木腿、钢架和玻璃顶设计

土木工程 制表
2021-12-21 08:27:16

我有很多空间,想要一张简洁的玻璃桌设计。我设计了一张桌子,里面有:

  • 腿 - 4 橡木\山毛榉,3" x 3"
  • 腿顶部的框架 - 8' 长 40mm (1 9/16) 角钢
  • 桌面 - 1/2 英寸、9 英尺长和 3 英尺宽的玻璃

我想在腿上切一个切口,然后将角梁推入腿中,让它们与木腿在同一平面上(例如,请参见下图)在每条腿上,将钻 2 个孔并固定带 3/8 螺栓和垫圈的钢梁。在最后 2 张图片中,您可以看到整个桌子和桌腿的横截面。玻璃桌面会粘在整个钢梁上,所以虽然玻璃桌面重 200 磅,但会有很多接触点,我觉得这里没有问题。

我相信这对于基本负载和避免机架来说应该足够强大。我不担心长边的货架,因为角钢将起到围裙的作用,并用螺栓连接到木腿上。

我担心短边的货架,因为它可能会断裂(螺栓将安装在距腿末端仅 1 英寸的位置。我喜欢@Aloysius Defenestrate 钻孔并焊接杆\导管以增强强度的想法,我只是不确定这个金属棒\导管是否也不会弯曲。

你会如何建议(除了一个模型 - 很好的建议!)在较短的一侧处理货架?

谢谢

桌腿设计

在此处输入图像描述

在此处输入图像描述

2个回答

在我看来,您的问题说明了设计任何项目的第一步。你有一个基本的想法,并试图解决它,如草图所示。下一步(由您提出问题)是在结构和美学上挑战设计理念的可行性。为此,我的评论:

结构考虑:

  • 如图所示的设计非常不稳定。从一侧到另一侧没有支撑。事实上,每侧腿之间的唯一连接是玻璃。玻璃与钢的胶水连接不会处理腿和玻璃之间产生的旋转(张力)应力。考虑尝试沿垂直于长轴的方向拖动表格。胶接头上的应力会很大,胶水或玻璃都会失效(金属角太强而不会失效)。最好假设玻璃和腿组件是独立的,玻璃放在某种玻璃垫片上。不要指望玻璃在结构上起作用。
  • 我假设你的角度的长轴围裙的垂直腿的深度只有几英寸(2“?)。这意味着螺栓的中心将小于 1”。该间距不足以将推力从挡板传递到腿。钢铁应该接受它,而不是木头。靠近木腿末端的力太大会使其容易失效,因为连接器上方没有多少木头可以吸收/传递力。由于剪切力,端粒可能会裂开。
  • 移动时,角度将有扭曲或弯曲的趋势。如果角的每条腿不够宽,那么它就无法抵抗并且腿将无法保持垂直方向。
  • 您尚未标注构件尺寸,但您的腿尺寸似乎足以承受垂直载荷。但是,如上所述,木材与金属之间的连接,木材不会轻易传递如图所示的应力。此外,螺栓与角钢和木头的连接应牢固(无间隙)。如果零件之间有任何移动,依靠拧紧螺栓引起的压缩将无法长时间工作。连接最终会开始摇晃,这意味着腿不会保持完全垂直的方向。随着时间的推移,事情会变得更加宽松。

审美考虑:

  • 您在玻璃和金属角钢之间建议的胶水接头将通过玻璃可见。均匀涂抹足够多的胶水以呈现迷人的外观将非常困难。
  • 螺栓的外露孔可能是拧紧或松开连接所必需的,但在我看来,这不是一个非常优雅的木工细节。平切销钉看起来会更好,但在这种情况下我会严重担心它的强度。
  • 您应该考虑适合您角度的材料。看你的草图,我的第一印象是这是一个标准的角钢。仔细观察表面的均匀性。如果您需要抛光级表面,您可能会发现标准轧钢需要大量准备工作才能达到所需的表面下平整度水平。绘制标准角钢会引起对缺陷的注意。

下一步:

  • 采用您拥有的设计并根据您收到的任何评论(此处和其他地方)对其进行评估。然后从头开始。批评您的新设计,然后将其与以前的设计进行比较。冲洗并重复。设计过程是迭代的,在你想出一个可行的方法之前,你可能会经历许多变化。看看已经尝试过的其他设计。出于充分的理由,所有实体表都具有某些共同特征。某些设计特征(例如四边的围裙)是运行所必需的。
  • 正如这里的评论者所提到的,您可能必须先构建一些模型来测试您的设计,然后再进行实际操作。这是一个很好的建议,尤其是对于像您这样的独特设计。
  • 短轴围裙可能是必不可少的,但如果垂直角之间的连接是实心的(焊接的),它们不必位于腿角处。
  • 考虑通过角度焊接螺栓以实现牢固连接,而不是依靠拧紧螺栓。您可以使用钢筋代替螺栓,然后研磨/抛光暴露的边缘,使其与木腿齐平。
  • 考虑将垂直杆焊接到向下延伸到木腿中的角钢的下侧,以帮助抵抗顶部框架和腿之间的磨损。
  • 确保您的玻璃顶部足够厚,可以在顶部表面上承受一定的重量(1/4 英寸的板可能不够坚固)。
  • 考虑腿部的其他形状以增强整体外观。我不是在批评你目前的设计,只是试图开辟更多的可能性。任何木材都应该足够坚固以支撑纯粹的垂直负载,这样腿就可以以您想要的任何方式逐渐变细。

当您改进您的设计时,请随时返回以获取更多评论。

我认为木接头不够坚固。如果有人靠在桌子上将其侧向推,则腿会通过杠杆作用以巨大的力量将其平移到关节上。想想一个 1 米长的扳手能提供多少扭矩。

用废木材进行试验以确认,但我怀疑您需要接头从腿顶部向下至少 100 毫米开始。40毫米还不够。也使用胶水代替(或补充)螺栓。胶水接头的表面积比任何有帮助的螺栓都大。

您也许可以在腿内插入一根钢棒,但我没有足够的钢材经验,无法知道焊接接头的强度。另一种选择可能是使用 100 毫米到 150 毫米的角钢而不是 40 毫米(并将钢切割到距腿 40 毫米的距离)……尽管如果没有 10 毫米厚,​​可能很难找到这么大的角钢。