Несущая способность деревянной балки: Определение несущей способности деревянной балки

Несущая способность бруса

PDH Курсы онлайн. PDH для профессиональных инженеров. PDH Engineering.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экология или экономия энергии

курсов. «

Рассел Бейли, П.Е.

«Это укрепило мои текущие знания и дополнительно научило меня нескольким новым вещам

Стивен Дедук, П.Е.

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечают на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Блэр Хейворд, П.Е.

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду использовать ваши услуги снова.

имя другим на работе. «

Рой Пфлайдерер, П.Е.

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень интересным, особенно, поскольку я думал, что я уже был знаком

Майкл Морган, П. Е.

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится возможность просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

в моей работе. «

Уильям Сенкевич, П.Е.

«У вас есть большой выбор курсов, и статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел «.

Рассел Смит, П.Е.

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко заработать PDH, предоставив время для обзора

материал. «

Jesus Sierra, P.E.

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле,

от сбоев. «

John Scondras, P.E.

«Курс был хорошо составлен, и использование конкретных примеров эффективно

способ обучения. «

Джек Лундберг, П.Е.

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.э., разрешив

получает викторину. «

Арвин Свангер, П.Е.

«Спасибо за предложение всех этих замечательных курсов. Я, конечно, выучил и

очень понравилось. «

Мехди Рахими, П.Е.

«Я очень рад предложениям курса, качеству материала и простоте поиска и

Уильям Валериоти, П.Е.

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был прост в использовании. Фотографии в основном обеспечивали хорошее визуальное отображение

обсуждаемых тем. «

Майкл Райан, П.Е.

«Именно то, что я искал. Нужен 1 кредит по этике и нашел его здесь.»

Gerald Notte, P.E.

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

для всех инженеров. «

Джеймс Шурелл, П.Е.

«Я ценю вопросы» реального мира «и имеют отношение к моей практике, и

Марк Каноник, П. Е.

«Большой опыт! Я многому научился возвращаться к своему медицинскому устройству.

организации. «

Иван Харлан, П.Е.

«Материал курса имел хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Евгений Бойл, П.E.

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представленной,

использовать. Большое спасибо. «

Патриция Адамс, П.Е.

«Отличный способ достичь соответствия требованиям PE Continuation Education в течение срока действия лицензии.»

Джозеф Фриссора, П.Е.

«Должен признаться, я действительно многому научился. Это помогает провести печатную викторину в течение

Обзор текстового материала. Я

фактических случаев. «

Жаклин Брукс, П.Е.

«Документ Общие ошибки ADA при проектировании объектов очень полезен.

легко доступны. «

Гарольд Катлер, П.Е.

Поверхностное поведение деревянных конструкций при сильных динамических нагрузках

Помимо более распространенных односемейных и малоэтажных домов, в наши дни даже во многих странах можно встретить впечатляющие и дерзкие формы современных деревянных зданий, поскольку на нескольких рисунках 8 представить. Чувство экологически чистых и возобновляемых материалов, а также простота производства и транспортировки из прошлого добавляет новые мотивы для строительства деревянных зданий.

Как обсуждалось во вводном разделе этой главы, современные конструкции должны быть пластичными и рассеивающими, особенно когда они построены в сейсмических зонах.Хотя деревянные конструкции однозначно признаны способными отвечать таким требованиям, при условии, что они являются регулярными, гиперстатическими и связаны с пластичными крепежными элементами (что также подтверждается в таблице 2), большинство вопросов, связанных с оценкой и моделированием этой способности, все еще находятся в стадии обсуждения.

3.1. Важнейшая роль соединений

Соединения в современных деревянных зданиях — это металлические устройства, обеспечивающие передачу усилий между элементами конструкции. Их конструкция является наиболее стратегической частью структурного проекта деревянного сооружения, поскольку от характеристик соединений (тип, механические свойства, геометрия, расстояние, методы сборки) могут сильно зависеть жесткость, прочность, пластичность и энергия. рассеяние всей структуры.

Несмотря на то, что некоторые конструктивные типологии (такие, как устойчивые к моменту системы деревянных каркасов, системы панелей для резки древесины и системы с перекрестными ламинированными панелями) указаны как особенно способные обеспечить пластичное поведение при экстремальных динамических боковых нагрузках [43], это конструкция соединения, которая в конечном итоге определяет ресурсы пластичности деревянной конструкции. Фактически, один и тот же структурный тип может быть приписан различным классам пластичности в зависимости от способности его соединений к вращательной пластичности, что может быть выведено, например, из классификации, проведенной EC8, как указано в таблице 2.

Наиболее распространенными соединениями в современных деревянных конструкциях являются механические крепежные детали дюбельного типа (гвозди, шурупы, дюбели, болты, заклепки), которые глубоко проникают в древесину для переноса нагрузки с помощью деревянного подшипника и изгиба соединителя. Штекерные соединители могут использоваться отдельно или в сочетании с металлическими предварительно просверленными пластинами. Ожидается, что соединения с крепежами типа дюбеля будут пластичными из-за крайне нелинейного поведения древесины при напряжениях врезания и пластического поведения стальных крепежных элементов при изгибе [44].Тем не менее, на них иногда могут влиять внезапные и хрупкие разрушения, такие как сдвиг в блоке или расщепление [45]. Десять различных типов отказов (шесть в одном сдвиге и четыре в двойном сдвиге) рассматриваются европейскими стандартами для деревянных соединений типа дюбеля [46].

На самом деле, деревянные элементы и металлические соединения играют разные роли в сейсмическом поведении деревянных конструкций. Поскольку механизмы разрушения деревянных элементов в основном хрупкие, деревянные элементы должны оставаться в диапазоне упругости даже при очень сильных событиях.Задача удовлетворения спроса на пластичность возложена на металлические соединения, которые, как ожидается, будут выдерживать большие неупругие деформации при предотвращении разрушения. На пластичное поведение соединений влияют как металлические крепежные элементы (которые могут вести себя пластично или хрупко, в зависимости от того, достигнута пластификация или нет), так и прочностные свойства древесины, окружающей зону соединения (направление зерна относительно направление нагрузки).

Предотвращение хрупкого разрушения может гарантировать адекватную пластичность всей конструкции.Соблюдение некоторых правил иерархии прочности может обеспечить пластичное поведение деревянных конструкций. В частности, важно, чтобы крепежные элементы были более слабыми, чем деревянные элементы, которые они соединяют, чтобы они могли производить и рассеивать большое количество энергии. С другой стороны, чем слабее крепеж, тем ниже их несущая способность. Способ обеспечения как адекватной пластичности, так и достаточной площади опоры заключается в использовании большого количества слабых крепежных элементов. Некоторые альтернативы для улучшения характеристик соединений типа дюбелей обсуждаются в работе.[47].

Хотя пластические свойства одних стальных крепежных деталей хорошо известны и их поведение при циклических нагрузках легко предсказуемо, нелинейный отклик сборки металлических соединителей и окружающей древесины довольно сложно предсказать, поскольку он не является перекрестным свойство участка (как для железобетона). Фактически, поведение деревянных соединений зависит от нескольких факторов, некоторые из которых хорошо известны как прочностные свойства и геометрическая конфигурация используемых материалов, другие подвержены неопределенности как влиянию соседних металлических крепежных элементов или взаимодействию между крепежными элементами и окружающей древесиной. Это затрудняет разработку аналитической модели, способной воспроизвести поведение соединения с древесиной.

Большинство признаков, показанных на рисунке 7 и обсужденных в разделе 2.2.1, характеризуют поведение соединений из металлической древесины, что можно сделать из рисунков 9a и 9b, которые предоставляют качественные примеры типичного гистерезисного поведения клепаных и заколоченных соединений, соответственно. В частности, было обнаружено, что два явления типичны для гистерезисного отклика стальных соединений типа дюбелей, как это было упомянуто в [6].[43]. Первым из них является эффект сжатия , подразумевающий различные гистерезисные кривые от первого до последующих циклов нагрузки (см. Рисунок 9). Второй, называемый памятью материала , обусловлен зависимостью кривой проскальзывания нагрузки от истории нагрузки. Оба эти явления могут влиять на пластичное поведение структуры древесины.

Рисунок 9.

Типичные гистерезисные кривые циклических испытаний металлических (а) клепаных соединений и (б) прибитых соединений.

3.1.1. Влияние эффекта сжатия на пластичное поведение соединений

Эффект сжатия является очень типичной характеристикой гистерезисного поведения соединений дюбельного типа, влияющих как на исторические, так и на современные деревянные конструкции. Механические причины этого обсуждались в разделе 2.2.1. Этот эффект был задокументирован многими авторами, например [48–52]. В частности, было обнаружено, что для данного уровня смещения самое высокое сопротивление и самая широкая петля гистерезиса были достигнуты при первом цикле нагрузки, в то время как последующие циклы были сужены и достигли более низкого сопротивления, стабилизируясь после примерно трех циклов (см. Фиг.9а и 9б).Стабилизация сжатой кривой после трех циклов также упоминается в UNI EN 12512: 2006 [30]. Из-за уменьшения площади петли гистерезиса эффект сжатия может фактически отвечать за уменьшение количества рассеиваемой энергии, хотя соединения по-прежнему способны демонстрировать высокие значения пластичности.

При моделировании механического поведения стального соединения типа дюбеля для целей численного анализа следует учитывать эффект сжатия. Обсуждение того, как это можно сделать, можно найти в работе.[34], даже если стандартные модели, охватывающие эффект сжатия и разрушения прочности и жесткости, еще не доступны, что также не предусмотрено в кодексах практики.

3.1.2. Влияние истории нагрузки на пластичное поведение соединений

Из результатов, доступных в литературе, ясно, что гистерезисное поведение деревянных соединений может сильно зависеть от типа проведенного экспериментального испытания (динамическое, статическое, циклическое, монотонное). ) а также на принятом протоколе испытаний.С другой стороны, хотя существуют различные протоколы для проведения испытаний на циклическую нагрузку на деревянные конструкции, например, EN 12512 [30], стандарт CUREE-Caltech [33], протокол UBC [11], консенсус по наилучшему протоколу для предполагается, что стандарт еще не достигнут [48]. Однако многие экспериментальные данные подтвердили влияние истории нагрузки на конечные результаты.

Это было показано в работе. [48], что соединение обычно достигает своей максимальной нагрузки при меньшей деформации при циклических нагрузках, чем при монотонной нагрузке.В работе [50], было обнаружено, что коэффициент пластичности стенок сдвига древесины может быть намного выше при измерении в статических монотонных испытаниях, чем при измерении в динамических испытаниях. Эти экспериментальные данные указывают на то, что результаты монотонных испытаний имеют тенденцию переоценивать поведение нагрузок-деформаций соединений в отношении испытаний на циклическую нагрузку, и поэтому их следует избегать при определении сейсмических характеристик деревянных зданий [48]. Динамические испытания, безусловно, являются наилучшим выбором для определения поведения деревянных конструкций при сейсмических или ветровых нагрузках, также с учетом того факта, что режимы разрушения могут сильно различаться в статических и динамических условиях [50]. Однако было обнаружено, что петли гистерезиса, полученные в ходе динамических испытаний, очень чувствительны к принятому протоколу [11, 53].

Зависимость пластичности соединения от экспериментального теста также может быть выведена из Таблицы 3, где собраны экспериментально полученные коэффициенты пластичности для различных соединений древесины [44, 48, 51–52, 54]. Таблица 3 может быть весьма удобной, чтобы иметь представление о пластичной способности деревянных соединений, хотя приведенные здесь данные следует сравнивать с осторожностью, учитывая различные образцы, схемы испытаний и протоколы нагружения, используемые в тестах (читатель упоминается документы приведены в таблице для каких-либо подробностей).

Тип соединения Нагрузка µ
Стальные пластины с болтами [48] Элементы Glulam Однотонные 3–4,8
Циклический 2.53–2.91
Стальные пластины с заклепками из глулама [48] Члены Glulam Монотонный 16.4–20.4
Циклический 10.74–15,96
Стальные кронштейны с гвоздями или винтами [51, 52] Панели XLam Циклические (параллельно зерну) 3,01–6,36
Циклические (перпендикулярно зерну) 3,82–4,83
Дюбельные [44] XLam-элементы Циклические 1. 3–2.1
Дюбельные, усиленные саморезами [44] Циклические 3.4–7.3
Стальные пластины с прорезями и гвоздями [54] клеящие элементы Однотонные (параллельно зерну) 11.9–31,9
Таблица 3.

Пластичность соединений, полученная в результате экспериментальных испытаний.

Примечание: XLam, с перекрестным ламинированием.

Аналогично, коэффициенты пластичности современных деревянных стен приведены в Таблице 4, как это получено из ссылок. [50, 55, 56]. Данные, собранные в Таблице 4, указывают на хорошую пластичность, которая может быть продемонстрирована современными деревянными конструкциями, хотя для сравнения данных, собранных в Таблице 4, снова необходимо соблюдать осторожность. Наконец, можно также отметить, что кривые гистерезиса, полученные при испытании современных деревянных стен с прибитыми гвоздями соединениями, имеют признаки, аналогичные показанным на рис. 7, что можно сделать, например, из диаграмм, приведенных в [6].[50–51, 55, 57].

Испытательные образцы Соединения Загрузка µ
Стены с оболочкой из фанеры [50] Плиты для гвоздей Монотонные 14
циклический 9,3
Стены среза, обшитые OSB [50] Плиты для гвоздей Однотонные 13. 2
Циклический 7,7
Стены с перекрестным ламинированием [55] Прижимы и кронштейны с гвоздями, винтами и заклепками Циклический 3.65–7.54
Срезные стенки, обшитые OSB [56] Стальные пригвожденные кронштейны и прижимы Однотонные 3,5–4,9
циклические 3–4,2
Стенки с ножнами, обшитые GF [56] Стальные гвоздевые кронштейны и удерживающие вниз Циклический 3.4
Сдвиговые стенки, обшитые OSB и GF [56] Монотонные 5.67
Таблица 4.

Пластичность современных деревянных стен, полученных в результате экспериментальных испытаний ,

Примечание: OSB, ориентированная стружечная плита; GF, гипсовое волокно.

3.2. Нелинейный динамический анализ для прогнозирования сейсмического отклика деревянных конструкций

Нелинейный анализ временной истории (NLTHA) является наиболее полной процедурой, допускаемой сейсмическими кодами для проектирования сейсмостойких конструкций.Он включает в себя полное исследование истории времени при различных совместимых со спектром движениях грунта. Несмотря на свой потенциал, NLTHA все еще недостаточно используется, вероятно, из-за трудностей, с которыми оно, несомненно, связано, и даже из-за некоторых недостатков действующего кодекса практики [58]. Такой анализ, однако, является лучшим способом прогнозирования фактических сейсмических характеристик конструкций, состоящих из упругих и неупругих частей. Действующие кодексы практики позволяют проводить нелинейный анализ для расчета внутренних сил в элементах деревянных конструкций при условии, что они способны перераспределять внутренние силы через соединения адекватной пластичности [46].

При реализации NLTHA эффективный подход к моделированию структуры заключается в том, чтобы отделить критические зоны, в которых пластичное поведение NLTHA может проявляться от других частей конструкции, которые, как ожидается, будут упруго деформироваться даже в конечном состоянии. Это типичная процедура, которой придерживаются, например, в железобетонных рамах, где пластиковые петли обычно сосредоточены на обоих концах колонн и балок, в то время как превентивная пластификация балок гарантируется некоторыми правилами иерархии прочности на основе кода.Аналогичная процедура может быть использована для деревянных конструкций, принимая деревянные элементы в качестве чисто упругих элементов и соединений в качестве нелинейных связей. Чтобы соответствовать современной философии проектирования емкости, деревянные элементы должны быть перепроектированы так, чтобы их хрупкое разрушение следовало за пластификацией соединений (правило иерархии прочности).

3.2.1. Моделирование деревянных соединений

Использование экспериментальных данных часто является наилучшим способом получения механического поведения деревянного соединения при динамических нагрузках.В литературе было предложено несколько эмпирических моделей, которые обычно включают параметры, откалиброванные по экспериментальным данным, см., Например, [34, 43, 59, 60]. Следует, однако, отметить, что извлечение общей модели из экспериментальных кривых нагрузки-смещения требует осторожности из-за возможной зависимости как от истории нагрузки, так и от схемы испытаний [34, 61, 62], как уже обсуждалось в разделе 3.1.2. Более подробные микромодели были также предложены другими авторами, например [62–64], которые исследовали нелинейный отклик металлических крепежных элементов и окружающей древесины с помощью трехмерного анализа методом конечных элементов. Все еще требуя некоторой эмпирической корректировки параметров, такие сложные модели обычно подразумевают значительное ухудшение вычислительных усилий, которое может стать неустойчивым для целей, отличных от целей передовых исследований.

Как уже отмечалось в разделе 3.1, поведение деревянных соединений зависит от нескольких факторов, некоторые из которых трудно предсказать. Это затрудняет разработку аналитической модели, способной воспроизвести поведение соединения с древесиной.Как бы трудно это ни было, найти подходящую модель для гистерезисного поведения соединений важно для изучения динамического отклика деревянной конструкции, по крайней мере, когда необходимо выполнить нелинейный анализ.

Коммерческие пакеты для структурного анализа обычно позволяют выбирать между различными механическими моделями для реализации поведения нелинейных связей. Например, сводная гистерезисная модель, предоставляемая широко используемым SAP2000 для нелинейных связей (NLLINK), изображена на рисунке 10. Чтобы принять модель, подобную этой, необходимо правильно назначить набор параметров, чтобы воспроизвести все типичные явления, экспериментально обнаруженные в соединениях древесины, такие как жесткость и снижение прочности, а также эффекты защемления.

Рисунок 10.

Мультилинейная модель пластикового шарнира для нелинейных связей (NLLINK) в SAP2000.

Соединительный узел Конструкция и оптимизация производительности балочной фермы

1. Введение

В течение многих лет строительную отрасль в Китае называли «крупными энергопотребляющими домохозяйствами» в сфере промышленности и транспорта. На строительное энергопотребление приходится треть общего энергопотребления всего общества, что в 2–3 раза выше, чем в других странах при тех же климатических условиях (см. [1]). Это в основном связано с традиционными китайскими строительными материалами, такими как сталь, цемент, глиняный кирпич и т. Д.Эти материалы не только тратят много природных ресурсов, но и вызывают загрязнение окружающей среды. Поэтому использование экологически чистых строительных материалов стало ключом к энергосбережению и сокращению выбросов в строительной отрасли. 5 марта 2016 года премьер-министр Ли Кэцян четко заявил в «Отчете о работе правительства» четвертой сессии 12-го Всекитайского собрания народных представителей, что цель работы в области жилищного строительства — дальнейшее продвижение новой урбанизации и активное развитие зеленых. здания и строительные материалы (см. исх.[2]). Очень важным направлением развития зеленых зданий является архитектура деревянных конструкций (см. [3]). Большое количество исследований также показали, что структура древесины лучше способна экономить энергию и сокращать выбросы, чем другие структурные формы (см. [4, 5, 6]). Как одна из основных тенденций в современной архитектуре, энергоэффективность зданий может быть полезной для роста национальной экономики, а также способствовать защите экологической среды (см. [6, 7]). Кроме того, у здания с деревянным каркасом есть сильная сборная конструкция, потому что большинство его компонентов обрабатываются на заводе. Исследование компонентов очень важно, потому что компоненты тесно связаны с безопасностью и энергоэффективностью структуры древесины.

Поскольку важные части деревянного строительного здания, система пола и крыша обычно делятся на два вида систем: традиционная система решетка-стропила и система ферменных конструкций из светлого дерева, и последняя используется более широко. С развитием структуры светлого дерева в Китае перспективы применения фермы из светлого дерева в современной структуре дерева в Китае будут становиться все более и более широкими.Ферменная конструкция балки состоит из нескольких частей одиночной фермы из светлого дерева с помощью соединителей и обычно используется в ключевых частях кровли или системы пола в современных зданиях с деревянными конструкциями и в проектах по реконструкции кровли. Для системы пола и крыши современной конструкции из дерева ключевые соединения испытывали как верхнюю равномерную нагрузку, так и концентрированную нагрузку от других связанных с ними ферм. Таким образом, силовое обстоятельство настолько сложное, что обычная одиночная деревянная ферма вряд ли может выдержать (см. [8, 9, 10]).Общим решением в практическом проектировании является увеличение площади поперечного сечения элемента путем объединения множества обычных ферм из светлого дерева в качестве конструктивного элемента для получения большей несущей способности (как показано на фиг.1). Форма балочной фермы может быть легко получена и соответствует тенденции развития индустриализации и модульности зданий. Кроме того, возникла какая-то длиннопролетная и консольная конструкция с развитием современного деревянного строения, которому требуется деревянная ферма с более высокой несущей способностью.По мере необходимости, ферменная ферма имеет более высокую грузоподъемность, больший пролет и более широкий диапазон использования по сравнению с одиночной деревянной фермой. В настоящее время исследования по одной ферме очень зрелые (см. [11, 12, 13]), но по ферме фермы было проведено мало исследований. В большинстве практических инженерных проектов многие строители работают в основном в зависимости от своего опыта без какого-либо надежного стандарта, что приведет к некоторым потенциальным проблемам безопасности. Ферменная конструкция балки обычно соединяется с гвоздем и болтом, что вызывает легкую коррозию, а механические свойства снижаются в условиях огнестойкости.Поэтому в этой главе был разработан новый тип метода соединения, который используется для фермы фермы (как показано на рисунке 2). Разъем деревянного дюбеля нелегко заржаветь, и его механические свойства не будут быстро снижаться в условиях огнестойкости. Кроме того, деревянные разъемы могут повысить пластичность подключенных компонентов. Таким образом, производительность фермы фермы улучшается. Узел соединения деревянной конструкции также связан с несущей способностью и нормальным использованием всего здания в будущем.Поэтому очень важно изучить узлы соединения структуры древесины (см. [14]).

Рисунок 1.

Применение фермы в конструкции здания.

Рисунок 2.

Новый тип фермы фермы.

2. Новая конструкция узла соединения ферменной фермы

В настоящее время способы соединения ферменной фермы относительно просты. Метод внутреннего соединения рекомендуется в технической спецификации для ферм из светлого дерева (JGJ / T 265-2012), но при соединении с гвоздями остаются следующие проблемы.

  1. Обработка сложная. Ферма фермы должна постоянно переворачивать ферму во время обработки. Гвозди в разных частях не способствуют промышленно обработанной линии обработки.

  2. Плохая огнестойкость. Под воздействием огня сталь размягчается и ее механические свойства быстро уменьшаются. Отказ узла ферменной фермы влияет на его общую несущую способность, что приводит к кратковременному отказу конструкции.

  3. Легко ржавеет.Стальные или железные гвозди подвержены коррозии при воздействии воздуха, которые более выражены в условиях высокой влажности и высокой соли, что снижает долговечность всей деревянной конструкции.

  4. Плохое рассеяние энергии. Гвозди — это соединения крепежного типа, которые ограничивают относительное вращение фермы и фермы и не могут потреблять энергию, генерируемую поперечной силой, что приводит к ослаблению поперечного сопротивления всего здания.

В связи с проблемами, связанными с режимами соединения ферменной фермы, в этой главе предлагается новый тип режимов соединения ферменной фермы, который заменяет традиционные железные соединители на деревянные соединители.Конкретная схема выглядит следующим образом: все отдельные фермы, составляющие ферму балок, предварительно собираются и временно фиксируются, затем предварительно сверлят в определенных местах всех ферм и, наконец, вставляют в деревянный или бамбуковый круглый дюбель, который представляет собой деревянный дюбельный соединитель ( см. [15]) (как показано на рисунке 2).

Использование деревянных или бамбуковых соединителей в основном связано с тем, что деревянные или бамбуковые соединения менее подвержены коррозии, чем железные соединения (см. [16, 17]). Также нет проблем с резким падением механических свойств в огнеупорных условиях.Кроме того, деревянные или бамбуковые соединения могут значительно улучшить пластичность соединяемых элементов (см. [18]), тем самым улучшая характеристики фермы фермы при сопротивлении боковым усилиям.

Выбор положения соединения деревянного штифта определяется характеристиками силы параллельной фермы хорды. Параллельная хордовая ферма может рассматриваться как просто поддерживаемая балка при воздействии верхней равномерной нагрузки. Сила в основном ложится на верхний и нижний пояс фермы.Верхняя хорда находится под давлением, а нижняя хорда подвергается растяжению, но полотно играет только вспомогательную роль. На рисунке 3 показана диаграмма внутренних сил фермы из светлого дерева, поддерживаемой верхним равномерным узлом. Из диаграммы внутренних сил видно, что если ферма с параллельными хордами рассматривается как статическая комбинационная структура, это означает, что хорда разорвана, и оба конца шарнирны. При равномерной нагрузке среднее значение изгибающего момента каждой хорды является наибольшим, а усилие сдвига, по меньшей мере, равно нулю.Использование деревянных дюбельных соединителей требует предварительного сверления верхнего и нижнего поясов фермы, что уменьшает размеры поперечного сечения сетки в поперечном сечении. Формула расчета усилия сдвига конструктивного элемента:

τ = QAE1

Рисунок 3.

Диаграмма внутренней силы параллельной фермы хорды. (а) Диаграмма осевой силы параллельной хордовой фермы; (б) диаграмма изгибающего момента параллельной хордовой фермы; (c) Диаграмма силы сдвига параллельной хорды.

A представляет поперечное сечение срезанной части срезанного элемента.Уменьшение A означает увеличение напряжения сдвига в элементе. Поэтому положение разъема должно быть расположено там, где усилие сдвига хорды является наименьшим, то есть серединой каждых двух узлов хорды.

3. Обзор эксперимента

3.1. Экспериментальный дизайн

Материал, использованный в испытании, — материал лиственницы ( Larix gmelinii) , импортированный из России. Марка материала II степени, плотность 0,657 г / см 3 .Содержание влаги составляет 17,4%, в соответствии с общими требованиями к физическим и механическим испытаниям древесины (GB / T 1928–2009).

В соответствии с методом непрерывной загрузки ферм в стандарте для методов испытаний деревянных конструкций (GB20329-2012) было проведено испытание на статическую нагрузку для шести типов ферм с малыми пролетами, и номер испытательного образца выражается в виде S.

Чтобы исследовать влияние деревянных дюбелей различного диаметра на производительность ферменной фермы, эксперимент в этой главе содержит ферменную ферму из трех деревянных дюбелей различного диаметра.Деревянные дюбеля имеют диаметр 12, 16 и 20 мм. Оценка эффективности трехбалочной фермы все еще рассматривается с двух сторон: предельная несущая способность и сопротивление деформации. Среди них анти-деформационная способность включает сопротивление ползучести и упругое восстановление.

Кроме того, в эксперименте также была создана ферма из балок, состоящая из трех отдельных ферм, для изучения эффекта усиления фермы фермы с увеличением количества одиночных ферм. Диаметр деревянных дюбелей, соединяющих фермы фермы, зависел от результатов эксперимента фермы фермы с двумя отдельными фермами. Чтобы отличить другие фермы фермы с двумя одиночными фермами, фермы фермы с тремя одиночными фермами обозначены G3, в то время как другие фермы фермы обозначены G2.

На рисунке 4 показана структурная форма и конкретные размеры образца, используемого в этом испытании. Фермы фермы, используемые в эксперименте, все составлены из этой единственной фермы.

Рисунок 4.

Размер фермы фермы (единица измерения: мм).

Конкретный состав испытательного образца показан в таблице 1.

Номер фермы Описание Количество
SPT-S Обычная одинарная ферма 1
SPT-G2-N Балочная ферма из двух гвоздей SPT-S 1
SPT-G2-12 Ферменная ферма из двух SPT-S, соединенных дюбелем из бука диаметром 12 мм 2
SPT-G2-16 Ферменная ферма из двух SPT-S, соединенных между собой дюбелем из бука диаметром 16 мм 2
SPT-G2-20 Ферменная ферма из двух SPT -S соединен штифтом из бука 20 мм 2
SPT-G3 Ферма фермы изготовлена ​​из трех шпонок SPT-S, соединенных шпонкой 16 мм диаметром 1
Таблица 1.

Номер образца и описание.

3.2. Теоретический расчет

Расчет стандартной нагрузки ПК

Предположим, что расстояние между фермами составляет 406 мм, а срок службы здания — 50 лет.

В соответствии с редакцией кода нагрузки 2012 года для проектирования строительных конструкций (GB5009-2012):

Стандартное значение постоянной нагрузки: 0,885 × 0,406 = 0,359 кН / м

Вес фермы: 0,106 × 0,406 = 0,043 кН / м

Снеговая нагрузка нормативное значение: 0.5 × 0,406 = 0,203 кН / м

Стандартное значение рабочей нагрузки: 2,0 × 0,406 = 0,812 кН / м

Расчетное значение нагрузки: (0,359 + 0,043) × 1,2 + (0,203 + 0,812) × 1,4 = 1,9 кН / м

Нагрузка на узел: 1,9 × 1,734 ≈ 3,3 кН.

3.3. Программа и устройство нагрузки

В соответствии с нагрузкой на ферму в стандарте для методов испытаний деревянных конструкций (GB50329-2012), испытание на статическую нагрузку на ферму добавляло нагрузку первого порядка каждые 10 минут на этапе разрушения с нагрузкой 0. 2 Pk за сцену. Этот тест использовал механическую испытательную машину для загрузки. Таким образом, процедура загрузки может выполняться в режиме непрерывной загрузки, который составляет 0,2 Пк каждые 10 минут. Загрузка в минуту была 0,02 Pk . После приведенного выше теоретического расчета Pk составлял 3,3 кН, а нагрузка в минуту составляла 0,066 кН. Однако в предварительном эксперименте мы обнаружили, что ферменная конструкция балки более чем в два раза превосходила несущую способность одиночной фермы.Таким образом, во время процесса загрузки нагрузка каждой ступени также удваивалась до 0,132 кН. Если балочная ферма состоит из трех отдельных ферм, нагрузка на ступень также была утроена до 0,198 кН. Схема конкретной системы загрузки показана на рисунке 5.

Рисунок 5.

Система загрузки.

3.4. Индекс оценки и расположение точек измерения

Целью этого эксперимента является изучение влияния различных диаметров штифтов на механические свойства новой ферменной фермы, соединенной штифтами. Оценка характеристик фермы фермы для различных диаметров штифтов должна также начинаться с аспектов предельной несущей способности, сопротивления деформации, формы и механизма разрушения. Следовательно, аналогично испытанию на статическую нагрузку стропильных ферм с большими пролетами, необходимо непрерывно отслеживать изменения смещения различных узлов различных стропильных ферм. В этом эксперименте между хордой и зубчатой ​​пластиной был также установлен датчик перемещения малого радиуса действия для измерения относительного скольжения зубчатой ​​пластины относительно хорды.Кроме того, тензометрические датчики были расположены на важных аккордах для измерения напряжения на различных этапах аккордов. Конкретное расположение точек измерения показано на рисунке 6.

Рисунок 6.

Расположение тензодатчиков и датчиков смещения. а) компоновка тензометрического датчика; (б) датчик перемещения; (в) универсальная механическая испытательная машина.

4. Описание явления

4.
1. Общее разрушение

В этой главе проводится тест на статическую нагрузку для одной одиночной фермы и девяти фермы фермы, включая ферму фермы, состоящую из трех фермы фермы.Существует большая разница в предельной несущей способности и деформации различных типов ферм. Однако общая форма и процесс разрушения фермы примерно одинаковы. Форма повреждения разъема, снятого после испытания фермы, также сильно отличается. Это также полностью иллюстрирует различную связь между фермами фермы, которая будет иметь большее влияние на его производительность.

Во-первых, во время предварительной загрузки ступени T1 ферма не произвела существенных изменений.После 30 минут загрузки все типы ферм вызвали очень небольшие остаточные деформации. В частности, ферменная конструкция балки могла достичь полного упругого восстановления. Из кривой нагрузки-смещения ступени T1 на рисунке 7 определенное значение ползучести появилось в одиночной ферме во время фазы предварительной нагрузки. Переменные ползучести других фермы балок были незначительными. Использование дюбелей разных диаметров мало повлияло на характеристики фермы фермы.

Рисунок 7.

Смещение нагрузки на стадии Т1. (а) SPT-S; (б) SPT-N; (С) SPT-G2-12; (d) SPT-G2-16; (e) SPT-G2-20.

По ходу испытания не было значительного явления испытания для каждой фермы от 24-часовой удерживающей нагрузки до начальной ступени T3 . Однако при загрузке до 5 Pk явление испытания начало проявляться в пролете фермы, и в других узлах явного явления не было. Например, небольшая выпуклость пластины фермы произошла в верхнем узле B SPT-S, а нижняя хорда образовала трещины возле узла (как показано на рисунке 8).На других этапах другие балочные фермы были похожи на испытательный феномен одиночных ферм, и феномены разрушения также были сосредоточены в этих двух местах. В частности, выпуклая пластина центрального узла B верхнего пояса выпуклая (как показано на рисунке 9). В основном это связано с силовым механизмом параллельной хордовой фермы. Когда ферма с параллельными хордами подвергается верхней концентрированной нагрузке, верхняя хорда подвергается сжатию, а нижняя хорда находится под напряжением. В сочетании с анализом структурной механики диагональное полотно фермы будет создавать поперечную силу в узле B, чтобы противостоять верхней сосредоточенной нагрузке.Следовательно, узел В подвергался воздействию напряжения сдвига, и напряженная среда была очень сложной. В сочетании с окончательной формой разрушения ферменной плиты, ферменная плита в узле B в конечном итоге стала формой разрушения при сдвиговом сжатии.

Рисунок 8.

Трещины в нижней хорде сопровождаются процессом испытания на удаление зубьев SPT-S1.

Рисунок 9.

Ошибка сжатия сдвига сопряженной пластины в узле B. (а) SPT-G2-N; (б) SPT-G2-12-1; (c) SPT-G2-16-2; (d) SPT-G2-20-2.

Кроме того, многие эксперименты обнаружили, что общее повреждение фермы разрушается разрушением нижнего пояса. Узел нижнего пояса также напрямую влияет на силовые характеристики. На рисунке 10 показана фактическая фотография разрушения в нижних поясах ферм. При обработке фермы экспериментаторы должны обращать внимание на выбор нижнего пояса и стараться избегать слишком большого количества спецификаций с узлами. Тем не менее, верхний пояс и сетка фермы имели очевидные повреждения при сдвиге, а хорда не имела явных повреждений.Следовательно, когда деревянная ферма обрабатывается, сорт обрабатываемого материала может быть соответствующим образом уменьшен.

Рисунок 10.

Разрушение в нижних поясах ферм. (а) SPT-G2-N; (б) SPT-G2-12-2; (c) SPT-G2-16-1.

Разрушение нижней хорды фермы SPT-G2-20 было вызвано разными причинами. SPT-G2-20 имел отверстие диаметром 19,5 мм в верхних и нижних поясах. Отверстие нижней хорды было слишком большим, разрушая волокна в направлении дерева, а также уменьшая чистую площадь поперечного сечения хорды фермы.В условиях постоянной силы уменьшение чистой площади поперечного сечения стержня увеличит нагрузку на хорду. Прочность на растяжение древесины большого размера меньше прочности на сжатие, поэтому нижний пояс легко повреждается. На рисунке 11 показана реальная фотография провала балки фермы SPT-G2-20. Трещина нижнего пояса начиналась от деревянного штифта и проходила через весь пояс. В конечном итоге это привело к полному разрушению фермы, но при этом штифт был незначительным.

Рисунок 11.

Феномен отказа SPT-G2-20-1.

4.2. Разрушение узла соединения

В предыдущем разделе описан режим отказа узла фермы фермы, соединенной дюбелем диаметром 20 мм между одиночными фермами фермы фермы. Окончательный ущерб был вызван разрушением нижнего пояса, но шпонки практически не деформировались. Размер дюбелей и соединителей гвоздя был поврежден в разной степени. На рисунке 12 показан разъем, снятый с фермы после окончательного разрушения каждого ферменного фермы.

Рисунок 12.

Неисправность разъемов.

Из рисунка 12, деформация, вызванная соединением гвоздя, была большой. Как и в случае соединительной балочной фермы с длинными пролетами, в середине ногтя появился пластиковый шарнир. Когда ферма была загружена на более позднюю стадию, более очевидная дислокация произошла между отдельными фермами, которые составляют ферму фермы. Разные диаметры дюбелей порождают разные формы деформации или повреждения. Во-первых, подобно гвоздю, деревянный дюбель диаметром 12 мм также изготовил пластиковую петлю.Однако величина деформации была меньше, чем у гвоздевого соединения. Диаметр деревянных дюбелей сказался на его жесткости. Деформация дюбеля большого диаметра была небольшой. Дюбели диаметром 20 мм практически не деформировались. Деревянные дюбели почти не пострадали от повреждения фермы. Деформация деревянных дюбелей с 16 мм также не была очевидной. Потеря поперечного сечения хорды была уменьшена при обеспечении достаточной прочности сустава. Соотношение между диаметром отверстия и штифтом ферменного элемента также влияло на характеристики соединения.Черный цвет на конце дюбеля диаметром 20 мм на рисунке 13 является результатом карбонизации, когда дюбель был ввинчен в паз. Когда диаметр отверстия хорды составлял менее 0,5 мм от диаметра деревянного штифта, деревянный штифт, ввернутый в стержень, обугливался за счет высокоточного вращения, и на поверхности штифта образовался обугленный слой, который защищена поверхность деревянного дюбеля. Поверхностная прочность была улучшена. Поэтому необходимо тщательно выбирать соединители и подбирать подходящий размер предварительного сверления с точки зрения долговечности фермы фермы.

Рисунок 13.

Максимальная несущая способность ферм.

5. Предельная несущая способность

Рисунок 13 представляет собой сравнение предельной несущей способности фермы категории пять. Среди них новая ферменная ферменная конструкция из деревянных шпонок проходит в среднем два испытания. Из рисунка видно, что предельная несущая способность всех видов деревянных ферм намного выше, чем ее теоретическое расчетное значение, поэтому уменьшение пролета фермы будет эффективно улучшать ее несущую способность.Кроме того, предельная несущая способность различных ферменных ферм намного больше, чем у одинарной фермы, но предельная несущая способность различных ферменных ферм мало отличается друг от друга. Фермы из 12-мм и 16-мм деревянных шпонок имеют относительно высокую предельную несущую способность. Ферма фермы, соединяющая гвоздь, влияла на синергию фермы фермы из-за взаимного смещения между отдельными фермами, снижая таким образом характеристики подшипников. Ферма фермы с деревянным штифтом диаметром 20 мм имела большую площадь отверстия в нижней хорде фермы, что уменьшало чистую площадь поперечного сечения натяжного элемента, тем самым снижая несущую способность фермы.

6. Анализ результатов испытаний на прогиб узла

На рисунке 14 показана диаграмма прогиба нижних поясов трех ферменных ферм с использованием двух дюбельных соединений различного диаметра. Из рисунка видно, что три типа ферм демонстрируют хорошую согласованность на первых двух этапах загрузки. Ферма входит в нелинейную стадию, когда она входит в стадию разрушения, и результаты двух испытаний будут различаться из-за изменчивости древесины. На рисунке 17 показано изменение общей деформации фермы в процессе загрузки. Изображение показывает, что трудно различить влияние различных методов соединения на сопротивление ползучести, характеристики упругого восстановления и сопротивление деформации фермы на образцах фермы с небольшим пролетом. Только на этапе разрушения фермы можно определить кривую прогиба и проанализировать различные типы и механизмы разрушения.

Рисунок 14.

Отклонение во времени новых ферменных ферм от начала до конца. (а) SPT-G2-12; (б) SPT-G2-16; (c) SPT-G2-20.

Как показано на рисунке 15, кривые нагрузки-отклонения одиночной фермы, фермы балки гвоздевого соединения и фермы фермы деревянного дюбеля выбираются на этапе разрушения. Из рисунка видно, что разные типы ферм имеют разные способы и механизмы отказов. Одиночная ферма показала явные характеристики хрупкого разрушения. В непосредственной близости от провала не было никаких явных признаков. Трещина произошла возле узла нижнего пояса (как показано на рисунке 8).Затем трещина продолжала увеличиваться. В конце концов, полный отказ фермы был вызван внезапным переломом нижней хорды.

Рисунок 15.

Кривая нагрузки на прогиб ферм.

Пластичность двух ферменных ферм значительно лучше, чем у одиночных. На средней и более поздних стадиях отказа фермы кривая нагрузки-смещения часто показывает поворот на одном конце. Причиной поворотов является то, что одна ферма в ферме балок была разрушена первой.Поскольку другая ферма все еще имела грузоподъемность, она быстро выдержала бы верхнюю нагрузку. Тем не менее, он также будет быстро разрушен, потому что была подчеркнута только одна ферма. Из-за различных связей между выбранными одиночными фермами фермы фермы вышеописанная ситуация будет другой. Несмотря на то, что коэффициент пролета при сдвиге был снижен, ферменная конструкция балки гвоздевого соединения все еще демонстрировала нестабильность в плоскости на более поздней стадии нагрузки. Фермы с большими пролетами были не очень очевидны.Был взаимный вывих между верхними фермами. Ферма фермы будет очевидна, что сначала была уничтожена одна ферма, а затем быстро будет разрушена другая ферма. Таким образом, ферменная конструкция балки гвоздя не дала ожидаемого эффекта «один плюс один больше двух». Ферма фермы, соединенная деревянным штифтом, могла сохранять хорошую синергию между загруженными фермами. Поэтому у SPT-G2-16 также была первая волна, в которой у SPT-G2-N были свои повороты. Однако можно видеть, что падение смещения было очень ограниченным, что указывает на то, что ферма не была полностью разрушена.По мере того, как нагрузка продолжала увеличиваться, на кривой появились три или четыре небольших поворота. В конце концов, трещины, которые образовались в нижней части двух нижних поясов фермы, были чрезмерными и полностью проникли (как показано на рисунке 16), что привело к разрушению фермы.

Рисунок 16.

Феномен отказа SPT-G2-16.

На рисунке 17 показаны кривые отклонения нагрузки трех новых ферменных ферм с различными диаметрами деревянного дюбеля в качестве соединения между отдельными фермами.Из рисунка видно, что кривые отклонения нагрузки трех ферменных ферм имеют разные формы. Ферма фермы с деревянным штифтом диаметром 20 мм имела такой же режим разрушения, как и ферма, которая представляла собой хрупкое разрушение (как показано на рисунке 10). Нижний пояс был разорван под действием напряжения и сдвига. Балочная ферма, соединенная дюбелем диаметром 12 мм, была аналогична ферменной ферме, соединенной гвоздем. Хотя кривая нагрузки-смещения претерпела скручивание, ферма не показала хорошего синергизма.Наконец, появился пластиковый шарнир, похожий на деревянный штифт и гвоздь. Следовательно, балочная ферма, соединенная с помощью дюбеля, показала лучшие механические характеристики при использовании деревянного дюбеля диаметром 16 мм.

Рисунок 17.

Кривая нагрузки-прогиб новых фермы.

7. Дальнейшие эксперименты фермы фермы, состоящей из трех отдельных ферм

В последнем разделе фермы фермы, соединенные тремя деревянными дюбелями различного диаметра, были испытаны на статическую нагрузку, а ферма фермы с деревянными дюбелями диаметром 16 мм была Лучший. Все предыдущие эксперименты были выполнены на ферме фермы, состоящей из двух одинарных ферм, но ферма фермы, состоящей из трех или более ферм, не были протестированы. Для фермы фермы, которая будет широко использоваться в более крупных пролетных конструкциях и более сложных опорных средах, они не могут состоять только из двух отдельных ферм. Это должно рассмотреть больше форм единственных комбинаций фермы. В сочетании с результатами испытаний, приведенными в предыдущем разделе, в этом разделе проводится испытание на статическую нагрузку на ферму балок, состоящую из трех одинарных ферм, соединенных деревянными дюбелями диаметром 16 мм.Эффект усиления фермы фермы был изучен в сравнении с фермой фермы, состоящей из двух отдельных ферм, соединенных деревянными дюбелями одинакового диаметра.

Что касается несущей способности, ферменная конструкция фермы, состоящая из двух одинарных ферм, была 53 кН, а ферменная конструкция фермы, состоящая из трех отдельных ферм, имела несущую способность 77 кН, увеличившись на 45%. Таким образом, чем больше количество отдельных ферм, составляющих ферму фермы, тем более очевидные эффекты улучшения имеют с точки зрения режима отказа, две фермы фермы были похожи, и хорда была разрушена в условиях растягивающего сдвига, в результате чего уничтожение фермы.Как показано на рисунке 18, средняя ферма впервые появилась в виде трещин на нижнем поясе. Увеличение силы привело к полному отказу промежуточной фермы, когда только две фермы были нагружены, но ферма фермы потеряла синергию в это время. Затем деревянные дюбели нижнего пояса были также разрушены (как показано на рисунке 19). Нижний пояс одиночной фермы на внешней стороне ферменной фермы полностью растрескался в направлении зерна. Ферма провалилась в целом. Как показано на рисунке 20, кривые нагрузки-смещения двух ферменных ферм на заключительном этапе разрушения, также можно обнаружить, что две ферменные фермы имеют очень похожие режимы разрушения и обе демонстрируют хорошую пластичность.

Рисунок 18.

Отказ SPT-G3-16.

Рисунок 19.

Отказ разъемов в SPT-G3-16.

Рисунок 20.

Кривая нагрузки-смещения в стадии разрушения.

8. Заключение

В этой главе было проведено испытание на статическую нагрузку деревянных ферм, чтобы исследовать влияние различных соединений на механические свойства фермы фермы между отдельными фермами фермы фермы, особенно влияние различных диаметров дюбелей на ферменная конструкцияРезультаты показали, что:

  1. Ферма фермы с деревянным штифтом должна быть присоединена к ферме фермы целиком, но диаметр деревянного дюбеля следует выбирать разумно.

  2. С точки зрения несущей способности, механизма разрушения и режима фермы ферменная конструкция фермы имеет наилучшие характеристики при диаметре деревянного штифта 16 мм.

  3. В предельных состояниях эксплуатационной пригодности использование соединительных штифтов различных диаметров мало влияет на сопротивление деформации фермы фермы.

  4. На верхнем поясе, соединенном с пластиной фермы, пластина фермы подвержена сдвиговому повреждению из-за совместного воздействия давления и сдвига. В реальном проекте следует попытаться сделать частичное усиление.

  5. По мере увеличения числа отдельных ферм, из которых состоит ферма фермы, также будут происходить значительные улучшения ее механических свойств.

  6. Деревянные сучки, особенно мертвые сучки, оказывают сильное ослабляющее влияние на несущую способность аккордов деревянных ферм.Полный отказ фермы часто происходит из-за наличия узла, поэтому выбор фермы должен быть сделан. Аккорд фермы следует избегать использования материалов с сучками. При необходимости может быть выбрано, что вместо стали используют древесину, разрабатывая композитную структуру сталь-дерево.

Благодарность

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (грант № 31670566) и Национального двенадцатого пятилетнего плана поддержки науки и технологий (2015BAD14B0503).

Виды деревянных балок перекрытия — расчет нагрузки | Наш дом в Новороссийске

Стены и перекрытия – основные элементы любого строительства.

Назначение перекрытия – разделять этажи в доме, а также нести и распределять нагрузку от расположенных вверху составляющих – стен, крыши, коммуникаций, мебели, деталей интерьера.

Можно выделить несколько видов перекрытия: металлическое, железобетонное и деревянное.

Более подробно остановимся на деревянных перекрытиях, поскольку именно они получили наибольшее распространение в частном строительстве.

Деревянное балочное перекрытие обладает преимуществами и недостатками

Плюсы:

  • красивый внешний вид;
  • малый вес дерева;
  • ремонтопригодность;
  • высокая скорость монтажа.

Минусы: 

  • без специальной защитной пропитки горючи;
  • низкая прочность по сравнению с железобетонными или металлическими балками;
  • подвержены воздействию влаги, грибка и живых организмов;
  • могут деформироваться от перепадов температур

Материал для деревянных балок перекрытия должен обладать определенными свойствами и соответствовать требованиям:

  • Прочность — материал перекрытия должен выдерживать возможные нагрузки. Следует учитывать воздействие как постоянных нагрузок, так и переменных.
  • Жесткость — означает способность материала сопротивляться изгибу.
  • Звуко- и теплоизоляция.
  • Пожарная безопасность.

Типы и виды деревянных перекрытий

Подвальное и цокольное перекрытие по деревянным балкам 
Основное требование к такому перекрытию – высокая прочность. Поскольку в данном случае, балки будут служить основой для перекрытия пола и соответственно, должны выдерживать значительную нагрузку.

Если под первым этажом будет располагаться гараж или большой подвал лучше делать деревянное перекрытие по металлическим балкам. Поскольку деревянные подвержены гниению и не всегда могут выдержать значительную нагрузку. Или же уменьшить расстояние между балками.

Чердачное перекрытие по деревянным балкам 
Принцип конструктивного устройства может быть независимым или являться продолжением крыши — частью стропильной системы.

Первый вариант более рационален и является ремонтопригодным, плюс, обеспечивает лучшую звукоизоляцию.

Междуэтажное перекрытие по деревянным балкам 
Конструктивная особенность заключается в эффекте два в одном – балки перекрытия между этажами с одной стороны являются лагами для пола, а с другой, опорами для потолка. Пространство между ними заполняется тепло- и звукоизоляционными материалами, с обязательным использованием пароизоляции. Пирог снизу обшивается гипсокартоном, а сверху застилается половой доской.

Деревянные балки перекрытия также различаются между собой, и каждый вид имеет свои преимущества. 

  • Цельные (цельномассивные) деревянные балки перекрытия 
    Для их изготовления применяется массив дерева твердых пород хвойных или лиственных деревьев.
  • Межэтажные перекрытия по деревянным балкам, могут быть выполнены цельными только при незначительной длине пролета (до 5 метров).
  • Клееные деревянные балки перекрытия 
    Снимают ограничение по длине, поскольку данная технология изготовления позволяет реализовать балки перекрытия большой длины.

За счет повышенной прочности деревянные клееные балки применяются в тех случаях, когда требуется выдержать повышенную нагрузку на перекрытие.

Сечение деревянных балок перекрытия

Как показывает практика, сечение балок деревянного перекрытия оказывает существенное влияние на способность балки выдерживать несущую нагрузку. Поэтому, необходимо предварительно выполнить расчет сечения деревянных балок перекрытия.

Деревянные балки перекрытия прямоугольного или квадратного сечения 
В деревянных домах в качестве межэтажных балок в декоративных целях может использоваться бревно.

Деревянные балки перекрытия круглого сечения (или овального) 
Как правило используются для устройства чердачных перекрытий. Круглая балка отличаются высокой устойчивостью на изгиб (зависит от диаметра).

Максимальная длина деревянной балки перекрытия из оцилиндрованного бревна составляет 7, 5 м.п.

Деревянные двутавровые балки перекрытия 
Могут быть изготовлены из массива дерева, или в сочетании ОСБ и фанеры. Активно используются в каркасном строительстве.

Деревянные балки перекрытия прямоугольного или квадратного сечения 
В деревянных домах в качестве межэтажных балок в декоративных целях может использоваться бревно.

Деревянные балки перекрытия круглого сечения (или овального) 
Как правило используются для устройства чердачных перекрытий. Круглая балка отличаются высокой устойчивостью на изгиб (зависит от диаметра).

Максимальная длина деревянной балки перекрытия из оцилиндрованного бревна составляет 7, 5 м.п.

Деревянные двутавровые балки перекрытия 
Могут быть изготовлены из массива дерева, или в сочетании ОСБ и фанеры. Активно используются в каркасном строительстве.

Деревянные двутавровые балки перекрытия 

Преимущества деревянных двутавровых балок:

  • точные размеры; 
  • возможность использования на длинных пролетах; 
  • исключена возможность деформирования; 
  • малый вес; 
  • уменьшение мостиков холода; 
  • возможность закрепить коммуникации; 
  • возможность монтажа своими руками без привлечения специальной техники; 
  • широкая сфера применения.

Недостатки:

  • высокая стоимость; 
  • неудобны для утепления плитами.

Правильный подбор сечения деревянной балки должен быть включен в расчетный план, в противном случае, конструкция перекрытия окажется недостаточно или избыточно жесткой (лишняя статья расходов).

Расчет деревянного перекрытия

Расстояние между деревянными балками перекрытия определяется:

1. Предполагаемыми нагрузками. 
Нагрузка, в свою очередь может быть постоянной – вес перекрытия, вес перегородок между комнатами или вес стропильной системы.

А также переменной – она принимается равной 150 кг/м.кв. (Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»). К переменным нагрузкам относят вес мебели, оборудования, находящихся в доме людей.

Поскольку учесть все возможные нагрузки затруднительно, следует проектировать перекрытие с запасом прочности. Профессионалы рекомендуют добавлять 30-40 %. 
2. Жесткостью или нормативной величиной прогиба
Для каждого вида материала ГОСТом устанавливаются свои пределы жесткости. Но формула для расчета одинакова – отношение абсолютной величины прогиба к длине балки. Значение жесткости для чердачных перекрытий не должно превышать 1/200, для междуэтажных 1/250.

Расчет перекрытия по деревянным балкам

Предположим, что расстояние между деревянными балками составляет 1 м.п. Общая длина балки 4 м.п. А предполагаемая нагрузка составит 400 кг/м.кв.

Значит, наибольшая величина прогиба будет наблюдаться при нагрузке

Мmax = (q х l в кв.) / 8 = 400х4 в кв./8 = 800 кг•м.кв.

Рассчитаем момент сопротивления древесины на прогиб по формуле:

Wтреб = Мmax / R. Для сосны этот показатель составит 800 / 142,71 = 0,56057 куб. м

R — сопротивление древесины, приведенное в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) «Деревянные конструкции» введенные в эксплуатацию в 2011 г.

В таблице приведено сопротивление лиственницы.

Если используется не сосна, тогда значение следует скорректировать на переходящий коэффициент (приведен в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)).

Пример расчета балки показал, что сопротивление балки на прогиб может уменьшиться вдвое. Следовательно, нужно изменить ее сечение.

Расчёт деревянных балок перекрытия можно выполнить с применением выше приведенной формулы. Но можно использовать специально разработанный калькулятор расчета деревянных балок перекрытия. Он позволит учесть все моменты, не утруждая себя поиском данных и расчетом.

3. Параметрами балки
Длина деревянных балок перекрытия цельных может составлять не более 5 метров для междуэтажных перекрытий. Для чердачных перекрытий длина пролета может составлять 6 м.п.

Таблица деревянных балок перекрытия содержит данные для расчета подходящей высоты балок.

Толщина деревянных балок перекрытия рассчитывается исходя из предпосылки, что толщина балки должно быть не меньше 1/25 ее длины.

Например, балка длиной 5 м.п. должна иметь ширину 20 см. Если выдержать такой размер сложно, можно достичь нужной ширины путем набора более узких балок.

Следует знать: 
Если балки сложить рядом они выдержат нагрузку в два раза больше, а если сложить друг на друга — выдержат нагрузку в четыре раза больше.  
Используя график, представленный на рисунке можно определить возможные параметры балки и нагрузку, которую она в силах вынести. Учтите, что данные графика пригодны для расчета однопролетной балки. Т.е. для того случая, когда балка лежит на двух опорах. Измеряя один из параметров можно получить желаемый результат. Обычно в качестве изменяемого параметра выступает шаг балок деревянного перекрытия.

расчетов станет составление чертежа, который будет служить наглядным пособием при работе.

Чтобы качественно и надежно осуществить своими руками перекрытие по деревянным балкам, чертеж должен содержать все расчетные данные.

Как усилить деревянные балки перекрытия

 

 

Повреждённые деревянные балки, изношенные нагрузками и временем, или недостаточно прочные изначально «по проекту» — это первая причина ослабления несущей способности перекрытий, появления вибраций и скрипов полов на верхних этажах дома. Давайте разберёмся, как усилить деревянные балки и сделать прочнее конструктивные элементы перекрытия.

 

Причины ослабления балок

 

Необходимость укрепления балок может возникнуть в ряде случаев:

·      естественный износ правильно установленного изделия;

·      повреждение балки вследствие ошибок при изготовлении и монтаже;

·      изменение назначения помещения, связанное с усилением нагрузки на перекрытия.

Рассмотрим данные причины подробнее. Итак, балка может прийти в неудовлетворительное состояние вследствие воздействия разных факторов, в том числе повышенного уровня влажности, резких температурных перепадов, в результате жизнедеятельности вредителей, а также простого физического износа с дальнейшим появлением трещин.

 

 

Не следует сбрасывать со счёта недобросовестность или некомпетентность строителей. Хозяин дома не в состоянии проверить качество и правильность установки элементов скрытого монтажа. Проблемы выявляются позже — уже в процессе эксплуатации помещения при ходьбе на верхнем этаже полы вибрируют или скрипят.

К основным ошибкам на этапе изготовления и монтажа балок относятся следующие:

·       применение недостаточно или неверно просушенной древесины. После высыхания таких балок они покрываются трещинами;

·       использование слишком тонкого бруса, что приводит к вибрации балок;

·       слишком большие пролёты между балками;

·       сборка балок из нескольких частей.

 

Если же идёт речь об изменении назначения помещения — к примеру, чердак планируется превратить в мансарду или жилой блок, то в данном случае нагрузки на перекрытие увеличатся. Очевидно, это потребует увеличения несущей способности балок.

 

 

Определить необходимость укрепления балок может неспециалист. Основным показателем при этом, кроме упомянутых вибраций или видимых повреждений, служит уровень прогиба, возникающего как под нагрузкой, так и под собственным весом балки. Прогиб может увеличиться после наращивания нагрузки — установки паркета на верхнем этаже или после завоза мебели.

В таком случае балки начинают провисать, что не только чревато вибрацией перекрытий, но и может угрожать их обрушением.

 

 

Предельно допустимый прогиб балки несложно рассчитать самостоятельно. Самая простая методика — это вычисление показателя в зависимости от длины балки. В частности, уровень прогиба не должен превышать примерно одной трёхсотой части от длины изделия. К примеру, если прогиб составляет 8–10 миллиметров при длине балки в 2,5 метра — это норма. Если же он оказался большим, то, значит, пришло время укрепить или заменить балку.

Наращивание площади сечения балки

 

Одним из самых популярных способов укрепления балок перекрытий является наращивание их сечения установкой дополнительных деревянных накладок. В основном этот способ применяется в случаях, когда материал балок становится рыхлым вследствие естественного старения или же в результате жизнедеятельности жуков-древоточцев.

 

 

Увеличение площади сечения достигается установкой накладок из дерева толщиной не менее 50 мм на ослабленном или повреждённом участке. Отдельные специалисты утверждают, что имеет смысл лишь увеличение сечения по горизонтальным сторонам, то есть сверху и снизу балки, а наращивание толщины изделия по ширине не даёт полезного эффекта.

Перед установкой накладок, как и в случае с другими работами по укреплению балок, следует обработать ослабленные участки противогрибковыми средствами. После противогрибковой обработки нужно снизить до минимума уровень прогиба при помощи домкратов. Непосредственно монтаж накладок эффективнее осуществлять по всей длине балки. Прикрепление осуществляется при помощи болтов или шпилек насквозь.

 

 

В качестве усиливающего элемента можно использовать не только дерево, но и металл. В таком случае используются швеллеры или металлические полосы. Последние менее надёжны, чем швеллер, и могут применяться только для усиления небольших участков повреждённых балок.

Усиление пролёта балки с помощью металлических накладок производится по такому же алгоритму, как и в случае накладок из дерева, однако при этом имеет некоторые особенности. В частности, перед установкой металлические накладки обрабатываются антикоррозийным составом. Кроме того, между металлическими и деревянными частями следует устроить гидроизоляционный слой.

 

 

 

Прутковые протезы

 

В случаях сильного повреждения участков балок практикуется удаление таких зон и установка на их место прутковых протезов, сделанных из стальной арматуры. Такой метод используется по большей мере при замене торцевых элементов, которые приходят в негодность чаще всего.

 

В роли протезов выступают обрезки арматуры сечением от 10 до 25 мм. Длина протеза выбирается с расчётом на то, что она должна быть больше на 10%, чем двойная длина повреждённого участка балки. Есть и ограничение длины протеза — он может быть не более 1,2 м.

Перед выполнением работы следует подпереть участок, который будет укрепляться, стойкой для предотвращения возможного обрушения конструкции. Стойки и прогон опоры ставятся на расстоянии от одного до полутора метров от несущей стены. После такого временного укрепления перекрытие разбирается, а сгнивший участок балки спиливается.

 

 

Заготовка протеза заводится вертикально в перекрытие, после чего поворачивается в горизонтальную позицию. Конструкция в первую очередь надвигается на балку и затем — в нишу стены. Нужно учесть, что балки, восстановленные с применением протезов, прослужат ещё долгое время, однако прочность обновлённой конструкции, безусловно, будет ниже, чем в случае с новой балкой. Потому нагружать восстановленные балки следует по минимуму.

 

Армирование балок углеволокном

 

Помимо традиционных технологий при укреплении балок достаточно широко применяются инновационные решения, одним из которых является армирование конструкций углепластиками. Внимание: такой метод является единственно возможным способом укрепить балки в случае, если ввиду крайней стеснённости помещений или по каким-то другим причинам наращивание сечения конструкций невозможно или крайне затруднительно.

 

 

Несомненное преимущество укрепляющих элементов из углеволокна — это отсутствие необходимости оперировать с габаритными и тяжёлыми металлическими или деревянными компонентами, а также минимальная трудоёмкость работы в целом. Современные углепластики, как и любые композитные материалы, характеризуются большой прочностью и малым весом. Укрепляющие элементы из углеволокна прекрасно справляются со значительными механическими нагрузками. Они выпускаются в разных модификациях — в виде лент, ткани, нитей, пластин или листов.

 

 

Армирование балки композитами осуществляется путём наклеивания на неё углеволокна в несколько слоёв. Прикрепляемые слои углепластика прикладываются к поверхности балки друг над другом и по всей её длине. Края наклеенных полос нужно перекрыть поперечными слоями. Наклеивание армирующих компонентов производится до тех пор, пока усиленная балка не станет достаточно жёсткой для того, чтобы противостоять нагрузкам.

Монтаж осуществляется с применением эпоксидного клея. После застывания слой по прочностным характеристикам иногда не уступает металлу.

 

Что делать, если укрепление балок невозможно

 

Если балки перекрытий не повреждены, однако с трудом выдерживают нагрузку и прогибаются, а их укрепление проблематично или нецелесообразно, нужно рассмотреть вариант обустройства дополнительных балок или поставить подпорки под уже существующие. В этом случае несущая способность конструкций будет усилена перераспределением нагрузки на дополнительные балки или стойки. Последние, естественно, будут передавать нагрузку на перекрытия нижнего помещения.

 

 

Новые балки-дублёры точно так же, как и существующие, закрепляются в гнезде, обустроенном в несущей стене. Установка же стоек — хоть и более простая задача, однако она зачастую сопряжена с дополнительным нежелательным эффектом — такие опоры могут загромождать пространство и мешать беспрепятственному проходу по помещению.

Важна и визуальная составляющая — опоры желательно декорировать для того, чтобы они гармонично вписались в дизайн помещения.

 

 

Итак, мы рассмотрели несколько основных, наиболее распространённых способов укрепления балок. Выбор конкретного метода зависит как от степени износа конструкций и нагрузки на них, так и от умений строителя, наличия необходимого инструментария, финансовых возможностей и свободного времени мастера.

 

http://www.rmnt.ru/ — сайт RMNT.ru

Какой вес выдерживает брус 200 на 150. Как проводится расчет балки деревянной? Как обеспечить прочность перекрытий и удобный монтаж

Одним из самых популярных решений при устройстве межэтажных перекрытий в частных домах является использование несущей конструкции из деревянных балок. Она должна выдерживать расчетные нагрузки, не изгибаясь и, тем более, не разрушаясь. Прежде чем приступить к возведению перекрытия рекомендуем воспользоваться нашим онлайн-калькулятором и рассчитать основные параметры балочной конструкции.


Высота балки (мм):

Ширина балки (мм):

Материал древесины:

Сосна Ель Лиственница

Сорт древесины (см. ниже):

Сорт древесины:

Сорт древесины:

Пролет (м):

Шаг балок (м):

Коэффициент надежности:

1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

Необходимые пояснения к расчетам

  • Высота и ширина определяют площадь сечения и механическую прочность балки.
  • Материал древесины: сосна, ель или лиственница – характеризует прочность балок, их стойкость к прогибам и излому, другие особые эксплуатационные свойства. Обычно отдают предпочтение сосновым балкам. Изделия из лиственницы применяют для помещений с влажной средой (бань, саун и т.п.), а балки из ели используют при строительстве недорогих дачных домов.
  • Сорт древесины влияет на качество балок (по мере увеличения сорта качество ухудшается).
    • 1 сорт. На каждом однометровом участке бруса с любой стороны могут быть здоровые сучки размером 1/4 ширины (пластевые и ребровые), размером 1/3 ширины (кромочные). Могут быть и загнившие сучки, но их количество не должно превышать половины здоровых. Также нужно учитывать, что суммарные размеры всех сучков на участке в 0,2 м должны быть меньше предельного размера по ширине. Последнее касается всех сортов, когда речь идет о несущей балочной конструкции. Возможно наличие пластевых трещин размером 1/4 ширины (1/6, если они выходят на торец). Длина сквозных трещин ограничивается 150 мм, брус первого сорта может иметь торцевые трещины размером до 1/4 ширины. Из пороков древесины допускаются: наклон волокон, крень (не более 1/5 площади стороны бруса), не более 2 кармашков, односторонняя прорость (не более 1/30 по длине или 1/10 — по толщине или ширине). Брус 1 сорта может быть поражен грибком, но не более 10% площади пиломатериала, гниль не допускается. Может быть неглубокая червоточина на обзольных частях. Обобщая вышесказанное: внешний вид такого бруса не должен вызывать какие-либо подозрения.
    • 2 сорт. Такой брус может иметь здоровые сучки размером 1/3 ширины(пластевые и ребровые), размером 1/2 ширины (кромочные). По загнившим сучкам требования, как и для 1 сорта. Материал может иметь глубокие трещины длиной 1/3 длины бруса. Максимальная длина сквозных трещин не должна превышать 200 мм, могут быть трещины на торцах размером до 1/3 от ширины. Допускается: наклон волокон, крень, 4 кармашка на 1 м., прорость (не более 1/10 по длине или 1/5 – по толщине или ширине), рак (протяжением до 1/5 от длины, но не больше 1 м). Древесина может быть поражена грибком, но не более 20% площади материала. Гниль не допускается, но может быть до двух червоточин на 1 м. участке. Обобщим: сорт 2 имеет пограничные свойства между 1 и 3, в целом оставляет положительные впечатления при визуальном осмотре.
    • 3 сорт. Тут допуски по порокам больше: брус может иметь сучки размером 1/2 ширины. Пластевые трещины могут достигать 1/2 длины пиломатериала, допускаются торцевые трещины размером 1/2 от ширины. Для 3 сорта допускается наклон волокон, крень, кармашки, сердцевина и двойная сердцевинаы, прорость (не более 1/10 по длине или 1/4 — по толщине или ширине), 1/3 длины может быть поражена раком, грибком, но гнили не допускаются. Максимальное количество червоточин — 3 шт. на метр. Обобщая: 3 сорт даже невооруженным глазом выделяется не самым лучшим качеством. Но это не делает его непригодным для изготовления перекрытий по балкам.Подробнее про сорта читайте ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия;
  • Пролет – расстояние между стенами, поперек которых укладываются балки. Чем он больше, тем выше требования к несущей конструкции;
  • Шаг балок определяет частоту их укладки и во многом влияет на жесткость перекрытия;
  • Коэффициент надежности вводится для обеспечения гарантированного запаса прочности перекрытия. Чем он больше, тем выше запас прочности

Дата публикации: 03.03.2018 00:00

Брус и бревно издавна использовали на Руси для строительства домов. Деревянные строения имеют целый ряд преимуществ:

  • Простота возведения здания.
  • Высокая скорость постройки;
  • Низкая стоимость.
  • Уникальный микроклимат. Деревянный дом «дышит», в нем воздух намного легче и приятнее;
  • Отличные эксплуатационные характеристики;
  • Деревянный дом хорошо держит тепло. Он теплее кирпичных зданий в 6 раз, а строений из пенобетона в 1, 5 раза;
  • Различные виды и размеры этого пиломатериала позволяют воплотить в жизнь самые разнообразные проекты и дизайнерские идеи.

Этот вид строительного материала представляет из себябревно прямоугольного сечения. Он считается самым дешевым пиломатериалом и в то же время очень удобным для строительства.

Изготавливают брус из пиловочных бревен, хвойных пород.

  • Двухкантный — обработаны (срезаны у бревна) только две противоположные стороны, а другие две оставлены закругленными.
  • Трёхкантный. Здесь срезаны три стороны.
  • Четырёхкантный-срезаны 4-истороны.


Размеры:

Стандартная длина бруса — 6 метров. Клееный брус — это сборная конструкция, поэтому здесь длина может достигать 18 метров.

Размеры сечения

  • Толщина от 100 до 250 мм. Размер шага сечения 25 мм, то есть толщина равняется 100, 125.
  • Ширина от 100 мм до 275 мм.

К выбору сечения бруса нужно подходить с особой тщательностью. Ведь от того какую нагрузку сможет выдержать этот строительный материал будет зависеть безопасность здания.

Для правильного подсчета нагрузки существуют особые формулы и программы.

1. Постоянные. Это те нагрузки на брус, которые оказывает вся конструкция здания, вес утеплителя, отделочных материалов и кровли.

2. Временные. Эти нагрузки могут быть кратковременными, редкими и длительными. Сюда относятся движения грунта и эрозия, ветровые, снеговые нагрузки, вес людей при строительных работах. Снеговые нагрузки разные, они зависят от региона возведения строения. На севере снежный покров больше, поэтому нагрузка на брус будет выше.

Чтобы расчет нагрузки оказался верным в формулу (ее можно найти в интернете) надо вводить оба типа нагрузок, характеристику строительного материала, его качество, влажность. Особенно тщательно нужно высчитать нагрузку на брус при возведении стропиловки.

Какую нагрузку выдерживает брус 150х150 Брус сечением 15 на 15 см широко используют при возведении зданий. Его применяют для изготовления подпорок, опалубка и для возведения стен, так как он выдерживает большие нагрузки. Но размер 15 на 15 лучше использовать для строительства домов в южных районах, на севере понадобиться дополнительное утепление стен, так как этот пиломатериал хранит тепло только при температуре воздуха -15 градусов. Но если использовать клееный брус этого размера, то он по своим теплосберегающим свойствам будет равняться брусу сечением 25 на 20 см.

Какую нагрузку выдерживает брус 100 на 100 мм

Этот брус уже не такой надежный, он выдерживает нагрузку меньше, поэтому его основное применение- изготовление стропиловки и перекрытия между этажами. Необходим он и при сооружении лестниц, изготовления подпорок, арок, оформления мансард, потолка дома. Можно из него сделать и каркас панельного одноэтажного дома.

Какую нагрузку выдерживает брус 50 на 50 мм

Брус 50х50 мм очень востребован. Без этого размера не обойтись при , та как он является вспомогательным материалом. Он, конечно, не подойдет для возведения стен, так как он выдерживает малую нагрузку, но для возведения обрешеток для внешней отделки стен, каркасов, перегородок необходим именно этот размер. Из бруса 50 на 50 делается каркас стены, на который потом прикрепляется гипсокартон. Здесь можно использовать самые разнообразные крепления от гвоздей до скоб или проволоки.

Чтобы построить деревянный дом необходимо провести расчёт несущей способности деревянной балки. Также особое значение в строительной терминологии имеет определение прогиба.

Без качественного математического анализа всех параметров просто невозможно построить дом из бруса. Именно поэтому перед тем как начать строительство крайне важно правильно рассчитать прогиб деревянных балок. Данные расчёты послужат залогом вашей уверенности в качестве и надёжности постройки.

Что нужно для того чтобы сделать правильный расчёт

Расчёт несущей способности и прогиба деревянных балок не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. Чтобы определить, сколько досок вам нужно, а также, какой у них должен быть размер необходимо потратить немало времени, или же вы просто можете воспользоваться нашим калькулятором.

Во-первых, нужно замерить пролёт, который вы собираетесь перекрыть деревянными балками. Во-вторых, уделите повышенное внимание методу крепления. Крайне важно, насколько глубоко фиксирующие элементы будут заходить в стену. Только после этого вы сможете сделать расчёт несущей способности вместе с прогибом и ряда других не менее важных параметров.

Длина

Важно ! Если деревянные балки заделываться в стены — это напрямую влияет на их длину и все дальнейшие расчёты.

При подсчёте особое значение имеет материал, из которого сделан дом. Если это кирпич, доски будут монтироваться внутрь гнёзд. Приблизительная глубина около 100—150 мм.

Когда речь идёт о деревянных постройках параметры согласно СНиПам сильно меняются. Теперь достаточно глубины в 70—90 мм. Естественно, что из-за этого также изменится конечная несущая способность.

Если в процессе монтажа применяются хомуты или кронштейны, то длина брёвен или досок соответствует проёму. Проще говоря, высчитайте расстояние от стены до стены и в итоге сможете узнать несущую способность всей конструкции.

Важно ! При формировании ската крыши брёвна выносятся за стены на 30—50 сантиметров. Это нужно учесть при подсчёте способности конструкции противостоять нагрузкам.

К сожалению, далеко не всё зависит от фантазии архитектора, когда дело касается исключительно математики. Для обрезной доски максимальная длина шесть метров . В противном случае несущая способность уменьшается, а прогиб становится больше.

Само собой, что сейчас не редкость дома, у которых пролёт достигает 10—12 метров. В таком случае используется клееный брус. Он может быть двутавровым или же прямоугольным . Также для большей надёжности можно использовать опоры. В их качестве идеально подходят дополнительные стены или колоны.

Совет ! Многие строители при необходимости перекрыть длинный пролёт используют фермы.

Общая информация по методологии расчёта

В большинстве случаев в малоэтажном строительстве применяются однопролётные балки. Они могут быть в виде брёвен, досок или брусьев. Длина элементов может варьироваться в большом диапазоне. В большинстве случаев она напрямую зависит от параметров строения, которые вы собираетесь возвести.

Внимание ! Представленный в конце странички калькулятор расчета балок на прогиб позволит вам просчитать все значения с минимальными затратами времени. Чтобы воспользоваться программой, достаточно ввести базовые данные.

Роль несущих элементов в конструкции выполняют деревянные бруски, высота сечения которых составляет от 140 до 250 мм, толщина лежит в диапазоне 55—155 мм. Это наиболее часто используемые параметры при расчёте несущей способности деревянных балок.

Очень часто профессиональные строители для того чтобы усилить конструкцию используют перекрёстную схему монтажа балок. Именно эта методика даёт наилучший результат при минимальных затратах времени и материалов.

Если рассматривать длину оптимального пролёта при расчёте несущей способности деревянных балок, то лучше всего ограничить фантазию архитектора в диапазоне от двух с половиной до четырёх метров.

Внимание ! Лучшим сечением для деревянных балок считается площадь, у которой высота и ширина соотносятся как 1,5 к 1.

Как рассчитать несущую способность и прогиб

Стоит признать, что за множество лет практики в строительном ремесле был выработан некий канон, который чаще всего используют для того, чтобы провести расчёт несущей способности:

M/W

Расшифруем значение каждой переменной в формуле:

  • Буква М вначале формулы указывает на изгибающий момент. Он исчисляется в кгс*м.
  • W обозначает момент сопротивления. Единицы измерения см 3 .

Расчёт прогиба деревянной балки является частью, представленной выше формулы. Буква М указывает нам на данный показатель. Чтобы узнать параметр применяется следующая формула:

M=(ql 2)/8

В формуле расчёта прогиба есть всего две переменных, но именно они в наибольшей степени определяют, какой в конечном итоге будет несущая способность деревянной балки:

  • Символ q показывает нагрузку, которую способна выдержать доска.
  • В свою очередь буква l — это длина одной деревянной балки.

Внимание ! Результат расчёт несущей способности и прогиба зависит от материала из которого сделана балка, а также от способа его обработки.

Насколько важно правильно рассчитать прогиб

Этот параметр крайне важен для прочности всей конструкции. Дело в том, что одной стойкости бруса недостаточно для долгой и надёжной службы, ведь со временем его прогиб под нагрузкой может увеличиваться.

Прогиб не просто портит эстетичный вид перекрытия. Если данный параметр превысит показатель в 1/250 от общей длины элемента перекрытия , то вероятность возникновения аварийной ситуации возрастёт в десятки раз.

Так зачем нужен калькулятор

Представленный ниже калькулятор позволит вам моментально просчитать прогиб, несущую способность и многие другие параметры без использования формул и подсчётов. Всего несколько секунд и данные по вашему будущему дому будут готовы.

Балки в доме относятся обычно к стропильной системе или перекрытию, и, чтобы получить надежную конструкцию, эксплуатация которой может осуществляться без каких-либо опасений, необходимо использовать калькулятор балок .

На чем строится калькулятор балок

Когда стены уже подведены под второй этаж или под крышу, необходимо сделать , во втором случае плавно переходящее в стропильные ноги. При этом материалы нужно подобрать так, чтобы и нагрузка на кирпичные либо бревенчатые стены не превышала допустимую, и прочность конструкции была на должном уровне. Следовательно, если вы собираетесь использовать древесину, нужно правильно подобрать балки из нее, сделать расчеты для выяснения нужной толщины и достаточной длины.

Проседанию или частичному разрушению перекрытия могут послужить разные причины, например, слишком большой шаг между лагами, прогиб поперечин, слишком малая площадь их сечения или дефекты в структуре. Чтобы исключить возможные эксцессы, следует выяснить предполагаемую нагрузку на перекрытие, будь оно цокольное или межэтажное, после чего используем калькулятор балок, учитывая их собственную массу. Последняя может меняться в бетонных перемычках, вес которых зависит от плотности армирования, для дерева и металла при определенной геометрии масса постоянна. Исключением бывает отсыревшая древесина, которую не используют в строительных работах без предварительной сушки.

На балочные системы в перекрытиях и стропильных конструкциях оказывают нагрузку силы, действующие на изгиб сечения, на кручение, на прогиб по длине . Для стропил также нужно предусмотреть снеговую и ветровую нагрузку, которые также создают определенные усилия, прилагаемые к балкам. Также нужно точно определить необходимый шаг между перемычками, поскольку слишком большое количество поперечин приведет к лишней массе перекрытия (или кровли), а слишком малое, как было сказано выше, ослабит конструкцию.

Вам также может быть интересна статья о расчёте количества необрезной и обрезной доски в кубе:

Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия

Расстояние между стенами называется пролетом, и в помещении их насчитывается два, причем один пролет обязательно будет меньше другого, если форма комнаты не квадратная. Перемычки межэтажного или чердачного перекрытия следует укладывать по более короткому пролету, оптимальная длина которого – от 3 до 4 метров. При большем расстоянии могут потребоваться балки нестандартных размеров, что приведет к некоторой зыбкости настила. Оптимальным выходом в этом случае будет использование металлических поперечин.

Что касается сечения деревянного бруса, есть определенный стандарт, требующий, чтобы стороны балки соотносились как 7:5, то есть высота делится на 7 частей, и 5 из них должны составить ширину профиля. В этом случае деформация сечения исключается, если же отклониться от вышеуказанных показателей, то при ширине, превышающей высоту, получится прогиб, либо, при обратном несоответствии – загиб в сторону. Чтобы подобное не получилось из-за чрезмерной длины бруса, нужно знать, как рассчитать нагрузку на балку. В частности, допустимый прогиб вычисляется из соотношения к длине перемычки, как 1:200, то есть должен составлять 2 сантиметра на 4 метра.

Чтобы брус не провисал под тяжестью лагов и настила, а также предметов интерьера, можно выточить его снизу на несколько сантиметров, придав форму арки, в этом случае его высота должна иметь соответствующий запас.

Теперь обратимся к формулам. Тот же прогиб, о котором говорилось ранее, рассчитывается так: f нор = L/200, где L – длина пролета, а 200 – допустимое расстояние в сантиметрах на каждую единицу проседания бруса. Для железобетонной балки, распределенная нагрузка q на которую обычно приравнивается 400 кг/м 2 , расчет предельного изгибающего момента выполняется по формуле М max = (q · L 2)/8. При этом количество арматуры и ее вес определяется по следующей таблице:

Площади поперечных сечений и масса арматурных стержней

Нагрузка на любую балку из достаточно однородного материала рассчитывается по ряду формул. Для начала высчитывается момент сопротивления W ≥ М/R. Здесь М – это максимальный изгибающий момент прилагаемой нагрузки, а R – расчетное сопротивление, которое берется из справочников в зависимости от используемого материала. Поскольку чаще всего балки имеют прямоугольную форму, момент сопротивления можно рассчитать иначе: W z = b · h 2 /6, где b является шириной балки, а h – высотой.

Что еще следует знать про нагрузки на балку

Перекрытие, как правило, является заодно и полом следующего этажа и потолком предыдущего. А значит, нужно сделать его таким, чтобы не было риска объединить верхние и нижние помещения путем банального перегруза меблировкой. Особенно такая вероятность возникает при слишком большом шаге между балками и отказе от лагов (дощатые полы настилаются прямо на брус, уложенный в пролеты). В этом случае расстояние между поперечинами напрямую зависит от толщины досок, например, если она составляет 28 миллиметров, то длина доски не должна быть более 50 сантиметров. При наличии лагов минимальный промежуток между балками может достигать 1 метра.

Также обязательно следует учитывать массу , используемого для пола. Например, если укладываются маты из минеральной ваты, то квадратный метр цокольного перекрытия будет весить от 90 до 120 килограммов, в зависимости от толщины термоизоляции. Опилкобетон увеличит массу такого же участка в два раза. Использование же керамзита сделает перекрытие еще тяжелее, поскольку на квадратный метр будет приходиться нагрузка в 3 раза больше, чем при укладке минеральной ваты. Далее, не следует забывать про полезную нагрузку, которая для межэтажных перекрытий составляет 150 килограммов на квадратный метр минимум. На чердаке достаточно принять допустимую нагрузку в 75 килограммов на квадрат.

Деревянные балки перекрытий часто являются наиболее экономичным вариантом при строительстве частного загородного дома. При этом надо отметить, что деревянные балки легки в изготовлении и просты при монтаже, имеют низкую теплопроводность по сравнению со стальными или железобетонными конструкциями. Главный недостаток деревянных балок – низкая механическая прочность, требующая больших сечений, а также низкая устойчивость к поражению микроорганизмами и насекомыми-древоточцами и горючесть. Поэтому деревянные балки перекрытий требуется тщательно рассчитывать на требуемую нагрузку и обрабатывать антисептическими и огнезащитными средствами.
В стену балки заводят не менее чем на120 мми устраивают гидроизоляцию по периметру, кроме торца. Кроме того желательно закрепить балку анкером, заделанным в стену.
Сечение бруса и шаг укладки балок рассчитывается при проектировании дома в зависимости от ширины перекрываемого пролета. Если такого проекта нет, то сечение бруса выбирают побольше, а шаг укладки балок поменьше. Лучшее сечение для деревянной балки – прямоугольное с соотношением ширине к высоты1: 1,4. Так при ширине балки150 мм, ее высота должна быть около210 мм. При этом следует отметить, что оптимальный пролет для деревянных балок находится в пределах 2,5-4,0 метра. Балки перекрытия укладывают по короткому сечению пролета. Шаг монтажа деревянных балок каркасного строения рекомендуется выбирать равным шагу установки стоек каркаса.
При выборе сечения деревянной балки учитывают нагрузку собственного веса перекрытия, которая для балок междуэтажных перекрытий, как правило составляет 190-220 кг/м 2 , и нагрузку временную (эксплуатационную), значение которой принимают равной 200 кг/м 2 . Поэтому рекомендуется рассчитывать сечение деревянных балок на нагрузку на перекрытие равное 400кг/м 2 .
Определить сечение деревянных балок перекрытия при нагрузке 400кг/м 2 в зависимости от длины пролета и шага установки можно по таблице 1.

Таблица 1. Оптимальные сечения деревянных балок перекрытия при нагрузке 400 кг/м 2 .

Шаг установки,

Длина пролета, м


Если при устройстве межэтажного или чердачного перекрытия не планируется тепло,- звукоизоляция, а также если это перекрытие с неэксплуатируемым чердаком, то для меньших значений нагрузок можно по таблице 2 определить минимальные размеры сечения деревянных балок перекрытия.

Таблица 2. Минимальные сечения деревянных балок перекрытия при нагрузках от 150 до 350 кг/м 2 .

Сечение балок при длине пролета, м


В заключение можно отметить, что шаг установки балок перекрытия для данного строения – оптимален, а сечение нужно определять по таблицам.
Если сечение деревянных балок перекрытия недостаточно, оно – недостаточно раз перекрытие гуляет, следует установить дополнительные опоры под балки перекрытия. Это может быть выполнено в виде поперечной балки с опорой на стены или на колонны.
Если установка на нижнем этаже дополнительной опоры под балки перекрытия – не желательна, то можно установить поперечный брус поверх балок перекрытия и скрепить его с ними, а если возможно, то и с центральным прогоном стропильной системы. Это позволит перераспределить нагрузку между балками.
Имеется еще один вариант устранения прогиба балок – уменьшить шаг их укладки.

Добавлено: 25.05.2012 09:14

Обсуждение вопроса на форуме:

У меня на даче сделали перекрытие 2-ого этажа. Уложили лаги (брус 150*150мм шаг 500мм), прибили сверху фанеру толщ.=10мм. В некоторых местах перекрытие гуляет: вверх-вниз. Подскажите, пожалуйста, правильно ли я сделал шаг бруса и как можно усилить конструкцию?

(PDF) ПОВЫШЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ДЕРЕВЯННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ISSN 0536 – 1036. ИВУЗ. «Лесной журнал». 2016. № 1

118

Констатируя динамику развития нормальных напряжений по высоте

сечения в изгибаемом элементе, отмечаем, что именно нарастание объема

напряжений сжатия и смещения нейтральной оси приводит к перегрузке

волокон растянутой зоны.

В связи с этим рассмотрим физику этого процесса.

Известно, что древесина как природный полимер состоит из целлюлозы

в виде системы трубчатых волокон. Целлюлозные цепочки в стенках

трубчатых волокон частично (около 40 %) группируются в виде

кристаллических областей – мицелл, где цепи ориентированы параллельно и

прочно удерживаются межмолекулярными силами. Остальная часть (около

60%) так называемой аморфной целлюлозы состоит из неориентированных

областей, где нет полной взаимонасыщаемости цепей и где довольно легко

может происходить взаимодействие целлюлозы с другими веществами [7].

Очевидно, что в пластическом характере работы древесины на сжатие

определяющую роль играет аморфная часть целлюлозных волокон, когда

потеря устойчивости одного волокна вызывает догружение рядом распо-

ложенных волокон. Далее этот процесс увеличивает сжатую зону по высоте

сечения. Резюмируя отметим, что аморфная часть целлюлозы, обеспечивая

пластический характер деформаций сжатия, вместе с тем является причиной

уменьшения зоны деформаций растяжения. Это приводит к перегрузке

критических растянутых волокон и их разрыву.

Такова схема развития нормальных напряжений сжатия и растяжения в

деревянной балке при поперечном изгибе.

Обратимся к поставленной в работе задаче повышения несущей способ-

ности балки с учетом специфики работы на изгиб и анизотропии древесины.

Отметим несколько направлений: армирование древесины отдельными стерж-

нями [2] или послойное армирование высокомодульными сетками [3, 4]. Надо

признать, что оба способа очень эффективны, но и весьма затратны.

Другим, пока нереализованным способом, может стать усиление сжатой

зоны древесины путем модификации аморфной части целлюлозы [1, 6]. При

этом модификатор – полимер, попав в стенку клетки, способствует вовлече-

нию в механическую работу аморфной части целлюлозы, заполняя объем

между пучками фибрилл (в аморфной части целлюлозы) и мицелл [7]. Это

приводит к утолщению клетки и повышению ее прочности и жесткости.

Способов модификации древесины много, они отработаны и исполь-

зуются для повышения прочности и жесткости древесины [3]. Например, в

работе [5] приводятся сведения о пределе прочности при сжатии модифици-

рованной фенолоспиртами древесины сосны, который составил 92 МПа. Это

значение весьма близко к пределу прочности на растяжение немодифици-

рованной древесины сосны, т. е. их условные пределы пропорциональности

почти совпадают (см. рис. 2) и существенно изменяется динамика нарастания

нормальных напряжений в балке с модифицированным сжатым слоем.

Как это работает: Простые деревянные балки

Краткое описание: Балки имеют решающее значение для конструкции дома. Здесь Р. Брюс Ходли объясняет, как они поддерживают нагрузки здания, и демонстрирует, как изменения длины, ширины и глубины балки влияют на ее несущую способность и прогиб. Прочитайте полную статью с подробными диаграммами в PDF ниже.


Балки, определяемые как удлиненные элементы, нагруженные перпендикулярно их длинной оси, имеют решающее значение для конструкции дома.Обычно на ум приходит классический пример двойной или тройной балки 2x, поддерживающей балки перекрытия, но балки, стропила крыши, перемычки над окнами и дверями и лестничные косоуры — все это примеры балок.

Сегодня строители часто полагаются на конструкционные пиломатериалы — LVL, PSL, двутавровые балки и другие, — но размерные пиломатериалы по-прежнему широко используются. На практике строители не имеют права голоса по поводу прочности самой древесины; мы просто обязаны эффективно использовать внутреннюю силу.

Если вы знаете предел допустимого прогиба и вес, который должна выдерживать балка (и то, и другое предусмотрено строительными нормами), то можно выбрать тип, породу, класс, длину, ширину и глубину балки.

Простые деревянные балки

Хотя инженеры бесценны за свои знания расчетов, используемых для определения балок всех видов, включая более сложные установки, такие как неразрезные балки, балки с фиксированным концом и консольные балки, любой может применить принципы механики балки в целом, не вдаваясь в точные расчеты. , чтобы улучшить механические характеристики бесчисленных частей дома.Решение о том, где разместить опорную колонну или перегородку, когда выбрать двойные 2×8, а не одинарные 2×10, а также наиболее эффективный метод усиления балки меньшего размера, может выиграть от базового понимания взаимосвязи между балкой. грузоподъемность и ее жесткость. Вот как это работает.

Знайте варианты луча

Строители сталкиваются с двумя основными соображениями при выборе балки: во-первых, сколько она может нести и какие факторы влияют на ее несущую способность; во-вторых, насколько он будет прогибаться и какие факторы влияют на его прогиб.

Марка и вид балки имеют значение в этом отношении. Например, порода дерева, которая в два раза прочнее, может выдерживать в два раза больший вес, а порода с удвоенным допуском на изгиб, известным как модуль упругости, будет прогибаться вдвое меньше. Однако эта информация полезна только в том случае, если у вас есть выбор из большого количества пород дерева. Каркасные пиломатериалы обычно предлагаются всего в нескольких видах, поэтому более полезная информация, вероятно, будет заключаться в том, как изменения длины, ширины и глубины балки повлияют на ее несущую способность и прогиб.Эти изменения бывают либо прямыми (X увеличивается, а Y увеличивается), либо обратными (X увеличивается, а Y уменьшается).

Основы

Рассмотрим размерную деревянную балку с центральной нагрузкой, опирающуюся на две фиксированные точки и перекрывающую пространство между ними без помощи промежуточной опоры. Эта установка называется свободно опертой балкой и является самым простым примером.

Вес от груза выше заставляет балку изгибаться, создавая сжатие на верхней поверхности и растяжение на нижней.Оба напряжения достигают своего максимума в самой верхней и нижней части балки, а затем уменьшаются до нуля в центральной горизонтальной плоскости, называемой нейтральной осью. Напряжения также максимальны в середине пролета и уменьшаются до нуля на каждом конце балки, где она поддерживается.

Для получения дополнительных схем и подробностей об основах простых деревянных балок нажмите кнопку View PDF ниже.

From Fine Homebuilding #258

(PDF) Проблемы несущей способности деревянных двутавров

Procedia Engineering 190 (2017) 271 – 274

Доступно на сайте www.sciencedirect.com

1877-7058 © 2017 Опубликовано Elsevier Ltd. Это статья в открытом доступе в соответствии с лицензией CC BY-NC-ND

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 /).

Рецензирование под ответственность оргкомитета SPACE 2016

doi: 10.1016/j.proeng.2017.05.337

ScienceDirect

Структурно-физические аспекты строительной техники

Проблемы древесно-стружечных конструкций вместимость

Антонин Локая, Кристина Клаймонова,

aКафедра конструкций, Строительный факультет, Технический университет в Остраве, Л.Podeste 1875, Ostrava-Poruba, Czech Republic

Abstract

В настоящее время двутавровые балки на основе дерева становятся все более популярными. Они используются в каркасном строительстве и традиционных конструкциях

, таких как: потолочные балки, кровельные балки или столбы стен. Их использование целесообразно в энергосберегающих зданиях и пассивных домах

. В статье представлены результаты лабораторных испытаний клееных двутавровых балок из древесных материалов. Испытанная двутавровая балка

была создана путем соединения двух полок из конструкционной древесины и плиты ОСП.Двутавровые балки прошли испытания в аккредитованной лаборатории

на изгиб и сдвиг. Статистически оцененные результаты лабораторных испытаний несущей способности сравниваются с результатами

, полученными в результате расчета в соответствии с действующими европейскими стандартами.

© 2017 Авторы. Издано Elsevier Ltd.

Рецензирование под ответственность редакторов выпуска.

Ключевые слова: древесная основа; двутавр; балки; изгиб; грузоподъемность.

1.Введение

За последние несколько десятилетий использование деревянных конструкций значительно возросло. Деревянные двутавровые балки

обеспечивают дополнительные преимущества и возможности использования в конструкциях. Двутавровая балка способна выдерживать относительно сравнимую нагрузку с массивной деревянной балкой

той же высоты при значительно меньшем расходе материала. Фланцы формируются из призмы КВХ

, а стенка формируется либо из ДВП, либо из плит ОСП (в ​​зависимости от производителя).

С деревянными двутавровыми балками легче маневрировать благодаря малому весу. Если сравнивать цены нижних

и

секций деревянного двутавра, то у них стоимость на полноценные профили еще ниже. Хотя двутавровая балка содержит меньше материала

, это продукт, который требует более высокой добавленной стоимости и должен быть компенсирован. Для более высоких профилей, свыше

примерно 240 мм, которые больше не могут использоваться для деревянных балок, вместо них лучше использовать клееные балки

.

* Автор, ответственный за переписку. Тел.: 597 321 925; факс: 597 321 925.

Адрес электронной почты: [email protected]

© 2017 Опубликовано Elsevier Ltd. Это статья в открытом доступе под лицензией CC BY-NC-ND

(http:/ /creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Рецензионная рецензия при ответственности Оргкомитета космического космоса 2016

(PDF) Несущая мощность твердых древесин балок с высотой малого поперечного сечения, усиленная с композитными листами

307

Диагностика Elementów Betonowych Po Pożarze

4.РЕЗЮМЕ

Предметом испытаний был анализ статической работы

сосновых балок малой высоты поперечного сечения

, усиленных композитными листами. В качестве арматуры

использовались стекло и полимерные листы, армированные углеродным волокном

.

Результаты предварительных испытаний, проведенных

, показали, что усиление зоны растяжения композитными тканями

способствовало в первую очередь повышению несущей способности балок.

Увеличение в случае группы балок, усиленных

стеклянными листами, составило 15% и 48% в случае

с использованием углеродных листов. Кроме того, для обоих типов волокон следует отметить значительное увеличение

испытаний на стойкость и долговечность. Таким образом, можно сделать вывод

, что композитные листы являются выгодным решением для усиления балок

и других гнутых элементов.

4. PODSUMOWANIE

Przedmiotem badań była analiza pracy statycznej

sosnowych belek o niskim przekroju wzmocnio-

nych matami kompozytowymi.Jako wzmocnienie

zastosowano maty zbrojone włóknem szklanym

i węglowym.

wyniki przeprowadzonych badań wstępnych wska-

Zują, że Wzmocnienei redefy Rozciąganej za Pomocą

Тканин Композитович wpłynęło przede wzzystkim

na wzrost nośności Белек. Wzrost Nośności dla Belek

Wzmocnionych

Wzmocnionych Matami Szklanymi Wyniósł 15% W oraz

48% W Przypadku Zastosowania Mat Węglowych, DLA

Których Jednocześnie Odnotowano Istotny Przyrost Mo-

Dułu Spreężystości Przy Zginaniu.Oprócz tego dla obu ty-

pów włókien stwierdzono istotny przyrost ugiencia oraz

czasu trwania do zniszczenia. Można zatem stwierdzić,

że maty kompozytowe stanowią korzystne rozwiązanie

w przypadku wzmacniania belek oraz innych elemen-

tów zginanych.

Таблица 3. Результаты испытаний

Таблица 3. Wyniki badań

Параметр Ссылка Балки Балки усиленные

с листами из стеклопластика

Балки усиленные

с листами из углепластика

Максимальная сосредоточенная сила [.61 16,85 21,66

Максимальный изгибающий момент [кНм] 3,51 4,04 5,20

Прочность на изгиб [МПа] 41,10 47,38 (+15%) 60,93 (+48%)

Деформация, соответствующая максимальному сосредоточенному усилию

27 29,72 68,84 (+232%) 75,25 (+252%)

Наработка на отказ [с] 254 590 645

В таблице представлены средние арифметические значения измеренных параметров.

ССЫЛКИ

[1] Библис, Э.Дж.: Анализ композитных балок из дерева и стекловолокна внутри и за пределами упругой области.Лесные товары

Журнал 15 (2), 1965, стр. 81–88.

[2] Де Хесус А. М. П., Пинто, Дж. М. Т., Мораис, Дж. Дж. Л.: Анализ балок из цельного дерева, усиленных ламинатом из углепластика

различных длин. Строительство и строительные материалы 35, 2012 г., стр. 817–828.

[3] Гезер, Х., Айдемир, Б.: Влияние полимерного материала, армированного углеродным волокном, на огненные и сосновые леса.

Материалы и дизайн 31, 2010 г., стр. 3564–3567.

[4] http://www.sp-reinforcement.pl/pl-PL

[5] Li, Y-F., Tsai, M-J., Wei TF., Wang WC: Исследование деревянных балок, усиленных композитными материалами FRP.

Строительство и строительные материалы 62, 2014, стр. 118–125.

[6] Nowak T.: Wzmacnianie Drawnianych konstrukcji zabytkowych przy użyciu taśm węglowych. Wiadomości

Konserwatorskie 14, 2003, стр. 21-27.

[7] Kossakowski, P.: Несущая способность деревянных балок, армированных композитными листами.Структура и окружающая среда, 3 (4), 2011, стр. 14-22.

[8] ПН-ЕН 338:2016-06 Лесоматериалы конструкционные. Классы силы.

[9] PN-EN 408+A1:2012 Деревянные конструкции. Конструкционная древесина и клееный брус. Определение ряда

физико-механических свойств.

[10] Raftery, GM, Kelly, F.: Базальтовые стержни FRP для армирования и ремонта древесины. Композиты: Часть B 70, 2015, стр.

9–19.

[11] Theakston, F.H.: Технико-экономическое обоснование усиления деревянных балок стекловолокном.Canadian Agriculture

Engineering, январь 1965 г., стр. 17–19.

Может ли крыша выдержать вес балок?

Дома с потолочными балками варьируются от бревенчатых домиков до современных пентхаусов. В некоторых домах деревянные балки используются для украшения и создания атмосферы, в то время как в других домах они нужны для стабильности и поддержки. В любом случае, балки могут добавить красоты и стиля вашему дому. Но прежде чем использовать потолочные балки, вы должны сначала убедиться, что ваш дом конструктивно способен выдержать вес.

Для проектирования дома необходимы конструктивные элементы, способные выдержать вес всей конструкции, расположенной над ними. Стропильные фермы являются самыми верхними несущими элементами в доме. Они соединяют стены и поддерживают вес самой крыши. Грузоподъемность стропильных ферм жилых домов представляет собой максимальную нагрузку, которую они могут выдержать до разрыва. Инженеры и строители измеряют эту мощность в фунтах на квадратный фут или PSF. Полная PSF для крыши включает в себя постоянную или постоянную нагрузку, которая представляет собой вес самой крыши, плюс временную нагрузку на крышу, которая представляет собой вес, добавляемый снегом, ветром и дождем.Крыша также должна выдерживать дополнительный вес бригады кровельщиков, который называется динамической нагрузкой. Допустимая нагрузка на стропильные фермы жилых домов различается, но обычно находится в диапазоне от 40 до 60 фунтов на квадратный фут. Только снег может добавить до 20 фунтов на квадратный фут, поэтому важно использовать в строительстве легкие кровельные материалы. Квадратные метры относятся ко всей площади крыши, которую должны поддерживать фермы.

Грузоподъемность определенной фермы крыши жилого дома будет различаться в зависимости от конструкции фермы, в том числе от того, как распределяется нагрузка.Пролет фермы, шаг и даже тип дерева также влияют на грузоподъемность. Инженеры должны использовать все эти переменные, чтобы определить формулу для измерения несущей способности крыши.

В наши дни большинство ферм для крыш жилых домов изготавливаются заранее, поэтому строители могут получить фермы, которые имеют адекватные рейтинги PSF для регионального снегопада, материала крыши и количества ферм, включенных в проект дома.

Сегодня у домовладельцев больше выбора, чем когда-либо прежде, когда они хотят использовать деревянные балки для своего дома.В новых домах, как правило, можно устанавливать традиционные балки из цельного дерева, поскольку они могут быть добавлены в конструкцию и рассчитаны на несущую способность крыши. При реконструкции большинство крыш, не рассчитанных специально на нагрузку, не могут выдержать вес традиционных балок из цельного дерева.

Еще одна проблема с традиционными деревянными балками заключается в том, что древесина все еще содержит влагу, оставшуюся после того, как дерево было живым. По мере того как эти балки со временем высыхают, они могут деформироваться, трескаться и скручиваться, вызывая растрескивание гипсокартона или даже провисание ферм крыши.Иногда возникает проблема только с одной деревянной балкой, которую необходимо заменить. Теперь ее можно заменить более эффективной коробчатой ​​балкой.

Коробчатая балка неотличима от цельной деревянной балки, но коробчатая балка полая, поэтому вес не имеет значения. Изготовленные на заказ коробчатые балки могут быть настолько хорошо подобраны к существующим деревянным балкам, что трудно сказать, какая балка была заменена.

Эти балки изготовлены из красивого цельного дерева толщиной в один дюйм, но они намного легче, поэтому их легче транспортировать и устанавливать.Из-за того, как они сделаны, древесина содержит меньше влаги, что снижает вероятность деформации и скручивания.

Кроме того, нестандартные балки могут быть изготовлены на заказ любого размера, в то время как традиционные балки со сплошным сердечником ограничены размером дерева, из которого они сделаны. Кроме того, поскольку вес не имеет значения, их можно использовать в любой комнате. Использование балок со сплошным сердечником часто сдерживалось весом балки, достаточно длинной, чтобы перекрыть комнату, например, двадцатифутовая балка со сплошным сердечником будет в два раза больше, чем десятифутовая балка.

Современные коробчатые балки изготавливаются из досок, изогнутых под углом, поэтому они скрепляются между собой в пустотелую коробку. Они неотличимы от балок со сплошным сердечником, но они легче, дешевле и никогда не требуют ремонта. Коробчатые балки доступны в различных породах дерева и отделки, чтобы дополнить декор любого дома.

Гостевой блог Автор: Woodland Custom Beam Company – Майк Капуццо
4107 East Ashler Hills Drive
Cave Creek, Arizona 85331

Офис: 480-575-6758
Электронная почта: [email protected]
Веб-сайт: http://woodlandbeam.ком

Расчет свободно опертых деревянных балок при температуре окружающей среды и высоких температурах | MM Fonseca

[1] Пилотные проекты Леонардо да Винчи, Учебные материалы по проектированию и испытанию деревянных конструкций – TEMTIS , Справочник 1 – Деревянные конструкции, (2008).

[2] Winady J, Rowell R. Справочник по химии древесины и древесных композитов , глава 11: Химия прочности древесины, CRC Press LLC, (2005).

[3] CEN, EN1995-1-2: Еврокод 5: Проектирование деревянных конструкций.Часть 1-2: Общий структурный расчет пожарной безопасности , Брюссель, 2003 г.

[4] До М.Х., Спрингер Г.С., (1983), Время разрушения нагруженных деревянных балок во время пожара. Журнал пожарных наук , 1, 297-303.

[5] Дэвид Л.П. Коуто, Эльза М.М. Фонсека, Пауло А.Г. Пилото, Хорхе М. Мейрелеш, Луиза М.С. Баррейра, Дебора РСМ. Феррейра, (2016), Перфорированные ячеистые деревянные плиты под огнем: численные и экспериментальные подходы. Журнал строительной техники , 8, 218-224. дои: 10.1016 / j.jobe.2016.10.007

[6] EMM. Фонсека, DCS. Коэльо, LMS. Баррейра, (2012), Конструкционная безопасность деревянных балок в условиях термической и механической нагрузки. Международный журнал техники безопасности , 2/3, 242-255. doi:10.2495/SAFE-V2-N3-242-255

[7] EMM. Фонсека, Л. Баррейра (2011), Экспериментальный и численный метод определения слоя древесного угля при высоких температурах из-за анаэробного нагрева. Международный журнал техники безопасности , 1/1, 65-76.doi:10.2495/SAFE-V1-N1-65-76

[8] EMM. Фонсека, Л. Баррейра, «Высокие температуры в параллельном или перпендикулярном направлении волокон древесины: численное и экспериментальное исследование», WIT Press, Четвертая международная конференция по технике безопасности IV , М. Гуарасио, Г. Реньерс, К.А. Бреббиа, Ф. Гарциа (ред.), Бельгия, том 117, (2011), стр. 171–183. doi:10.2495/SAFE110161

[9] EMM. Фонсека, Л. Баррейра, «Определение скорости обугливания сосновых профилей, подвергающихся воздействию высоких температур», WIT Press, Третья международная конференция по технике безопасности , М.Гуарасио, Калифорния Бреббиа, Ф. Гарциа (ред.), Италия, том 108, (2009 г.), стр. 449–457. doi:10.2495/SAFE0

[10] CEN, EN1995-1-1: Еврокод 5: Проектирование деревянных конструкций. Часть 1-1: Общие общие правила и правила для зданий , Брюссель, 2004.

[11] М. Таваккол-Хах, В. Клингш, «Модель расчета для прогнозирования времени огнестойкости деревянных элементов», Наука о пожарной безопасности – Материалы Пятого Международного Симпозиума , (1997), стр. 1201-1211. дои: 10.3801/IAFSS.FSS.5-1201

[12] Robert H Wite, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering , Аналитические методы определения огнестойкости деревянных элементов, Раздел 4, NFPA, (2008), стр. 346- 366.

[13] Ассоциация производителей деревянных конструкций, Пожарная безопасность в деревянных зданиях, 7 Бюллетень проектирования деревянных конструкций , REV0-11.11.14/EB007.

Исследование прочности балок из клееного бруса с круглыми отверстиями: разница в конструктивных характеристиках однородной и разнородной древесины | Journal of Wood Science

Испытания материалов

Данные по прочности на сдвиг параллельно волокнам, полученные в результате экспериментов с материалом, существующие данные по прочности на сдвиг параллельно волокнам для хвойных деревьев [14] и связь между плотностью ρ и прочность на сдвиг параллельно волокнам с поверхностью сдвига 30 мм × 30 мм для 20 пород деревьев (уравнение3) [15] представлены на рис. 13. Данные по прочности на растяжение перпендикулярно волокнам, полученные из экспериментов с материалами, существующие данные по прочности на растяжение перпендикулярно волокнам для хвойных деревьев [14], и связь между плотностью ρ и предел прочности при растяжении перпендикулярно зерну с поперечным сечением при растяжении 25 мм × 50 мм для трех пород деревьев (уравнение 4) [15] показаны на рис. 14. Энергия разрушения в режиме I, полученная в результате экспериментов с материалом, и соотношение между плотностью ρ и энергией разрушения моды I для сосны обыкновенной (ур.{2} } \right) = 1070 \times \rho — 162,$$

(5)

Рис. 13 Рис. 14

Прочность на растяжение, перпендикулярно зерному

Рис. 15

Энергия разрушения для режима I

Таблица 1 Элемент тестирования результатов

Где ρ (G / см 3 ) — плотность.

Испытания балок на изгиб

Все образцы с D / H  = 1/15 и одна из клееных балок из разносортной древесины с D / H  1=  при изгибе без трещин, связанных с отверстием.Другие образцы разрушились из-за трещин в отверстиях, как показано на рис. 16. Образцы с трещинами в отверстии сначала имели короткую трещину в верхней части силовой стороны, а затем после того, как трещина распространилась на некоторую длину, образовалась трещина. трещина образовалась в нижней части со стороны опоры, и трещина распространилась на торцевую поверхность, что привело к снижению несущей способности. Некоторые образцы также разрушались с одновременным образованием всех трещин.

Рис. 16

Окончательное состояние разрушения отверстий

Зависимость нагрузки от смещения показана на рис.17. Нагрузка — это значение, измеренное в точке силы, а смещение — это величина отклонения в точке силы. В 80% образцов, на которых первоначальные трещины можно было идентифицировать визуально, первоначальные трещины возникали, когда отклонение в точке приложения усилия было смещено на 0,2–0,5 мм. В частности, 0,2 мм был наиболее распространенным (36%). Значения смещения не сильно изменились для разных размеров образцов. В [8] начальная трещинная нагрузка определялась как нагрузка, при которой прогиб в точке приложения силы был смещен на 0.2 мм по этой причине. В этом исследовании нагрузка при прогибе в точке усилия 0,2 мм была определена как начальная трещинная нагрузка таким же образом. Максимальные нагрузки для всех образцов и начальные растрескивающие нагрузки для образцов, которые разрушились из-за растрескивания, показаны в таблице 2. На рисунке 18 показано соотношение между отношением максимальной нагрузки или начальной растрескивающей нагрузки к D / H для клееный брус, состоящий из однородной и разносортной древесины. Соотношение прочности материала внутренней пластины также показано прямой линией.За исключением начальной растрескивающей нагрузки D / H  = 1/5 при H  = 150 мм, соотношение испытаний на изгиб было меньше, чем свойства материала, а максимальная нагрузка и начальная растрескивающая нагрузка не Клееный брус, изготовленный из однородной и разнородной древесины, сильно различается.

Рис. 17

Соотношение нагрузка-перемещение в точке нагружения

Таблица 2 Максимальная нагрузка и начальная трещинная нагрузка Рис.18

Соотношение максимальной нагрузки и начальной трещинной нагрузки в древесине однородной и разнородной

Оценка экспериментальных значений однородной древесины, экспериментальные значения оценивались по уравнениям. (1, 2). Растягивающее напряжение, перпендикулярное зерну, действующее вокруг отверстия, показано на рис. 19, которое было получено из анализа на рис.8. Результаты анализа показывают, что при действующей на отверстие поперечной силе

Q  =  BHτ 1 и постоянном отношении диаметров отверстия D / H распределение σ имеет вид почти то же самое. Все максимальные значения σ находятся при θ  = 45°, и предполагается, что трещины образуются и распространяются параллельно направлению зерна (направление X ) из этого положения. Это в целом согласуется с расположением первой трещины при испытаниях балок на изгиб.Максимальные значения σ на рис. 19 были примерно на 14 % ниже для клееного бруса из разнородной древесины, чем для клееного бруса из однородного бруса при D / H  = 1/ 3, на 13% ниже при D / H  = 1/5 и на 10% ниже при D / H  = 1/10.

Рис. 19

Растягивающие напряжения перпендикулярно зерну вокруг отверстия

Распределение растягивающих напряжений перпендикулярно зерну и касательных напряжений в предполагаемом месте разрушения показано на рис.20. Положение вокруг отверстия устанавливается равным x  = 0, а по горизонтальной оси — x / D . Результаты анализа показывают, что распределение напряжений практически одинаково на разных высотах балки. Соотношение напряжений в клееных клееных балках, состоящих из древесины однородной и разнородной древесины, не сильно изменилось с положением x / D , а отношение было несколько постоянным. Среднее напряжение для использования в уравнении. (1) можно найти в уравнении{\prime}_{{{\text{ms}}}} }}{D}} \right) + a_{0} .$$

(6)

Рис. 20

Напряжение в месте расщепления

На рисунке 21 показано сравнение расчетных и экспериментальных нагрузок при растрескивании в испытаниях на изгиб, рассчитанных по уравнениям (1, 2) с использованием средних значений из таблицы 1. Расчетные значения для клееного клееного бруса из однородной древесины (кал. ур. (1), гомо. ур. (2), L110) и клееного клееные балки, состоящие из разносортной древесины (кал.уравнение (1), гетеро. уравнение (2), L80). Кроме того, расчетные значения напряжений в клееных клееных балках из однородной древесины с использованием прочности материала марки L80 также приведены в качестве справочных значений (кал. ур. (1), гомо. ур. (2) , Л80). Расчетные значения D / H  = 1/3 и D / H  = 1/5 являются хорошими оценками несущей способности при начальном растрескивании, а расчетное значение D / H  = 1/10 находится примерно посередине между начальной и максимальной несущей способностью.Отношение (расчетное значение Homo. L110)/(расчетное значение Homo. L80) равно 1,21, что совпадает с ( F t 90 для L110)/( F t 90 для L80). Однако отношение (расчетное значение Homo. L110)/(расчетное значение Hetero. L80) меньше отношения свойств материала, как показано на рис. 18, которое составляет 1,05 для D / H  = 1 /3, 1,08 для D / H  = 1/5 и 1,09 для D / H  = 1/10.

Рис. 21

Экспериментальные и расчетные значения

Для H  = 150 мм образец D / H  = 1/3 из клееного бруса, состоящего из неоднородного клееного бруса, имел трещину на 1/3 лист древесины марки Л100. Поэтому результаты расчетов с использованием прочности материала древесины марки Л80 отличались от реальной ситуации. Модуль Юнга и плотность имеют линейную зависимость [17]. Прочность на сдвиг и энергия разрушения в режиме I имеют линейную зависимость от плотности, как показано в уравнениях.(3, 5). Кроме того, прочность на растяжение имеет нелинейную связь с плотностью (уравнение 4), но на рис. 14 показано, что ее можно оценить с помощью линейной зависимости. Поэтому, поскольку испытания материала древесины класса L100 не проводились, предполагалось, что ее модуль Юнга и прочность материала имеют линейную зависимость, а прочность материала древесины класса L100 оценивалась по средней прочности материала класса L80. и древесина класса Л110. Расчетная прочность материала древесины марки Л100 составила F s  = 7.89 N / MM 2 , F T T T T = 2 , и г I C = 407 нм / м 2 . На рисунке 21 показаны расчетные значения для клееного многослойного материала с D / H  = 1/3 на основе расчетной прочности материала древесины класса L100. Отношение (расчетное значение Homo. L110)/(расчетное значение Hetero. L100) для D / H  = 1/3 составило 0,93.

Различия в уровнях напряжения вокруг отверстия

Многие нормы и предложения по проектированию [1,2,3,4,5,6] также требуют растягивающего напряжения, перпендикулярного волокнам, действующего на отверстия, при условии, что балки полностью состоит из однородной древесины.Поэтому напряжения, действующие на отверстия в клееных клееных балках из разнородной древесины и клееных клееных балках из однородной древесины, были определены с помощью анализа на рис. 10 и сопоставлены. Затем мы исследовали скорость снижения напряжения, действующего на отверстия, в случае клееных клееных балок, состоящих из разнородной древесины, которая указана в JAS [7].

На рис.22. Напряжения, действующие на отверстие, симметричны или обратно симметричны относительно центра отверстия. Растягивающие напряжения, перпендикулярные волокнам, и напряжения сдвига, действующие на отверстия в клееных клееных брусах из однородной древесины и клееных клееных балках из разнородной древесины (Э105-Ф300 и Э55-Ф200), определяемые по методу численный КЭ анализ, показаны на рис. 23 и 24. Напряжения показаны только для одной четверти отверстий. Соотношение напряжений, действующих на отверстия клееных клееных балок, состоящих из однородной и разнородной древесины, было постоянным с небольшим изменением положения.

Рис. 22

Напряжение вокруг отверстия, гомо

Рис. 23

Напряжение вокруг отверстия, гетеро. E105-F300 и Homo

Рис. 24

Напряжение вокруг отверстия, гетеро. E55-F200 и Homo

Распределения напряжения при изгибе и сдвиге из теории Бернулли-Эйлера для клееных клееных балок, состоящих из древесины разнородного сорта, и клееных клееных балок, состоящих из древесины однородного сорта, показаны на рис. 25а. Соотношения максимального напряжения изгиба ( σ Внутренний на рис.25а) к максимальному касательному напряжению ( τ Макс. на рис. 25а) во внутренней пластине для того же изгибающего момента или той же перерезывающей силы в клееных клееных балках из разносортной древесины (рис. 25б) и клееные клееные балки, состоящие из однородной древесины по определению JAS [7], показаны на рис. 25c. Отношение напряжения изгиба составляет k M , а отношение напряжения сдвига составляет k Q . На рис. 26 сравнивается отношение максимального напряжения на рис.23 и 24 с k M и k Q (рис. 25c). Для малых значений D / H отношения для случая k Q и чистой поперечной силы (центр отверстия), полученные методом МКЭ, почти равны, а отношения для случая чистого изгибающего момента полученные по k M и FEA почти равны. Однако по мере увеличения D / H результаты МКЭ становятся меньше, чем у k Q и k M .

Рис. 25

Напряжение изгиба и напряжение сдвига во внутренней пластине клееного бруса из разнородной древесины и клееной клееной балки из однородной древесины

Рис. 26

Отношение напряжений во внутренней пластине

На рисунках 27 и 28 показаны напряжения клееных клееных балок, состоящих из однородной древесины на рис. 23 и 24 умножить на k Q или k M .На рисунках 29 и 30 показано распределение напряжений в направлении, параллельном зерну (растягивающие напряжения перпендикулярно зерну σ и касательные напряжения τ ) при ) и θ  = 45° ( y / D  = 0,35). Напряжения в клееных брусах из однородной древесины умножают на k Q или k M .В случае небольших значений D / H результаты практически равны напряжениям в клееных клееных брусах, состоящих из разносортной древесины. Однако по мере увеличения D / H напряжения в клееных клееных балках, состоящих из однородной древесины, умноженные на k Q или k M 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Рис. 27

Напряжение вокруг отверстия, гетеро.E105-F300 и Homo

Рис. 28

Напряжение вокруг отверстия, гетеро. E55-F200 и Homo

Рис. 29

Распределение напряжения в направлении, параллельном зерну, гетеро. E105-F300 и Homo

Рис. 30

Распределение напряжения в направлении, параллельном волокнам, гетеро. E55-F200 и Homo

Можно сделать вывод, что при низких значениях D / H напряжения в клееных клееных брусах из однородной древесины можно умножить на k Q или к М на рис.25в для получения напряжений в клееных клееных балках из разносортной древесины. Кроме того, если D / H меньше 0,5, напряжения в клееных клееных брусах, сложенных из разносортной древесины, не будут занижены даже при больших D / H .

Балка какого размера мне нужна для пролета 18 футов

Какой размер балки мне нужен для пролета 18 футов, размер балки для пролета 18 футов, размер ж/б балки для пролета 18 футов, размер стальной балки для пролета 18 футов, размер деревянной балки для пролета 18 футов, размер балки lvl для пролета 18 размах ног.

Балка обычно изготавливается из железобетона с арматурой из стали. или изготовленный из древесины, деревянной конструкции или клееного бруса (LVL) или Glulam является одним из наиболее широко используемых изделий из инженерной древесины для строительных применений.

Это несущая конструкция и изгибаемый элемент из бетона, которые по вертикали передают всю поступающую статическую нагрузку, временную нагрузку и собственную нагрузку железобетонной плиты на колонну через соединение балки колонны по всей длине элемента конструкции.

Размер балки, как правило, зависит от пролета между двумя опорами и всей действующей на нее нагрузки. Балка представляет собой элемент конструкции, на который воздействуют изгибающие напряжения и силы сдвига. Размер балки (ширина и глубина балки) определяется различными типами поперечных сил и напряжений.

Когда балка подвергается нагрузке, развивается изгибающий момент, и несущая способность балки зависит в основном от глубины балки.

Как можно определить размер балки? В случае железобетонных балок подходящая ширина балки принимается на основе опыта, величины максимального изгибающего момента и, в некоторых случаях, на основе ширины имеющейся стены ниже балки.Эта ширина должна быть достаточной для того, чтобы арматурные стержни имели достаточное боковое покрытие и расстояние между стержнями. После принятия ширины эффективная глубина балки рассчитывается на основе изгибающего момента, а затем определяется общая глубина балки путем добавления эффективного покрытия к расчетной эффективной глубине.

Балка бывает разных типов, таких как консольная балка, сплошная балка, просто поддерживаемая балка, фиксированная балка, нависающая балка, перемычка, основная балка и второстепенная балка.Консольная балка представляет собой жесткий конструктивный элемент, проходящий горизонтально, один конец которого свободен и опирается только на один конец. Просто поддерживаемая балка поддерживается двумя концами, а неразрезная балка поддерживается более чем двумя опорными концами.

Балка снабжена верхним стержнем, испытывающим сжатие, и нижним стержнем, испытывающим растяжение. В основном натяжной стержень сталкивается с изгибающим моментом, и стремена которого предназначены для противодействия сдвиговым силам.

Мы всегда можем взять стандартный размер железобетонной балки размером не менее 230 мм x 230 мм (9 дюймов x 9 дюймов), в котором ширина и глубина балки составляют 230 мм (9 дюймов).Глубина балки увеличивается или уменьшается в зависимости от их пролета и нагрузки на балку. Теперь возникает замечательный вопрос «какой размер балки мне нужен для пролета 18 футов?».

Существуют различные методы определения размера луча, ширины и глубины луча. 1) IS 456:2000, 2) Метод правила большого пальца

1) В соответствии с IS 456:2000 для расчета минимального размера железобетонной колонны для 2-3-этажного здания рекомендуется: — a) для отношения пролета консольной балки к эффективной высоте равно 7 (пролет/эффективная глубина = 7) , b) для свободно опертой балки отношение пролета к эффективной глубине равно 20 (пролет/эффективная глубина = 20) и c) для неразрезной балки отношение пролета к эффективной глубине равно 26 ((пролет/эффективная глубина = 26).

2) Метод правила большого пальца :
Вы также можете рассчитать размер и глубину балки в соответствии с методом правила большого пальца, упомянутым ниже:- 1 фут (пролет балки) = 1 дюйм (глубина балки). ширина балки 18 футов, тогда глубина балки будет 18 дюймов, глубина балки принята равной 18″, а ширина балки 18/1,5 = 12″, принята за 12″.

Балка какого размера мне нужна для пролета 18 футов

Размер железобетонной балки для пролета 18 футов :- для пролета 18 футов размер усиленной балки для 2-3-этажного жилого дома, используя правило большого пальца, составляет около 10 ″ × 18 ″, в котором ширина балки составляет 10 дюймов, а высота балки составляет 18 дюймов, обеспечивая как минимум 4 стержня 12 мм вверху, 4 стержня 16 мм внизу из Fe500 со скобами [email protected] ″ C / C и марка бетона M20 с соотношением (1: 1.5:3) с прозрачной крышкой 25 мм.

Стальная балка или размер rsj для пролета 18 футов : – в соответствии с общим эмпирическим правилом, для размера пролета 18 футов стальной балки или универсальной балки, или двутавровой балки, или балки UB, или горячекатаного профиля, или балки из прокатной стали (RSJ) должен быть ISMB 300 или UB 300×140 или W12, используемый для жилых зданий или проектов или сооружений, в которых глубина сечения балки составляет 300 мм (12 дюймов), а ширина полки или ширина балки составляет 140 мм (5,5 дюйма). Это идеальный, стандартный и наиболее подходящий размер стальной балки или балки RSJ, используемой для пролета 18 футов при нормальных условиях нагрузки.

Размер деревянной балки для пролета 18 футов: – в соответствии с общим эмпирическим правилом, для пролета 18 футов размер деревянной балки или деревянного бруса должен быть 2×12, которые должны располагаться на расстоянии 16 дюймов от центра, используемого для жилого здания или проекты или конструкции, в которых глубина сечения балки составляет 300 мм (12 дюймов), а ширина балки составляет 50 мм или 2 дюйма. В общих чертах, балка или балка, расположенные на расстоянии 16 дюймов друг от друга по центру, могут иметь длину в 1,5 раза больше их глубины в дюймах. 2×12 может охватывать до 18 футов.

Размер балки LVL для пролета 25 футов : согласно общему правилу, для пролета 18 футов размер балки LVL или GLULAM должен быть от 9 до 10 дюймов в глубину и 3 дюйма в ширину, поэтому вам понадобится что-то вроде 9 -10 ″ GLULAM или LVL для пролета до 18 футов и могут использовать простые пиломатериалы размером 2 × 12 на расстоянии 16 дюймов от центра в качестве балок пола, используемых для жилых зданий или проектов.

Балка какого размера должна иметь пролет 18 футов :- согласно общему эмпирическому правилу и рекомендациям, деревянная балка размером 2×16, 3-2×16 или 6×16, прибитая гвоздями, может иметь пролет 18 футов. Таким образом, для 18-футового пролета вам понадобится как минимум 3-2×16 или 6×16 деревянных балок. Для 18-футовых пролетов деревянная балка должна быть не менее 16 дюймов в глубину и 6 дюймов в ширину (3-2×16), используемая для жилых зданий, деревянных каркасных конструкций или проектов.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.