0
Вопрос

Как рассчитать минимально допустимую площадь поперечного сечения ножки стола?

Я планирую сделать стол на шести ножках своими руками. Его размеры будут следующими:





  • длина 140 см

  • ширина 70 см

  • высота 100 см




Я знаю, какова прочность древесины на излом, но не знаю, как рассчитать необходимую толщину ножек стола. Нагрузка на стол будет составлять около 400–500 кг.


Я планирую использовать для ножек доски размером 6 см на 6 см. Достаточно ли они большие, чтобы быть безопасными?


Комментарии:
M

@Maxime Morin Я должен был использовать см, а не мм. Извините.

D

Я уже давно не изучал механику материалов, но если вы разбираетесь в математике, поищите «критическую прочность консольной колонны с эксцентрической нагрузкой», чтобы найти нужную литературу/формулы для этого приложения. Извините, сегодня я ленив и не хочу заново изучать материал, чтобы дать правильный ответ.

T

Перепроверьте размеры таблицы. Кроме того, сообщите нам, какой длины должны быть ножки — это имеет огромное значение. Если ножки должны быть всего 2 мм в длину, это совершенно безопасно. Если они должны быть 2 м в длину, это точно небезопасно.

M

Вам не хватает нулей в измерениях вашей таблицы? 14 см x 7 см (98 см²) с 6 ножками размером 6 см x 6 см (216 см²) Я бы сказал, что это будет довольно прочная конструкция, независимо от породы дерева... :) Кроме того, вам может помочь чертёж или фотография.


Ваш ответ

2 ответа 3
0

Максимальная нагрузка, которую можно приложить к относительно тонкой опоре, например ножке стола, обычно определяется устойчивостью к изгибу, а не прочностью на сжатие. Критическую нагрузку можно рассчитать по формуле Эйлера для свободно опертой колонны:


Pcr= (pi^2*EI)/(f*Le^2)
where E is the modulus of elasticity
I is the area moment of inertia (w^4/12 in this case)
Le is the effective length (2L in a fixed-free case)
f is the safety factor

Если наивно предположить, что вся нагрузка распределена равномерно, что нагрузка на каждую ножку является центральной (столешница абсолютно жёсткая) и что нагрузка на каждую ножку составляет 1/6 от общей (столы на шести ножках статически неопределимы), то на каждую ножку будет приходиться нагрузка в 654–818 ньютонов.

Подставляем длину 1 м, коэффициент запаса прочности 10 (здесь много допущений) и одно из следующих значений модуля упругости:


  • 9 ГПа (сосна)
  • 11 ГПа (дуб)

мы получаем минимальное значение ширины ножки:


  • 3,9 см (сосна)
  • 3,7 см (дуб)

Тем не менее я бы всё равно придерживался вашего первоначального плана с ножками квадратного сечения 6 см. При таких расчётах делается множество допущений, в том числе не учитывается боковая нагрузка, прогиб столешницы, сучки или дефекты древесины, а также тот факт, что древесина анизотропна.

Если вы работаете с другим типом древесины, вот хорошая таблица модулей упругости (PDF) (не забудьте перевести значения из фунтов на квадратный дюйм в гигапаскали!)

0

С такими размерами всё должно быть в порядке... при условии, что вы обеспечите много распорок (особенно диагональных), чтобы стол не «сложился» (не упал набок, как картонная коробка без торцов), а также при условии, что вы используете относительно прочную (на сжатие) древесину для всей конструкции. Я думаю, что вы находитесь в пределах безопасного «коэффициента стройности» для вашего случая.