如何计算我的一侧支撑书架(Spine Booshelf?)的承重能力

土木工程 家具 承重能力
2021-12-14 08:52:55

我打算建造一个如下图所示的书架。每个架子(枫木胶合板)只能通过切割成 2x4(SPF 松木)的墙裙支撑,并粘上。我目前正计划切割 3/4 英寸深的墙裙。

我该如何计算每个架子可以支撑多少重量?我希望将它用作家庭娱乐装置,因此每个架子需要为控制台和审计接收器容纳多达 30 磅的重量。

我尝试了Sagulator,但它显然是用于两端支撑的架子。

另外,还有什么比dado +胶水更好的方法?我正在考虑以下一项或全部:

  1. 从脊椎背面拧入搁板背面
  2. 在每个架子下面添加 L 括号(出于美学原因,我希望不要这样做)

这些措施会不会过头了?

书脊书架素描

编辑:在单独的说明中,有没有人知道如何将它安装到墙上尽可能干净?我的意思是干净,因为几乎没有硬件,并与墙壁齐平。我正在考虑在脊椎上做法式防滑钉切口,但我不知道我是否可以因为我只有一把圆锯。

3个回答

您的设计提出了一些有趣的问题,需要额外考虑连接。每个架子仅在一个位置支撑,并且每个架子上的实际负载不是唯一的考虑因素。我认为评估设计的唯一方法是实际测试组件。您可能想要制作单个架子的模型并在继续整个组装之前对其进行测试。

在进行设计时,需要考虑以下几点:

  1. 搁板将倾向于旋转出其连接点。想象一下在中央前面拉下来。架子将要在垂直连接处向上旋转。架子和立柱之间的连接必须紧密,以防止这种旋转。另外,如果架子伸入立柱的深度太浅,则架子更容易转出。
  2. 架子的两侧边缘没有支撑,整个架子都想在负载的侧面向下弯曲。(在前缘也会存在类似的趋势)因此,胶合板比实木实木板更好,因为它可以更好地抵抗两侧和前部的弯曲,木板在纹理上的强度会比它弱。
  3. 您的设计是悬臂梁,重量离承重点越远,它就越倾向于弯曲扁平的搁板轮廓。随着时间的推移,这种影响会更加明显。
  4. 您可以使用一对长螺钉(例如 1/4" x 6")从后部沉入 2x4 中来加固搁板。在这种情况下,我会尽量减少墙裙的深度,并最大限度地增加螺钉在进入搁板之前接合的实心柱木的深度。使柱子上的孔非常紧贴,以防止螺钉发生任何旋转运动。
  5. 如果钢足够厚(1/8" 厚或更多),钢制“L”型支架可能会起作用。我会将角钢的垂直支腿安装到柱子的后侧,然后将水平线穿过一个槽口。你可以在架子底部切一个槽口,使钢底面和架子齐平。我会把钢上的腿做得尽可能长。
  6. 我的直觉告诉我,密度更大的硬木在柱子上比松木做得更好。

无论您最终设计出什么设计,如果您在完成和测试后跟进一个帖子,向我们展示您实际做了什么以及它的效果如何,我会很高兴。

我该如何计算每个架子可以支撑多少重量?

根据接下来的内容,这变得有点无关紧要,但如果你确实想要实际数字,我能想到的唯一方法是制作样品架(注意,不仅仅是一个)并测试它们,看看它们在 A 之前可以承受多少重量)弯曲太多以至于无法接受,B)压裂或C)以某种方式从墙裙中掉出来。经验数字是唯一可以确定的真正方法,尤其是胶合板。


另外,还有什么比dado +胶水更好的方法?我正在考虑以下一项或全部:

你的 1 和 2 都会在这里增加强度和安全性,显然 2 在几个方面是更好的选择。但就像你说的,货架下的支架破坏了这里的美感,保持干净整洁的外观会很好。

因此,基于此,其他设计细节和考虑到搁板的材料是胶合板,我建议每个搁板使用两个长螺栓或方头螺钉,相距约 3 英寸。或者更好的是,钢杆/螺纹杆因为如果你想在每个架子的边缘挖一个完整的 6 英寸,那么任何一个都可能更便宜(尽管随后钻孔变得更像是一个技术障碍)。

这在某种程度上模仿了浮动货架长期以来的安装方式,因此它是一种经过验证的技术,更重要的是,它可能会成为一个可拆卸的部件,所以如果/当你移动时,你不必尝试将其作为一件形状笨拙的物品运输。

你的问题提到你只有一个圆锯。这让我质疑您可能可以使用哪些其他工具。但是请注意,您可以制作夹具来帮助您完成某些任务。

该建议需要以下工具:

  • 一个锤子
  • 台虎钳
  • 一个钻孔机
  • 一个looooong钻头
  • 带切割轮的钢锯或角磨机

我建议你做一些内部加固。有几个人建议使用长螺钉或螺纹杆。您是否考虑过安装“隐藏”支持?

想象一下,您购买了一些 1/4 英寸的钢圆棒。现在将其切割成一定长度并弯曲成直角,制成椭圆形的圆棒。每个架子制作两个这样的架子,无论架子多少次。

现在,使用圆锯(如果有的话,还有一把窄凿子),在脊椎的背面(面向墙壁的一侧)制作两个凹槽。凹槽应相距 1/2-3/4 英寸,从左到右居中。凹槽应该是杆的宽度和杆的深度。它们应该从脊椎底部延伸到顶部架子的高度。

在每个架子上,在每个凹槽内钻一个孔。孔应略大于杆。这个洞应该穿过脊椎,尽可能地延伸到架子上。(对于 12 英寸深的架子,看看你能不能做一个 10 英寸或更深的孔——他们卖长钻头。)孔应该与架子平行(显然!否则孔会从顶部/底部出来)和以适当的角度指向货架的前角。我相信这与货架的中心线成约 55 度。

这个想法是将弯曲的椭圆形插入脊柱的凹槽中,并插入架子上的孔中。然后,您可以使用环氧树脂或仅使用螺钉和金属片或仅使用小心放置的螺钉来固定 ell 形状的底端。除了搁板被拉离墙壁时,这些椭圆形从各个方向都完全看不见。它们可以根据您的架子的具体情况进行定制,它们应该是您可以使用一些工具制作的东西。

我当地的橙色盒子以 5.87 美元(美元)的价格出售 1/4 英寸 x 72 圆杆。您的图纸显示货架之间的距离很小——可能是 6 英寸?所以 18 英寸的杆可以很好地弯曲成 12 英寸的腿和 6 英寸的腿。因此,每个单元可以得到 4 个 ells 或 2 个架子。5 个架子的加固成本<20 美元,加上任何螺钉、钻头、和其他工具。