Составные балки деревянные – Элементы деревянных конструкций составного сечения на податливых связях Составные балки на податливых соединениях

3.Составные балки.

Составные деревянные балки могут изготовляться из бревен, брусьев и досок. Сплачивание бревен с зазором осуществляется колодками, а сплачивание брусьев в составных балках — призматическими шпонками (рис. 6). Для соединений элементов дощатых балок применяются клеи или гвозди. Все перечисленные соединения, кроме клеев, являются податливыми, дающими сдвиги в швах между сплоченными элементами, что приводит к снижению несущей способности и жесткости балок составного сечения по сравнению с монолитными балками тех же размеров.

Балки состоят из брусьев и бревен, соединяемых по высоте короткими деревянными вкладышами из такой же древесины, что и элементы балки. Колодки являются более толстыми, чем шпонки. Волокна древесины шпонок и колодок имеют такое же направление, что и элементов балки.

Рис. 6. Составные балки на шпонках и колодках.

Достоинства составных по сечению и длине балок, более трудоемких: при изготовлении:

1. Перекрытия балками пролетов более 6—9 м при ограниченной длине бревен и брусьев по сортаменту лесоматериала;

2. Экономия лесоматериала путем применения для балок более экономичных по расходу древесины двутавровых поперечных сечений; взамен прямоугольных и круглых;

3. Использованием в составных балках мелкоразмерных по сечению и длине элементов, а также применением более низких сортов древесины в малонапряженных зонах по длине и поперечному сечению балки.

4. Деревянные двутавровые балки.

Данная технология навряд ли применима в типовом строительстве в условиях сельской местности, но вполне применима в частных случаях. Причиной этого является применение в данной технологии плит OSB. Создание подобного рода плит подразумевает наличии соответствующего уровня индустрии. Однако одним из достоинств плит OSB является низкая цена, то есть ни что не мешает привозить.

Двутавровые деревянные балки (рис. 7) относятся к современным перекрытиям и стропильным системам по Канадской технологии и имеют ряд преимуществ по сравнению с перекрытиями из обычных пиломатериалов или железобетона.

Рис. 7. Деревянные двутавровые балки.

Достоинства двутавровых балок:

• прочные — высокая удельная прочность позволяет использовать их в пролетах большой длины;

• прямые — отсутствие изгибающих моментов и точные размеры;

• универсальность — применение в конструкциях стен, потолка и пола;

• бесшумность — при правильной установке устраняют скрип полов;

• стабильность — не подвержены усадке и деформации;

• удобство — легко укладываются и обрабатываются обычными плотницкими инструментами;

• легкость — могут монтироваться без помощи подъемного крана;

• экологичность — меньше загрязняют окружающую среду отходами;

• экономичность — обеспечивают экономию материалов, трудозатрат и время проведения строительно-монтажных работ;

• возможность прокладки инженерных коммуникаций.

Заключение.

Как уже было сказано ранее, деревянные балки просты в исполнении. Это и обуславливает их довольно большую вариативность в строительстве в условиях сельской местности.

Среди балок относительно немного высокоиндустриальных, таких, что нельзя изготовить в сельском строительстве. К ним можно отнести:

1)Профилированный брус;

2)Гнутые дощатоклееные балки;

3)Балки Деревягина;

4)Клеефанерные балки с волнистой стенкой.

Однако, нельзя сказать, что сельское строительство с этого проиграла, ведь, думаю, описанных выше видов балок вполне достаточно. К тому же балки, это ведь не единственный вид конструкций, что можно применить в условии сельской местности.

3. Расчет балок

3.1. Общие сведения

Деревянные балки являются наиболее простым и самым распространенным типом строительных конструкций. Они применяются в качестве прогонов кровли, наслонных стропил, балок чердачных и междуэтажных перекрытий малоэтажных жилых домов, промышленных зданий с химически агрессивной средой, сельских производственных зданий и других объектов.

По типу поперечного сечения различают балки цельного сечения, составные бал­ки на податливых связях, клееные деревянные, клеефанерные и армированные клееные деревянные балки. Рекомендуемые пролеты балок 3…18 м, шаг балок принимается в пределах 1…6 м.

3.2. Балки цельного сечения

Балки цельного сечения изготавливаются из досок, брусьев или круглых лесома­териалов. Пролеты балок из-за ограниченного сортамента лесоматериалов не превы­шают 6,5 м. При применении деревянных балок в покрытиях для уменьшения расчетных уси­лий в балках используются разрезные балки, усиленные подбалками. Подбалки, уменьшающие расчетные пролеты балок, подкладываются под стыки балок и скрепляются с ними болтами. В практике современного строительства данный способ практически не применяется. Наиболее распространены многопролетные балки. Балки проектируются в виде многопролетных, статически определимых шарнирно-стержневых систем. Такие системы применяются в тех случаях, когда временная нагрузка постоянна и равномерно распределена по всем пролетам. Так работают балки подвес­ных потолков, прогоны кровли. При проектировании рекомендуется схема со встречным расположением шарниров – по два шарнира в пролете через пролет, исключая крайние пролеты. В зависимости от места расположения шарнира различают две схемы: равномоментную –

х = 0,15l и равнопрогибную – х = 0,21l. По конструктивным соображениям предпочтительнее равнопрогибное решение. По такой схеме выполняются консольно-балочные прогоны (рис. 3.1).

Стыки прого­нов по длине осуществляются в местах расположения шарниров косым прирубом. Бо­ковое смещение шарнира предотвращается установкой вертикального болта. Недоста­ток консольно-балочных прогонов–перекрываемый пролет не превышает 4,5м. По равнопрогибной схеме решаются и спаренные неразрезные прого­ны. Они состоят из двух или более рядов досок, поставленных на ребро и соединенных между собой гвоздями. Шаг расстановки гвоздей по длине прогонов на­значается конструктивно 500 мм. Первый ряд досок не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок — в последнем. Концы досок одного ряда прибиваются гвоздями к доскам другого ряда, не имеющим в данном месте стыка. Стыки досок устраиваются в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках меняет знак, т.е. на расстояниях от опор, равных 0,21

l.

3.3. Балки составного сечения

Размеры деревянных элементов цельного сечения ограничены сортаментом. Поэтому для увеличения сечений прибегают к устройству балок составного сечения, состоящих из нескольких брусьев или бревен соединенных между собой различного рода связями. Наибольшее применение в практике строительства получили составные балки на пластинчатых нагелях (балки Деревягина) и балки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях.

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.

W_Ц>W_П>W_О

I_Ц>I_П>I_О

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

W_ц – момент сопротивления составной балки, как цельной;

k_w<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

I_y – момент сопротивления балки как цельной;

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

Составная деревянная балка — Энциклопедия по машиностроению XXL

Заклепки, сварка, шпонки, болты и другие скрепления составной балки обеспечивают совместную работу ее элементов при изгибе (как единой монолитной балки). Расчет скреплений производится на сдвигающие усилия, возникающие между элементами составной балки. Определение этих усилий — специфика расчета составных балок. Рассмотрим отдельно особенности расчета скреплений клепаной и сварной металлических балок и составной деревянной балки.  [c.285]
Составная деревянная балка. При расчете составной деревянной балки (см. рис. 7.50, в) принимается, что все сдвигающее усилие по плоскости I—I воспринимается шпонками. Усилие Т , действующее на одну шпонку, определяется по формуле (7.55), в которой а — расстояние между осями соседних шпонок, а 5—статический момент половины поперечного сечения балки относительно оси 7 (см. рис. 7.50, в).  [c.287]

Получив такое решение для сплошной балки, Журавский обращается к составным деревянным балкам (типа рис. 72) и показывает, каким образом при этом можно вычислить силы, действую-  [c.173]

В конструкции своего моста Д. И. Журавский очень широко пользовался деревянными балками большой высоты и составными деревянными балками. Используемый материал очень слабо сопротивлялся сдвигу вдоль волокна, и Д. И. Журавский сделал заключение о том, что касательные напряжения в подобных балках имеют первостепенное значение и ими нельзя пренебрегать. Существовавшая в то время литература не давала методов расчета касательных напряжений ). Д. И. Журавский решил эту задачу и с тех пор  [c.648]

СОСТАВНАЯ ДЕРЕВЯННАЯ БАЛКА  [c.318]

Для перевозки среднетоннажных контейнеров на железных дорогах используют также переоборудованные полувагоны, имеющие составную хребтовую балку. При переоборудовании деревянную обшивку боковых стен кузова полувагона полностью снимают, крышки разгрузочных люков и торцовые двери полувагонов закрывают, запорные секторы приваривают к нижнему обвязочному угольнику, а закидки — к угольнику люка. Лобовые двери снимают, с торцовых сторон устанавливают дополнительные вертикальные металлические стойки и упоры.  [c.110]

На практике в случае необходимости изготовления составных деревянных балок обе части соединяют между собой нагелями, шпонками, гвоздями и специальными клеями. По сравнению с обычными балками прямоугольного сечения наибольшими преимуш,ествами обладают двутавровые клееные балки. Главными из этих преимуществ являются  [c.125]

Кроме разработки теории касательных напряжений при изгибе, Журавским впервые была создана общая теория расчета ферм с параллельными поясами на действие неподвижной и подвижной (от веса движущегося поезда) нагрузок. Им был разработан приближенный метод расчета многопролетных статически неопределимых ферм, создана теория расчета связей (шпонок, болтов, заклепок) и стыков в составных (деревянных и стальных) балках, произведены на машинах собственной конструкции обширные опыты по изучению прочностных характеристик древесины на растяжение, сжатие скалывание и изгиб, установлены общие основания для назначения допускаемых напряжений в деревянных и стальных элементах конструкций, разработана методика опытного изучения на моделях работы конструкций под нагрузкой. Попутно Журавским были разрешены некоторые статически неопределимые задачи.  [c.222]

Расчет составных балок. В тех случаях, когда размеры сечения по расчету получаются большими и изготовить целую балку с таким сечением невозможно или неудобно, применяют составные балки. Два примера составных балок приведены на рис. 166 это клепаная двутавровая балка и деревянная балка на шпонках. Элемент, скрепляющий части балки (в первом случае заклепка, во втором — шпонка), работает на срез. Для расчета нужно знать силу Т, передаваемую через этот элемент. Определим эту силу для поясной заклепки клепаной балки полученная формула будет совершенно общей.  [c.243]

По этой причине при изготовлении составных балок нужно обеспечить совместную работу отдельных элементов и устранить возможность их проскальзывания. Это достигается в металлических составных балках сваркой или клепкой, а в деревянных — постановкой шпонок, которые передают сдвигающие силы от одного слоя другому.  [c.247]

Составные балки обычно применяются тогда, когда имеющиеся прокатные стальные балки и отдельные деревянные брусья не обладают необходимой прочностью (или жесткостью).  [c.285]

В деревянных конструкциях составные стержни встречаются еще чаще. Связями в них служат гвозди, болты, нагели, шпонки (рис. 4), а также клей. Примеры деревянных составных стержней показаны на рис. 5. К деревянным составным стержням можно отнести также клееные фанерные и дощатые балки (рис. 6). Роль связей в них играют вертикальные стенки, обладающие значитель-  [c.5]

Если составная балка устроена без прокладок, как это часто бывает в деревянных конструкциях, то силы s прижатия одного бруса к другому создают добавочные препятствия сдвигу по шву в виде трения. При абсолютно жестких поперечных связях получаем сосредоточенные усилия 5, которые прижимают составляющие стержни по концам. Ограничимся (для простоты) рассмотрением симметрично составленной балки из двух брусьев. В конце п. 8 было установлено, что для такой балки усилия в поперечных связях при абсолютной жесткости последних равны полуразности поперечных нагрузок, приложенных к каждому из составляющих стержней. Следовательно, сосредоточенные усилия над опорами балки будут равны половине опорной реакции балки (при отсутствии сосредоточенного груза над опорой). Далее при более точном решении, учитывающем податливость поперечных связей, будет показано, что значения усилий 5, максимальные над опорами, быстро падают в пролете балки. Таким образом, общее усилие, близкое по величине к половине опорной реакции, передается с одного составляющего бруса на другой лишь на небольшом участке длины составной балки. То же самое можно установить и в других местах приложения сосредоточенных грузов. Поэтому будем считать, что силы трения, прямо пропорциональные давлению одного бруса на другой, сосредоточены в точках приложения опорных реакций и сосредоточенных грузов, действующих по направлению к шву составной балки, т.е. прижимающих брус к другому. Трение, противодействующее сдвигу.  [c.103]

Деревянная составная балка пролетом / = 6, свободно опертая по концам, нагружена двумя равными силами Р = 4,5 г каждая, приложенными на одинаковых расстояниях а = 2 л, от опор. Балка составлена из двух сосновых брусьев сечением каждый 20 X 28 см,  [c.218]

Во многих типах конструкций оказывается предпочтительнее использовать составные или собранные из стандартных элементов балки. Два примера таких балок приведены на рис. 5.17. Первым примером служит полая коробчатая балка квадратного поперечного сечения, собранная из четырех деревянных планок, соединенных между собой гвоздями, шурупами или клеем, вторым — составная балка, сваренная из трех стальных пластин.  [c.167]

На рис. 64.7, а изображено поперечное сечение клепаной составной балки, стенка которой состоит из вертикального листа, а пояса — из горизонтальных листов и уголков. На рис. 64.7, б показано поперечное сечение сварной составной балки из вертикального листа (стенки) уголков и горизонтальных листов (поясов). На рис. 64.7, в изображена деревянная составная балка из двух брусьев, соединенных между собой с помощью болтов и деревянных шпонок.  [c.315]

Практические расчеты на сдвиг охватывают проверку прочности деталей конструкций, служащих для скрепления отдельных элементов системы, и подбор их сечений на срез и скалывание. Таковы, например, сварные, заклепочные и болтовые соединения, деревянные врубки элементов стропильных ферм, составные балки на клеях, шпонках или болтах и т. д. При расчете этих соединений должно быть соблюдено условие, требующее, чтобы действительное напряжение среза или скалывания не превосходило допускаемого напряжения, т. е.  [c.76]

Бескаркасные цельнометаллические кузова легковых автомобилей и кабины грузовых автомобилей после окончательного контроля поступают на участки ремонта, а кузова и кабины, имеющие каркасы, после второго контроля обычно подвергают дополнительной разборке, при которой удаляют поврежденные узлы и детали с корпуса кузова и его каркаса и снимают детали, мешающие ремонту. Так, например, с кабины грузового автомобиля и кузовов типа фургон , имеющих деревянные каркасы, снимают металлическую облицовку и поврежденные деревянные детали каркаса с автобусных кузовов несущей конструкции снимают поврежденные фермы и продольные балки основания и облицовку или корпус кузова полностью разбирают на составные элементы и т. п.  [c.42]

Шпонки могут быть деревянные призматические, поперечные, продольные и косые, а также металлические призматические и кольцевые. На рис. 383 показана часть деревянной составной балки, элементы которой соединены шпонками.  [c.327]

Настил пола, укладываемый на раму опрокидывающейся платформы, имеет три слоя нижний из стальных листов толщиной 3 мм, средний из деревянных брусьев толщиной 70 мм и верхний из стальных листов толщиной 8 мм. Деревянные брусья уложены поперек вагона, стыки составных брусьев расположены в шахматном порядке так, чтобы последние приходились над швеллерами хребтовой балки. Верхний настил пола съемный, изготовлен из семи листов два — шириной 555 мм и пять — шириной 1800 мм.  [c.38]

Применяют в составных деревянных балках шпонки,подобноа,Ь,с,… (рис. 103, а). Наблюдения над зазорами у шпонок (рис. 103,6) да1дт возможность определить направление скольжения в случае составной балки и, следовательно, направление касательных напряжений, действующих по нейтральному слою в цельной балке ).  [c.104]

Рассмотрим сначала составную деревянную балку, показанную на рис. 103. Предполагается, что шпонки, поставленные между двумя брусьями, составляющими балку, достаточно прочны для того, чтобы сопротивляться срезывакяцим усилиям 5 (рис. 103,6). Тогда для определения величины можно будет применить уравнение (57). Для того чтобы учесть ослабление сечения шпоночными канавками и болтсюыми отверстиями, необходимо ввести в расчет только заштрихованную часть сечения, указанную на рис. 103, с. Тогда  [c.117]

Опыты, произведенные проф. Е. Kidwell oм в Мичиганском горном колледже, показывают, что составные деревянные балки имеют около 75% прочности по сравнению с цельными тех же размеров.  [c.118]

Консольная, многопролётная, двутавровая, клёпаная, (не-) разрезная, составная, статически (не-) определимая, деревянная. .. балка.  [c.9]

Деревянная составная балка состоит из двух сосновых брусьев сечением 20×24 см , связанных между собой с помощью сосновых же колодок прямоугольного сечения и болтов (см. рисунок). Балка свободно лежит на двух опорах и нагружена сосредоточенной силой Р—6 т, приложенной посредине пролета. Пролет балки / = 6,0 м. Определить необходимые размеры и число колодок, если допускаемое напря-жение на смятие сосны вдоль волокон [aj = 70 К2а на  [c.153]

Рис. 5 17. Составные бал кис а — деревянная коробчатая балка Ь — стальная двутавр овая бал .,

Составная балка изготовлена из деревянного бруса шириной 15 см и высотой 20 см, подкрепленного на нижней поверхности стальной пластиной сечением 1,2X15 см. Модуль упругости древесины равен д=0,Ы0 , стали Е = =2,Ь 10 кГ/см . Найти допускаемый изгибающий момент, если допускаемые напряжения для древесины и стали составляют сгд=80 и 0 = 1Ю0 кГ/см соответственно,  [c.203]

В работе Замечания относительно сопротивления бруса, подверженного силе, нормальной к его длине (1855 г.) впервые Д. И. Журавским деется теория расчёта касательных напряжений в балках с поперечной нагрузкой соответствующая формула носит его имя. Д. И. Журавский впервые показал возможность разрушения балок не только от разрыва волокон, но и от продольного расслаивания под действием, как теперь принято говорить, касательных напряжений, особенно опасных для деревянных балок им же создана теория расчёта составных балол, соединяемых шпонками или заклёпками.  [c.61]

В том случае, когда составные направляющие кабины доставлены в разобранном виде, т. е. швеллерные балки не собраны на заводе с буковыми брусками, они должны быть предварительно разложены на козлах по маркировке, с точной подгонкой стыков, надежно скреплены между собой и проверены по прямолинейности по трем плоскостям 2-метровой линейкой, а также шаблоном по размеру сечения буковых брусков, направляющих. Если деревянные бруски имеют отклонения в толщине и высоте более 0,5 мм, они должны быть профугованы.  [c.443]

Б. в. деревянные состоят из 1) деревянного или железного резервуара с трубами, 2) собственно башни или несущей конструкции с опорной площадкой, поддерживающей резервуар, 3) шатра, 4) фундамента и Г>) лестницы. Несущие конструкции башни могут быть разделены на 3 вида — решетчатые, сетчатые и башни-оболочки. Для сохранения неизменяемости поперечного сечения башни несущие конструкции усиливаются горизонтальными диафрагмами. Б. в. могут применяться в качестве как временных, так и капитальных сооружений. В последнем случае обязательным условием является защита от атмосферных осадков конструкции и находя-П1ейся в резервуаре воды, для чего например башню следует покрыть снаружи этернитом, с.данцем, штукатуркой на цементе и т. п., что одновременно уменьшает пожарную опасность, а под баком сделать водонепроницаемый поддон, с к-рого просачивающаяся из бака вода отводится по специальной трубе. Кроме того для предохранения элементов башни от возмоншого появления конденсационной влаги следует предусмотреть в конструкции осушающий режим. Если конструкция не защищается от увлажнения (открытые решетчатые или сетчатые башни), то древесину следует пропитать стойким, не подверженным вымыванию антисептиком (напр, креозотовым маслом). Болты и другие металлич. детали рекомендуется покрывать асфальтовым лаком (до и после их установки) и применять оцинкованные гвозди. Обычно Б. в. деревянные не утепляются, ограничиваются утеплением труб и шатра. В случае необходимости утеплить и самую башню следует применять преимущественно плитный утеплитель. Опорная площадка, воспринимающая и передающая башне нагрузку от бака и шатра, должна представлять собой жесткую диафрагму, обеспечивающую неизменяемость верхнего сечения башни. Балки опорной площадки м. б. составного сечения, но лучше применять балки из пакета брусьев (или бревен), положенных один на другой (или рядом) и соединенных лишь конструктивными связями. Элементы опорной площадки помимо расчета на прочность нужно проверять на прогиб, исходя из условия  [c.207]

---

47.Деревянные балки. Конструирование и основы расчета.

Цельнодеревянные балкипредставляют собой отдельные брусья , толстые доски, устанавливаемые на кромки, и окантованные бревна, имеющие необходимые сечения и длины. Их основные преимущества- малая трудоемкость изготовления и низкая стоимость по сравнению с другими деревянными конструкциями. Деревянные балки применяются в качестве несущих конструкций настилов покрытий, междуэтажных перекрытий, рабочих площадок платформ.

Балки покрытий применяются в зданиях с шириной помещения не более 6м.Они ставятся наклонно вдоль скатов кровли с шагом не более 3м и опираются на стены и стропильные конструкции покрытий. При шаге В нагрузка на балку определяется.От этой нагрузки в сечениях балки возникает изгибающий момент.в сечении балки возникает небольшая продольная силаN. Она является сжимающей, если нижняя опора неподвижна, и растягивающей, если шарнирно неподвижной является верхняя опора. При обычных уклонах покрытийэти силы малы и не учитываются. Проверка несущей способности по нормальным сечениям

Цельнодеревянные балки не требуют проверки скалывающих напряжений ввиду их незначительной величины

Однопролетные прогоны являются несущими конструкциями скатных покрытий. Прогоны соединяются между собой по длине при помощи косого прируба или дощатых накладов и болтов(рис.1). К опорам прогоны крепятся посредством бобышек-коротких отрезков толстых досок или стальных уголковых коротышей и гвоздей или винтов.

Проверка несущей способности по нормальным напряжениям и проверка прогиба

Балки перекрытий являются опорами настилов междуэтажных , чердачных перекрытий и рабочих площадок. Это однопролетные балки, свободно опертые на стены, стойки и перегородки здания. Эти балки работают на изгиб от собственного веса перекрытия и временной полезной нагрузки. Они рассчитываются по прочности и прогибам при изгибе

Размеры прямоугольного сечения принимают b=0,7hи требуемую высоту сечения

Междуэтажные перекрытия с деревянными балками должны быть дополнительно проверены на зыбкость. Их прогиб не должен превышать 0,5см:

Условное напряжение скалывания

48. Составные балки из цельной древесины.

Составные балки состоят из отдельных эл-ов, которые работают на изгиб совместно благодаря тому, что сдвигающие усилия между ними воспринимаются податливыми соединениями. Такие балки могут состоять из досок, соединенных по высоте сечения болтами или деревянными вкладышами. 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 также при усилении балок, имеющих недостаточную несущую способность, боковыми обшивками. В число составных балок входят дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкой и брусчатые балки на дубовых пластинах.

Дощато-гвоздевые балки с перекрестной стенкоймогут иметь пролеты до 12м и высоту в середине не менее 1/7 пролета и на опорах – не менее 0,4 высоты в середине. Они имеют двутавровое сечение, постоянное по длине в односкатных и переменное в двухскатных балках. Пояса этих балок состоят из толстых двойных досок на ребро, соединенных по длине болтовыми стыками. Расчетное сечение, где действуют максимальные нормальные напряжения находят по фор-ле

Балки на дубовых пластинахмогут иметь пролет до 6м. Они состоят из двух или трех цельных брусьев, по высоте соединенных рядами дубовых пластинок. Соединеия располагаются по всей длине балки равномерно и должны быть рассчитаны с учетом максимальных скалывающих напряжений у опор. Теоретическая сдвигающая сила определяется

Число дубовых пластинок nна половине пролетаl/2 балки определяют по фор-ле

, где Т1- несущая способность одной пластинки по смятию или изгибу.

Расчет по прогибам составных балок производят по фор-ле

Относительный прогиб составных балок не должен превышать 1/300олета.

Деревянные балки перекрытия своими руками из досок. Испытание разных составных балок

Цокольного перекрытия (оно же перекрытие первого этажа) подвёргся убедительной критике со стороны знающих людей—практиков (Руслан, это про тебя!). Главный аргумент — никто и никогда не даст гарантии качества бруса 180×100 в Киеве и области: может иметь внутренние дефекты, высокую влажность и т.д., и т.п.

Возразить нечего: честный поставщик скорее исключение, чем правило (так уж устроено большинство бизнесменов в этой части света).

Решение оказалось простым и очевидным — вместо бруса 180×100 лучше собирать балку из двух досок (или тоже брусьев?) 180×50. Выгода налицо: даже если лес окажется сырым, то он быстрее высохнет, пока будет ожидать установки на место (скажем, около одного месяца), а если окажется и в этом случае недостаточно сухим, то в процессе дальнейшего высыхания сбитые доски будут мешать друг другу коробиться, т.е. составная балка имеет больше шансов остаться прямой и ровной. Кроме того, если в одной из досок, входящей в пару, есть внутренние дефекты и в ней образуются трещины, то вторая балка компенсирует этот недостаток (цельный брус от полного разрушения менее застрахован).

Из этого следует, что незначительное увеличение высоты гораздо более эффективно с точки зрения прочности, чем увеличение ширины балки.

Распространённое заблуждение заключается в том, что вставки между досками (рис. Г) увеличивают ширину поперечного сечения. На самом деле, в геометрических характеристиках поперечного сечения балки учитывается только сплошные компоненты. Поэтому, две доски 180×50 склеенные и сбитые друг с другом намертво (рис. Д), или расположенные рядышком, но не прикреплённые друг к другу (рис. Е), или разнесённые на приличное расстояние (рис. Ж) будут обеспечивать прочность точно также, как соединённые через прокладки (рис. Г), или как четыре доски 180×25 (рис. З), или как пять досок 180×20 (соединённые или разъединённые), а в конечном итоге — как брус 180×100.

Вертикальное соединение компонентов составной балки (рис. Б и Д) оправдано только в особых конструктивных случаях. Например, чтобы нейтрализовать скручивание досок при высыхании или обеспечить устойчивость составляющих частей — другими словами, если вы вдруг решите собрать балку из двадцати досок 180×5, то любая из них может «сложиться» по высоте под нагрузкой, поэтому придётся скреплять их друг с другом.

Я немного «поигрался» размерами поперечного сечения и остановился на конструкции, состоящей из двух досок 200×40 (т.е. 200×80, см. рисунок справа), которая оказалась по многим параметрам более выигрышной по сравнению с 180×50×2 и, уж тем более лучшей, чем 180×100 мм (ради чего, собственно, всё и затевалось).

Наверняка, доска толщиной 40 мм будет сохнуть ещё быстрее, чем 50 мм. Доски будут стягиваться попарно большими саморезами исключительно с целью борьбы с усадочными деформациями, которые могут возникнуть при высыхании древесины. Кроме всего прочего, есть подозрение, что обрезная доска шириной 200 мм может оказаться дешевле и доступнее, чем 180 мм — некоторые специалисты считают размер 180 мм нестандартным.

В местах, где требуется дополнительная прочность (внутренние стены, перегородки, основание межэтажной лестницы) балки составляются из трёх досок 200×40.

И, наконец, бесстрастные, но наиболее убедительные цифры — сравнительная таблица балок: первый вариант (180×100) и вариант последний (200×80, или 2×200×40) при нагрузке 400 кг/м²:

	180×100	200×80	2×180×100	3×200×40
прогиб при шаге 0,5 м (max. 15 мм)	9	8	5	6
относительный прогиб при шаге 0,5 м (max. 1/250)	1/403	1/454	1/726	1/605
запас по прогибу при шаге 0,5 м	1,67	1,88	3	2,5
прогиб при шаге 0,6 м (max. 15 мм)	11	10	6	7
относительный прогиб при шаге 0,6 м (max. 1/250)	1/330	1/363	1/605	1/519
запас по прогибу при шаге 0,6 м	1,36	1,5	2,5	2,14
прогиб при шаге 0,7 м (max. 15 мм)	13	12	6	8
относительный прогиб при шаге 0,7 м (max. 1/250)	1/279	1/303	1/605	1/454
запас по прогибу при шаге 0,7 м	1,15	1,25	2,5	1,88
2618	2586	5236	3879
собственный вес (кг)	35	31	71	47
экономия материала (%)	→	11	→	33,8

Таким образом, балка 200×80 (она же две по 200×40) по всем параметрам превосходит прочностные характеристики бруса 180×100 (или составной балки 2×180×50, что одно и то же). Сдвоенные балки (две по 180×100), конечно, превосходят по своим характеристикам «полуторную» балку 200×120 (фактически 3×200×40), однако двукратный (а иногда и больше!) запас по прогибу этой «полуторной» балки вполне достаточен. Зато какая экономия материала…

Перекрытие — это ограждающая конструкция между этажами. Железобетонное перекрытие хорошо всем известно, достаточно поднять голову и посмотреть на потолок наших квартир. Удешевить стоимость железобетонного перекрытия в условиях самодеятельного строительства не удастся. В данной главе будем рассматривать перекрытие из дерева.

Перекрытие выполняется по несущим деревянных балкам. Ширина и высота несущих балок зависит от длины перекрываемого пролета, расстояния между балками и толщины досок пола. Для стандартного пролета в 6 м применяют балки 10×15(h) см с шагом 1 м. Обычно балки устанавливают двумя способами: с заделкой или врубкой концов в стены и на кирпичных столбиках.

Для примера рассмотрим устройство перекрытия в кирпичном доме. Брус 10×15 см устанавливаем одновременно с кирпичной кладкой стен с шагом 1 м при толщине досок пола 50 мм, шагом 0,8 м при толщине 40 мм, шагом 0,5 м при толщине 25 мм. Для придания большей жесткости брус ставится на ребро, то есть 15 см — это высота балки. Балки перекрытия устанавливают по одному уровню по площади всего дома.

При правильно выполненной рекомендации по устройству цоколя это нетрудно сделать. Нужно разложить балки по гидроизоляции цоколя. Положить на них сверху длинную ровную доску и проверить уровнем ее горизонтальность. При необходимости концы балок приподнимают до достижения ими горизонтальности. Под концы балок подкладывают раствор или кирпич в зависимости от высоты подъема балки. Деревянные щепки не подкладывают, они быстро сгнивают.

Концы балок должны быть обернуты рубероидом или толем с пяти сторон, а сама балка обработана антисептиком (битумом, смолой или просто окрашена). После окончательной выверки горизонтальности балок и шага между ними кладут кирпичную стену, концы балок закладываются. Для устойчивости будущего пола под балки выкладывают 2-3 кирпичных столбика. Их устройство понятно из рисунка 1.

Рис. 1. Устройство подбалочных столбиков из кирпича: 1 — гидроизоляция; 2 — кирпичный столбик 250×250 мм; 3 — деревянный брусок; 4 — балка 150×100 мм; 5 — доски пола; 6 — обшивка из теса

Количество столбиков зависит от пролета балки, расстояние между ними не должно превышать 2 м. По низу балок делают подшивку из теса толщиной 25 мм. На подшивку настилают слой пароизоляции из пергамина, причем каждая последующая полоса должна перекрывать предыдущую на 10-12 см. Пароизоляция должна предотвратить прохождение паров из нижнего помещения и помешать насыщению утеплителя водой. Иначе утеплитель насытится парами и зимой превратится в лед, а лед, как известно, не греет.

На пароизоляцию укладывают утеплитель. Утеплитель может быть любой: шлак, опилки, пенопласт, соломенная резка, сухая листва и др. Не допускается в перекрытии использовать минеральную вату, при ходьбе по перекрытию из н

5 Балки и прогоны цельного сечения » СтудИзба

Лекция №5

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).

q_x=q·cosα; q_y=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 (q_x), если скатная составляющая воспринимается настилом (как, например, в двойном перекрестном настиле). Если такой настил отсутствует, прогон работает и рассчитывается на косой изгиб от нормальной (q_x) и скатной (q_y) 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 Q_гв 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.

W_Ц>W_П>W_О

 I_Ц>I_П>I_О

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

W_ц – момент сопротивления составной балки, как цельной;

k_w<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

I_y – момент сопротивления балки как цельной;

k_ж<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 30^о – 45^о 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.