C korrekt orientering för t-formad hyllhållare för att minimera stress på förankringsbultar

Om den 2-sidiga sidan uppåt eller den 4-sidiga sidan uppåt, spelar ingen roll när det gäller spänningen på bulten.

Vi kan göra en enkel analys enligt nedan. I figuren nedan är din T-formad konsol i tecknad i blått medan de två bultarna ritas i rött. För enkelhet antar vi att konsolen endast kontaktar väggen via de två bultarna längst upp och mycket nedre änden. W är den totala gravitationskraften hos din konsol, hyllan och dess belastning. Krafterna på de två bultarna sönderdelas i vinkelräta riktningar f1 ~ f4.

Grundläggandefysikberättarförossatt:

Därförärdeaxiella(horisontella)krafternapådetvåbultarna(f1ochf2)likaochbestämdaavförhållandetmellan(2+4)/d,vilketärirrelevantförhuruvida2"eller 4" är upp eller ner . De vertikala krafterna (f3 och f4) kommer att komplettera den totala vikten W, men deras exakta värden är underbestämda (men irrelevanta till vilken sida som är uppe).

Jag svarar på Jims frågor i kommentaren.

(1) I min figur visar jag tydligt att f1 och f2 pekar i motsatt riktning, därför f1 = f2. Om du insisterar på "använd ett konsekvent koordinatsystem" och "till höger är positivt", då f1 = -f2, men det ändras inte någonting.

(2) Ekvation 3 är korrekt. Här beräknar vi vridmoment av W med hjälp av bult 1 som ursprung (fulcrum). Vi beräknar inte momentum eller vinkelmoment. Vridmomentet för W beräknas som ochuppenbarligen .Dethurmanfårekvation3.Ellermergenerellt

VisserligenärdettaocksåvarförWillksanalysbaseradpå"ju längre avståndet från vinkel till änden av hävarmen, desto mer kraften förstärks" är fel. Willk glömmer vinkeln mellan kraft och arm.

Med tanke på bara en vertikal vektor parallell med väggen tror jag inte att det spelar någon roll om långsidan är på topp eller kort sida.

Men det finns andra vektorer. Tänk på hyllan som en hävarm. Om du lägger en vikt på kanten på hyllan kommer den att svänga vid gränssnittet på hyllan och väggen, vilket kommer att vara spaken på spaken. Kanten på hyllan vill rotera nedåt och mot väggen. Detta kommer att trycka på fästets botten i väggen och på fästets övre del av väggen.

Det är bra att trycka ner botten i väggen. Dra upp toppen bort från väggen och spänna bulten vid gränssnittet med väggen, som tenderar att dra loss det.

Ju längre avståndet från vinkeln till änden av hävarmen, ju mer kraft förstärks. Att ha den långa sidan på toppen kommer att förstärka krafterna leverera bulten ut ur väggen mer än att ha den korta sidan på toppen.

Mitt svar: sätt den korta sidan överst.

Om du har en relativt svag vägg kan du faktiskt också köra hela konsolen i väggen. Ju mer yta du har på botten, desto mer fördelar du kraften som sätter in konsolen i väggen. En annan anledning att lägga långsidan på botten.

EDIT I think the answer of @user12075 above is correct, that is, the pull-out force on the top screw is the same whether the shelf is installed with the longer vertical segment on top or the shorter vertical segment on top. The two lengths appear in the formula only as the sum, so if the two values are interchanged the result is the same. And that sum is in the denominator so the pull-out force is inversely proportional to the sum of the two.

REDIGERA För att förklara min återkallelse av mitt ursprungliga krav på att det längre vertikala segmentet ska vara överst och mitt avtal med @ user12075, kan man använda skärningspunkten mellan de två delarna av utslagsplatsen som Ursprung för beräkning av de tre stunderna. På så sätt är varje kraft av intresse vinkelrätt mot sin radiearm och så krävs ingen trig.

Placera långsidan (4 ") ovanpå. Detta ger en mindre utdragskraft på toppskruven än att ha den korta sidan (2") ovanpå.

Utan att göra beräkningar kan du visualisera hur mycket utdragskraften ökar, eftersom längden på toppsidan skulle minska till noll. Vi vet alla att när man använder klohammare för att dra ut en spik i en vertikal vägg genom att dra ner, är det lättare eftersom vi får spiken djupare in i klovens V. Det betyder att utdragningskraften ökar när övre sidan blir kortare.

EDIT

Jag måste erkänna att jag är skyldig att använda vag intuition för att svara på frågan, men Jag tror att det inte finns någon faktisk fysisk svängning vid bottenskruvens läge. Om till exempel den vertikala delen är i likformig kontakt med väggen, utövar väggen på fästet hela längden.

Man kan ändra problemet genom att göra bort bottenskruven. (ELFA-hängande hyllor, standardinstallation har ingen bottenskruv.) Sedan utövas all vertikal kraft på fästet vid väggen vid toppskruvens position.

Man kan idealisera problemet där den vertikala delen är i kontakt med väggen endast vid två punkter: den övre skruven och i bottenskruvens läge (som eventuellt inte kan ha en skruv i den).

Jag installerade en hel del ELFA-hängande hyllor i två hus, vilket motiverade mig att göra en viss uppfattning om krafterna, men jag har förlorat mina beräkningar. Jag ska se om jag kan göra om det, men det skulle ta ett par timmar koncentrerad ansträngning och jag har mycket distraheringar just nu.