Como calcular a influência no suporte de carga em vigas cortadas / entalhadas para conexões?

Eu tenho dificuldade em entender qual é o ponto em cortar as terminações do feixe para fazer conexões de construção de madeira. Assuma a conexão de um feixe de 50 mm x 50 mm (verde) a um feixe de 100 mm x 100 mm (rosa)

com uma conexão de folha (minha tradução para - eu adivinho - a conexão de construção de madeira mais simples que consiste em remover a metade do diâmetro do raio e pôr aquela parte na conexão de contraparte cortada). Eu imagino que as forças onde os feixes se conectam são os mesmos que em todo o feixe verde, mas a conexão deve obviamente acontecer porque essas conexões são usadas na construção, então porque não fazer o feixe com metade do diâmetro grande para o feixe inteiro? o que funciona no local da conexão?

Além disso, suponho que haja um impacto do entalhe / entalhe da conexão, mas será menor do que tornar utilizável apenas 50% da carga do rolamento (caso contrário, toda construção de madeira geralmente perderia até 50% de seu material). Como posso estimar esse impacto?

A conexão da folha é usada neste exemplo para reduzir o material que deve ser removido do raio cor-de-rosa.

Isso tudo pode não ser ideal e não é verdade; é uma questão para melhorar meu entendimento - eu não sou o contratado construindo as escolas para seus filhos.

Você está negligenciando alguns fatores importantes, começando com a deflexão. Membros estruturais menores flexionarão mais que os mais grossos, especialmente no meio do vão. O sag também adiciona cargas laterais às conexões no final, uma vez que elas devem resistir à força do membro curvo mais curto.

Essas conexões são a segunda coisa que você ignorou. Você precisa unir as coisas eventualmente e a marcenaria butt coloca toda a carga nos fixadores. Geralmente dois terços de um feixe são um pouco mais fortes que dois ou três pregos. Vale a pena notar que é bastante comum usar ângulos de ferro e parafusos quando o trabalho será encoberto.

Eu suspeito que entalhar os membros de madeira em novas construções é muito limitado a edifícios com estrutura de madeira. Está ficando mais difícil encontrar vigas de madeira maciça do que costumava ser, e marcenaria estrutural moderna tende a incorporar fixadores de aço para proteger contra eventos climáticos extremos. Para furacões ou tornados, você quer a articulação amarrada; para terremotos, você quer que ele se deforme ao invés de quebrar.

Voltando à sua pergunta original, os engenheiros estruturais têm acesso a muitos dados para trabalhar na estimativa. Eles podem procurar a força de um dado material, o peso médio de um prédio por estória, a força de uma dada junta comparada, etc. De lá, é física bastante direta.

A simulação também é uma ferramenta comum. Uma vez que os planos são desenhados em CAD, você pode especificar as cargas de construção e vento e obter um relatório detalhado sobre o desempenho esperado. Se você realmente está realmente interessado, o Autodesk Fusion 360 é gratuito para uso por hobby e permite que você execute algumas simulações. Você teria que lidar com a curva de aprendizado e não é a ferramenta certa para projetar um edifício, mas sim para articulações simples. (Alternativamente, você pode encontrar apenas o vídeo tutorial sobre simulação divertido.)

Os não-engenheiros geralmente confiam na experiência e nas regras práticas (ou no código de construção nesses tempos mais esclarecidos) e no excesso de construção gratuita. Ninguém entalaria nada tão pequeno quanto você tem em seu esboço. Nos EUA, eles não seriam chamados de "vigas" porque são muito pequenos. Joists seria pelo menos 150 milímetros de espessura e vigas de madeira de 200mm ou mais.