-панелей до мощности гвоздевого соединения.. Для среднего строительства в Канаде, Особый интерес представляет 6-я глава под названием «Пиломатериалы»..

Свойства пиломатериалов

Пиломатериалы, как следует из названия, это пиломатериалы, распиленные из более крупного дерева. Эти члены бывают во многих измерениях, виды и сорта. В Канаде, контроль качества, идентификация и классификация пиломатериалов контролируется Национальным органом по сортировке пиломатериалов. (НГЛА).

Содержание влаги

Одно важное свойство древесины, по сравнению с другими строительными материалами, такими как сталь или бетон, это внутренняя влажность. Деревянные элементы расширяются и сжимаются при изменении содержания влаги., в процессах, называемых гигроскопическим набуханием и гигроскопической усадкой.. Содержание влаги в деревянном элементе зависит от, среди прочего, относительная влажность окружающей среды. Начальная влажность свежесрубленного дерева в среднем составляет 75%. Для стабилизации размеров и снижения риска роста плесени., производители обычно сушат деревянные элементы до влажности 19% прежде чем продавать их. Это состояние известно как «S-DRY» и часто указывается на каждом отдельном высушенном элементе..

Категории

Для определения механических свойств деревянного элемента, стандарт CSA-O86 делит все элементы древесины на категории., виды и сорта. Категории относятся к компонентам размеров и ориентации деревянных элементов.. Категории перечислены ниже:

1. Структурное световое обрамление: Конструктивные элементы глубиной менее 286 мм..
2. Световое обрамление: Небольшие деревянные элементы для легкого обрамления..
3. Балка и стрингер: Конструктивные элементы шириной не менее 114 мм и высотой не менее 51 мм больше ширины..
4. Почта и древесина: Конструктивные элементы шириной не менее 114 мм и высотой менее 51 мм больше ширины..

Группы видов

Хотя в Канаде существует бесчисленное множество пород древесины, стандарт CSA-O86 группирует их в четыре отдельные группы видов.:

1. Пихта Дугласа Лиственница, которая включает в себя: Пихта Дугласа и лиственница западная
2. Подол-Для, которая включает в себя: Болиголов тихоокеанского побережья и пихта Амабилис
3. Ель-Сосна-Пихта, которая включает в себя: Ель, Джек Пайн, Ложная сосна, Пихта бальзамическая и пихта альпийская
4. Северные виды, которая является всеобъемлющей группой для любых других канадских видов, оцененных NLGA.

Оценка

в заключение, каждый отдельный участник либо визуально оценивается в соответствии с правилами NLGA,Стандартные правила сортировки канадских пиломатериалов» или машинная сортировка в соответствии с сертификационным агентством, аккредитованным для сортировки механическими средствами в Канаде.. Правила визуальной оценки учитывают многие характеристики деревянного элемента., включая размер узла, расположение узла, поворот члена, презентация участника и кубок участника. При машинной классификации напряжения используется специализированная машина для определения жесткости деревянного элемента при изгибе., что коррелирует с сопротивлением изгибу элемента.

дизайн

С категорией деревянного члена, видовая группа и сорт, мы можем легко использовать таблицы стандарта CSA-O86 для определения механических свойств деревянных элементов.. Наряду с сочетаниями нагрузок, рассчитанными в соответствии с Национальный строительный кодекс Канады (NBCC), эти свойства затем можно использовать для полного проектирования любого элемента деревянной балки..

Преимущества дерева перед другими материалами

В Канаде, древесина дешевая, доступный, экологически чистая и легкая альтернатива другим строительным материалам. Он не требует специального труда и легко модифицируется на месте с помощью простых инструментов.. Вот почему некоторые провинции (Британская Колумбия и Квебек) недавно разрешили строительство деревянных конструкций высотой до 6 истории (лимит был раньше 4 истории).

Хотя инженерное проектирование деревянных элементов не всегда так просто, как стальных или бетонных., наличие таких инструментов, как калькулятор мощности деревянных балок SkyCiv, позволяет инженерам быстрее и с большей уверенностью начинать использовать древесину в своих проектах..

Использование калькулятора мощности деревянных балок SkyCiv CSA-O86-14

Чтобы использовать SkyCiv CSA-O86-14 Калькулятор мощности деревянных балок, все характеристики балки и информацию о нагрузке необходимо ввести на панели ввода в левой части экрана..

Сечение и свойства материала

Раскрывающееся меню выбора позволяет использовать два способа ввода информации о сечении балки.: Искать и изготовленный на заказ. Нелинейный или статический анализ второго порядка подходит, когда конструкция демонстрирует нелинейное поведение. Искать режим выбора, Разделы древесины с имперским номиналом можно выбрать в Раздел выпадающее меню. Нелинейный или статический анализ второго порядка подходит, когда конструкция демонстрирует нелинейное поведение. изготовленный на заказ режим выбора, ширина луча (б) и глубина (d) можно ввести вручную. В этом режиме, подкатегория луча определяется автоматически.

Для определения свойств материала, категория, затем необходимо ввести вид и сорт. С помощью этих входов, SkyCiv может получить все соответствующие данные о силе луча в соответствующих таблицах базы данных., например, прочность на изгиб (ФБ), прочность на продольный сдвиг (фв), параллельно прочности зерна на сжатие (Ь), параллельно силе растяжения зерна (фут) и модуль упругости (Е).

Свойства балки

следующий, необходимо ввести свойства балки. Длина балки без опоры (Ли и Лз) представляют продольное расстояние между опорами в каждом направлении. Неопорные длины используются для оценки устойчивости балки к продольному изгибу при сжимающих нагрузках. (в обоих направлениях), а также сопротивление поперечной устойчивости балки под сильной осью (относительно оси Z) изгибающие нагрузки.

Следующие четыре раскрывающихся меню представляют коэффициенты модификации древесины CSA-O86-14.. Коэффициент продолжительности нагрузки определяется автоматически при наличии сочетаний нагрузок. (то есть, участники импортированы из S3D).

Учтенные расчетные нагрузки

Последний входной подраздел предназначен для учтенных расчетных нагрузок.. Введенные здесь нагрузки должны быть максимальными значениями, действующими на балку., и должен учитываться в соответствии с сочетаниями нагрузок Национальный строительный кодекс Канады 2015.

Их можно получить многими способами:

1. Их можно рассчитать вручную, используя стандартную теорию пучка. (дополнительные сведения см. в следующих статьях: расчет поперечной силы и расчет изгибающих моментов)
2. Их можно определить с помощью программного обеспечения для расчета балок., такие как SkyCiv бесплатный калькулятор луча
3. Их можно автоматически рассчитать в SkyCiv. S3D-анализ методом конечных элементов программное обеспечение и импортированные.

Отчет о проектировании и его результаты

После того, как входные данные были введены, запустите анализ, нажав зеленую кнопку «Выполнить» в правом верхнем углу страницы. (см. красную рамку ниже). После завершения анализа, SkyCiv вернет информацию о проекте в двух типичных столбцах.: в Отчет о дизайне и Вывод колонка (см. оранжевые рамки ниже).

В Отчет о дизайне подробный отчет с пошаговыми расчетами. Его можно скачать с помощью PDF-отчет кнопка в правом верхнем углу отчета. В Вывод столбец представляет собой сводку расчетов сопротивления балки., а также полезность каждого расчета. Это позволяет пользователям сразу все проверить..

Резюме

SkyCiv-х Калькулятор деревянных балок делает проверку деревянных балок быстрой и простой. Попробуйте бесплатно прямо сейчас и дайте нам знать, что вы думаете!

Ссылки

1. В строительные нормы и правила Квебека недавно внесены поправки, позволяющие использовать древесину в 6-этажных конструкциях, Вейерхойзер, 25 июль 2013, https://www.weyerhaeuser.com/blog/quebec-building-codes-recently-amended-to-allow-wood-in-6-storey-structures/.
2. CSA-O86-14: Инженерный дизайн в дереве. Канадская ассоциация стандартов, 2014.
3. Национальный строительный кодекс Канады. Оттава, Национальный исследовательский совет Канады, 2015.
4. Стандартные правила сортировки канадских пиломатериалов. Национальное управление по классификации пиломатериалов, 2022.
5. Руководство по дизайну дерева, 2017. Канадский лесной совет, 2017.

Александр Д'Амур
Разработчик продукта
Бакалавр наук (гражданского), MEng (структурная)
LinkedIn