Составная балка из бруса: Балки системы В. С. Деревягина конструкция и расчет – виды, подбор сечения и пример расчета

Содержание

Балки системы В. С. Деревягина конструкция и расчет

Конструкция составной балки, предложенная В. С. Деревягиным, состоит из двух или трех брусьев, связанны между собой пластинчатыми нагелями из твердого дерева).

Гнезда для пластинок выбираются при помощи переносного цепного электродолбежника. Благодаря податливости пластинок, работающих на изгиб, хорошо обеспечивается их совместная работа. В случае применения брусьев повышенной влажности появление трещин на боковых поверхностях предупреждается устройством продольных вертикальных пропилов на верхней и нижней сторонах брусьев. Суммарная глубина пропилов должна быть не более 1/3 высоты отдельного бруса.


Составная балка системы В. С. Деревягина

По сравнению с другими составными балками (например на шпонках или колодках) конструкция Деревягина имеет значительные преимущества. Большим достоинством этих конструкций является отсутствие в них стяжных болтов, которые необходимы в составных балках на шпонках. Балки Деревягина можно изготовлять из окантованных бревен с использованием естественного сбега. Наибольший пролет балок этой конструкции определяется стандартной длиной лесоматериалов (для брусьев не более 6,5 м и для бревен — не более 8 м).

Расчет составных балок Деревягина сводится к подбору сечения элементов балки, определению числа пластинок и вычислению величины строительного подъема.

Проверка на прогиб составной балки ведется с учетом снижения момента инерции поперечного сечения. При этом коэффициент снижения  к моменту инерции принимается по таблице. Количество пластинок на полупролете балки определяется по формуле.

Если полученное число пластинок не размещается в шве, то сечение составной балки следует увеличить и весь расчет следует сделать вновь.

При изготовлении балок Деревягина требуется тщательно отбирать лесоматериал с учетом вида работы элементов. Для нижних растянутых брусьев рекомендуется использовать лесоматериал первой категории, а для верхних сжатых — второй. При изготовлении балок из трех брусьев для средних брусьев разрешается применять лесоматериал третьей категории (при обязательном ограничении глубин горизонтальных трещин в одном сечении, суммарная глубина которых не должна быть больше  1/3 ширины бруса b). Пластинчатые нагели делаются из древесины с влажностью не более 15%.

Сборка составных балок Деревягина производится на специальном станке, приспособленном для изготовления одновременно двух балок и состоящем из средника с прикрепленными к нему короткими прокладками с двумя хомутами. До забивки пластинок балкам придается строительный подъем. Плотность швов в брусьях обеспечивается установкой дополнительных струбцинок. Дальше, после разметки гнезд, производится долбление их цепным электродолбежником, с последующей установкой пластинок в гнездах легким ударом деревянного молотка.

При глухих гнездах обе балки вместе со средником переворачиваются, и весь процесс установки пластинок повторяется.

После установки всех пластинок хомуты освобождаются, готовые балки вынимаются из станка, а на концах их ставится по одному стяжному болту.

Рассмотренный выше механизированный способ выбирания гнезд, при тщательной заготовке самих пластинок, автоматически обеспечивает плотность их установки как во время транспортировки, так и в процессе эксплуатации балок.

Составная балка конструкции В. С. Деревягина - Крыши

26 апреля 2011

В качестве несущих конструкций применяют балки — прямоугольные, одно- и двускатные, составные и металлодеревянные, цельные и клееные.

По толщине балки могут состоять из двух или трех брусьев хвойной древесины, соединенных пластинчатыми нагелями. Так как по длине балки стыковать не допускается, длина их ограничивается размером 6,5 м. Лишь из окантованных бревен длиной 9 м можно изготовлять составные балки для пролетов до 9 м.

Составные балки применяют в перекрытиях, а также в качестве верхних поясов ферм. Наиболее распространенной конструкцией является балка В. С. Деревягина. Балки изготовляют из брусьев 1-го сорта влажностью до 20 %.


Составная балка конструкции В. С. Деревягина

Составная балка конструкции В. С. Деревягина

Составная балка конструкции В. С. Деревягина

Составная балка конструкции В. С. Деревягина и приспособление для сборки:

а — общий вид балки, б — разрез балки, в — порядок установки нагелей, г — нагель, д — приспособление для сборки балок на пластинчатых нагелях;

1 — втулка, 2 — вал, 3 — электродолбежник, 4 — распорки, 5 — пластинчатый нагель, 6 — тяж, 7 — скоба, 8 — стойка, 9 — козелки, 10 — швеллер, 11 — брус балки, 12 — отметка центрирования.


Пластинчатые нагели делают из древесины твердых пород (дуба, реже березы) влажностью до 10 %. Нагели устанавливают с обоих концов, за исключением средней части, в которой сдвигающие усилия сравнительно небольшие.

Изготовляют балки на специальном приспособлении, состоящем из двух опор (подставок-стоек) 8, на которых расположен вал 2, вращающийся в двух втулках 1. По обе стороны вала на козелках 9 расположены брусья 11.

Балки хомутами-тяжами 6 стягивают на концах. Для получения нужного строительного подъема (дополнительного выгиба) в балках к валу прикрепляют две распорки 4, толщина которых должна соответствовать подъему.

В связи с тем что концы балок стянуты, а середина изогнута под действием распорок, балки оказываются изогнутыми на величину подъема.

При выгибании балок следят за тем, чтобы соприкасающиеся плоскости брусьев были точно пригнаны друг к другу, при этом нужно выдержать строительный подъем. Затем по шаблону намечают места установки нагелей 5 и выбирают электродолбежником 3 гнезда, после чего в них вставляют пластинчатые нагели.

Выполнив эти операции с одной стороны, выдвигают из-под приспособления козелки 9 и поворачивают вал вместе с балками на 180°, затем ставят козелки на место, вновь выбирают гнезда и вставляют в них нагели с другой стороны балок.

После установки нагелей снимают тяжи и готовые балки слегка выпрямляются, несколько уменьшая строительный подъем, при этом нагели плотно защемляются в гнездах.

«Плотничные и стекольные работы»,
Л.Н.Крейндлин

Устройство кровли

Для быстрейшего удаления влаги с крыши ее скатам придают необходимый уклон, выражаемый в процентах или градусах. Уклон зависит от материала кровли и района строительства (количества выпадающих осадков), архитектурных требований и др. Кровля должна быть водонепроницаемой, долговечной, легкой, пожаробезопасной, ремонтноспособной. Основание под кровлю обеспечивает прочность покрытия от действия ветра, снега. В зависимости от вида кровли его…

Кровля из асбестоцементных волнистых листов

Кровля из асбестоцементных волнистых листов имеет небольшую массу (25…30 кг/м2), долговечна (30…40 лет), невозгораема. Листы перед укладкой тщательно отсортировывают, не допуская в дело листы изломанные, покоробленные, с трещинами. Обрезают листы пилами, отверстия для крепления гвоздями и шурупами сверлят электросверлилкой. Укладка асбестоцементных волнистых листов Укладка асбестоцементных волнистых листов на крыше: а — схема укладки, б —…

Обеспечение подвижности кровли при температурных перепадах

Для обеспечения подвижности кровли при температурных перепадах и деформации диаметр отверстий в листах для гвоздей и шурупов сверлят на 2 мм больше диаметра крепежных деталей. Конек крыши перекрывают коньковым элементом из асбестоцемента. Особенно тщательно заделывают места примыкания листов к дымовой трубе, для чего их облицовывают фартуком из оцинкованной листовой стали, который со стороны конька заводят…

Черепичные кровли

Черепичные кровли применяют в малоэтажных домах. Покрытие достаточно прочно, морозоустойчиво, водонепроницаемо, долговечно, имеет красивый вид, более безопасно в пожарном отношении. Кровли данного вида служат до 60 лет. Основной недостаток этого вида кровли — большая масса, что вызывает необходимость устройства крутого уклона, и это увеличивает площадь кровли и удорожает ее. Применяют черепицу пазовую ленточную, пазовую штампованную…

Покрытие из плоских асбестоцементных листов

Покрытие (кровля) из плоских асбестоцементных листов (плиток) имеет малую массу, достаточно договечно (срок службы 25…30 лет), невозгораемо. Кровля из такого покрытия имеет уклон до 50 %. Покрытие такого типа достаточно хрупко, что несколько ухудшает его эксплуатационные качества, особенно при сбросе снега с крыши. Крышу такого типа удобно ремонтировать. Плитки укладывают на сплошное дощатое основание. Основание…

Сборный брус обвязки для фундамента на винтовых сваях

Балки обвязки

Балки обвязки я решил делать по американскому способу built-up beam ну или по нашему – балка из  сплоченных досок.

Суть конструкции очень проста.  Балка собирается из бутерброда – доска, 12мм фанера, доска, 12мм фанера….   стыки фанеры и досок делаются вразбежку. Слои промазываются клеем и весь бутерброд пробивается гвоздями с шагом примерно 30см в шахматном порядке.

В чем преимущество составной  балки перед цельным брусом?

  • Балка получается сухой, так как делается из сухой доски. Вероятность кручения, растрескивания и прочих деформаций минимальна, в отличии от массивного бруса естественной влажности
  • Балку можно сделать произвольной длинны
  • Балку можно сделать на месте и не таскать тяжеленный брус туда сюда
  • Прочность составной балки выше чем у бруса аналогичного сечения. Расчеты и доказательства можно найти в сети.

Свайщики советуют на обвязку брать брус сечением не меньше 200х200.

Но в моем случае балка будет из 4 досок 40х150  с 2 слоями фанеры, + прямо на нее встанет обвязка стены, жестко связанная с балками и образующая подобие тавровой системы.   К тому же дом таки легкий и одноэтажный.  Итого получается составная балка сечением практически 200х200.

Процесс изготовления балки был не хитер. Балка собирается на боку и после готовности ставится на ребро.

  • Прямо на обвязку свай  кладем доски, выравниваем.
  • Мажем клеем (Я использовал ПВА класс водостойкости D3)
  • Кладем предварительно заготовленные полосы из фанеры, притягиваем фанеру короткими саморезами.  Кстати полосы фанеры лучше делать мм на 5 уже высоты доски. То есть в моем случае где то 145мм.
  • Мажем клеем
  • Следующий слой досок, стягиваем струбцинами и более длинными саморезами
  • мажем клеем
  • еще слой фанеры с саморезами
  • снова клей
  • Финальный слой доски, стягиваем струбцинами и пробиваем весь бутерброд 150мм гвоздями.

Балка готова. После высыхания кантуется на ребро и готова к использованию.

Фоторепортаж

полосу фанеры делаем чуть уже чем доска

 

Пилим сразу несколько плит, предварительно выровняв. Последняя плита пропиливается только чуть чуть сверху – готовая разметка.

Дешевые быстрозажимные струбцины почти сразу ушли на помойку, слишком слабые. На смену пришли обычные винтовые F образные.

При попытке вытащить 150 гвоздь, попавший на сучок – молоток не выдержал

готовая балка

 

Маркером отмечены места промежуточного крепежа. Чтобы при креплении следующего слоя – не попасть в крепеж на другом.

Сверху по балкам прошелся рубанком, чтобы поверхность была ровной.

Балки поставлены на ребро и обвязка готова

После изготовления всех балок, в углах делаем запилы “в полбруса”, собираем периметр, выверяем диагонали и крепим к оголовкам. Надо сказать, что за счет сухого дерева, балка получились весьма легкими. Вся работа выполнялась в одно лицо.  Поднять и перенести такую балку в одиночку конечно нереально, но перевернуть или продвигать, приподняв за конец – вполне.

Погрешность диагоналей получилась 5-7мм.

Какие замечания по балке я могу сделать пост фактум

  1. Использовать клей имеет смысл только если у вас строганные доски идеальной геометрии. В противном случае стянуть балку так, чтобы клей работал крайне сложно. Учитывая что клей не дешевый и надо его много,  думаю что от него имеет смысл отказаться. Повторюсь, это относится к случаю когда балка собирается из сухой не строганной доски. Если доска естественной влажности, то клей и вовсе бесполезен.
  2. Уже сделав балки, я наткнулся на американскую статью, где обсуждались преимущества балки собранной с фанерой и без. Общий вывод – фанера дает прирост прочности примерно 15%. Причем увеличение высоты доски дает бОльший прирост прочности.  Другими словами – балка из доски 40х200мм без фанеры, будет прочнее чем балка 40х150 с фанерой.
  3. Пробивать весь бутерброд насквозь 150мм гвоздями довольно тяжело.  Имеет смысл пробивать гвоздями 90мм послойно (по 2 доски)

Вывод по балкам

Сейчас бы я делал балку из доски высотой 200мм с послойным пробиванием 90 гвоздями, без фанеры и клея. Было бы быстрее и прочнее.  Или же 40х150 с фанерой но без клея, так же с послойным пробиванием.

А еще лучше – заплатить сразу свайщикам за обвязку проф трубой или швеллером и не парится с обвязкой, а сразу собирать на ней платформу как на ленточном фундаменте.

(Visited 13 961 times, 5 visits today)

Балки и прогоны цельного сечения Составные балки на податливых связях

Балки и прогоны цельного сечения

Составные балки на податливых связях

Различают следующие основные виды сплошных балочных конструкций:

- балки и прогоны цельного сечения;

- составные балки на податливых связях;

- клееные балки.

Балки и прогоны цельного сечения

Основное функциональное назначение балок и прогонов в том, что они служат несущими конструкциями покрытий. Балки и прогоны цельного сечения выполняются из досок на ребро, брусьев и бревен, чаще окантованных с двух сторон. Ввиду ограниченности размеров сечений и длины лесоматериалов такие балки применяют при пролетах до 6 м. и относительно небольших нагрузках.

Балки и прогоны покрытий

Эти конструкции являются опорами настилов и укладываются на стены, стойки и основные несущие конструкции с шагом от 1 до 3 м. Они бывают:

а) однопролетными свободно опертыми;

б) многопролетными неразрезными и консольно-балочными.

Балки и прогоны рассчитывают на изгиб от равномерно распределенной нагрузки q, которая состоит из собственной массы покрытия g и снега p.

Максимальный относительный прогиб балок и прогонов покрытий не должен превышать 1/200l.

Однопролетные балки

Ставятся, как правило, в покрытиях относительно небольших размеров наклонно вдоль скатов крыши и опираются на продольные стены и коньковые прогоны. Такие конструкции рассчитываются на изгиб как свободно опертые балки. Кроме изгибающих моментов в балках возникают продольные силы (растягивающие и сжимающие) то действия скатной составляющей, однако, ввиду того, что уклоны балок, как правило, не превышают 1:2, они мало влияют на несущую способность балок и поэтому расчетом не учитываются.

Однопролетные прогоны

Представляют собой продольные ряды свободно опертых балок, установленных на основные несущие конструкции и поперечные стены крыши.

Нейтральные оси сечений прогонов имеют такой же уклон к горизонту, как и покрытие (угол α).

qx=q·cosα; qy=q·sinα

От сползания по скату прогоны удерживаются отрезками толстых досок – бобышками, прибиваемыми к опорам гвоздями, или металлическими уголками. Дощатые прибоины (бобышки) снизу у концов прогонов предохраняют основные несущие конструкции от выхода из их плоскости, т.е. эти прибоины играют роль связей. Прибоины соединяются по длине на опорах при помощи косого прируба или дощатых накладок. Прогоны рассчитывают на изгиб от действия только нормальной составляющей нагрузки (qx), если скатная составляющая воспринимается настилом (как, например, в двойном перекрестном настиле). Если такой настил отсутствует, прогон работает и рассчитывается на косой изгиб от нормальной (qx) и скатной (qy) составляющей нагрузки по формулам для косого изгиба:

, .

Гвозди – крепления бобышек – работают и рассчитываются на скатную составляющую опорной реакции со средних прогонов Ry=qyl, как несимметричное односрезной соединение с изгибаемыми гвоздями. Для уменьшения расчетного пролета балок их иногда усиливают подбалками на опорах и скрепляют с балками болтами.

Спаренные многопролетные прогоны

Располагаются поперек скатов крыш и опираются на основные несущие конструкции покрытия и поперечные стены, к которым крепятся так же, как и однопролетные прогоны. Спаренный прогон состоит из двух рядов досок на ребро, соединенных гвоздями. Между стыками доски соединяют конструктивными гвоздями через каждые 0,5 м. Такие прогоны рекомендуется применять только в сочетании с настилами, воспринимающими скатные составляющие.

Расчет спаренного прогона производят по схеме многопролетной неразрезной балки на нормальную составляющую нагрузки.

Максимальный изгибающий момент будет над опорами:

над второй , а над промежуточными . Проверку напряжений и подбор сечений выполняют по моменту на промежуточных опорах М:

Сечение на второй опоре, усиленное третьей доской, как правило, работает с запасом прочности.

Гвоздевые соединения работают на действующие в них поперечные силы Qгв в стыках. Гвозди рассчитываются на изгиб. По прогибам от нормальных составляющих нормативной нагрузки рассчитывают первый пролет прогона, где относительный прогиб имеет наибольшее значение:

.

В некоторых случаях имеется возможность сократить длину первых пролетов до 0,8l. При этом изгибающие моменты на всех промежуточных опорах и прогибы всех пролетов могут считаться одинаковыми, и отпадает необходимость усиления прогона в первых пролетах.

Консольно-балочные прогоны

Представляют собой продольные ряды брусьев или бревен со встречным расположением стыков за пределами опор.

При этом более длинные брусья образуют в промежуточных пролетах две консоли, а в крайних – одну, на которые опираются более короткие брусья при помощи косого прогиба, стянутого болтом. Такие прогоны применяют в покрытиях при шаге основных несущих конструкций не более 4,5 м., допускающем использование лесоматериалов стандартной длины. Расчет консольно-балочных прогонов производят по схеме многопролетной статически определимой балки с пролетами l на нормальные составляющие нагрузок. Прогоны в зависимости от расположения стыков равномоментными и равнопрогибными.

В равномоментных прогонах стыки располагаются на расстоянии 0,15l, а крайние пролеты уменьшаются до 0,85l. Изгибающие моменты на опорах и в пролетах равны , а максимальные относительные прогибы равны:

.

В равнопрогибных прогонах стыки располагаются на расстоянии 0,2l, а крайние пролеты уменьшаются до 0,8l. При этом на опорах возникают максимальные изгибающие моменты, равные , относительные прогибы во всех пролетах равны:

.

Балки перекрытий

Балки перекрытий являются опорами настилов междуэтажных, чердачных перекрытий и рабочих площадок. В большинстве случаев – это однопролетные балки, свободно опертые на стены, стойки и перегородки здания. Эти балки работают на изгиб от собственной массы перекрытия и временной полезной нагрузки. Они рассчитываются по прочности и прогибам при изгибе. Предельный прогиб . Дополнительно междуэтажные балки должны быть проверены на зыбкость от действия сосредоточенной нагрузки Р=0,6 кН (60 кг.) по формуле:

см.

В таких балках нередко делают подрезки на опорах. Глубина подрезки должна быть не более ¼ высоты сечения, длина – не более высоты сечения. При этом производится проверка на скалывание в опасном сечении от действия опорной реакции R по формуле:

МПа.

Элементы деревянных конструкций составного сечения на податливых связях

Составные балки на податливых соединениях

Многие деревянные конструкции (балки, рамы, арки) делают составными. Необходимость создания таких конструкций вызвана ограничениями в размерах лесоматериалов по длине и площади сечения. В составных деревянных конструкциях отдельные брусья и доски соединяются с помощью связей, которые могут быть жесткими (клеевые, обеспечивающие монолитность соединения) и податливыми. Элементы составных деревянных конструкций на податливых связях состоят из досок, соединенных гвоздями или бревен и брусьев, соединенных по высоте болтами или деревянными вкладышами. Податливостью называют способность связей при деформации конструкций давать возможность соединяемым брусья или доскам сдвинуться друг относительно друга. Податливость связей ухудшает работу составного элемента по сравнению с таким же элементом цельного сечения. У составного элемента на податливых связях уменьшается несущая способность, увеличивается деформативность. Поэтому при расчете и проектировании составных элементов необходимо учитывать податливость связей.

Основы учета податливости связей

Вопросы учета податливости связей при расчете составных стержней были впервые разработаны в нашей стране.

В этой задаче принято положение об упругой работе материала элементов и связей. В СНиП II-25-80 приведены расчетные формулы, дающие приближенные решения, получаемые из точных решений путем ряда упрощений.

Расчет на поперечный изгиб

Для того чтобы понять характер работы элементов на податливых связях на поперечный изгиб, возьмем три балки, у которых нагрузки, пролеты и поперечные сечения одинаковые. Первая балка имеет цельное сечение (Ц), вторая – из двух брусьев без всяких связей (О) и третья – из двух брусьев с податливыми связями (П).

При изгибе деформации составной балки на податливых связях будут больше деформаций балки цельного сечения, но меньше деформаций балки без связей:

fЦ<fП<fO. Следовательно, составная балка на податливых связях занимает промежуточное положение между балкой цельного сечения и составной балкой без связей, поэтому можно записать, что при деформировании под нагрузкой в составной балке на податливых связях в отличие от балки цельного сечения произойдет кроме поворота опорного сечения сдвиг δП верхнего пояса относительно нижнего.

WЦ>WП>WО

IЦ>IП>IО

Из этих неравенств следует, что геометрические характеристики составной балки на податливых связях (IЦ, WЦ) можно выразить через геометрические характеристики балки цельного сечения, умножением на коэффициенты kw и kж, меньше 1, которые учитывают податливость связей, тогда:

, ;

, .

Прогиб балки на податливых связях увеличивается соответственно уменьшению момента инерции:

.

Значения коэффициентов kw и kж приведены в СНиПе в зависимости от величины пролета и количества слоев в элементе. Расчет составной балки на податливых связях сводится, таким образом, к расчету балки цельного сечения с введением коэффициентов, учитывающих податливость связей:

1) нормальные напряжения определяются по формуле:

, где

Wц – момент сопротивления составной балки, как цельной;

kw<1 – коэффициент, учитывающий податливость связей.

Аналогичным образом выполняется учет податливости связей и при расчете на устойчивость плоской формы изгиба.

2) прогиб составной балки на податливых связях в общем случае:

, где

Iy – момент сопротивления балки как цельной;

kж<1 – коэффициент, учитывающий сдвиг, вызванный податливостью связей.

Составные балки на податливых связях

Такие балки являются трудоемкими конструкциями построечного изготовления, требуют расхода брусьев и досок крупных сечений и допускаются к применению только во временных зданиях и сооружениях. Составные балки образуются так же при усилении балок, имеющих недостаточную несущую способность, боковыми обшивками. К составным балкам на податливых связях относятся дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкой и брусчатые балки на дубовых пластинчатых нагелях. Эти балки работают на поперечный изгиб и рассчитываются с учетом податливости связей по общим принципам, рассмотренным ранее.

Дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкой могут иметь пролет до 12 м. и высоту в середине не менее 1/7 пролета, а на опорах – не менее 0,4 высоты в середине. Эти балки имеют двутавровое сечение, постоянное по длине в односкатных и переменное – в двускатных балках. Пояса состоят из двойных досок на ребро, соединенных по длине болтами.

Стенки образуются из двух перекрестных слоев досок толщиной не менее толщины досок поясов, наклоненных под углом 30о – 45о к горизонту. Пояса соединяются со стенкой гвоздями с двух сторон. Стенка соединяется короткими конструктивными гвоздями. Поперечная стенка этих балок не может воспринимать нормальные напряжения, а работает и рассчитывается на восприятие поперечной силы. Доски верхнего пояса рассчитывают на сжатие и устойчивость. Нижний пояс рассчитывают на растяжение по сечению, ослабленному болтами стыка. Гвозди рассчитывают на изгиб от действия поперечной силы Q. Количество гвоздей уменьшается ступенями от опор к середине пролета в соответствии с эпюрой Q.

Балки на пластинчатых нагелях (балки Деревягина) образуются сплачиванием по высоте двух или трех брусьев, соединенных между собой дубовыми пластинчатыми нагелями, вставленными в специальные гнезда.

В процессе изготовления этим балкам придается строительный подъем, благодаря которому обеспечивается плотное защемление пластин в гнездах. Эти балки работают и рассчитываются на изгиб, как составные на податливых связях, а число пластин определяется по их несущей способности при изгибе и смятии.

Глубина врезки нагелей не более1/5 высоты бруса. Расчет составных балок по прочности выполняется с учетом коэффициентов kw<1, а по прогибам с учетом коэффициента kж. Относительный прогиб составных балок не должен превышать 1/300 пролета.

Виды строительных балок из дерева- плюсы и минусы- Обзор +Видео

4 фото деревянных балокПри разработке проекта по строительству объекта, производятся расчёты нагрузок для применяемых материалов. На основании собранных данных автор даёт разрешение на применение деталей или производит замену на более подходящий вариант. Расчёты должны быть точными с обязательным запасом прочности.

Особо тщательно производятся расчёты прочности для материалов, которые в период эксплуатации теряют свои технические свойства, а процесс этот может ускориться при влиянии на них внешних сил. К таким материалам относятся детали из пиломатериалов.

Расчёт деревянной балки занимает основное место в строительном процессе

Виды строительных балок из дерева

Разделение на виды основано на определении сечения детали:

  1. Цельные пиленые деревянные детали;
  • Круглое бревно, представляют собой участки ствола дерева очищенные от сучьев и коры. Длина от 3 метров до 6 метров. Диаметр допускается от 140 мм и более. Подходят для монтажа несущих конструкций в виде стропил и ферм.
  • Брус с квадратным сечением. Применяются для перекрытий, монтажа ростверка фундамента и устройства мауэрлата кровли. По длине используется не более 6 метров, при этом учитывается опорная часть в 200 мм.

Доски с прямоугольным сечением. По прочности опережает квадратный брус.

  1. Сборные клееные пиломатериалы;
  • Материал для деревянных балокКлееный брус с квадратным сечением. Отличается повышенной прочностью. Изготавливается в фабричных условиях. Выдерживает нагрузки при длине до 12 метров. Производится из высушенного материала посредством склеивания нескольких досок между собой под прессом. При изготовлении удаляются сучки из древесины и ликвидируются другие изъяны, которые ослабляют обычную деталь. При этом сохраняются все основные технические характеристики древесины.
  • Двутавровые деревянные балки. Редко используемый материал по причине дорогой стоимости. Изготавливается из двух прямоугольных брусков склеенных между собой перпендикулярно деревянной перемычкой. Проявляет самые высокие показатели по прочности.

Материал, используемый для изготовления деревянных балок

Основным материалом для бруса применяется древесина хвойных пород;

  • Монтаж деревянных балокдревесина сосны,
  • пихта редко используется как пиломатериал.
  • материал из ели,
  • лиственница,
  • тисовая древесина не уступает по прочности сосне.

При хороших местных условиях по наличию чернолесья, для материала изготовления балок перекрытия применяется породы широколиственных деревьев;

  • древесина дуба,
  • клён,
  • берёза,
  • бук лесной,

Положительные характеристики древесного материала

Лёгкий вес деталей, не требуется привлечения специальной техники. Уменьшается нагрузка общей конструкции здания.

  • По прочности не уступает материалу из металла и бетона.
  • Не нарушает экологическую обстановку.
  • Долгий срок службы.
  • Красиво выглядит.
  • Недорогой материал.
  • Быстро монтируется.

Отрицательные качества деревянного бруса

  • Высокая горючесть, перед применением требуется обработка специальными составами препятствующими возгорание.
  • Непозволительно попадание влаги. В противном положении возможна деформация, возникновение очагов плесени и гниения, приводящие к разрушению.

Со временем изменяются размеры в связи с усыханием материала. Невозможно применение материала изготовленного из свежеспилённого дерева. Неправильная сушка приводит брус к растрескиванию и скручиванию с полной деформацией.

Места применения балок из древесины

  • Перекрытия подвальных помещений и цокольных этажей. В последующем снизу производится подшивка доской и укладка утепляющего материала. Сверху по балке устраиваются полы.
  • Потолочное перекрытие отделяет пространство комнат от чердачного пространства.
  • Из деревянных балок монтируется остов кровли, как основных деталей. Мауэрлат с опорой на него стропильного бруса и дополнительными опорными деталями.

Как рассчитываются основные характеристики деревянной балки

К основным техническим характеристикам пиломатериалов для изготовления балок относятся:

  • Размер сечений деревянных балокРазмер сечения. Данная характеристика равна 5% от необходимой длины балки.
  • Длина балки, измеряется расстоянием равным промежутком между стенами. Не учитывается отрезок бруса заложенный в стену для опоры.
  • Оптимальное расстояние между балками, равно 600 мм или 1200мм. подбирается под размер подшивного материала и плит утеплителя. Такое расстояние обеспечивает наибольшую жёсткость конструкции.
  • Действующая нагрузка на деталь. Данная величина для балки подразделяется на постоянную нагрузку, состоящие из веса детали, подшивного материала, материала для пола и утеплителя. Переменные величины представляют собой вес людей, мебели, оборудования. Основные данные вычисляются по справочным формулам, в которых используются табличные значения согласно СНиП. В них входят данные весовые нагрузки на 1м2, умноженные на коэффициент запаса прочности равный всегда 1,3.

Затем складываются примерный вес 1м2и общий вес постоянной величины соответствующий справочной величины, результатом будет общая нагрузка, действующая на балку и возможны прогиб детали.

Заключение

Самым точным вариантом для расчёта величины прочности необходимой балки для монтажа перекрытия будет обращение к справочным таблицам в СНиП. Они рассчитаны высококвалифицированными специалистами с необходимым запасом прочности. Тем самым снижается риск возникновения ошибки в самостоятельных расчётах.

Усиление брусьев | Все о ремонте и строительстве

В конструкциях главных ферм со стоячими стульями, вертикальный элемент опирается на потолочную балку, которая в свою очередь подпирается стеной, колонной или разгружающей балкой. Если по конструктивному соображению не удается подвести подпорку под потолочную балку, то размеры ее поперечного сечения должны обеспечивать сопротивление давящей на нее нагрузке. При этом балка должна обладать достаточной жесткостью и не допускать прогиба выше нормативного допуска. Чаще всего обычный деревянный брус не может обеспечить таких условий по причине отсутствия бревна из которого его можно выпилить. Поэтому балка изготавливается из нескольких доступных брусьев.

Усиление брусьев производится в конструкциях балок, подпорок и подкосов по всей их длине или в отдельных местах.

Брусья сплачиваются:

  • косым зубом
  • прямым зубом
  • шпонками и клиньями

Сплоченные балки называются составными балками.

Сплачивание брусьев косым зубом

Высота зубьев составляет 0,1–0,2 высоты сплоченных брусьев, а длина их равняется приблизительно полной высоте (h). Зубья подымаются от концов до середины балки (рис.56 а). Торцы зубьев должны быть перпендикулярны к наклонным плоскостям ответной балки. Чтобы предотвращать взаимное вдавливание волокон дерева торцов зубьев между последними вставляется железный или свинцовый лист.

Рис. 56. Сплачивание брусьев косым зубом

Если при сборке балки между отдельными зубьями оказываются промежутки, то в щели вбивают клинья из твёрдого дерева или железа. На практике это почти всегда оказывается необходимым. Брусья стягиваются болтами диаметром 15–20 мм, расположенными вблизи концов и на расстоянии друг от друга равном двойной высоте балки.

Часто сплоченным балкам придают строительный подъем от 1/60–1/100 пролета, чем увеличивается сопротивление изгибу. Высота всей сплоченной балки делается от 1/12 до 1/15 пролета, при ширине отдельных брусьев в 5/7 их высоты.

Балка, сплоченная косым зубом, может изготавливаться из нескольких частей, причем нижние части нужно делать длиннее верхних (рис 56 б). Стыки должны находиться над/под серединой ответных балок с вставленным железным или свинцовым листом. Вблизи стыков балки стягиваются болтами.

Сплачивание брусьев прямым зубом

За исключением формы зубьев (рис. 57) эта балка ни в чем не различается от предыдущей.

Рис. 57. Сплачивание брусьев прямым зубом

Сплачивание брусьев болтами с установкой шпонок и клиньев

Сплачивание брусьев производится болтами и вбитыми клинообразными шпонками (рис. 58) или двойными (встречными) клиньями.

Рис. 58. Сплачивание брусьев болтами с установкой шпонок и клиньев

Шпонки вырезаются из твердого дерева или железа толщиной 1/10 высоты сплоченной балки и шириной от 1/3 до 2/3 h. Шпонки изготавливаются так, чтобы их торцы прилегали к торцам брусьев. Шаг установки шпонок составляет до 2h, (на концах меньше). Болты располагают на расстоянии от 3 до 4h. На концах балки и с обеих сторон стыков всегда должны находиться болты. Шпонки имеют наклонное (рис. 58а) или горизонтальное положение (рис. 58 б).

Если шпонки заменяются двойными клиньями (рис. 58в), то последние делаются толщиной в 1/6 h и шириной 1/4 h, a шаг их установки равняется высоте балки.

Шпонки и клинья вбиваются одновременно со стягиванием брусьев болтами.

Усиленные балки

Увеличивать несущую способность балок и сопротивление их изгибу можно не только увеличением их сечения, а еще и путем их предварительного напряжения и перераспределения нагрузки на растянутые стальные связи.

На рисунке 59 показано усиление балок при помощи стальных струн, расположенных с обеих сторон балки. Концы струн прикреплены к чугунным или стальным плитам, расположенным на торцах балок. Предварительное напряжение балок производится натягиванием струн путем накручивания гаек на концы струн.

Рис. 59. Усиленные балки

Увеличить несущую способность балки можно установкой подпорки под серединой балки. Ее распирают между струнами, закрепленными к концам балки и телом балки (рис. 59 в). Такая распорка называется шпренгель, а вся конструкция – шпренгельной.

 

БРУС ИЛИ ДЕРЕВЯННАЯ БАЛКА

Брус или двутавровая балка в доме

Основным конструктивным элементов в каркасном доме является брус, но в последние годы конкурентом брусу стала деревянная двутавровая балка. Конструктивно деревянная двутавровая балка повторяет профиль балки из металла.


Профиль металлической двутавровой балки обеспечивает максимальное сопротивление балки на изгиб – качество, которое в строительстве широко используют при устройстве перекрытий зданий и сооружений.

Устройство деревянной двутавровой балки

В малоэтажном строительстве металлические двутавровые балки практически никогда не используются. Им на замену пришли деревянные двутавровые балки. Они заменяют классические деревянные брусья в стойках каркаса и в устройстве полов, стропила из бруса в кровле каркасного дома. Двутавровая балка из дерева представляет собой две деревянные полки, соединенные между собой стойкой из ОСП, ЛВЛ или фанеры.


ЛВЛ – это пиломатериал, изготовленный путем склейки нескольких слоев древесных листов хвойных пород дерева.


 В России более широко используют в качестве стоек ОСП.

Брус или двутавровая балка

Для каркасного домостроения подходят и брус, и двутавровая балка. Каждый из этих строительных материалов имеет ряд особенностей, оба используются при возведении каркасных домов. Двутавровые балки в каркасном строительстве используют для монтажа каркаса в качестве стоек равнозначно брусу. Для монтажа кровли предпочтительно использовать брус, поскольку диагональный срез двутавровой балки на оконцовке стропил ухудшает ее прочностные характеристики, чего не происходит с брусом. Обвязка по фундаменту делается из бруса или доски, пол лучше монтировать из клееного бруса (но это очень дорого) или деревянного двутавра (также дорого)  или спаренной доски – это исключает скручивани. Плюс не будет скрипа полов при эксплуатации.

Технические характеристики обычного бруса и деревянной двутавровой балки

В каркасном домостроении используется для изготовления стоек, стропил, обрешетки и других элементов каркасного дома.


Размеры бруса нормируются ГОСТами и ТУ. Самым ходовым размером является брус сечением 150х150 мм и длиной 3 или 6 метров из деревьев хвойных пород. На рынке продается брус 1, 2, 3 и 4 сортов. Для каркасного строительства используется брус 1 и 2 сорта. Технические характеристики бруса зависят от вида древесины, ее возраста. У бруса выше прочность при сжатии вдоль волокон и превышает уровень 450 кг/ см², плотность достигает 900 кг/м³, момент упругости Е бруса 150х150 мм составляет 6000 -7000 МПа . Благодаря этим показателям брус используется в каркасном домостроении для изготовления каркаса и перекрытий. Лучшими характеристиками обладает клееный брус, его готовят из тонких пластинок древесины хвойных пород (ламелей).


При изготовлении такого бруса предварительно пропитанные антисептиками и антипиренами ламели склеиваются и обрезаются по необходимому размеру. Такой брус может иметь длину до 12 метров с отличными характеристиками для создания перекрытий зданий с большими пролетами.

Качественная, сертифицированная двутавровая деревянная балка не подвержена прогибу и усадке. Ее длина может достигать 12 метров с нормативной величиной прогиба, а момент упругости Е у двутавровой балки в среднем равняется 8000 Мпа при ее весе в два раза меньше по сравнению с брусом.

Преимущества и недостатки балок из бруса и двутавровой балки

Достоинства обычного бруса

1.  Главным достоинством обычного бруса является его экологическая чистота и низкая   стоимость в сравнении с остальными упомянутыми материалами. При возведении небольших домов в качестве основы чердачных перекрытий используют исключительно обычный брус. Нецелесообразно использовать в таких строениях клееный брус из-за их дороговизны.

2. Жизненным опытом доказано, что деревянный брус при правильной обработке, монтаже и использовании -  самый долговечный и  самое важное - природный материал, аналогов которому нет.

3. Для монтажа кровли предпочтительно использовать брус, поскольку диагональный срез двутавровой балки на оконцовке стропил ухудшает ее прочностные характеристики, чего не происходит с брусом.

4. Стоимость бруса в 2, а то и в 3 раза дешевле двутавровой деревянной балки.

Недостатки обычного бруса

  1. Брус подвержен кручению. Это неблагоприятно сказывается при отделке дома сразу же после завершения его монтажа. Поэтому часто в последнее время его заменяют спаркой из двух соответствующих досок. Таким образом скручивание полностью парируется.
  2. Брус необходимо  в обязательном порядке обработать качественной огнебиозащитой.

Достоинства двутавровой деревянной балки

1. Малый вес.

2. Двутавровая балка обладает меньшей теплопроводностью, чем обычный брус;

3. Легкость монтажа – работы с двутавровой балкой.

Недостатки двутавровой деревянной балки

1. К недостаткам балки относится пластичность смол, которыми склеена балка. Со временем характеристики клеевых смол меняются, в результате чего может произойти изменение геометрии балки. Практического подтверждения этого недостатка нет, поскольку время такого изменения характеристик смол еще не наступило. Применение этих смол вызывает нарекания к экологическим параметрам двутавровой деревянной балки.

2. Система монтажа двутавровых балок. Для крепления балок разработана и производится специальная оснастка, с помощью которой происходит их надежная установка. Недостатком является дефицит качественной этой оснастки на рынке. 

  

3. Главным недостатком является высокая стоимость качественной, «правильной» двутавровой деревянной балки в сравнении с обычным брусом. В 2-3 раза.

4. Более низкая огнестойкость, чем у обычного бруса.

5. Опытным путем еще не подтвержден срок службы двутавровой балки.

6. Заполнение двутавра зачастую производится монтажной пеной либо пенополистиролом. В таком виде предпочтительнее брус в силу своих природных качеств.

7. ОСБ, входящая в состав двутавровой балки хуже выдерживает нагрузки по кручению в отличии от бруса.

8. ОСБ, входящая в состав двутавровой балки будет определенно длиной 2,5 или 2,8 м. Это максимальные длины ОСБ производителей заводов. То есть других величин на нашем рынке нет. Соответсвенно двутавровая балка большей чем 2,5 или 2,8 метра длины будет включать в себя несколько ОСБ по 2,5 или 2,8 м соответственно. А это не лучшим образом сказывается на целостности балки.

Вывод.

Целесообразность использования того или иного материала обосновывается не только их техническими характеристиками, но и стоимостью материала. Этот вывод полностью относится к областям использования бруса и двутавровой деревянной балки. Двутавровая балка – современный материал, появившийся производстве строительных материалов. Только стоимость двутавровой деревянной балки на порядок выше стоимости бруса. А долговечность, стоимость в разы ниже, экологичность  и природное происхождение бруса делают его более применимым в категории «ЦЕНА-КАЧЕСТВО». 

About Author


admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о