Соединение деревянных балок перекрытия по длине
Alkstroy.ru

Строительный портал

Соединение деревянных балок перекрытия по длине

Как сращивать брус по длине

В этом материале Вы узнаете, как сращивать брус по длине. Ни для кого не секрет, что для изделий, используемых без нагрузки, с нагрузкой на растяжение, сжатие и изгиб используются различные способы сращивания. Мы познакомим Вас более детально с каждым из них, в результате чего Вы узнаете, как сделать прочное и красивое соединение.

Как сращивать брус по длине: основные моменты

Технология сращивания бруса без нагрузки (самая простая схема).
Технология сращивания при нагрузке на сжатие. Технология сращивания при нагрузке на растяжение и изгиб. Сращивание открытых балок, прогонов, стропил. Особенности сращивания мебели, перил.

Сращивание бруса по длине без нагрузки

Как уже было сказано, это самый простой вариант. Ярким примером является венец стены из бруса. Единственное требование к фиксации – оно ни в коем случае не должно продуваться. Уточним: точки сращивания обязательно должны смещаться от венца к венцу, иначе механическая прочность будет недостаточной.

  • Соединение в полдерева (самое элементарное решение). Каждая из составляющих деталей вырезается на половину толщины, причем длина сращивания ни в коем случае не должна быть меньше от поперечного размера бруса. Плотные соединения обеспечиваются прокладкой утеплителя (обычно, джутовой ленты). Часто соединение делается вертикальным, что исключает вероятность продувания.

  • Соединение с коренным шипом (несколько сложнее). На одной из деталей вырезается шип, имеющий размер в 1/3 толщины бруса, на второй делается соответствующий паз.

  • Соединение шпонкой. Еще один эффективный способ сращивания венца. Пазы выбираются на двух брусьях; после укладки венца вбивается деревянная шпонка.

Сращивание бруса по длине – нагрузка на сжатие

Такой тип нагрузки характерен для разных колон и строек. Здесь перед строителем возникает сразу две задачи:

  • Исключить увеличение сечения детали.
  • Избежать взаимного смещения разных элементов конструкции.

Чтобы достигнуть вышеперечисленных целей на торцах бруса делается замок.

Первый вариант замка сильно напоминает соединение в половину дерева. Но скосы на торцах существенно меняют его свойства. В результате, увеличенная нагрузка на сжатие только усиливает конструкцию.

Еще одно решение – косой натяжной замок, заинтересует тех, что исключает вероятность рассоединения деталей во время растягивающей нагрузки. К примеру, это полезно для опоры навеса, имеющего высокую парусность.

Более того, элементы, которые образуют колонну, могут фиксироваться шипованным соединением. В таком случае наращивание бруса всегда начинается с нарезки на нем косых шипов. После чего детали садятся на клей. Высокая прочность склеивания достигается прессованием соединения и большой площадью поверхности шипов.

Нагрузка на растяжение и изгиб

Стоит отметить, что нагрузки на растяжение для деревянных конструкций – это скорей исключение, чем правило. Специфика эксплуатации заставляет разделить технологии сращивания бруса по длине в зависимости от того, что именно за элемент изготавливается.

Открытые балки

Для деревянного строительства они довольно типичны. Специфика здесь точно такая же, что и в случае колонн: фиксация ни в коем случае не должна увеличивать сечение балки.

Исключить рассоединение брусьев во время нагрузки на растяжение позволяет прямой накладкой замок. Косой накладкой замок перекладывает эту функцию на другие крепежные элементы – болты и шпильки. Они стягивают половины замка в одной точке, по центру. Для дополнительной фиксации применяется клей.

Прогоны, стропила

Здесь картина совершенно отличается: во время эксплуатации стропильная система скрыта от глаз обитателей дома. По этой причине здесь допустимы разные способы сращивания, которые увеличивают сечение бруса.

  • Обычное соединение внахлест подразумевает, что брус имеет небольшую толщину (что типично для стропил). Длина нахлеста должна быть втрое больше ширины доски или бруса. Для фиксации применяются шпильки или болты.

  • Сращивание встык также практикуется, но с усилением соединения боковыми накладками, которые могут быть сделаны из толстой фанеры или доски; могут применяться и перфорированные пластины, состоящие из оцинкованной стали.

Как выполнить соединение своими руками, которое будет красивым и прочным? Сама методика нами была досконально изучена: на торцах деталей формируются шипы фрезерованием, затем они склеиваются встык.

Внимание! Прессование обязательно, и на него должно отводиться не меньше 5-6 секунд. После этого детали надежно фиксируются в неподвижном положении на весь период высыхания клея.

Но результат во многом зависит от многих нюансов:

  • Брусок подбирается по текстуре и цвету.
  • Порода древесины обязательно должна быть одинаковой. Показатель влажности может отличаться в пределах 3%.
  • Дефекты на сращиваемых элементах размещаются только с тыльной стороны.
  • Между склеиванием и нарезкой шипов должно пройти не больше суток. Иначе неравномерная сушка скажется на качестве клеевого шва и точности подгонки шипов.
  • Выдавившиеся во время прессования излишки клея немедленно удаляются. После его высыхания выполнить очистку детали будет гораздо сложнее.

Выводы

Надеемся, что наши рекомендации окажутся полезными Вашему читателю в отделке или строительстве дома. Дополнительную информацию можно посмотреть из видео, представленных в нашей статье. Желаем успехов!

Конструкция перекрытия по деревянным балкам, расчет несущей способности. Сращивание, усиление и утепление

  • Деревянное перекрытие – типичное решение для частного дома.

    Как все устроено

    Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна – невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.

    Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию.
    От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.

    1. Обеспечить их достаточную несущую способность при расчетных долговременных нагрузках;
    2. Выполнить эффективную межэтажную шумоизоляцию;
    3. Если речь идет о перекрытии над неотапливаемым подвалом или под неэксплуатируемым чердаком – организовать достаточно эффективную теплоизоляцию, соответствующую требованиям климатической зоны, в которой вы проживаете.

    Первая задача решается подбором оптимальных сечения и шага балок. Максимальная длина деревянной балки перекрытия обычно ограничена 6 метрами – длиной поставляемого производителями бруса камерной сушки; при большем пролете сооружаются промежуточные несущие стены или опорные колонны.

    Длина бруса ограничена размерами камер сушки.

    Для решения второй и третьей задач межбалочное пространство заполняется утеплителем – стекло- или минеральной ватой, пенополистиролом, эковатой и прочими материалами. Их выбор – тема для отдельного исследования; на нем мы не станем заострять свое внимание.

    Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

    • На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .

    Крепление черепных брусков.

    • По ним без крепления укладываются доски толщиной от 25 мм.
    • По настилу расстилается пароизоляционная пленка . Она перекрывает и доски настила, и балки.
    • Между балками укладывается утеплитель .
    • Сверху он застилается гидроизоляцией (чаще всего в этой роли выступает обычный полиэтилен с проклеенными швами между полотнами).
    • По гидроизоляции настилается черновой пол – непосредственно по балкам (при достаточной толщине половой доски) или по перпендикулярным им лагам. В первом случае между балками и настилом набивается контробрешетка – рейка толщиной 20 мм, оставляющая под настилом просвет для вентиляции.
    Читать еще:  Как построить сарай из кирпича?

    Структура утепленного перекрытия.

    Расчет несущей способности

    Как рассчитать деревянные балки перекрытий при известных пролете и шаге?

    Общая информация

    Максимальный пролет нами уже упоминался: он ограничен длиной поставляемого бруса. Однако оптимальным значением пролета для деревянных несущих конструкций считаются 2,5 – 4 метра. Среди прочего, меньший пролет позволяет обойтись брусом меньшего сечения, что удешевляет конструкцию перекрытия.

    Оптимально использование в качестве балок бруса с прямоугольной формой сечения. Его высота должна относиться к ширине как 1,4:1. В этом случае мы получаем максимальную несущую способность при опять-таки минимальных расходах.

    Однако: реальные сечения деревянного бруса заставляют несколько отклоняться от оптимальной пропорции размеров.

    Балка должна опираться на стену как минимум 12 сантиметрами свой длины от края.

    Опирающийся на стену край гидроизолируется со всех сторон, кроме торца. При заделке торца непроницаемым для влаги материалом торцы рано или поздно загниют из-за отсутствия естественной сушки.

    При расчете межэтажных перекрытий обычно используют расчетное значение полной нагрузки (собственный вес перекрытия и эксплуатационная нагрузка) в 400 кгс/м2. Однако для неэксплуатируемых чердаков это значение может быть уменьшено.

    Холодный чердак нетребователен к прочности перекрытия.

    Таблицы сечений

    Начнем с подбора сечения прямоугольного бруса для нагрузки 400 кгс/м2 при разных значениях пролета и шага между балками.

    Шаг/пролет 200 см 300 см 400 см 500 см 600 см
    60 см 7,5х10 см 7,5х20 см 10х20 см 12,5х20 см 15х22,5 см
    100 см 7,5х10 см 10х17,5 см 12,5х20 см 15х22,5 см 17,5х25 см

    При сооружении чердачного перекрытия под неэксплуатируемым чердаком расчетная нагрузка может лежать в пределах 150 – 350 кгс/м2. При шаге между балками в один метр их сечения в сантиметрах должны быть следующими:

    Расчетная нагрузка, кгс/м2/ пролет, см 300 400 500 600
    150 5х14 6х18 8х20 10х22
    200 5х16 7х18 10х20 14х22
    250 6х160 7х20 12х20 16х22
    350 7х160 8х20 12х22 20х22

    Еще одна таблица содержит минимальные диаметры круглых балок (оцилиндрованного бревна) при нагрузке 400 кгс/м2 и шаге 1 метр.

    Пролет, см Диаметр бревна, см
    200 13
    300 17
    400 21
    500 24
    600 27

    Сращивание и усиление

    Как нарастить деревянную балку перекрытия, если приобретенный вами брус имеет длину меньше необходимого пролета?

    Первое и основное: при любом способе сращивания полученная балка будет иметь намного меньшую прочность, чем цельнодеревянная. Идеальным решением будет строительство дополнительной несущей стены с уменьшением пролета. Как вариант – под места сращивания устанавливаются подпорные колонны.

    Подпорная колонна в середине пролета резко уменьшает нагрузку на изгиб.

    Как удлинить деревянную балку перекрытия, если нагрузка на нее незначительна (например, наверху находится неэксплуатируемый чердак)?

    Наиболее надежный способ – соединение двух брусьев без уменьшения толщины каждого из них. Элементы просто соединяются стальными шпильками с широкими шайбами внахлест; дополнительно усилить соединение можно, проклеив его казеиновым, альбуминовым клеем или обычным ПВА.

    Важно: места сращивания при о
    тсутствии подпорных стен или колонн располагаются вразбежку, со смещением от балки к балке. В этом случае несущая способность перекрытия будет максимальной.

    Еще одно неплохое решение – сооружение сборных балок из трех широких досок небольшой толщины (25 – 50 мм). И в этом случае соединения досок встык внутри каждой балки и между смежными балками располагаются вразбежку; доски проклеиваются по длине и дополнительно стягиваются шпильками.

    Сборные балки из трех тонких досок.

    Как усилить деревянные балки перекрытия при возросших требованиях к их несущей способности (например, при превращении холодного чердака в мансарду)?

    Способов не так уж много:

    1. Возведение подпорных колонн или стен с уменьшением пролета;
    2. Подшивка к каждой балке дополнительной доски или бруса по всей длине, от стены до стены.

    В последнем случае полезно знать одну тонкость:

    • Подшивка бруса того же сечения сбоку увеличивает несущую способность балки вдвое.
    • Увеличение высоты балки в 2 раза (подшивка такого же бруса снизу или сверху) увеличит несущую способность уже вчетверо.

    Наращенные по высоте балки дают максимальное увеличение несущей способности.

    Так как укрепить деревянные балки перекрытия путем подшивки к ним дополнительной доски или бруса?

    1. Ставим в середине пролета под каждую вторую балку временные подпорки из бруса, убирая прогиб перекрытия.
    2. Свободные от колонн балки усиливаем накладками из бруса или доски. Расположение и толщина накладки выбирается с учетом расчетных нагрузок и высоты помещения; способ крепления – клеевой шов с дополнительной фиксацией шпильками с широкими шайбами или оцинкованными накладками.
    3. Переставляем подпорные колонны и повторяем операцию с оставшимися балками.

    Любопытно, что значительно увеличить жесткость балок можно с помощью обыкновенной фанеры толщиной 18 – 22 миллиметра. Она нарезается полосами шириной, равной высоте балок, и после устранения прогиба перекрытия подпорными колоннами приклеивается к каждой балке с обеих сторон с фиксацией гвоздями или саморезами с шагом 15 – 25 сантиметров.

    Разумеется, и здесь обязательна разбежка поперечных швов – и на каждой отдельной балке, и между смежными балками.

    Балка с усилением фанерой.

    Утепление

    Инструкция по сооружению утепленного перекрытия нами уже приведена; однако расчет утепляющего слоя в зависимости от применяемого материала и климатических условий нуждается в комментариях.

    Основное свойство любого утеплителя – его теплопроводность. Чем она ниже, чем лучшее утепление обеспечивается слоем фиксированной толщины.

    Для каждого региона страны в зависимости от зимних температур в нем российским СНиП 23-02-2003 предлагаются собственные нормы теплового сопротивления ограждающих конструкций.

    Тепловое сопротивление складывается из сопротивления каждого из слоев стены или перекрытия; однако именно для перекрытий свойствами настила, паро- и гидроизоляции можно пренебречь, поскольку их теплоизолирующие качества серьезно уступают таковым у любого современного утеплителя.

    95% теплоизоляции обеспечиваются уложенным между балок утеплителем.

    Толщина слоя утеплителя рассчитывается по простейшей формуле: она равна произведению расчетного теплового сопротивления и коэффициента теплопроводности выбранного теплоизоляционного материала.

    Важный момент: все значения приводятся в единицах СИ; соответственно, результат мы получим в метрах.
    Для вычисления слоя утеплителя в сантиметрах его достаточно умножить на 100.

    Очевидно, для расчета не хватает только справочных данных. Чтобы избавить читателя от их поиска, приведем эти значения здесь.

    Город Нормированное тепловое сопротивление перекрытия, (м2*С)/Вт
    Архангельск 4,6
    Калининград 3,58
    Москва, Пенза, Саратов 4,15
    Краснодар 2,6
    Астрахань 3,6
    Оренбург 4,49
    Пермь 5,08
    Тюмень 4,6
    Омск 4,83
    Екатеринбург 4,38
    Сургут 5,28
    Красноярск 4,71
    Чита 5,27
    Хабаровск 4,6
    Владивосток 4,03
    Петропавловск-Камчатский 4,38
    Магадан 5,5
    Анадырь 6,39
    Верхоянск 7,3
    Читать еще:  Как приклеить гранит к бетону?

    Суровый климат Верхоянска заставляет серьезно озаботиться утеплением.

    Утеплитель Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м2*С)
    Пенопласт С-25 0,04
    Экструдированный пенополистирол 0,031
    Пенополиуретан 0,04
    Стекловата (маты) 0,05
    Пеностекло 0,1
    Базальтовая вата 0,042

    Уточним: реальные значения теплопроводности могут меняться в зависимости от плотности материалов и атмосферной влажности.
    Зависимость в обоих случаях линейная: рост плотности и влажности ведет к увеличению теплопроводности.

    Давайте в качестве примера своими руками выполним расчет утепления перекрытия над холодным подполом для дома, построенного в Астраханской области.

    Утеплитель – базальтовая вата.

    На фото – плитный утеплитель на основе базальтовой ваты.

    1. Нормированное теплосопротивление из верхней таблицы берется равным 3,6 (м2*С)/Вт.
    2. Теплопроводность базальтовой ваты равна 0,042 Вт/(м2*С).
    3. Минимально необходимая толщина утеплителя, таким образом, равна 3,6*0,042=0,1512 метра, или 15 сантиметров.

    Заключение

    Надеемся, что нам удалось ответить на все накопившиеся у читателя вопросы. Дополнительную информацию о строительстве перекрытий по деревянным балкам можно получить из видео в этой статье. Успехов!

    Соединение деревянных балок

    Применяете ли вы деревянные балки в интерьере дома, делаете ли крышу, возможно строите терасу, вам будет необходима информация — как делается соединение деревянных балок.

    Если раньше соединения делали с помощью шипов, то этот дедовский метод, постепенно остается в прошлом, возможно им еще пользуются профессионалы, но скорей всего в ближайшее время они стануть использовать более современные подходы.

    Ведь в наше время металлические соединители позволяют быстро и надежно соединять деревянные балки. В отличие от завинчивания, которое к тому же подходит только для определенных типов соединений, таких как диагональные распорки. На сегодняшний день, соединители для деревянных балок есть практически для любого варианта соединения.

    Соединители изготавливаются из листовой стали и предварительно просверлены. Меньшие отверстия 3,5 или 4,5 мм отлично подходят для оцинкованных V-образных или гребенчатых гвоздей. Некоторые фитинги также имеют более крупные отверстия диаметром 11 или 13,5 мм. Они используются для винтов с шестигранной головкой.

    Ниже мы объясним, какой и куда подходит фитинг для соединения деревянных балок.

    1. Т-образные соединения для деревянных балок


    Если вы хотите, соединить балку с поперек стоячей балкой или, наоборот, чтобы балка вертикально стоячая соединилась с горизонтальной, вы можете сделать такое соединение несколькими способами:

    Прямые соединители имеют длину от 96 до 180 мм (на рисунке слева) и крепятся гвоздями или винтами.
    Есть даже большие прямые соединители с длиной до 400 мм или даже до 1250 мм – что позволяет крепить к балке на большом растоянии.

    Т-образные соединители, также еще называют крестовые соединители, подходят для т-образных соединений из 3-х балок (2 поперечные балки укладываются рядом друг возле друга на одном столбе). Обычно такие типы соединений используются при постройке навесов или террас.

    2. Крепления для соединения деревянных балок


    Такие крепления применяются, прежде всего, в том случае, если необходимо дополнительно стабилизировать прямоугольные соединения балки. Они устанавливаются под углом 135°, для крепления под другим углом используется соединитель с регулируемым углом.

    В качестве альтернативы вы можете использовать универсальные соединители (многофункциональные Соединители) с прорезанными концами Бедер. Эти соединители имеют заданную точку изгиба, так что они могут быть адаптированы к любому требуемому углу. Таким образом, эти соединители для балок можно использовать очень разнообразно.

    3. Стропильные соединения для балок

    Стропильные соединения применяются, прежде всего, для кровельных конструкций. Здесь необходимы особо прочные балочные соединения, так как они часто подвергаются сильным воздействиям ветров.

    Такие прочные соединения достигаются с помощью стропильных соединителей, которые доступны в шести стандартных размерах. Изготавливаются такие изделия двух видов — правые и левые — чтобы можно было закрепить балку с двух сторон.

    4. Соединители балок в виде башмака


    Балочные башмаки используются при соединении балки с главной балкой. Эти соединения являются, в частности, наиболее распространенными при обустройстве интерьера помещения с помощью балок.

    Это особо прочное соединение, которое используется не только чтобы соединить балку с балкой, но и балку с бетонном или кирпичом, металлом.

    Такие соединители выпускаются в различных исполнениях: для крепления снаружи — тип А, для крепления внутри — тип B. Второй тип позволяет сделать более незаметное соединение, но имеет меньшую жесткость по отношению кручения, чем первый тип.

    Соединение балки с балкой, которая не соответствует стандартным размерам, можно реализовать с помощью двухсекционного соединителя — Vario (тип C).

    5. Угловые соединители для деревянных балок


    Угловые соединители или угловые листы подходят, прежде всего, для прямоугольных деревянных соединений, на которые не будет действовать большая нагрузка. Поэтому они часто используются при изготовлении мебели и при внутренней отделке помещений.

    Угловые соединители предлагаются в различных размерах и исполнениях, например, в качестве угла с перфорированной пластиной или с продольными отверстиями. Таким образом, они могут быть очень универсальными.

    Для обеспечения большей устойчивости нужно использовать специальные соединители для тяжелых условий эксплуатации.

    6. Перекрестные соединители для балок


    Перекрестные соединители используются, например, при строительстве перголы. Для закрепления такого рода соединения балок, соединители доступны в нескольких вариантах.

    Для перпендикулярных балочных соединений очень хорошо подходят соединители первого типа (см. рисунок). При наклонных перекрестных соединениях можно использовать вилочные соединители. Несколько более сложный вариант, но также возможный, использование соединителей с двумя углами (пункт 5) для больших нагрузок.

    Как сделать расчёт деревянных балок перекрытия

    Выбор деревянного перекрытия обусловлен чаще всего экологичностью материала и лёгкостью монтажа.

    Конструкция деревянного перекрытия

    Деревянное перекрытие уступает по показателям прочности и жёсткости железобетону, поэтому его устраивают в жилых домах до четырёх этажей. Изготавливают балки из леса хвойных пород (сосна, ель, пихта и т. д.). Длина балок чаще всего составляет 5–6,5 м. В каменных зданиях балки укладывают на расстоянии (по оси), кратному размеру кирпича или блоков.

    1. Глухая заделка. 2. Открытая заделка. 3. Соединение балок встык. 4. Соединение балок вразбежку. a — кирпичная стена, b — балка, c — внутренняя опора, d — накладка металлическая e — гидроизоляция

    В наружные каменные стены балки заделываются глухим и открытым способом. Не зависимо от способа заделки необходимо предусмотреть меры по предотвращению конденсации паров воздуха в гнёздах стен. Это происходит при их толщине менее чем в два кирпича. В более толстых стенах конденсат в гнёздах не образуется.

    Глубина гнезда для опоры балки в каменных зданиях, исходя из прочности кладки на сжатие, принимается 0,6–0,8 h (h — высота балки). Минимально допустимый размер опоры составляет 150 мм. Обычно он принимается 180–200 мм. При этом балка не должна доходить до стены на 3–6 см, чтобы обеспечить доступ воздуха к её торцу.

    Читать еще:  Чем можно резать полипропиленовые трубы?

    Балки перекрытия пропитываются антисептическими составами, а конец обязательно изолируется двумя слоями гидроизоляции (толь, пергамин). Место между стеной и боковой поверхностью балки заполняется раствором.

    Каждую третью балку необходимо соединить анкером с наружной стеной. Анкер одним концом заделывается в стену, дугой конец крепится к балке. Между собой они тоже соединяются при опоре на внутренние стены.

    Черновой пол настилается двумя способами:

    1. Щиты или доски укладываются на черепные бруски при помощи накладных планок.
    2. Сплошная укладка щитов (досок) непосредственно на черепные бруски.

    Балки и лаги подбиваются снизу щитами из тонкой доски, ГКЛ, ГВЛ, ОСП или другими листовыми материалами. Стелется мембранная изоляция, на которую укладывается тепло- и звукоизоляционный слой. Это может быть насыпной, плитный или рулонный утеплитель, закладываемый между балками.

    1. Балки перекрытия. 2. Подшивка. 3. Черновой пол. 4. Утеплитель 5. Пароизоляция

    На теплоизоляции также устраивается слой пароизоляции. Далее производится устройство чистого пола, который может крепиться к лагам или непосредственно к балкам. Лаги укладываются на балки перекрытия. Между утеплителем и верхним краем балок оставляется зазор для доступа воздуха к деревянным конструкциям перекрытия.

    Покрытие пола и потолка зависит от эксплуатационных показателей помещения и дизайнерского решения интерьера. По деревянным балкам можно делать практически любой пол (дощатый, паркет, линолеум, керамическая плитка и т. д.).

    Балки друг к другу крепятся с помощью специальных металлических изделий.

    Определение размеров сечения деревянной балки по формулам

    Чаще несущие элементы междуэтажного или чердачного перекрытия представляют собой балки с одним пролётом и свободным опиранием на несущую стену или столб.

    1. Круглое бревно. 2. Брус с двумя кантами. 3. Брус, четыре канта. 4. Составная балка. 5. LVL брус. 6. Балка Nascor 7. Доска

    Они воспринимают изгиб от веса всего перекрытия и временной полезной нагрузки (мебель, люди и т. д.). Расчётным путём определяются необходимые размеры балки. Условием для этого является заданная прочность и жёсткость несущего элемента.

    Для определения нагрузок на балку плотность древесины хвойных пород для конструкций помещений с нормальным режимом эксплуатации принимается 500 кг/м 3 . Для влажных помещений и сооружений на улице — 600 кг/м 3 .

    Предел прочности хвойной древесины, работающей на изгиб, составляет 75 МПа. Показатель жёсткости (модуль упругости Е) определяет её способность деформироваться при действии каких-либо нагрузок.

    Для нормальных условий эксплуатации конструкций при действии нагрузок:

    • Е = 10 000 Мпа — вдоль волокон;
    • поперёк волокон показатель Е уменьшается почти в 50 раз.

    На показатели надёжности древесины также влияет температура. В случае её повышения предел прочности и модуль упругости уменьшаются. При этом повышается хрупкость деревянных изделий. То же происходит и при воздействии отрицательных температур.

    Для расчёта любой конструкции определяются нормативные и расчётные нагрузки. Расчётную нагрузку получают, умножая величину нормативной нагрузки на n — коэффициент надёжности (перегрузки), который учитывает, в каких условиях работает конструкция.

    На прочность балка проверяется по действию максимального момента изгиба:

    • σ — напряжение в балке;
    • Wр — расчётный момент сопротивления;
    • Rи — расчётное сопротивление по изгибу, которое для древесины хвойных пород равно 13 МПа.

    Подбор сечения рассчитывается, исходя из требуемого момента сопротивления Wтр:

    Для прямоугольного сечения:

    Для круглых сечений:

    Проверка жёсткости производится на действие нормативных нагрузок:

    • f — предельный прогиб балки;
    • l — расчётный пролёт балки в см;
    • f/l — относительный прогиб, который не должен превышать: 1/250 — для перекрытий между этажами; 1/200 — для перекрытий чердака;
    • J — момент инерции в см 4 ;
    • q н — нормативная нагрузка в кг/пог. см;
    • Е = 10 000 МПа, 100 000 кг/см 2 — модуль упругости древесины;
    • с — предельно допустимый коэффициент для отношения l/h, где h — высота сечения балки: 18,4 — для междуэтажных перекрытий; 23,0 — для чердачных перекрытий.

    В случае, когда l ≤ ch, балки проверяются только на прочность. Если l > ch, они проверяются только на жёсткость.

    Для примера рассчитаем деревянную балку междуэтажного перекрытия. Пролёт l = 4,5 м; вес перекрытия — g = 200 кг/м 2 ; временная нагрузка p = 150 кг/м 2 ; расстояние в плане между осями балок а = 0,9 м; материал балки — сосна Rи = 130кг/см 2 ; m коэффициент условия работы — 1,0.

    Расчётная нагрузка на 1 пог. м элемента:

    q = (g н n + p н n1) · a = (200 ∙ 1,1 + 150 ∙ 1,4) ∙ 0,9 = 387 кг/пог. м

    • n, n1 — коэффициенты надёжности постоянной и временной полезной нагрузок.

    Момент сопротивления, который необходим, определяется из условия прочности:

    Таблица моментов сопротивления W в см 3 прямоугольных сечений

    b h
    8 9 10 11 12 13 14
    21 588 661 735 808 882 955 1029
    22 645 726 807 887 968 1049 1129
    23 705 793 882 970 1058 1146 1234
    24 768 864 960 1056 1152 1248 1344
    25 833 937 1041 1146 1250 1354 1458
    26 901 1014 1127 1239 1352 1465 1577

    По специально рассчитанным таблицам можно подобрать прямоугольное сечение элемента — bхh. Принимаем брус 8х24 см (W = 768 см 3 ). В рассматриваемом случае отношение l/h = 450 : 24 = 18,75, а предельно допустимое с = 18,4 — для междуэтажных перекрытий. Исходя из этого, расчёт на прогиб не производится.

    Расчёт деревянной балки по графику

    Для удобства подбора балок деревянного перекрытия по приведённым формулам составлены графики, по которым, имея значения l и q, находят ширину и высоту балки. Горизонтальная линия а–а определяет границу, где расчёт ведётся либо на прочность, либо на прогиб.

    Если точка пересечения l и h ниже линии а — а, расчёт ведётся на прочность по расчётной нагрузке, выше линии а–а — расчёт ведётся на прогиб по нормативной нагрузке. Данный график имеет следующие показатели:

    Е = 130 кг/см 2 ; f = 1/250 l; Е = 100 000 кг/см 2 ; mн = 1,0.

    При изменении этих величин находится относительное повышение или понижение получаемых данных. Например, для бруса сечением более 14 см коэффициент условий работы будет 1,15 и, соответственно, расчётное сопротивление Rи = 150 кг/см 2 , а для бревна коэффициент условий работы равен 1,25, при этом Rи = 160 кг/см 2 .

    В качестве примера рассмотрим следующий вариант: l = 6,1 м; b = 26 см; l/h = 610:26 = 23,4 > 18,4, следовательно, расчёт ведётся на прогиб.

    Для нормативной нагрузки по графику qн = 360 кг/м по графику b = 18,3 см.

    f = 1/200 l . Так как график составлен для балок чердачного перекрытия, уточняем для междуэтажного перекрытия с относительным прогибом f/l = 1/250. 200/250 = 0,8; b = 0,8∙18,3 = 14,64 см. Окончательно можно принять брус для балки перекрытия 15х260 см.

    Высота балок при подборе сечения должна быть больше ширины, так как в таком положении они лучше работают на изгиб. Правильно подобранный размер балок перекрытия обеспечит реальную экономию материала при обеспеченной надёжности и долговечности всей конструкции.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector