4x4-stolpene som brukes til bena, støtter praktisk talt "uendelig" vekt i lengderetningen. Nå, selvfølgelig, gitt et naivt design, ville hvert ben bare overføre kraft til en 4x2 bjelke (som da blir spikret sammen med en slags avsats eller så), noe som ikke er optimalt. Du vil absolutt koble bjelkene med en svalehaleliste eller en lignende konstruksjon nær bena, hvis stabilitet betyr noe. Fire 10 mm vognbolter som går gjennom hvert ben og svalehalelisten er en god løsning.
Liming og spikring av en tykk lekter på bjelkene kan også "fungere", men alt i alt er det ikke en så flott plan siden den fikser korset stivt. -stykke som vil belaste den langsgående bindingen når batten utvides (og det er litt uunngåelig).

Noe som dette (det er hagebordet mitt, det støtter bekreftet åtte voksne personer som danser på toppen av det uten å riste):

Også, du må sørge for at benken er noe motstandsdyktig mot skjæring. Tverrbjelken som er vist på bildet er allerede en god tilnærming, men negler som det eneste festet ikke vil gjøre . Ingen måte.
Jeg vil bli med hver annen distinkt bit med lim og to 10 mm løvveduer som det aller minste . Fortrinnsvis, mortise og tenon.

Når det gjelder bæreevne på lager / sitteflaten, holder en enkelt 4x2 douglasia-bjelke som er 180 cm lang og støttet i begge ender, lett kroppsvekten min, så det enkle svaret på den kontoen ville være "ingen bekymringer, dette vil gjøre" . Du kan imidlertid gjøre størrelsesordener bedre eller verre her også, med bare "små" modifikasjoner.

Som påpekt av rob, vil du ideelt sett lage en laminatbærende overflate ved å lime 4x2 bjelkene sammen . En liten hylle i midten som vist på bildet vil fungere som absolutt minimum, men vil ikke være like bra.
Begrunnelsen bak dette er at vekten er bedre fordelt over alle bjelker, ikke bare på de som vekten er på.

Vær imidlertid oppmerksom på at bruk av 4x2 bjelkene på den måten som er avbildet i bildet ikke er optimal for bæreevne, og det horisontale laminatet er suboptimalt sett fra stabilitetens synspunkt.
Bæreevnen til en rektangulær stråle er proporsjonal med ¹ / ₁₂ · h ³ b som betyr at en enkelt 4x2 stråle (oppreist) er lik fire 2x4 bjelker (flate).

Du kan derfor øke (dobbel eller tredobbelt) total stabilitet og bæreevne ved å bare laminering av en eller annen oppreist bjelker under lageroverflaten. Eller du kan laminere en tynn avsats til en eller flere av bjelkene i lengderetningen , helst sett litt tilbake slik at man ikke kan se den.
For dette er det helt viktig at bjelkene limes forsiktig sammen i hele lengden.

Når du skal bestemme bæreevnen til en hvilken som helst konstruksjon, må du ta hensyn til flere forskjellige faktorer:

• Akseptabel avbøyning
• Maksimal tillatt bøyespenning
• Kolonne kompresjons- og knekkstyrker

For beregning av avbøyning er @ robs forslag om å bruke Sagulator en god start. Du trenger ikke å ha en grundig forståelse av alle ingeniørkonseptene som foregår bak kulissene for å få 90% svar. Sagulatoren legger ganske enkelt inn møblets dimensjoner i en ligningsbøyning ligning og spytter ut svaret. Disse ligningene er avhengig av antagelsen om at materialet holder seg innenfor den elastiske grensen. Du kan teste dette i Sagulator ved å legge inn en vekt på 5000 lb for en 1/2 "tykk furuhylle. Avbøyningen som vises vil være større enn lengden på hyllen, siden ligningen ikke tar hensyn til materialets ultimate styrke .

Maksimum bøyestress lar deg beregne hvor mye belastning møblene dine kan ta uten å bryte. Den maksimale belastningen en horisontal bjelke kan bære, avhenger av span, hvordan belastningen påføres, hvordan endene støttes, materialet og tverrsnittsgeometrien. Heldigvis er det flere online ressurser som Engineer's Edge og Engineering Toolbox som kan hjelpe med generaliseringer, slik at du ikke trenger å utlede hver tilstand.

For en jevn belastning på en bjelke med faste faste endeforhold (det betyr at skjøtene er forbundet i hver ende av lim, eller i det minste med mer enn ett feste), vil den maksimale bøyespenningen være plassert i endene, i størrelsesorden

sigma = M * y / I

hvor

  M er det maksimale øyeblikket, I er tverrsnittet moment av areal er avstanden fra nøytralaksen. 

For et rektangulært tverrsnitt,, og I = 1/12 * b * h ^ 3, hvor h er bjelketykkelsen, og b er bjelkebredden. Y er ganske enkelt h / 2.

Du kan beregne ditt maksimale M med denne kalkulatoren.

Maksimal tillatt spenning (eller bruddmodul) for mange treslag kan bli funnet ved å søke på Google etter trematerialegenskaper.

Ikke glem sikkerhetsfaktoren din på denne delen!

Kolonne trykk- og knekkstyrker vil egentlig ikke spille inn i designhensynet med mindre du planlegger å bruke lange, tynne ben. Med 4x4 ben, vil du ikke ha dette problemet. Med tynnere ben kan du beregne den kritiske sentriske belastningen (justert med benets akse, påført i midten av beinet) med følgende formel:

F = (pi ^ 2 * EI) / (KL) ^ 2

hvor

  E er materialets elastisitetsmodul I er områdets treghetsmoment for leggetverrsnittet, K er kolonnens effektive lengdefaktor, L er lengden som ikke støttes  

For ben som ikke støttes kun festet ved et bordforkle eller toppen av benken, vil K være 2, siden det egentlig er et fast -fri slutttilstand. For et ben som er forbundet med et bøyle i bunnen, vil K være nærmere 0,5, og kolonnens trykkstyrke er mer en faktor.

Bare for å finne bæreevnen til den horisontale benktoppen, vil jeg behandle den som en hylle og kjøre tallene gjennom en slags bærende kalkulator som sagulator. Bæreevnen vil også avhenge av om vekten hovedsakelig er i retning mot sentrum eller om den er jevnt fordelt. Ideelt sett vil du laminere (grundig lime) flere 2x4 sammen for å lage et sterkt solid panel for toppen av benken. I så fall kan du behandle det som et helt brett i lastekalkulatoren. Hvis du ikke laminerer toppstykkene sammen, vil jeg kjøre beregninger for en enkelt 2x4 med passende lengde, samt multiplisere svaret med 2 til 4, avhengig av hvor mange av 2x4ene noe som er på benken er sannsynlig. for å spenne.

Når du har beregnet bæreevnen, er den andre faktoren du bør vurdere å riste - i dette tilfellet, mest sannsynlig side-til-side bevegelse eller vingling. Du nevner at de eneste mekaniske festene dine vil være negler, men du nevner ikke om du har tenkt å bruke lim eller snekker. Klossene som fester toppen til bena vil hjelpe noe mot reoler, men å lime dem i tillegg til å spikre dem kan øke reoleringsmotstanden dramatisk. Limte mortise- og tennfuger på forskjellige steder på benken ville gjøre det enda sterkere.

Du kan alltid følge Calvin & Hobbes-tilnærmingen!

Når du bruker Sagulator, må du legge til vekten av selve treet eksplisitt. Dette er ikke dokumentert, og tilbakemelding fra Sagulator er deaktivert. Imidlertid kan man bekrefte dette ved å sammenligne en total belastning på 1 pund til en total belastning på 2 pund, på et 120 'spenn laget av 1 "x 12" valnøtt. (Dette er sikkert utenfor den elastiske grensen til valnøtt; vi feilsøker rett og slett verktøyet her.) Den beregnede sag dobler, mens selve treet veier 400 pund. Å legge til et pund eller to bør ha en ubetydelig effekt; den effektive sag vil skyldes vekten av selve treet.