בבנייה המודרנית, דבורים עץ נשאר אלמנט מבני בסיסי, בשימוש בכל דבר מקומה למגורים וגג הדרים לגשרים עץ בקנה מידה גדול ומבנים מסחריים עץ כבד. בעוד הרבה תשומת לב ניתנת לדחיסה, מתח, ומתח, לחץ אחד כי לעתים קרובות להתעלם עדיין יכול לגרום נזק משמעותי הוא torion מתרחשת כאשר aam הוא נתון לרגע מסובב, זה גורם להפעלה של אסטרטגיות עץ ארוך שלה, כדי להיות מסוגלות, כדי לחקור את ההשפעות של כוח חיוני כדי לחקור את זה של כוח חיוני כדי לשנות את זה.

הפיזיקה של Torsion: מה קורה בתוך באם

Torsion הוא רגע (torque) החל על ציר של חבר, בדרך כלל נוצר על ידי טעינה אקסצנטרית, חברים מעוקלים, או מגבלות מאוחרות יותר. כאשר קרן מעוות, מתחים של הירר מתפתחים לאורך כל החלקה הצלב.בדבור מעגלי, את החלקים המטבוליים המקסימליים להתרחש על פני השטח החיצוני או מפחיתים את הליני לכיוון המרכז.

המשוואה הבסיסית ללחץ sional Shear בחומר איזוטרופי ליניארי היא:

⁇ = T × r / J

כאשר ⁇ הוא מתח Shear, T הוא מיושם על ידי חרק, r הוא רדיוס, J הוא רגע הקוטב של אינרציה.בעץ, עם זאת, את המודוללוס שונה על פני קרני רדיו, שיזוף, וארוך טווח אקססגוני. זה anisotropy פירושו כי טעינה torsional יכול לגרום לא רק מתחים Shear אלא גם עשרות לחץ perpended to the גרגר, אשר לעתים קרובות מתנגד גרגר.

איך טורחת משפיעה על וודן במס

כאשר הסגידה עולה על יכולתו של חבר העץ, כמה השפעות מזיקות יכולות להתרחש:

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ועיוות: ⁇ 1 (הדבורה) יכול לסובב לצמיתות, גורם אי-צדק של אלמנטים תומכים כגון ג'אטיסטים, תחזיות סיפון, או בוהק.זה יכול להוביל לבעיות שירות כמו לא-אפילו קומות, דלתות לדבוק, או סיכות פצחות.
  • (FLT:0) סדקים ופיצול: ⁇ 1) Shear מדגיש במקביל לגרגר יכול לגרום עץ להפריד בין טבעות צמיחה או סביב קשרים.
  • (FLT:0) קיבולת עומס: FLT:1 Torsion משלב עם כוחות פנימיים אחרים (בending, Shear, axial) לייצר מצב מתח רב-אקשיאלי.האינטראקציה יכולה להוריד את הכוח הכולל של קרן, במיוחד בדחיסה ליד התומך.
  • (FLT:0) מחיקה של חברים מודבקים: קיד 1 (איור 1) מוצרי עץ ממונדסים כגון עץ מודבק (גלול) או עץ חצוי (CLT) מסתמכים על אג"ח חזק דבקים.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

במקרים קיצוניים, נזילות מוגזמת עלולה לגרום לאם להתפוגג לחלוטין, לסכן את המבנה ואת הדיירים שלו.אפילו כישלון חלקי עשוי לדרוש תיקונים יקרים או חיזוק.

גורמים המשפיעים על התנהגות טורסית

Cross-Section Shape and Size

הצורה של החלקה הצלבית של קרן משפיעה באופן דרמטי על הנוקשות הטוראלית שלה ואת חלוקת הלחץ. A מחזור מעגלי חוצה מחזור יש את היעילות הגבוהה ביותר מבחינת הפיגוריות, כי זה מאפשר לחומר לעבוד באופן אחיד ב- Shear. Rectangular או מרובע לחוות נביחות משמעותיות (מחוץ לעיוות המטוס) ולפתח מתחים גבוהים יותר.

רינג הוא מושג חשוב: בחלקים לא-ציריים, חתך לא נשאר מטוס מתחת לבצל.הההשימה הזאת גורמת ללחצים נורמליים נוספים (מתחים / דיכוי) במשט של דבורים בצורתי או הקצוות של דבורים מלבניות עמוקות.

עץ וגביע

מינים שונים של עץ מציגים הבדלים רחבים בהתנגדות הטוראלית.Hardwoods כמו אלון, מפה, ואפר בדרך כלל יש יותר צמחים וכוח מאשר רכות כגון אורן, אש, או spruce. עם זאת, אפילו בתוך מינים, נוכחות של עץ צעיר, תגובה (מתח או עץ), ורוחב גדילה משפיע על תכונות מכניות (למשל, Lum National Indexing) או תכונות חזותיות יותר.

דנסיות היא חיזוי טוב: יערות צפופים נוטים להיות בעלי כוח עז יותר של עשבים, אבל צפיפות לבד היא לא מספיק כי אוריינטציה דגנים, מדרונות של דגנים, וגודל הקשר חזק השפעה ביצועים. לדוגמה, קשר קטן ליד קצה של קרן יכול להפחית את היכולת עד 40% בהשוואה עץ ברור.

תוכן מויסטאור ותנאים סביבתיים

ווד הוא היגרוסקופ, כלומר הוא סופג ומשחרר לחות מהאוויר שמסביב.שינויים בתוכן לחות גורמים נפיחות וכווץ, אשר יכול לגרום ללחץ פנימי כי להחמיר את הלפיד. כמו עץ, זה הופך נוקשה וחזק יותר ב Shear, אבל אם יבשה היא לא אחידה או מהירה, בדיקות פני השטח לפתח.

נזקים ונזקים קטלניים

קנוטים, פיצולים, בדיקות, ופגמים אחרים יוצרים ריכוזים מתחים.קשר חוצה את רוחבו של קרן מפריע לגרגר, מה שגורם לזרימה להתפוגג סביב הפגם - צמצום מתחים גבוהים. בדומה, פיצול גדול לאורך אורך של קרן יכול להפחית את הנוקשות ההולכת וגוברת היעילה שלה על ידי יותר ממחצית מבנייה, טיפול לא תקין (למשל, ירידה, פגיעה במתחים, או פגיעה במתקנים קריטיים) לאחר שגורמים לתפקודים עלולים לאחר כישלונות.

תנאי תמיכה ומכשולים

הדרך שבה קרן נתמך למשולת כיצד torsion מועבר לשאר המבנה. A פשוט נתמך עם נקודות חינם מציע מעט מחסנים עדריים; הדבורה יכולה לסובב בקלות אם עומסים לא מאוזנים מוחלים.קבוע או תומך מתמשך, כגון אלה עם חיבורים רגעיים או חרוטים עמוקים, יכול חלקית או לא לרסן את עצמו תגובות כי חייב להיות מתוכנן לדוגמה, כדי להיות מכווץ על ידי כוחות מתכתב, או חסימת קישור עמוק, או חסימת קישור.

במבנים עץ רבים, ציליריון מצטמצם על ידי נוכחות של התבגרות (למשל, plywood subfloor, gypsum Board תקרה) המספקת גירוד מאוחר יותר כאשר היא חודרת לפסגה או התחתון של דבורים, זה יוצר diaphragm כי מתנגד לסובב.

אסטרטגיות עיצוב ל Mitigate Torsion

Beam Selection and Layout

קו ההגנה הראשון נגד הטוריון הוא בחירת דבורים עם קשיחות נאותה וחוזק. השתמש בסעיפים צלב כי הם עמוק כמו מעשי עבור ההיקף, כי נוקשות עוברית עולה עם קוביית העומק עבור דבורים מלבניות (למרות שרינג הופך להיות משמעותי יותר) קטעים מעגליים או מרובע כאשר torsion הוא דאגה ראשונית עיצוב. in Light-frame, הכפלת יתרום עוזרות באופן עצמאי; שני אנשים יכולים לפעול באופן עצמאי; אך ורק אם הם יכולים לפעול באופן עצמאי).

חיזוק ו Bracing

היכן ניתן להימנע מהשגות, ניתן להוסיף חיזוק:

  • (FLT:0) steel רצועה או חיבורי מוט:FreaLT:1; רצועות מתכת עטוף סביב קרן במרווחים, או מוטות מתח מותקנות דיגוניות, יכול להתנגד להפרדה של סיבים ולמנוע פיצול.
  • (FLT:0) חסימת סוף או חצייה: אנדרט 1:1 אבני עץ מוצק מותקן בין דבורים בתומך למנוע סיבוב הסיום.
  • (ב) ב[[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
  • (ב) ב[[1924]] וב[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

חיבור מפורט

חיבורים הם הנתיב הקריטי לטוריון.עבור דבורים הנתמכות על ידי עמודות או ג'ירידרס, מציין מחברים המספקים איפוק רסיוני ללא פיקוח יתר על המידה.לדוגמה, תליית טיפוס סדדלי שכוסה את הצדדים beam יכול למנוע סיבוב, בעוד תליית צ'אנג פשוטה מאפשרת סיבוב.

כאשר torsion מושרה על ידי עומסים אקסצנטריים (למשל, קרן תומכת במרפסת מחוספסת או עקיצות), מסיט את נקודות התמיכה כדי להתאים את נתיב העומס עם ציר של beam.אם זה לא אפשרי, להוסיף קרן משנית או ממריץ לשאת את הרגע הלא מאוזן כדי diaphragm או מסגרת נוקשה.

הגנה סביבתית והגנת הסביבה

מאחר וריאציות לחות לגרום לשינויים ממדיים כי מתחזים, להגן על דבורים מעץ מפני חשיפה ישירה מזג אוויר. השתמש overhangs, מעיים, ו- Imamants. for beams in moistid or רטוב, ציין עץ מטופל עם preservatives או שינוי תרמי. לשמור לחץ מתכווץ בלתי הפיך במוח בעת פירוט - פערים עבור תנועה ולהימנע ממלכודת נוקשה זה.

קוד תאימות ועיצוב תקני

רוב קודי הבנייה (IBC, בניית קודים באירופה, קנדה וכו ') אינם מספקים הוראות עיצוב נזיקין מפורשות עבור קרן עץ אלא אם כן הדבורה היא חלק ממערכת מעוקלת או מחוסמת ללא ספק.עם זאת, מפרט העיצוב הלאומי (NDS) לבנייה בארצות הברית כולל סעיף על לחצים משולבים, ו- CSA O86 סטנדרטי מציע הדרכה על מנת לבצע ניתוח קיסרי, על בסיס חיוני של 2, על מנת להשתמש בתקנים קריטיים, על מנת להשתמש בטמפרטורה מינימלית, או על מנת לאפשר את התקני לחץ ייחודי, על בסיס 2.

דוגמאות אמיתיות ל-Torsion in Timber Structures

גשר טימבר

גשרים טיםבר לעתים קרובות ניסיון צבירה מ טנדר לטעון בצד אחד, או מכוחות הרוח.מצב כשלון קלאסי מחולק של מ מחרירי הסיפון בתומך בשל רסציונל Shear בשילוב עם bending. המודרנית להשתמש עיצובים מאוחר יותר כיפת רצפת רצפה מצופים וסיפון רציף להעביר torsion על פני רוחב הגשר כולו.

Pergolas and Outside Structures

לפרגולס יש הרבה זמן, עגום כי לשאת צמחים כבדים או עומסי שלג.אם העמודות התומכות אינן מתואמים אנכית או אם הדבור מחובר רק על פניו העליון, הטורף יכול להתפתח.כשלים רבים מתחילים עם טוויסט הדרגתי של קרן, ואחריו פיצול ארוך טווח של דבורים לטור עם מתכת כי הוא מעורבב עמוק כדי להשתמש עיצובים מתכתי מתכת.

גלומה Cantilevers

דבורים גלומה המשמשות לגגות או מרפסות מעוגות במיוחד.העומס האקסצנטרי מן החלק המחוספס מייצר מומנט על התמיכה. מקרה בולט במתחם ספורט קנדי ראה קרן glulam לפתח סדקים ארוכי טווח גדול לאחר סופת שלג כי הקשרים התלייה לא היו מעורבים תיקון תת-קרקעי סביב ערוץ פלדה ופירוק עוד.

נושאים מתקדמים: Torsion in Engineersed Wood Products

עץ מחוסנים (CLT) ו-LVLVL) שיפרו את האיכויות ההומוגניות בהשוואה לאלומיניום מוצק, אך הם עדיין עומדים בפני בעיות של עדר, בין-שכבות מדגישות מ torsion יכול לגרום לדמוניזציה אם הדבק חלש או הפאנל נתון לסיבוב גבוה.

(ב) לקבלת מידע נוסף על תכונות עץ, המועצה לאמנות אמריקאית מפרסם מדריך טכני (FLT:0AWC משאבים טכניים משאבים FLT:1) הכולל מדגישים מותר עבור מינים שונים.The APA - איגוד עץ המהנדס מציע מדריכים עיצוב עבור glulam ו CLT (FLT:2APAwood.org - שיקולים אופציונליים ערךיים 3D)

מסקנה

Torsion הוא כוח לעתים קרובות מצופים שיכול להתפשר על הבטיחות והעמידות של בלוטות עץ אם לא לטפל כראוי. על ידי הבנת העקרונות הפיזיים שלה - הפצה מתח, התנהגות חומרית אנזוטרופית, אינטראקציה עם עומסים אחרים - מהנדסים ובנינים יכולים לנקוט אמצעים יעילים כדי להפחית את הכשלונות החיוניים, תוך מתן טיפול הולם של אמצעי זהירות, ואסטרטגיות בנייה, אפילו יותר יעיל, לאחר שיפור יעיל יותר ויותר, לאחר שיפור שיטות טיפוליות.