Какие размеры потолочных балок нужны для кровати-чердака?

Процитирую фантастический ответ, который я получил из другого источника:

Для этого есть математика.

Однако математика здесь немного усложняется: нужно учитывать размеры древесины, расчеты на устойчивость колонн, прочность шурупов и так далее. В общем, в таких небольших проектах вы строите конструкцию так, чтобы она выдерживала сильные удары и казалась прочной как скала. Как и в случае со многими другими конструкциями, она будет казаться немного хлипкой, прежде чем станет действительно хлипкой. Кроме того, из-за изгиба могут ослабнуть винты и т. д., что не всегда учитывается при расчёте прочности, поэтому изгиб — это плохо, даже если теоретически конструкция выдержит нагрузку.

Кроме того, общие теоретические формулы говорят вам о том, выйдет ли что-то из строя определённым образом. Существует риск того, что неподготовленные люди будут использовать формулы для расчёта чего-то, что не выйдет из строя в некоторых очевидных случаях, но не подумают о других и, таким образом, спроектируют что-то слишком ненадёжное. Я говорю это как выпускник инженерного факультета, потому что обычно это одна из тех вещей, которые ты узнаёшь на горьком опыте где-то на третьем курсе, когда заканчиваешь курс «Сопротивление материалов 101» и думаешь, что знаешь всё. ;)

Для таких объектов, как дома, существуют эмпирические формулы, которые позволяют строить объекты стандартным образом и определять, какую нагрузку могут выдержать эти стандартные конструкции. Именно так мир на практике избегает этой проблемы. А для нестандартных элементов в домах есть сертифицированные профессиональные инженеры.

Конкретный пример из теории: прочность горизонтальной балки зависит от ширины * (высоты ** 3) — до тех пор, пока она не скручивается! Но наступает момент, когда толщина балки становится слишком маленькой по сравнению с её шириной и длиной, и режим скручивания становится нестабильным и приводит к разрушению. (Я предполагаю, что на двуспальной кровати это не произойдёт с досками 2xN, но, вероятно, произойдёт с досками 1xN.)

Если вы бывали под домом, то наверняка замечали, что по этой причине между длинными балками часто устанавливают крестообразные распорки.

Учитывая, что у вас относительно высокие изголовье и изножье, их можно использовать для укрепления стоек по периметру. Прочности куска фанеры толщиной 3/4 дюйма высотой 21 дюйм с небольшим выступом для поддержки балок и ламелей кровати будет достаточно, если все элементы склеены и скреплены винтами и имеют достаточную опорную поверхность. 1 дюйма будет достаточно.

Поскольку кровать предназначена для сна, как правило, на ней могут спать максимум два человека, а если у вас есть дети, то кровать должна выдерживать вес от 4 до 6 человек, плюс ещё немного на случай закона Мерфи, так что вес двух взрослых и четырёх детей может составлять около 700 фунтов, давайте округлим до 1000 фунтов, ведь дети прыгают и скачут.

Кровать, ширина которой составляет в среднем 7 футов с каждой стороны, будет иметь площадь 49 кв. футов. Умножьте это значение на 40 фунтов на кв. фут, и вы получите 1960 фунтов. Немного перебор, но сойдёт. Таким образом, при расчётной нагрузке 7 фунтов и полезной нагрузке 30 фунтов при расстоянии между опорами 16 дюймов вы можете использовать брус 2×6 и при этом получить пролёт 10+ с SPF или 8+ с D Fir, что вполне достаточно... Тот же калькулятор даёт рекомендацию использовать подшипники диаметром около 0,30 дюйма. Не стоит заблуждаться насчёт того, на что способен подшипник диаметром в дюйм. Я бы предположил, что если вы сделаете пазы в торцах и закрепите их винтами (правильно подберите длину винта с учётом торцевого зерна) то всё будет так, как вы ожидаете.

Дело в том, что я предполагал, что боковые доски и т. д. будут закреплены стационарно для безопасности жильцов, поэтому я собирался использовать их как часть конструкции, чтобы всё держалось. Если они будут на петлях или опускаться, то верхняя обвязка должна работать сама по себе. Я бы предложил использовать брус 2×8 по периметру, с пазами и шипами для прочности на сдвиг, а также использовать гайку с болтом для стягивания соединений. Если приложить 2X8 к ножкам, это создаст большое боковое сопротивление. Чтобы самостоятельно изучить этот важный узел и попрактиковаться в его изготовлении, сделайте пробное соединение и протестируйте его.
Я использовал этот тип соединителя, чтобы закрепить ворота шириной 7 футов и высотой 4 фута из цельного красного дерева толщиной 2 дюйма с помощью стандартных болтов и шайб, изготовленных на месте, чтобы они подходили по размеру к отверстию для гайки. Для этого использовались четыре болта диаметром 1/2 дюйма, которые до сих пор висят на улице спустя восемь лет
Кстати, возможно, вы уже знаете, что калькулятор AWC предназначен для строительства домов, а это совсем не то же самое, что изготовление мебели.

Я перечитал ваш комментарий и упустил один момент: если пазы не сквозные и дно паза находится на 2 дюйма выше дна каркаса, а на древесине нет сучков или свилеватости, то это не ослабит каркас настолько, чтобы вызывать беспокойство. Посмотрите на кровати в таких магазинах, как Ikea, Crate and Barrel или что-то в этом роде...