home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Archive Magazine CD 1995 / Archive Magazine CD 1995.iso / discs / prog_disc / volume_6 / issue_03 / comment / loadings / paulsfloor < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-11-11  |  4.8 KB  |  94 lines
  1. %OP%TH1
  2. %OP%DFT
  3. %OP%PL70
  4. %OP%PS1
  5. %OP%TM8
  6. %OP%FM1
  7. %OP%BM3
  8. %OP%LM10
  9. %OP%RN100
  10. %OP%RB0.001
  11. %CO:A,8,72%Paul has a problem. The weight of Archive is (almost) literally 
  12. pressing on his shoulders, because of the vast numbers of back-issues 
  13. stored over his and his gallant staff's heads. (now I have a problem 
  14. because I don't know if that apostrophe was correct!)
  15.  
  16. He his, understandably, concerned that the floor might not be capable 
  17. of providing continued support to all the unread pearls of wisdom 
  18. accumulated above. Can we help? Yes! Buy back-issues. Can the 
  19. Archimedes (sorry, Acorn-acronymous-processing-machine) help? Possibly.
  20.  
  21. Lets see if we can provide some reassurance, by using the computer.
  22. First a bit of general background to what makes a floor stay up. The 
  23. floor is likely to be constructed of softwood joists (ie beams) placed 
  24. parallel to each other and spanning between two walls (let's say 175mm 
  25. x 50mm at 400mm centres spanning 3m). The capacity of the joists is 
  26. limited by several factors eg shear and bending capacity, deflection 
  27. etc. The most important two in domestic cases likely to be bending and 
  28. deflection.
  29.  
  30. The job required of the joists is to carry the load above, but what 
  31. load? First there is the weight of the floor itself called the Dead 
  32. Load, likely to be of the order of 0.5 to 0.6 KN/m%H6%2%H6%. That reads "kilo 
  33. Newtons per square metre" - remember Isaac being bopped on the head by 
  34. an apple? A Newton is 100grammes x 9.81 m/s%H6%2%H6% ie about ΒΌ lb ie about 1 
  35. apple! Next comes the Live Load ie anything which can be removed. This 
  36. has to cover Archive staff, their furniture and the odd magazine they 
  37. leave lying around! In normal domestic cases 1.5KN/m%H6%2%H6% is used for 
  38. design. 
  39.  
  40. A slight digression now: different types of building material are 
  41. considered in one of two ways for design, namely Safe and Ultimate. 
  42. In steel for example stresses used are those at the ultimate state ie 
  43. when the beam buckles or bends in failure. Loads are factored up to 
  44. achieve an overall Safety Factor. Timber, by contrast, is currently 
  45. designed using Safe Working Stresses, but with the actual loads 
  46. expected. The two methods give similar, but not identical, answers.
  47.  
  48. As this is a timber floor (we think) we will use the loads as they 
  49. are and restrict our stresses to "Safe" values. Here we have more 
  50. variables which affect our calculation: number of members acting 
  51. together, duration of load, type of wood, moisture content etc etc.
  52. Generally however we can say good softwood will safely sustain a 
  53. bending stress of 5.3N/mm%H6%2%H6%. This can be increased by 1.1 as we have 
  54. several joists acting together. 
  55.  
  56. So to a design (or more accurately analysis)... Maximum Bending 
  57. Moment of a uniformly loaded beam is given by w x l%H6%2%H6% /8 (load per m 
  58. times span squared over 8). Bending Stress of a rectangular beam is 
  59. given by Bending Moment / Section Moudulus, z which = b x d%H6%2%H6% / 6 
  60. (breadth times depth squared over 6). If you are still awake you will 
  61. see that we need to compare these various elements in some way to see 
  62. if Paul is now sitting with a pile of rubble around him. Perhaps the 
  63. best way is to calculate Moment of Resistance and hope it is greater 
  64. than Applied Moment. This is okay for one case with all the variables 
  65. known. If, however, we want to find what the capacity is, with possible 
  66. sizes spacing and spans etc a spreadsheet is an obvious way forward. 
  67. Included is a PipeDream template file which offers a means of altering 
  68. the variables and giving immediate results.
  69.  
  70. To persue the one example, however, the sum goes as follows: 
  71.  
  72. Actual Live Load (say) : 1 Archive = 120g approx.( = 1.2N)
  73. Area = 0.21 x 0.15 
  74. hence for 1m%H6%2%H6%, "Archive" Load = 1.2/(0.21 x 0.15) = 38 N/m%H6%2%H6%/mag.
  75. if in piles 20 magazines high, Archive Load = 0.76KN/m%H6%2%H6%
  76. if in piles 40 high                "     "  = 1.52  "   (ie our Limit)
  77.  
  78. Applied Moment = (1.52 + 0.6) x 0.4 (spacing) x 3 x 3 / 8  = 0.954 KN.m
  79.  
  80. Moment of Resistance = 5.3 x 1.1 x 50 x 175 x 175 / 6 x 10%H6%6%H6%= 1.48 KN.m 
  81.  
  82. hence,.....         M. o. R. >  App. M.  equals happiness.
  83.  
  84. If the values are as I have guessed, Paul now has a means of assessing 
  85. the risk of working downstairs. The template gives deflection values 
  86. which I won't go into here. Of course the example assumes uniform 
  87. loading, and I know Paul has moved his mags close to the walls. This is 
  88. too complex to deal with here but if he sends me a sketch with layout 
  89. and dimensions I would be happy to check it further for him. The 
  90. template is able to cope with a distributed load which only applies to 
  91. part of the joist. Meanwhile I hope this brief discourse into 
  92. Structural Engineering on the Archimedes has been of passing interest. 
  93. Anyone care to explore Nuclear Fusion or Relativity for us?
  94. %CO:B,8,64%%CO:C,8,56%%CO:D,8,48%%CO:E,8,40%%CO:F,8,32%%CO:G,8,24%%CO:H,8,16%%CO:I,8,8%%CO:J,8,0%