Расчет деревянной консольной балки: Расчет деревянной балки перекрытия

Содержание

СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*

Для устройства горизонтальных ограждающих и несущих конструкций при возведении зданий различного назначения в подавляющем числе случаев используются многопустотные ЖБИ. Нагрузка на плиту перекрытия является ключевым параметром. Она определяется в процессе разработки проектно-технической документации. Одновременно с этим особое значение имеет точность расчетов, поскольку в противном случае долговечность и надежность возводимого объекта будет снижена.

Когда необходимо монолитное перекрытие.

Одним из самых надежных и недешевых перекрытий в строительстве, является монолитное перекрытие. Определимся с характеристикой необходимости его возведения, монолитное перекрытие устанавливается когда:

  • 1. Нет возможности доставить или установить железобетонные плиты сборного типа и если такой отказ от иных видов перекрытия (деревянного или любого облегченного) является осознанным;
  • 2. Стены во внутренней части строения имеют сложную конфигурацию, что не позволяет установить необходимое количество стандартных плит (т.е. требуется строительство участков с перекрытием монолитного типа). В данном моменте рекомендуется на старте перейти к монолиту, чтобы избежать неоправданных финансовых трат на подъемные механизмы и устройство опалубки;
  • 3. Сложные эксплуатационные условия (повышенные нагрузки, влажность и невозможность ее понижения с помощью гидроизоляции (например, бассейн или автомойка)). В настоящее время, плиты перекрытий изготавливают изначально напряженными, а армируют их натянутыми тросами, изготовленными из стали. Благодаря высокой прочности плит, сечение арматуры не велико, арматура подвержена коррозии и хрупкому разрушению.
  • 4. Когда функцию перекрытия совмещают с монолитным поясом. В данном варианте, сборные железобетонные плиты, как правило, запрещено опирать на конструкции из легких элементов. Требуется выполнение монолитного пояса. Если цена пояса и перекрытия сборного типа равна или выше стоимости монолитного перекрытия – правильным станет выбор именно монолита. Если монолитное перекрытие опирать на конструкцию с глубиной, соизмеримой ширине пояса, то устраивать последний нет необходимости. При этом существуют исключения, когда присутствует сложный грунт (закарстованный, сейсмически активный, имеющий посадочность второго типа и прочее).

Монолитное перекрытие.

Необходимые пояснения к расчетам

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

Наш онлайн-калькулятор позволит вам рассчитать параметры деревянных балок и подобрать оптимальную конфигурацию перекрытия.

(Пока оценок нет)

Общие требования к конструкции

6. 1.1 Перекрытия состоят из каркаса, черного пола, подшивки потолка или конструкции подвесного потолка, отделочного покрытия пола (чистого пола).

6.1.2 Для изготовления деревянных элементов каркаса должны использоваться пиломатериалы хвойных пород не ниже 2-го сорта по ГОСТ 8486.

6.1.3 Влажность и плотность древесины, сопротивление которой механическим воздействиям учтено при проектировании конструкций, должны удовлетворять требованиям СНиП II-25.

6.1.4 В настоящем Своде правил указаны минимальные размеры сечений элементов конструкций из строганных пиломатериалов. Предусмотренные для применения при строительстве конкретных домов номинальные размеры сечений таких элементов должны быть указаны в рабочей документации на дом. Отклонения фактических размеров сечений этих элементов от номинальных не должны превышать предельных, указанных в ГОСТ 8242. Элементы не должны иметь пороков, превышающих нормы, установленные в ГОСТ 8242.

6.1.5 Изготовление элементов конструкций путем сращивания пиломатериалов, имеющих размеры, меньшие чем номинальные размеры этих элементов, недопустимо, за исключением случаев, указанных в тексте настоящего Свода правил.

Деревянные межэтажные перекрытия в доме: видео-инструкция по монтажу своими руками, размеры балок, устройство пирога, строительные правила конструкции, фото и цена Монолитное перекрытие: устройство и технология монтажа монолитной плиты Брус для межэтажных перекрытий: видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности устройства конструкций 5, 6 метров, по двутавру, крепления балок, лагов, максимальная длина клееного материала, какой использовать лучше, сечение, размер, цена, фото Устройство перекрытия по деревянным балкам – технология монтажа межэтажного, чердачного и подвального перекрытия своими руками Расчет деревянных балок перекрытия калькулятор онлайн Допустимая нагрузка на плиту перекрытия: какой вес выдерживает, сколько на 1м2

6.1.6 Для крепления и соединения элементов конструкций должны применяться строительные гвозди с плоской или конической головкой, в том числе гвозди трефовые с перемычкой по ГОСТ 4028, шурупы по ГОСТ 1145 и самонарезающие винты по ГОСТ 11652.

6.1.7 При соединении элементов конструкций могут использоваться оцинкованные накладки из листовой стали толщиной не менее 0,40 мм.

6.1.8 Для крепления элементов обшивок могут использоваться металлические скобки. Диаметр (толщина) скобки должен быть не менее 1,6 мм, а размер ее верхней части, которая вбивается параллельно элементу каркаса, должен быть не менее 10 мм.

6.1.9 Для крепления и соединения элементов конструкций могут использоваться непредусмотренные в данном Своде правил виды крепежных деталей (например, металлозубчатые пластины, Н-образные скобы), а также различные клеящие составы.В этом случае соответствие прочности соединений той прочности, которая достигается при применении предусмотренных в настоящем Своде правил способов крепления и соединения элементов конструкций, должно быть подтверждено расчетами или испытаниями.

Виды межэтажных перекрытий — монолитные, многопустотные плиты, по деревянным балкам

Межэтажные перекрытия относятся к основным элементам дома, объединяют в себе ограждающую и несущую функции. Они разделяют смежные по высоте жилые, подвальные и чердачные помещения, различаются по техническим и теплозвукоизоляционным характеристикам.

Правильность выбора материалов, выполнения проектных расчетов и устройства обеспечивает должную прочность, жесткость и надежность. Реализуемое решение зависит от особенностей конструкции здания и планировки, постоянных и переменных нагрузок.

Монолитное межэтажное перекрытие

Заливка межэтажного перекрытия — проверенный и хорошо зарекомендовавший себя метод. Трудоемкость процесса компенсируется преимуществами армированного бетона — долговечностью, высокой несущей способностью и устойчивостью к деформациям.

Монолитные перекрытия требуют мощного фундамента и используются в малоэтажном частном строительстве при возведении кирпичных и блочных зданий из газобетона. Толщина плиты определяется плотностью армирования и максимально допустимой нагрузкой.

Устройство монолитного межэтажного перекрытия включает в себя создание двухъярусного каркаса из арматуры A-III и укладку бетона класса В20-В25 в один этап для исключения риска появления трещин. Использование профессиональной съемной опалубки позволяет сократить время работ и получить минимальные отклонения от плоскостности, тогда как сооружение самодельной приводит к лишним расходам материалов и худшей регулировке по высоте.

Межэтажное перекрытие из многопустотных плит

Многопустотные плиты подходят для устройства межэтажных перекрытий в частных домах с кирпичными, каменными и блочными несущими стенами. Они изготавливаются из тяжелого и легкого бетона, демонстрируют высокие показатели жесткости, прочности и трещиностойкости.

Заводская готовность плит межэтажных перекрытий обуславливает технологичность, быстроту и удобство монтажа и прокладки проводки в пустотах. Локальные нагрузки в точках сопряжения со стенами объясняют необходимость создания армопояса по периметру. Сборная конструкция перекрытия подразумевает обязательное замоноличивание стыков.

Использование плит типа ПК сопряжено с рядом трудностей. Большой вес требует применения спецтехники, что удорожает строительство. Типовые размеры ограничивают по длине и ширине. При сложной архитектуре дома возможно наличие неперекрытых участков под отдельное дополнительное армирование и бетонирование.

Принцип работы

Согласно ГОСТ 26519-85 «Конструкции железобетонные заглублённых помещений с перекрытием балочного типа. Технические условия» формула расчёта полезной нагрузки железобетонных балок перекрытия складывается из следующих характеристик:

  • Нормативно-эксплуатационная нагрузка на балки перекрытия с определённым коэффициентным запасом. Для жилых зданий данный показатель нагрузки составляет 151 кг на м2, а коэффициентный запас равен 1,3. Получаемая нагрузка – 151*1,3=196,3 кг/м2;
  • Нагрузка от общей массы блоков, которыми закладываются промежутки между балками. Блоки из лёгких материалов, к примеру из пенобетона или газобетона, показатель плотности которых D-500, а толщина 20 см будут нести нагрузку – 500*0,2=100 кг/м2;
  • Испытываемая нагрузка от массы армированного каркаса и последующей стяжки. Вес стяжки с толщиной слоя 5 см и показателем плотности 2000 кг на м3 будет образовывать следующую нагрузку – 2000*0,05=100 кг/м2 (масса армировки добавлена в плотность бетонной смеси).

Показатель полезной нагрузки железобетонной балки перекрытия составляется из суммы всех трёх перечисленных показателей – 196,3+100+100=396,3 кг/м2.

Классификация плит перекрытия

В зависимости особенностей конструктивного исполнения, ЖБИ разделяются на несколько видов, среди которых:

  • однослойные сплошные плиты 1П и 2П толщиной 120 мм и 160 мм;
  • многопустотные изделия 1ПК и 2ПК с сечение технологических круглых пустот 159 мм и 140 мм;н
  • изделия многопустотные марки ПБ толщиной 220 мм, выполненные то технологии безопалубочного формования.

При этом различают следующие виды элементов:

  • пустотные, а также многопустотные – облегченные конструкции плит, монтаж которых реализуется с опиранием по двум сторонам;
  • железобетонные нарезные панели;
  • плиты ребристого профиля, ориентированные на применение при строительстве перекрытий зданий промышленного и производственного назначения с шагом несущих изделий 6000 мм. Стандартные ребристые плиты имеют диапазон несущей способности в пределах от 180 до 830 килограммов на квадратный метр;
  • монолитные плиты – панели перекрытий, которые отливаются по месту в заранее смонтированную опалубку. Такие изделия подлежат армированию и должны обладать несущей способностью не менее 500 кг/м2.

Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия

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

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

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

Теперь обратимся к формулам. Тот же прогиб, о котором говорилось ранее, рассчитывается так: fнор = L/200, где L – длина пролета, а 200 – допустимое расстояние в сантиметрах на каждую единицу проседания бруса. Для железобетонной балки, распределенная нагрузка q на которую обычно приравнивается 400 кг/м2, расчет предельного изгибающего момента выполняется по формуле Мmax = (q · L2)/8. При этом количество арматуры и ее вес определяется по следующей таблице:

Площади поперечных сечений и масса арматурных стержней

Нагрузка на любую балку из достаточно однородного материала рассчитывается по ряду формул. Для начала высчитывается момент сопротивления W ≥ М/R. Здесь М – это максимальный изгибающий момент прилагаемой нагрузки, а R – расчетное сопротивление, которое берется из справочников в зависимости от используемого материала. Поскольку чаще всего балки имеют прямоугольную форму, момент сопротивления можно рассчитать иначе: Wz = b · h3 /6, где b является шириной балки, а h – высотой.

Деревянные балки перекрытия – размеры и нагрузки

Сделали деревянное перекрытие в брусовом доме, а пол трясётся, прогибается, появился эффект «батута»; хотим делать деревянные балки перекрытия 7 метров; нужно перекрыть комнату длиной в 6, 8 метров так, чтобы не опирать лаги на промежуточные опоры; какой должна быть балка перекрытия на пролет 6 метров, дом из бруса; как быть, если хочется сделать свободную планировку – такие вопросы часто задаются форумчанами.

MaxinovaПользователь FORUMHOUSE

У меня дом примерно 10х10 метров. На перекрытие я «кинул» деревянные лаги, их длина – 5 метров, сечение – 200х50. Расстояние между лагами – 60 см. В процессе эксплуатации перекрытия выяснилось, что когда дети бегают в одной комнате, а ты стоишь в другой, то по полу идёт достаточно сильная вибрация.

И подобный случай далеко не единственный.

елена555Пользователь FORUMHOUSE

Не могу понять, какие балки для межэтажных перекрытий нужны. У меня дом 12х12 метров, 2-х этажный. Первый этаж сложен из газобетона, второй этаж мансардный, деревянный, перекрыт брусом 6000х150х200мм, уложенным через каждые 80 см. Лаги положены на двутавр, который опирается на столб, установленный посередине первого этажа. Когда хожу по второму этажу, то чувствую тряску.

Балки на длинные пролеты должны выдерживать большие нагрузки, поэтому, чтобы возвести прочное и надёжное деревянное перекрытие с большим пролётом, их нужно тщательно рассчитать. В первую очередь, необходимо понять, какую нагрузку сможет выдержать деревянная лага того или иного сечения. И потом продумать, определив нагрузку для балки перекрытия, какие надо будет делать черновое и финишное покрытие пола; чем будет подшиваться потолок; будет ли этаж полноценным жилым помещением или нежилым чердаком над гаражом.

Leo060147Пользователь FORUMHOUSE

Чтобы рассчитать нагрузку на балки перекрытия, нужно сложить:

  1. Нагрузку от собственного веса всех конструкционных элементов перекрытия. Сюда входит вес балок, утеплителя, крепежа, покрытия пола, потолок и т.д.
  2. Эксплуатационную нагрузку. Эксплуатационная нагрузка может быть постоянной и временной.

При подсчёте эксплуатационной нагрузки учитывается масса людей, мебели, бытовых приборов и т.д. Нагрузка временно возрастает при приходе гостей, шумных торжествах, перестановке мебели, если её отодвинуть от стен в центр комнаты.

Поэтому при расчёте эксплуатационной нагрузки необходимо продумать всё – вплоть до того, какую мебель планируется ставить, и есть ли вероятность в будущем установки спортивного тренажёра, который тоже весит далеко не один килограмм.

За нагрузку, действующую на деревянные балки перекрытия большой длины, принимаются следующие значения (для чердачных и межэтажных перекрытий):

  • Чердачное перекрытие – 150 кг/кв.м. Где (по СНиП ), с учётом коэффициента запаса – 50 кг/кв.м – это нагрузка от собственного веса перекрытия, а 100 кг/кв.м – нормативная нагрузка.

Если на чердаке планируется хранить вещи, материалы и прочие, необходимые в быту предметы, то нагрузка принимается равной 250 кг/кв.м.

  • Для междуэтажных перекрытий и перекрытий мансардного этажа общая нагрузка берётся из расчёта 350-400 кг/кв.м.

Перекрытия досками на и другие ходовые размеры

Вот какие балки на пролете 4 метра допускаются нормативами.

Чаще всего при строительстве деревянных перекрытий используются доски и брус так называемых ходовых размеров: 50х150, 50х200, 100х150 и т. д. Такие балки удовлетворяют нормам (после расчёта

), если планируется перекрывать проём не более четырех метров.

Для перекрытия длиной в 6 и более метров размеры 50х150, 50х200, 100х150 уже не подходят.

Деревянная балка более 6 метров: тонкости Балка для пролета 6 метров и более не должна делаться из бруса и досок ходовых размеров.

Следует запомнить правило: прочность и жёсткость перекрытия в большей степени зависят от высоты балки и в меньшей степени – от её ширины.

На балку перекрытия действует распределённая и сосредоточенная нагрузка. Поэтому деревянные балки для больших пролетов проектируются не «впритык», а с запасом по прочности и допустимому прогибу. Это обеспечивает нормальную и безопасную эксплуатацию перекрытия.

50х200 — перекрытие для проема 4 и 5 метров.

Для расчёта нагрузки, которую выдержит перекрытие, надо обладать соответствующими знаниями. Чтобы не углубляться в формулы сопромата (а при строительстве гаража это точно избыточно), обычному застройщику достаточно воспользоваться онлайн-калькуляторами по расчёту деревянных однопролётных балок.

Leo060147 Пользователь FORUMHOUSE

Самостройщик чаще всего не является профессиональным проектировщиком. Всё, что он хочет знать, – это какие балки нужно смонтировать в перекрытии, чтобы оно отвечало основным требованиям про прочности и надёжности. Это и позволяют высчитать онлайн-калькуляторы.

Пользоваться такими калькуляторам просто. Чтобы сделать расчеты необходимые значения, достаточно ввести размеры лаг и длину пролёта, которые они должны перекрыть.

Также для упрощения задачи можно применить готовые таблицы, представленные гуру нашего форума с ником Roracotta

Roracotta Пользователь FORUMHOUSE

Я потратил несколько вечеров, чтобы сделать таблицы, которые будут понятны даже начинающему строителю:

Таблица 1. В ней представлены данные, которые отвечают минимальным требованиям по нагрузке для полов второго этажа – 147кг/кв.м.

Примечание: так как таблицы основаны на американских нормативах, а размеры пиломатериалов за океаном несколько отличаются от сечений, принятых в нашей стране, то применять в расчётах нужно графу, выделенную жёлтым цветом.

Таблица 2. Здесь приведены данные по усреднённой нагрузке для полов первого и второго этажей – 293 кг/кв.м.

Таблица 3. Здесь приведены данные под расчётную увеличенную нагрузку в 365 кг/кв.м.

Как провести расчет предельно допустимых нагрузок на плиту перекрытия

Чтобы избежать разрушения строительных конструкций очень важно правильно рассчитать и знать, какая должна быть допустимая нагрузка на плиту перекрытия. Как уже было отмечено, нагрузки на плиты перекрытия рассчитываются исходя из динамических и статических нагрузок. Чтобы произвести необходимые расчеты потребуется: строительный уровень, рулетка, калькулятор и длинная линейка. Перед тем как производить расчеты, нужно составить план-схему, проект будущего строения или подробный чертеж. Также необходимо рассчитать приблизительный вес, который будет нести само строение, а именно: гипсобетонные перегородки, плиточное или любой другой вид напольных и настенных покрытий, цементные стяжки, утепления полов. После этого общий вес допустимых нагрузок делят на количество плит, которые должны понести этот вес.

Чтобы максимально точно произвести все расчеты и узнать, какую максимальную нагрузку способна выдержать плита перекрытия, важно знать ее вес. Рассмотрим на наглядном примере пустотную плиту ПК-60-15-8, масса которой составляет 2850 кг.

Первым делом нужно рассчитать площадь несущей поверхности, которая в нашем случае будет составлять 9 м2 (6 м × 1,5 м = 9 кв.м). На следующем этапе необходимо рассчитать какую предельную нагрузку в килограммах может вынести одна плита. Умножаем полученное значение площади на индекс допустимой нагрузки на 1 м2. Теперь нужно узнать, сколько килограммов нагрузки эта поверхность может вынести: 9 м2 × 800 кг/кв.м = 7200 кг, после чего отнимаем массу плиты. Таким образом, получаем значение 4350 кг, которое и указывает на то, сколько кг выдерживает плита перекрытия.

Теперь необходимо произвести расчет, сколько кг заберет утепление полов, бетонная стяжка и напольное покрытие. Как правило, мастера стараются уложить напольный «пирог» чесом не более 150 кг/м2. Умножаем площадь плиты на это значение (9 кв.м × 150 кг/кв.м = 1350 кг) и вычитаем полученное число из значения, которое мы получили ранее, при расчете нагрузки (4350 кг – 1350 кг = 3000 кг). Таким образом на 1 кв.м получается 333 кг/кв.м, что обозначает полезную нагрузку, которую можно разместить на плите перекрытия. Это значение должно включать как статические, так и динамические нагрузки. Оставшееся значение – 183 м2 можно будет использовать для монтажа перегородок или установки декоративных элементов (333 кг/м2 -150 кг/м2 = 183 кг/м2). Если предельный вес устанавливаемых перегородок будет превышать полученное значение, в этом случае нужно выбрать более легкий тип напольного покрытия.

При проведении ремонтных работ в домах старых конструкций, в обязательном порядке демонтировать старый слой утепления полов. стяжку, напольное покрытие и примерно оценить их массу в кг. Подбирая новые облицовочные материалы и перегородки нужно учитывать, чтобы их вес и допустимая нагрузка на пол не превышала массы старого, демонтированного покрытия. Не стоит устанавливать в старых домах слишком массивную сантехнику или другие предметы, которые приведут к утяжелению конструкции. Помимо этого статические нагрузки со временем могут накапливаться, что в свою очередь может привести к прогибам и провисанию плит перекрытия. Чтобы не ошибиться в измерениях, рекомендуется пригласить специалиста для проведения детальных расчетов. Расчеты должны соответствовать установленным нормам (СНиПу).

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:

Виды и достоинства данного изделия

Плиты перекрытия, изготовленные в заводских условиях с соблюдением температурного режима и времени затвердения, отличаются высоким качеством. Сегодня они выпускаются в двух модификациях: полнотелые и пустотные.

Полнотелые плиты, имеющие не только большой вес, но и большую стоимость, используют лишь при строительстве особо важных объектов. Для жилых домов традиционно берут пустотные плиты. В числе их достоинств – более легкий вес и меньшая цена, совмещенные с высоким уровнем надежности.

Надо отметить, что количество пустот рассчитано так, чтобы не нарушить несущие свойства. Пустоты также играют важную роль в обеспечении звуко- и теплоизоляции строения.

Размеры плит колеблются по длине от 1,18 до 9,7 м, по ширине – от 0,99 до 3,5 м. Но чаще всего при строительстве используются изделия длиной 6 м и шириной 1,2-1,5 м. Это излюбленный формат для строительства не только высотных домов, но и частных коттеджей. Для их установки требуется монтажный кран мощностью не более 3-5 тонн.

Онлайн калькулятор расчета монолитного плитного фундамента (плиты, ушп)

Онлайн калькулятор монолитного плитного фундамента (плиты) предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента домов и других построек. Перед выбором типа фундамента, обязательно проконсультируйтесь со специалистами, подходит ли данных тип для ваших условий.

Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП и ГОСТ Р 52086-2003

Плитный фундамент (ушп) – монолитное железобетонное основание, закладываемое под всю площадь постройки. Имеет самый низкий показатель давления на грунт среди других типов.

В основном применяется для легких построек, так как с увеличением нагрузки существенно возрастает стоимость данного типа фундамента.

При малом заглублении, на достаточно пучинистых грунтах, возможно равномерное приподнимание и опускание плиты в зависимости от времени года.

Обязательно наличие хорошей гидроизоляции со всех сторон. Утепление может быть как подфундаментное, так и располагаться в стяжке пола, и чаще всего для этих целей применяется экструдированный пенополистирол.

Главным преимуществом плитных фундаментов является относительно низкая стоимость и простота возведения, так как в отличии от ленточного фундамента нет необходимости в проведении большого количества земляных работ. Обычно достаточно выкопать котлован 30-50 см. в глубину, на дне которого размещается песчаная подушка, а так же при необходимости геотекстиль, гидроизоляция и слой утеплителя.

  • Обязательно необходимо выяснить какими характеристиками обладает грунт под будущим фундаментом, так это это является основным решающим фактором при выборе его типа, размера и других важных характеристик.
  • При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой в правом блоке.

Общие сведения по результатам расчетов

  • Периметр плиты
  • — Длина всех сторон фундамента

  • Площадь подошвы плиты
  • — Равняется площади необходимого утеплителя и гидроизоляции между плитой и почвой.

  • Площадь боковой поверхности
  • — Равняется площади утеплителя всех боковых сторон.

  • Объем бетона
  • — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.

  • Вес бетона
  • — Указан примерный вес бетона по средней плотности.

  • Нагрузка на почву от фундамента
  • — Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.

  • Минимальный диаметр стержней арматурной сетки
  • — Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения плиты.

  • Минимальный диаметр вертикальных стержней арматуры
  • — Минимальный диаметр вертикальных стержней арматуры по СНиП.

  • Размер ячейки сетки
  • — Средний размер ячеек сетки арматурного каркаса.

  • Величина нахлеста арматуры
  • — При креплении отрезков стержней внахлест.

  • Общая длина арматуры
  • — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.

  • Общий вес арматуры
  • — Вес арматурного каркаса.

  • Толщина доски опалубки
  • — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.

  • Кол-во досок для опалубки
  • — Количество материала для опалубки заданного размера.

Для расчета УШП необходимо вычесть объем закладываемого утеплителя из объема рассчитанного бетона.

Устройство опалубки под перекрытие

Схема сборки опалубки перекрытия.

Технология возведения опалубки включает в себя установление фанеры на горизонтальные опоры. Чтобы подобрать правильное количество материалов, нужно узнать площадь и объем планируемого пола. Толщина конструкции зависит от возможных нагрузок и размеров пролета. Таким образом, опалубку делают повышенной прочности без допущения деформаций, чтобы она смогла вынести на протяжении долгого времени вес железобетона.

Выбирая доски для опалубки, следует обратить внимание на их прочность и толщину. Перед установкой конструкции измеряют строительным лазерным уровнем высоту пролета и низ пола. В процессе установки самодельных стоек подгоняют по длине к высоте конструкции, на которой будет выстроен первый слой балки.

Важно соблюдать расстояние, которое должно быть больше одного кубического метра. Ставят стойки на пол с ровной поверхностью и высокой прочностью. После чего укладывают поперечный брус с шагом около полметра и далее устанавливают опалубку. После монтажа опалубки проверяют верх конструкции на горизонтальность с помощью строительного уровня.

При использовании досок вместо фанерного листа, их укладывают друг к другу без зазоров и сверху простилают влагонепроницаемый материал. По всем краям опалубки устанавливают бортики, которые фиксируют по углам конструкции, чтобы они не деформировались от раствора.

Устанавливая собственноручно опалубку, важно помнить несколько правил:

  • исключать образование отверстий, трещин, через которые может вытечь раствор из бетона в процессе заливки;
  • проверяют прочность установленных под опалубкой домкратов;
  • для возведения опалубки применяют влагостойкую фанеру;
  • опалубка должна быть максимально прочной, ведь от нее зависит качество возводимого сооружения;
  • установка опалубки должна осуществляться как по площади, так и по периметру помещения, что оградит от вытекания бетонной смеси.

     Сочетания нагрузок

6.1 Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.

Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции или основания.

6.2 В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать:

Состав деревянного перекрытия – видео-инструкция по монтажу своими руками, размеры балок, устройство пирога, строительные правила конструкции, фото и цена Перекрытие дома из бруса: пошаговая инструкция | Строительный портал Пустотная плита перекрытия: элемент для надежности здания Расчет деревянных балок перекрытия калькулятор онлайн Возведение деревянных перекрытий между этажами: подробная технология Брус для межэтажных перекрытий: видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности устройства конструкций 5, 6 метров, по двутавру, крепления балок, лагов, максимальная длина клееного материала, какой использовать лучше, сечение, размер, цена, фото

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных

;   (6. 1)

Как маркируются плиты пустотные

Государственный стандарт регламентирует требования по маркировке продукции. Маркировка содержит буквенно-цифровое обозначение.

Маркировка пустотных плит перекрытия

По нему определяется следующая информация:

  • типоразмер панели;
  • габариты;
  • предельная нагрузка на плиту перекрытия.

Маркировка также может содержать информацию по типу применяемого бетона.

На примере изделия, которое обозначается аббревиатурой ПК 38-10-8, рассмотрим расшифровку:

  • ПК – эта аббревиатура обозначает межэтажную панель с круглыми полостями, изготовленную опалубочным методом;
  • 38 – длина изделия, составляющая 3780 мм и округленная до 38 дециметров;
  • 10 – указанная в дециметрах округленная ширина, фактический размер составляет 990 мм;
  • 8 – цифра, указывающая, сколько выдерживает плита перекрытия килопаскалей. Это изделие способно выдерживать 800 кг на квадратный метр поверхности.

При выполнении проектных работ следует обращать внимание на индекс в маркировке изделий, чтобы избежать ошибок. Подбирать изделия необходимо по размеру, уровню максимальной нагрузки и конструктивным особенностям.

Армирование, установка опалубки

В частных домах, в которых отсутствуют колонны, а имеются классические несущие стены, сначала применяется основное армирование, дополнительно же обрамляются отверстия. Что касается опалубки, то ее можно устанавливать как на всю площадь, так и частично. Чаще используется способ установки на всю площадь – он более основательный. Тщательным образом выставляются стойки, вес бетона при этом равен 200-300 кг на квадратный метр. ДСП кладется на опалубку – одного и того же материала хватит на два раза применения – как раз на два этажа классического частного дома. Опалубка может выполняться из досок или листов древесно-стружечной плиты, которая так же бывает и в специальном опалубочно-глянцевом водонепроницаемом исполнении.

Внимательно надо следить за тем, чтобы не было даже небольших щелей в опалубке – в противном случае цементное молочко будет протекать вниз, снижая при этом прочность всей конструкции.

Слой бетона под арматурой по толщине всегда должен быть не менее двух сантиметров. На опалубку под арматуру обязательно выставляются плашки, приподнимающие арматурный каркас от опалубки. По консистенции бетон следует делать в меру густым и жидким, определяющая характеристика – это его пластичность, которая позволит равномерно заполнять все пустоты и замечательно уплотняться.

Марка бетона для монолитных перекрытий используется не ниже М200, класс – В15.

Как только бетон зальется, до полного отвердения, за ним следует внимательно ухаживать и следить – к примеру, летом не допускать пересыхания и периодически увлажнять водой (смачивать), накрывать обычной пленкой для поддержания необходимой влажности по технологии.

Утепление и шумоизоляция монолитного перекрытия

Максимальную прочность после заливки бетон набирает примерно по истечению четырех недель. Если опалубка снимается раньше, то рекомендуется установить специальные подпорки. Высокая плотность бетона хорошо проводит звук, поэтому не обойтись без шумоизоляции комнат. Для этого выполняется засыпка керамзита под стяжку или же укладка экструдированного пенополистирола. Бетон проводит и холод, поэтому рекомендуется утеплить перекрытие, а именно, наружные края (торцы). Утеплитель при этом накладывается на данные торцы снаружи дома. Не стоит забывать и о своевременном проведении коммуникаций и проводов, иначе после застывания монолитного перекрытия выполнить это будет трудно.

Высокая прочность бетонного монолита не поддается сомнению, ведь история его применения насчитывает века. Ленточный фундамент или фундамент на буронабивных сваях , в большинстве своих пунктов, аналогичны монолитному перекрытию. Заручившись знаниями о правильной технологии устройства монолитного перекрытия и контролируя процесс реализации вы точно получите именно тот дом, который простоит десятилетия, обеспечивая вас теплом, комфортом и надёжной защитой.

Основы вычислений

Для начала следует понять, что именно требуется рассчитать. Дело в том, что деревянный брус или доска балки под нагрузкой способно изогнуться до определенного предела – эта величина называется пределом прочности – и при дальнейшем увеличении нагрузки сломаться. Под действием нагрузки изогнувшаяся балка может также выскользнуть из креплений. Чтобы избежать этого или хотя бы снизить риск такой неприятности, деревянные балки стараются заделать в кладку дома или прикрепить с помощью кронштейнов, уголков и других видов деталей к деревянной стене дома. Используют также врубку балки в венец стены. Все такие виды фиксации считаются жесткой заделкой.

Вот так примерно выглядит расчетная схема для однопролетной балки, то есть изделие, у которого закреплены только концы. Здесь L – пролет балки, расстояние между опорными точками, Q – распределенная нагрузка, f – величина прогиба.

Основой для расчета предельно допустимого прогиба, как и источником других данных о работе деревянных конструкций, является СП Согласно этому документу, предельный прогиб балки для межэтажных перекрытий не должен превышать 1/250 часть длины пролета.

То есть для балки с длиной 6 м допустимый прогиб составит 24 мм. Если же брать более строгие значения (для штукатурки на потолке и требующих строгой плоскости пола второго этажа напольных покрытий, например, плитки) – 1/350, допустимый прогиб уменьшается до 17 мм.

В целом для вычислений используют формулу f=L/350, при этом длину пролета указывают в миллиметрах.

Таблица 1.1. Допустимый прогиб деревянных конструкций.

Соответственно, при расчете балки на прочность в онлайн-калькуляторе или вручную следует уменьшать сечение только до тех пределов прогиба, которые меньше вычисленного значения.

На иллюстрации выше показана расчетная схема для распределенной нагрузки, то есть такой, которая равномерно распределяется по всей балке. Обычно в жилых помещениях используется именно эта схема. Однако при размещении в комнате мебели или оборудования большого веса, особенно не возле стены (на которую опирается край балки), а на некотором удалении от нее, иногда бывает разумнее использовать схему расчета для сосредоточенной нагрузки.

Вот так примерно создается сосредоточенная нагрузка на балку.

Таблица 1.2. Схемы расчета деревянных балок с одной сосредоточенной нагрузкой.

Здесь и далее Е – модуль упругости древесины Е=100 000 кгс/м2), I – осевой момент инерции балки.

Таблица 1.3. Схемы расчета деревянных балок с двумя сосредоточенными нагрузками.

Таблица 1.4. Расчет балки с двусторонним жестким защемлением при равномерно-распределенной нагрузке.

В зависимости от того, куда именно приложены нагрузки и в каком количестве, используется расчетная схема соответствующего типа.

Для бруса, защемленного в стене только одним концом (консольное крепление), используются другие формулы расчета деревянной балки на прочность. Обычно такие вычисления нужны при проектировании навесов на деревянных балках-опорах, больших вылетов крыши и других подобных случаях.

Таблица 1.5. Расчет консольной балки при одной сосредоточенной нагрузке.

Таблица 1.6. Расчет консольной балки при одной неравномерно-распределенной нагрузке.

Таблица 1.7. Расчет консольной балки при одной равномерно-распределенной нагрузке.

Формулы кажутся громоздкими и сложными, но фактически обычному пользователю при расчете деревянных балок перекрытия важно просто представлять себе характер распределения действующих на балку сил и понимать – чтобы соблюсти условия прочности, необходимо правильно выбрать схему приложения нагрузок

Балка деревянная — Энциклопедия по машиностроению XXL

Пример 120. Проверить на прочность балку, изображенную на рис. 139, а. Балка деревянная. Допускаемое  [c.221]

Фигура 144 представляет чертеж в горизонталях, полученный для части двутавровой балки (деревянный шпангоут крыла аэроплана).  [c.291]

Экспериментальные исследования показали, что в балках основания кузова возникают большие напряжения от затяжки стремянок, соединяющих продольные балки, деревянные брусья и лонжероны шасси.  [c.237]

Решить задачу 4, предполагая, что балка—деревянная, имеет квадратное поперечное сечение ЗОХ 30 см и интенсивность распределенной нагрузки равна 1300 кг/м. Построить эпюры изгибающих моментов и поперечных сил.  [c.91]


Л4. Подобрать прямоугольное сечение деревянной балки при следущих значениях величин О. а 25 см,  [c.74]

Кроме защиты здания от осадков и солнца крыша должна противостоять ветру и выдерживать нагрузку от снега. Поэтому она должна быть прочной и жесткой. Эти качества обеспечивает крыше несущая конструкция, поддерживающая обрешетку и кровлю 3 (рис. 15.23). Наклонные элементы, образующие эту конструкцию, называются стропилами, или стропильными ногами 1. Стропильные ноги опираются на деревянные балки или брусья 2, уложенные в четвертях верхних частей стен и называющиеся мауэрлатами, и на прогоны 5 и 6.  [c.407]

Скоба для крепления расчалок соединена с деревянной балкой при помощи болта (рис. 5.9).  [c.65]

Пример 50. Деревянный прогон сечения 16 X 20 см (рис. 324, 6 свободно опирается на стропильные фермы (рис. 324, а), расстояние между которыми 3 м. Прогон нагружен вертикальной равномерно распределенной нагрузкой интенсивности q = 400 кгс/м. Уклон верхнего пояса стропил фермы 1 2. Определить наибольшие напряжения сжатия и растяжения в сечении балки, указать точки сечения, где они имеют место, и найти полный прогиб среднего сечения балки.  

[c.337]

Деревянный брус квадратного сечения 6 х 6 см рассчитан на заданную нагрузку F. Снизится ли несущая способность балки, если в  [c.161]

К деревянной балке двумя гвоздиками прибита стрелка D. Чему равно перемещение конца D стрелки, если а- м, с =4 мм, 0 . = 8 мрад  [c.170]

Определение мощности машины можно произвести следующим образом. На вал машины надевают чугунный шкив, который центрируют и закрепляют наглухо винтами (рис. 215). На шкив надевают две связанные болтами деревянные подушки, одна из которых имеет плечо I с чашкой для грузов Q. Противовес Р подбирают так, чтобы свободно надетый на шкив нажим находился в равновесии без гирь Q в горизонтальном положении, т. е. так, чтобы плечо проходило между двумя неподвижными балками А и В. Испытание начинают с того, что затягивают болты подушек до тех пор, пока машина не даст наперед заданное число оборотов п. Коромысло прижимается при этом к неподвижной балке А. Затем начинают накладывать на чашку гири до тех пор, пока плечо не отстанет от /4 и не займет горизонтальное положение между А и В.

[c.377]

Пример 2.36. Деревянная балка квадратного поперечного сечения нагружена, как показано на рис. 305 Р=15 кн /=1,6 м. Определить из условий прочности и жесткости требуемый размер Ь поперечного сечения балки, если допускаемое  [c.297]

Пример 2.42. Проверить прочность клееной деревянной балки, изображенной на рис. 2.126. Допускаемое напряжение для материала балки [а] = 12 а для клея на сдвиг [tJ k = 0,6 н/мм .  

[c.278]

Как было установлено ранее, в поперечных сечениях балки при поперечном изгибе возникают не только нормальные, но и касательные напряжения, вызывающие деформации сдвига. В силу закона парности такие же касательные напряжения будут возникать и в продольных сечениях, параллельных нейтральному слою. Наличие касательных напряжений в продольных сечениях подтверждается появлением в деревянных балках при поперечном изгибе продольных трещин.  [c.252]


Перейдем к выводу формулы для вычисления касательных напряжений при поперечном изгибе балок прямоугольного сечения. Эта формула была выведена в 1855 г. русским инженером-мостостроителем Д. И. Журавским. Потребность в такой формуле была вызвана тем, что в прошлом веке при строительстве мостов широко применялись деревянные конструкции, а балки из древесины обычно имеют прямоугольное сечение и плохо работают на скалывание вдоль волокон.  
[c.252]

Большинство балок рассчитывают только по нормальным напряжениям три вида балок следует проверять по касательным напряжениям, а именно 1) деревянные балки, так как древесина плохо работает на скалывание 2) узкие балки (например, двутавровые), так как максимальные касательные напряжения обратно пропорциональны ширине нейтрального слоя 3) короткие балки, так как при относительно небольших изгибающем моменте и нормальных напряжениях у таких балок могут возникать значительные поперечные силы и касательные напряжения.  [c.256]

Пример 23.7. Консольная балка, жестко защемленная одним концом в заделке, состоит из двух деревянных брусьев квадратного сечения, соединенных на другом конце болтом (рис. 23.22). К свободному концу балки приложена сила Л = 15 кН. Длина балки / = 2 м. Определить диаметр стержня болта, если допускаемое напряжение среза [т ,] = 80 МПа. Размер сечения брусьев а = 20 см.  

[c.256]

Построить эпюру нормальных напряжений в жестко соединенных между собой деревянном брусе и стальном двутавре для наиболее опасного сечения балки (см. рисунок). Считать Р = = 100 кН, / = 6 м.  [c.119]

Деревянная двухопорная балка квадратного поперечного сечения пролетом 2,5 м нагружена двумя симметрично расположенными сосредоточенными расчетными силами Р = 64 кН, удаленными от опор на расстояние 0,25 м. Подобрать размеры поперечного сече-  [c.128]

Деревянная балка, свободно лежащая на двух опорах пролетом / = 4 м, составлена из двух сосновых брусьев сечением 20 X 20 см, соединенных поперечными дубовыми шпонками, как  [c.133]

Шарнирно-опертая по концам деревянная балка пролетом / = 9 м нагружена равномерно распределенной нагрузкой q = = 8 кН/м.

Сечение балки составлено из двух еловых бревен d = = 30 см, отесанных на два канта со снятием горбыля толщиной 3 см и соединенных между собой с помош,ью еловых колодок, как показано на рисунке.  [c.134]

Деревянная балка длиной 2 м прямоугольного поперечного сечения 12 х 24 см нагружена равномерно распределенной нагрузкой [c.139]

Консольная деревянная балка прямоугольного поперечного сечения нагружена в наклонной плоскости zOs двумя одинаковыми силами Р (рис. а). Построить эпюру нормальных напряжений в опасном сечении, определить положение нулевой лини и полный прогиб свободного конца балки.  [c.188]

Деревянная балка прямоугольного поперечного сечения, заделанная одним концом, нагружена равномерно распределенной нагрузкой, расположенной в наклонной плоскости zOs (см. рисунок). Вычислить наибольшие растягивающие и сжимающие в опасном сечении, построить в этом сечении эпюру напряжений.  

[c.189]

Подобрать квадратное поперечное сечение наклонной деревянной балки, нагруженной расчетной нагрузкой (см. рисунок).  [c.206]

Жесткая балка АВ, деформацией которой пренебрегаем, опирается на стойки и нагружена, как указано на рисунке. Стойка А — стальная, сечением 10 см , стойка В—деревянная, сечением  [c.15]

Жесткая балка первоначально опиралась правым концом на чугунную стойку площадью сечения 100 см и не имела промежуточных опор. Затем были поставлены две промежуточные деревянные стойки круглого сечения диаметром 25 см (см. рисунок). На  [c.46]

Деревянная балка прямоугольного поперечного сечения шириной 15 см и высотой 30 см нагружена, как указано на рисунке. Построить эпюры М н Q к  

[c.131]

Пример 133. Определить прогиб на конце балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью ц=Ъ кн1м и сосредоточенной силой Р = =4 кн (рис. 152). Балка деревянная, прямоугольного сечения со сторонами Ь= 160 мм и /1 = 300 мм.  [c.250]

Балка АВ, один конец которой защемлен, а второй лежит на шарнирно опертой балке D, подвергается удару падаюи им грузом в сечении В (см. рисунок). Обе балки деревянные, одинакового  [c.398]


Определить величину кавбольшо нормальных нацряхенкй в сечениях 1-1иП-11и прогиба свободного конца деревянной балки. Влиянием концентрации напряжений пренеб-  [c.92]

Стропила — несущие конструкции кровельного покрытия, которые представляют собой балку, опирающуюся на стены и внутренние опоры — стойки 11 и подкосы 9. В небольщих жилых и общественных зданиях применяют так называемые деревянные наслонные стропила 8, основным элементом которых служат стропильные ноги. При небольщих пролетах помещений применяют стропильные фермы — плоскую решетчатую конструкцию стержней из дерева, металла или железобетона.  

[c.376]

Разрез 2—2 выявляет конструкцию козырька с потолком из алюминиевого профиля, подшиваемого к деревянному бруску. Из монтажной схемы козырька на отметке 3.150 видно, что на столбы, установленные по чертежам нулевого цикла, монтируют по два опорных блока ОП5-2 и ОП6-4 с положением низа на отметках 2. 540 ]л 2соответственно. Перепад отметок (2.540— 2.460)=80 на длине 4000 (см. разрез 1—1) обеспечивает требуемый уклон 0.020. На опорные блоки укладывают балки НПЗ-45-4.5 (3 штуки) и на них плиты покрытия П-9 (3 штуки) и плиту П-6. Между плитами устанавливают прутки диаметром 20 мм (см. сечение 7—7) для закрепления на них деревянных брусьев 80 х80, к которым будет крепиться подшивной потолок. На разрезах 3—3 и 4—4 показаны кладка из кирпича боковых стенок козырька и устройство кровли. На разрезе 5—5, выносном элементе (5—(5 даны размеры для устройства лотка, на элементы С-1 — его арматуры. В ведомости стержней на козырек крыльца № 1 приведены их размеры, количество и масса расход бетона и алюминиевого профиля на подшивной потолок указан в тексте.  

[c.404]

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

Пример 2.43. Деревянная балка квадратного поперечного сечения нагружена, как показано на рис. 2.127 Р 15 кн I = 1,6 м. Определить из условий прочности и жесткости требуемый размер Ь поперечного сечения балки, если допускаемое напряжение (а] = 10 н/мм допускаемая стрела прогиба [/] = //400 модуль упругости Е = 1,0-10 н1мм .  [c.282]

Озределигь размер а квадратного сечения деревянной консольной балки длиной / = 3 м (/ = 2 м), нагруженной силой = 4 кН ( = 5 кН), если допускаемое нагфяжение изгиба [aJ = 9 МПа  [c.313]

Проверить прочность деревянной балки, изготовленной 1,з дуба (см. рисунок), по нормальным и касательным напряжениям. Расчетные сопротивления дуба изгибу / и = 17 МПа, ска-лыванию вдоль волокон R k  [c.129]

Консольная деревянная балка прямоугольного сечения нагружена, как показано на рисунке. Подобрать размеры попереч иого сечения и построить эпюру напряжений а в опасном сечении балки. Ответ /г = 24 см Ь = Г2 см Oi = —7 МПа — 13 МПа 03 = 7 МПа а, = —13 МПа. 9.18. Для балки, рассмотренной в задаче 9. 17, определить полный прогиб ее свободного конца. Ответ 0,73 см. 9.19. Балка с поперечным сечением в виде двутавра, имеющего лолки разной ширины, нагружена, как показано на рисунке. Вычис-  [c.195]

БЗ. Определить наибольшие нормальные напряжения в опасном сечении шарнирно-опертой деревянной балки пролетом 1 = А м, загруженной равномерно распределенной нагрузкой = 400 кг1м и  [c.128]

Деревянная балка прямоугольного поперечного сечения размером 20×30 см защемленная одним концом в стену, поддерживается на другом конце силой Я=500 кг и нагружена сплошной  [c.129]

Деревянная балка квадратного трубчатого сечения пролетом 1 = Ъ м, свободно лежаш,ая на двух шарнирных опорах, нагружена сплошной нагрузкой q— т м. Размеры сечения наружные 20×20 см , внутренние ЮхЮ см . Найти величину наибольших нормальных и касательных напряжений в сечениях, где и Qn,ax-  [c.139]

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]

Деревянная балка прямоугольного поперечного сечения 20×15 см  [c.161]

Деревянная балка прямоугольного поперечного сечения 18×20 см пролетом 1 = м свободно опирается по концам и загружена сплошной нагрузкой Q=2 m, равномерно распределенной на половине  [c.163]


Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения при проектировании

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь. Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.

Рис: Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома

Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт.

Важно: определение нагрузок на фундамент и сопоставление их с несущей способностью грунта лучше всего доверить профессиональным проектировочным организациям, которые выполнят все расчеты согласно строительных норм. В случае, если вы решились сделать это самостоятельно, крайне важно досконально изучить методику проведения данных расчетов.

Подход к проведению расчета

Выполняя расчет нагрузки на плиту фундамента, ленточные или свайные конструкции, лучше доверить эту работу профессионалу. Если владельцы участка желают сэкономить и выполнить все работы самостоятельно, следует учесть один нюанс: без наличия специальных программ и достаточного опыта в проведении подобных расчетов можно допустить ошибки. Непрофессионал не сможет оценить все факторы, важные при создании фундамента. Поэтому полученный результат будет приблизительным.

Однако для тех, кто хочет выполнить строительные работы самостоятельно, существует определенная методика расчетов. Она предполагает получения в ходе определения совокупной нагрузки приблизительного результата. Эту сумму нужно будет умножить на соответствующий «коэффициент приблизительности». Этой методикой пользуются многие непрофессиональные застройщики.

Общие правила проведения расчёта нагрузки на фундамент

Определяется нагрузка посредством использования переменных и постоянных величин:

  • масса здания;
  • вес основания;
  • снеговые нагрузки на кровлю;
  • ветряное давление на здание.

Общая масса здания вычисляется при сложении веса стен с перекрытиями, дверей с окнами, стропильной системы и кровли, а также крепежей, сантехники, декоративных элементов и количества людей, которые будут единовременно проживать в доме.

Рассчитываем нагрузку от перекрытий

Перекрытия, также, как и крыша могут опираться на две противоположных стороны фундаментного основания. Наше перекрытие над подвалом изготавливается из железобетонных плит, которые будут опираться на две стороны.

Для вычисления веса перекрытия также воспользуемся таблицей.

Рассчитываем нагрузку от перекрытий

Произведем примерный расчет

  1. Площадь каждого из перекрытий в нашем доме составляет 80 кв. м. перекрытие подвала строится из железобетонных плит, а перекрытие чердака – из дерева на основе металлических балок.
  2. Вес железобетонного перекрытия согласно таблице составит 40 тонн.
  3. Вес деревянного перекрытия согласно таблице составит 16 тонн.
  4. Общий вес перекрытий составит 56 тонн. Делим эту величину на нагруженную площадь фундаментного основания и получаем около 7000 кг на один кв.м.

Расчёт нагрузки на ленточный фундамент

Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:
Pфл= V × q.

Расшифровка формулы:
V – объём стен; q – плотность материала основания. Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.
Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. 4)/(384×100×2430)=0,039

Важно: перед подстановкой в формулу все данные приводятся к измерению в метрах! В противном случае ошибка расчета может составить до 4 порядков.

С учетом того, что для пролета 3 м максимально допустимый прогиб составляет одну трехсотую длины пролета, то есть 10 см, расчетное значение 3,9 см более чем удовлетворяет условиям задачи.

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба () на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.

  • Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
  • Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.

Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.
Важно! Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.

Рассчитываем вес кровли дома

Отметим, что кровля дома может опираться не на все его стены. Так, двускатная крыша опирается только на две противоположных несущих стены нашего строения, в отличии от четырехскатной, которая опирается на периметр стен. Таким образом расчетный вес крыши (стопила вместе с кровлей) будет распределяться на определенные стены дома.

Для вычисления веса кровли воспользуемся таблицей.

Определяем вес кровли для расчета нагрузки

  1. Площадь проекции крыши нашего дома будет совпадать с площадью его основания и составит 80 кв. м. (основание дома составляет 10 на 8 метров).
  2. Двускатная крыша будет опираться на две длинных наружных стены дома. Таким образом давление крыши на фундамент будет передаваться только по двум стенам и составит 20 метров.
  3. При ширине фундаментной ленты в 0,4 метра площадь, на которую будет оказываться давление крыши составит 8 кв.м.
  4. Кровля, изготовленная из металлочерепицы с уклоном в 25 градусов будет оказывать давление около 30 кг на один кв.м.
  5. Таким образом суммарная нагрузка. Оказываемя крышей на нагруженную часть фундамента составляет 300 кг на кв.м.

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.
Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

  • Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
  • Определить опорную площадь одной сваи по формуле: «r2 * 3.14» (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
  • Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
  • Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.

  • Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.

Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.
Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

Разновидности фундаментов

Существует несколько типов фундамента. Некоторые виды применяются чаще. Расчет нагрузки для каждого из них может отличаться. Чаще всего для частного строительства применяют ленточные или свайные фундаменты. Расчет нагрузки выполняется с учетом типа конструкции основания дома. Реже основание может быть выполнено в виде плиты.

Ленточный фундамент может быть глубокого или мелкого типа залегания. Он представляет собой полосу из железобетона. Она проходит под всеми стенами (внутренними и наружными) сооружения. При этом учитывается толщина стен, общий вес конструкции. Для кирпичных домов применяют ленточный фундамент глубокого, а для деревянных – мелкого залегания.

Свайные разновидности фундаментов применяются для габаритных зданий. Также этот вариант будет незаменим для строительства на неустойчивом грунте. Для создания такого фундамента используются сваи. Это бетонные столбы. Их нижние концы имеют заострения. Сваи имеют внутри металлическую арматуру.

Порядок проведения вычислений и расчётов

Независимо от типа основания, расчёты производятся в следующей последовательности:

  • Необходимо выяснить параметры, касающиеся единицы длины опоры, помимо нагрузок от веса самого строения, которые состоят из массы стен, перекрытий и кровли, также определяется эксплуатационное давление, нагрузки от снегового покрова и ветровые нагрузки;
  • Расчет массы фундамента. Основание дома также будет оказывать нагрузку на почву, которую необходимо высчитать и добавить к нагрузкам от массы здания. Чтобы сделать это, нужно исходя из габаритов (высоты, ширины и периметра) определить объем основания, и умножить его на объемную плотность бетона (массу одного кубометра).
  • Расчет несущих характеристик почвы — для этого нужно определить тип грунта, и в соответствии с нормативными таблицами вычислить допустимую нагрузку на 1 кв.см. почвы.
  • Cверка полученных данных с сопротивлением почвы – если возникает необходимость, то осуществляется корректировка площади опоры, например, в случае с ленточным основанием, увеличивается его толщина. При обустройстве свайных или столбчатых оснований необходимо увеличить количество опор в фундаменте либо площадь их сечения;
  • Измерение фундамента – определение размеров;
  • Вычисление толщины подушки из песка, формируемой непосредственно под подошвой. Уплотняющая подсыпка из песка и гравия необходима для предотвращения усадки почвы под массой здания и для минимизации вертикальных сил пучения. В нормальных условиях ее толщина составляет 20 см (10 см песка и 10 см гравия), однако при строительстве тяжелых домов в пучинистом грунте она может быть увеличена до 50 см.

Необходимо учесть, что приведённые формулы расчёта нагрузки, будут актуальны исключительно в сфере малоэтажного строительства, то есть при возведении объектов высотой до 3-х этажей. Схема является упрощённой, так как учитывает только удельное сопротивление грунта, при необходимости прогнозирования сдвига грунтовых слоёв, следует обратиться за помощью к профессионалам. Желательно проводить расчёты дважды, чтобы наверняка определить нужные параметры, так как от этого зависит устойчивость здания.

Учет деформации

Расчет фундамента под нагрузку предполагает определение уровня деформации сооружения. Любое строение со временем дает усадку. Чтобы при этом на конструкции не появились различные дефекты, трещины, необходимо предусмотреть это при проведении расчетов.

Фундамент может деформироваться по-разному. Бывают сдвиги, прогибы, крен, выгиб, перекосы и смещения по горизонтали.

Многие из перечисленных деформаций объясняются усадкой грунта. Она может быть критичной. Чтобы этого не произошло, фундамент должен быть достаточно прочным. Крен можно наблюдать преимущественно в многоэтажных зданиях. А вот для частных домов следует опасаться перекоса, сдвига, выгиба или перегиба. Поэтому при определении типа грунта и его особенностей важно учесть процесс его усадки после проведения строительных работ.

Собираем показатели грунта

При проектировании фундамента необходимо проводить геодезический анализ грунта на строительной площадке, который позволяет определить три важных показателя — тип почвы, глубину ее промерзания и уровень расположения грунтовых вод. Исходя из типа грунта вычисляется его несущая характеристика, которая используется при расчете опорной площади основания. Глубина промерзания почвы определяет уровень заглубления фундамента — при строительстве в условиях пучинистых грунтов фундамент необходимо закладывать ниже промерзающего пласта земли. На основании данных о грунтовых водах определяется необходимость обустройства дренажной системы и гидроизоляции фундамента.
Важно: вышеуказанные показатели грунта вы можете собрать самостоятельно, для этого вам потребуется лишь ручной бур и рулетка.

Рис: Структура грунтов на территории Московской области

Для сбора показателей необходимо с помощью ручного бура по периметру площадки под застройку сделать несколько скважин глубиной 2-2.5 м. Одна скважина должна располагаться в центре участка, еще две — в центральных частях боковых контуров предполагаемого фундамента. Необходимость бурения нескольких скважин обуславливается тем, что на разных участках площадки может наблюдаться отличающийся уровень грунтовых вод. В первую очередь нужно определить тип почвы: в процессе бурения возьмите изымаемый из скважины грунт (с глубины 2-ух меров) и скатайте его в плотный цилиндр, толщиной 1-2 сантиметра. Затем попытайтесь согнуть цилиндр.

  • Если почва рыхлая и цилиндр из нее сформировать невозможно (она попросту рассыпается), вы имеете дело с песчаным грунтом;
  • Цилиндр скатывается, но при этом он покрыт трещинами и разламывается при сгибающем воздействии, значит грунт на участке представлен супесями;
  • Цилиндр плотный, но при сгибании ломается — легкий суглинок;
  • Грунт хорошо скатывается, но при сгибании покрывается трещинами — тяжелый суглинок с большим содержанием глины;
  • Почва легко скатывается, не трескается и не ломается при сгибании — глинистый грунт.

Далее необходимо определить показатель уровня грунтовых вод. Оставьте пробуренные скважины на ночь, чтобы они заполнились водой. На следующее утро возьмите деревянную рейку двухметровой длины и обмотайте ее бумагой, опустите рейку в скважину. По мокрому участку определите, на каком расстоянии от поверхности скважины расположена вода.

Рис: Пробная скважина для определения уровня грунтовых вод

Важно: определить фактический уровень промерзания почвы в домашних условиях невозможно. Для этого необходимо специализированное оборудование, при этом сам анализ выполняется на протяжении длительного времени наблюдения за конкретным участком.

Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.

Рис: Границы промерзания грунтов в разных регионах России

Расчет потребности арматуры

Перед началом работ важно правильно оценить и потребность материалов для обеспечения армирования фундамента. Расчет проводится следующим образом.

Рекомендуем: Выбираем и строим фундамент под баню самостоятельно. Какой тип основания лучше выбрать?

Ленточный фундамент


Для него обычно используется 2 горизонтальных ряда стальной арматуры периодического профиля диаметром 10-14 мм.

Для вертикальной и поперечной увязки можно применять гладкие стержни диаметром 8-10 мм.

Связка стержней между собой обеспечивается стальной вязальной проволокой.

Пример расчета для дома 6х8 м. Общая длина фундамента – 28 м. Для продольного армирования используется арматура диаметром 12 мм, и она укладывается по 2 штуки в каждом ряду (в сечении – 4 штуки). Стандартная длина стержней – 6 м.

При соединении применяется нахлест в 0,2 м, а стыков потребуется на 28 м не менее 5. Для горизонтальной армировки нужно 28х4=112 м. Дополнительно, на нахлесты – 5х4х0,2=4 м. Общий итог – 116 м.

Для вертикальной увязки нужны стержни диаметром 8 мм. При высоте фундамента 1,4 м длина каждого стержня составит 1,2 м. Устанавливаются они с шагом 0,6 м, т.е. количество стержней на всю длину 2х28/0,6=94 штуки.

Общая длина составит 94х1,2=113 м. В поперечном направлении связка обеспечивается в тех же точках. При ширине ленты 0,4 м длина каждого стержня составляет 0,3 м. Потребность определится, как 94х0,3=29 м. Общая потребность в арматуре диаметром 8 мм составит 142 м.

Потребность в вязальной проволоке определяется по количеству узлов. В одном сечении их 4 штуки, а общее количество 4х28/0,6 =188. Для одной связки потребуется порядка 0,3 м проволоки. Суммарная потребность – 0,3х188=57 м.

Еще по теме: Правила армирования ленточного фундамента

Расчет онлайн размеров, потребности арматуры и бетона

Столбчатый

Арматура устанавливается в вертикальном положении (стержни диаметром 10-12 мм), увязанные в поперечном сечении стержнями диаметром 6-8 мм. на один столб требуется 4 основных стержня, а увязка производится в 3-х местах.
В рассматриваемом примере (заглубление 1,4 м) для одного столба нужно 4х1,4=5,6 м арматуры периодического профиля диаметром 10 мм. Для поперечной увязки используются стержни длиной 0,3 м.

Их общая потребность 3х4х0,4= 4,8 м. Вязальной проволоки нужно 3х4х0,3 м=3,6 м.

Онлайн расчет размеров, потребности арматуры и бетона

Плитный

Обычно армирование производится из стальных стержней диаметром 6-8 мм, уложенных в виде сетки в один ряд. Шаг укладки составляет 0,3 м. Для дома 6х8 м потребуется по ширине 6/0,3=20 стержней, а по длине – 8/0,3=27 штук.
Общая длина составит (27х6)+(20х8) =382 м. Количество пересечений стержней – 27х20=540, т.е. вязальной проволоки нужно 540х0,3=162 м.

Калькулятор онлайн размеров, а также потребности арматуры и бетона

Правильная заготовка материалов позволяет избежать проблем при строительстве. При покупке их стоит учитывать наличие строительных навыков. Отсутствие опыта может приводить к незапланированным отходам. Советуем почитать: Устройство фундамента под частный дом своими руками

Строительство фундамента любого типа требует проведения расчетов. Без учета реальных нагрузок и состояния грунта невозможно обеспечить надежную его конструкцию.

Несоответствие его размеров нагрузкам может привести к проседанию сооружения, а то и к его разрушению. Точный расчет могут провести только специалисты, но необходимый оценочный расчет способен осуществить любой человек.

Определяем несущую способность грунта

Ориентировочную несущую способность грунта можно определить на основе проделанных ранее изысканий. Зная тип грунт на участке под застройку сопоставьте его с данными в нижеприведенной таблице.

Тип почвыНесущая способность (расчетное сопротивление)Тип почвыНесущая способность (расчетное сопротивление
СупесьОт 2 до 3 кгс/см2Щебенистая почва с пылевато-песчаным заполнителем6 кгс/см2
Плотная глинаОт 4 до 3 кгс/см2Щебенистая почва с заполнителем из глиныОт 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глинаОт 3 до 5 кгс/см2Гравийная почва с песчаным заполнителем5 кгс/см2
Влагонасыщенная глинаОт 1 до 2 кгс/см2Гравийная почва с заполнителем из глиныОт 3. 6 до 6 кгс/см2
Пластичная глинаОт 2 до 3 кгс/см2Крупный песокСреднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см2
СуглинокОт 1.9 до 3 кгс/см2Средний песокСреднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см2
Насыпной уплотненный грунт (песок, супеси, глина, суглинок, зола)От 1.5 до 1.9 кгс/см2Мелкий песокСреднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см2
Сухая пылеватая почваСреднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см2Водонасыщенный песокСреднеплотный — 2, высокоплотный — 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почваСреднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2Водонасыщенная пылеватая почваСреднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см2

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов

Важно! Для последующих расчетов необходимо брать минимальный показатель несущей способности почвы, в таком случае вы обеспечите запас дополнительного сопротивления грунта весу здания

Какой фундамент для дома самый надежный?

Таким образом, в большинстве случаев критериям надежности отвечает достаточно заглубленный монолитный ленточный армированный фундамент, во всяком случае – под несущими стенами. Фундаментные перемычки под внутренними стенами, а также основания под печами, каминами и другим оборудованием могут быть мелко заглубленными.


Допустимая альтернатива монолитной железобетонной ленте – фундамент из стеновых железобетонных блоков. Единственным недостатком немонолитного основания являются зазоры между блоками, что повышает требования к качеству гидроизоляции. Это особенно критично для домов с подвалами.


Блоки, впрочем, как и бетонная лента, укладываются на песчаную подушку. Уплотненный крупный песок почти не деформируется под весом строения, сводя к минимуму его усадку. Избыток влаги просачивается сквозь песок, не задерживаясь, что гарантирует отсутствие пучения при промерзании.
Поделиться:

Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома

Все нагрузки на фундамент состоят из двух величин — постоянных и переменных. К постоянным нагрузкам относится вес самого здания, к переменным — сила давления снегового покрова и ветра, величина которой зависит от региона, где ведется строительство. Зная площадь дома и нормативный вес материалов, из которого он будет возводиться, можно рассчитать ориентировочную нагрузку на фундамент, исходящую от массы строения. Для проведения расчетов воспользуйтесь следующими справочными таблицами:

Таблица 2: Расчетный вес стен

Таблица 3: Расчетный вес перекрытий

Таблица 4: Расчетный вес кровли

Важно! Определив массу здания вам необходимо добавить к ней полезные нагрузки (вес людей, мебели), которые будет испытывать фундамент в процессе эксплуатации здания. Расчетная величина полезных нагрузок для жилищного строительства на каждый квадратный метр перекрытия составляет 100 кг.

Следующий этап расчетов — определение нагрузок от снегового покрова. Нормативная величина снеговой нагрузки различается в разных регионах России. Для расчета вам необходимо умножить площадь кровли здания на вес 1 м2 снега и коэффициент уклона крыши.

Таблица 5: Нагрузка от снегового покрова на фундамент здания

Осталось лишь рассчитать ветровую нагрузку на здание. Делается это по формуле:

  • площадь здания * (N +15*высота здания); где N — расчетная ветровая нагрузка для разных регионов России, которую вы можете увидеть на нижеприведенной карте.

Рис: Карта ветровых нагрузок в разных регионах России

Важно! Определив все постоянные и переменные нагрузки вам необходимо их просуммировать, так вы получите совокупную нагрузку на фундамент здания. Для дальнейших расчетов ее необходимо умножить на коэффициент запаса надежности 1,5.

Основы вычислений

Для начала следует понять, что именно требуется рассчитать. Дело в том, что деревянный брус или доска балки под нагрузкой способно изогнуться до определенного предела – эта величина называется пределом прочности – и при дальнейшем увеличении нагрузки сломаться. Под действием нагрузки изогнувшаяся балка может также выскользнуть из креплений. Чтобы избежать этого или хотя бы снизить риск такой неприятности, деревянные балки стараются заделать в кладку дома или прикрепить с помощью кронштейнов, уголков и других видов деталей к деревянной стене дома. Используют также врубку балки в венец стены. Все такие виды фиксации считаются жесткой заделкой.

Вот так примерно выглядит расчетная схема для однопролетной балки, то есть изделие, у которого закреплены только концы. Здесь L – пролет балки, расстояние между опорными точками, Q – распределенная нагрузка, f – величина прогиба.

Основой для расчета предельно допустимого прогиба, как и источником других данных о работе деревянных конструкций, является СП 64.13330.2011. Согласно этому документу, предельный прогиб балки для межэтажных перекрытий не должен превышать 1/250 часть длины пролета.

То есть для балки с длиной 6 м допустимый прогиб составит 24 мм. Если же брать более строгие значения (для штукатурки на потолке и требующих строгой плоскости пола второго этажа напольных покрытий, например, плитки) – 1/350, допустимый прогиб уменьшается до 17 мм.

В целом для вычислений используют формулу f=L/350, при этом длину пролета указывают в миллиметрах.

Таблица 1.1. Допустимый прогиб деревянных конструкций.

Соответственно, при расчете балки на прочность в онлайн-калькуляторе или вручную следует уменьшать сечение только до тех пределов прогиба, которые меньше вычисленного значения.

На иллюстрации выше показана расчетная схема для распределенной нагрузки, то есть такой, которая равномерно распределяется по всей балке. Обычно в жилых помещениях используется именно эта схема. Однако при размещении в комнате мебели или оборудования большого веса, особенно не возле стены (на которую опирается край балки), а на некотором удалении от нее, иногда бывает разумнее использовать схему расчета для сосредоточенной нагрузки.

Вот так примерно создается сосредоточенная нагрузка на балку.

Таблица 1.2. Схемы расчета деревянных балок с одной сосредоточенной нагрузкой.

Здесь и далее Е – модуль упругости древесины Е=100 000 кгс/м2), I – осевой момент инерции балки.

Таблица 1. 3. Схемы расчета деревянных балок с двумя сосредоточенными нагрузками.

Таблица 1.4. Расчет балки с двусторонним жестким защемлением при равномерно-распределенной нагрузке.

В зависимости от того, куда именно приложены нагрузки и в каком количестве, используется расчетная схема соответствующего типа.

Для бруса, защемленного в стене только одним концом (консольное крепление), используются другие формулы расчета деревянной балки на прочность. Обычно такие вычисления нужны при проектировании навесов на деревянных балках-опорах, больших вылетов крыши и других подобных случаях.

Таблица 1.5. Расчет консольной балки при одной сосредоточенной нагрузке.

Таблица 1.6. Расчет консольной балки при одной неравномерно-распределенной нагрузке.

Таблица 1.7. Расчет консольной балки при одной равномерно-распределенной нагрузке.

Формулы кажутся громоздкими и сложными, но фактически обычному пользователю при расчете деревянных балок перекрытия важно просто представлять себе характер распределения действующих на балку сил и понимать – чтобы соблюсти условия прочности, необходимо правильно выбрать схему приложения нагрузок.

Наши услуги

Компания Установка Свай» занимается погружением железобетонных свай — забивка свай, лидерным бурением и поставкой свай для сооружения свайного фундамента. Если Вас интересует проведение работ, связанных с проектировкой, гео разведкой, либо возведение свайного фундамента, воспользуйтесь формой внизу сайта.

Полезные материалы

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.

Испытания свай

При строительстве часто используют в качестве фундаментов сваи. Но прежде чем вводить такие элементы в работу, должна быть проведена проверка их на прочность.

От чего зависит выбор конструкции фундамента?

• от общего веса строительной конструкции и распределения вертикальной нагрузки по периметру и площади здания;

• свойств грунта в основании постройки;

• глубины расположения водоносных горизонтов;

• рельефа участка под постройку;

• особенностей конструкции здания, например, предусмотрены ли проектом цокольный этаж и подвал;

• климатических условий, в которых будет эксплуатироваться постройка.

Рассчитываем давление фундаментного основания на грунт


Рассчитываем давление фундаментного основания на грунт
Сам фундамент тоже имеет определенный вес, которым он будет давить на грунт. Его вес вычисляется как произведение объема на плотность использованного строительного материла. Плотность материалов, использованных для постройки фундаментов получаем в справочной таблице.

Производит расчет нагрузки.

  1. Общий объем фундамента равен его площади в проекции, умноженной на высоту и составит 20,2 куб.м.
  2. Таким образом масса фундамента с учетом использования при строительстве мелкозернистого бетона составит 36,4 тонны
  3. Таким образом сам фундамент будет оказывать давление на грунт в размере 2525 кг на один кв.м.

Суммируем расчетные нагрузки

На заключительном этапе суммируем все нагрузки, при этом определяем максимальную нагрузку, которая будет приходиться у нас на те участки фундамента, на которые будет передаваться давление крыши.

Итого вес крыши с кровлей, возможного снега, масса перекрытий и кирпичных стен, и вес самого фундамента будут давить на грунт с силой 23000 кг на один кв.м.

Согласно таблицам, приведенным в стандарте СНиП 2.02.01—83 предельная нагрузка на влажный суглинистый грунт составит не более 25000 кг на один кв.м.

Таким образом мы вплотную приблизились к показателю предельной нагрузки. Для того, чтобы подстраховаться нам необходимо увеличить ширину основания фундаментной опоры примерно на 20 сантиметров.

Модуль деревянных балок.

Модуль деревянных балок.

Мэри Денгеруд-Ау
Средняя школа Паско
Паско, Вашингтон
Лето 1994

Введение

Этот обучающий модуль является результатом участия в Летний учительский институт Национального научного фонда. Это шесть недельная программа предоставила возможность учиться с исследованиями инженеров и узнать, как они применяют науку и математику в их работа. Кроме того, было проведено обучение в процесс решения проблем, особенно в области химической инженерии, а также в стратегиях обучения, подходящих для кабинет естествознания/математики. Этот конкретный модуль является продукт работ, выполненных в области строительного (гражданского) строительства под под руководством доктора Дэвида И. Маклина из Университета штата Вашингтон.

Для тестирования прочность деревянных балок в этом модуле.Учителя могут выбрать один или оба, в зависимости от времени и доступных ресурсов. Оба действия включают использование уравнений напряжения изгиба и загрузка небольших деревянных балок из пихты Дугласа до отказа. Во-первых Консольные балки активности формируются путем прикрепления одного конца балку к плоскому столу или столу с помощью С-образного зажима. Ведро висит на другой конец балки и медленно заполняется песком или чем-то другим. другой материал, пока балка не выйдет из строя. Ведро и его содержимое затем взвешивают на соответствующих весах.

Второй вид деятельности включает в себя устройство, предназначенное для проверки просто опертая балка. Аппарат состоит из утилиты подвесной рельс, два куска уголка и два круглых стальных стержня. Два куска углового железа прикреплены к вспомогательному подвесу. рельс таким образом, чтобы их можно было заставить скользить по рельсу увеличить или уменьшить пролет опор. Круглая сталь стержень приварен к верхней части каждого уголка. Они будут служить поддерживает.На опоры ставится балка и подвешивается ковш от середины балок. Песок медленно засыпается в ковш, пока балка не выйдет из строя. Затем ведро и его содержимое взвешивают на соответствующих весах.

Этот модуль начинается с мотивационного слайда презентация, показывающая различные мосты и то, как они строятся с различными типами колонн и балок, а также с различными материалы. Некоторые инженерные термины, такие как консольная балка, обсуждаются свободно опертая балка, длина и пролет. После предварительные навыки пересматриваются и осваиваются, напряжение изгиба вводятся уравнения. Затем учащиеся используют эти уравнения, чтобы прогнозировать результаты испытаний на консольные и просто опертые балки. Они будут выполнять два действия описанные выше, запишите их данные, постройте гистограмму и сообщить о своих выводах. После того, как учащиеся получили это осязаемое имеют опыт работы с уравнениями напряжения изгиба и хорошо знакомы с ними; они будут применять свои новые знания в решении проблем, связанных с прочность деревянных балок.

Обоснование модуля

Многие уроки математики преподаются на очень абстрактном уровне. и им не хватает конкретного опыта обучения, который позволил бы учащимся наблюдать, анализировать и делать выводы для себя. В В то же время они редко выходят за пределы уровня знаний и понимание, и классы не могут показать учащимся связи между математикой и другими дисциплинами, такими как наука и техника. Студенты задаются вопросом: «Как буду ли я когда-нибудь использовать это?» Этот модуль предназначен для демонстрации студентов один из многих способов применения математики в полевых условиях структурной инженерии.

Этот модуль подходит для алгебры или класс геометрии, потому что он включает в себя математические понятия, такие как формулы, переменные, уравнения, показатели и измерения. какой отличает этот модуль от типичной алгебры или геометрии состоит в том, что он также вводит инженерные концепции, такие как напряжение, нагрузка и пролет. Кроме того, студенты получат конкретные опыт нагружения деревянных балок до разрушения (прикладывание грузов к их, пока они не сломаются), обсуждая, почему некоторые балки выходят из строя раньше чем другие, и почему для инженера важно понимаю это.Этот модуль даст студентам возможность попрактиковаться в использовании навыки мышления более высокого уровня и легко ведет к будущим модулям включая такие темы, как наведение мостов.

голов

Общие цели

Цель этого модуля — дать учащимся практический опыт работы с деревянными балками. Учащиеся записывают данные как деревянные балки нагружаются до отказа. После этого они проанализируют свои данные и сообщать о своих выводах.Они также будут применяться уравнения напряжений при решении задач.

Цели обучения учащихся

К концу этого модуля студенты смогут:

  1. Объясните разницу между консольной балкой и просто опертая балка.
  2. Объясните разницу между длиной и пролетом.
  3. Преобразование футов в дюймы.
  4. Заменить заданными значениями переменные в уравнении.
  5. Разделить дробь на другую дробь (обратить и умножить).
  6. Упростите выражения с помощью показателей.
  7. Изолировать заданную переменную в уравнении.
  8. Используйте уравнения напряжения изгиба для консольной и просто поддерживаемые балки.
  9. Соберите данные и постройте гистограмму.
  10. Решение задач на прочность деревянных балок.
  11. Признать необходимость математических отношений и их применения в инженерном проектировании структура.

Терминология

Объяснения процедур в этом модуле будут даны с использованием терминология из модели обучения на основе результатов (OBE) для обучение мастерству. Ниже приводится краткое описание терминов который будет использоваться.

  1. Набор подсказок: презентация или действие, которое мотивирует студентов и дает им обзор урока или Блок.
  2. Предпосылки: навыки, которые необходимо пересмотреть и освоены учащимися до того, как они смогут успешно выполнить задачи, связанные с новым материал представлен в блоке.
  3. Best Shot: часть урока или модуля, в котором представлен материал.
  4. Управляемая практика: задание или занятие в классе, в котором студенты практикуют новый навык и могут получить учителя помощь.
  5. Независимая практика: назначение или деятельность, в которой студенты отрабатывают новый навык самостоятельно — обычно дается в виде домашнего задания.
  6. Формирующее оценивание: безоценочное оценивание, цель которого заключается в том, чтобы определить, усвоили ли учащиеся цели урока или раздела.
  7. Исправительные меры: приняты меры по переобучению учащихся и привлечению их к мастерству, если они не работают хорошо на формирующая оценка.
  8. Суммативное оценивание: градуированное оценивание в конце Блок.
  9. Расширения: дополнительные действия, которые учащиеся могут выполнять, чтобы улучшить свое понимание концепции после того, как они освоил необходимые цели.

Процедуры

Набор кий

Cue Set для этого модуля представляет собой слайдовую презентацию, состоящую из 13 горок различных типов мостов, в том числе арочных, подвесные, вантовые, плавающие, просто опертые балочные и консольно-балочные мосты. Разница между длиной и размахом следует обсудить. Длина моста – это расстояние от одного конца моста к другому. Его размах — это расстояние между его опорами.

Многие мосты сделаны из балок. Прочность балок зависит от их размера и состава материала. Студенты будут выполнять действия, в которых они проверяют силу некоторых небольшие деревянные балки из пихты Дугласа. Есть в основном два типа лучи.Консольная балка поддерживается только с одного конца. А свободно опертая балка поддерживается с обоих концов. Студенты будут испытания обоих видов балок, которые показаны ниже.

Упомянутые выше слайды можно получить за 13 долларов у:

  • Доктор Дэвид И. Маклин
    Кафедра гражданского и экологического строительства
    Университет штата Вашингтон
    Пуллман, Вашингтон, 99163

Предпосылки

Прежде чем перейти к уравнениям напряжения изгиба, учащиеся необходимо овладеть необходимыми навыками. Они должны быть в состоянии:

  1. Замена заданными значениями переменных в уравнении.
  2. Разделить дробь на другую дробь (обратить и умножить).
  3. Упростите выражения с помощью показателей.
  4. Изолировать заданную переменную в уравнении.

    Для того, чтобы уметь решать задачи на суммативное оценки, учащиеся также должны уметь:

  5. Преобразование футов в дюймы.

Студенты, изучающие геометрию, уже должны были освоить эти навыки в алгебре и, вероятно, потребуется только краткий обзор. Однако не следует этого предполагать. Рабочий лист для оценки освоение предварительных требований приведено в приложении Б.

Студенты, изучающие алгебру, могут не иметь всех предварительных условий освоенные навыки, в зависимости от того, где они находятся в курсе. Практические рабочие листы с примерами приведены в приложениях C и D для двух из необходимые навыки.Остальные предпосылки могут быть преподавал или рецензировал из учебника алгебры.

Лучший снимок

Теперь ученики должны быть готовы научиться использовать изгиб уравнения напряжения. Уравнение напряжения изгиба для кантилевера луч

где:

S = напряжение в фунтах на квадратный дюйм (фунты на квадратный дюйм)
P = сила в фунтах
L = пролет (не длина) в дюймах
b = основание поперечного сечения балки в дюймах
h = высота поперечного сечения балки в дюймах.

Например, предположим, что у нас есть консольная балка из пихты Дугласа. размеры поперечного сечения которых составляют 1 дюйм x 1 дюйм. Луч сама 1,5 фута в длину, но опора расположена на 3 дюйма с одного из концов. Полтора фута равны 18 дюймам, но балка поддерживается в 3 дюймах от конца, оставляя пролет из 15 дюймов. Прочность древесины пихты Дугласа составляет около 12 500 фунтов на квадратный дюйм Подставляем данные значения для всех переменных, кроме P, который неизвестен, и мы получаем следующее уравнение:

Когда мы упрощаем уравнение и находим переменную P, мы обнаружить, что эта конкретная консольная балка, вероятно, выйдет из строя, когда мы прикладываем 139 фунтов силы к его свободному концу.

Уравнение напряжения изгиба для свободно опертой балки: немного отличается:

Например, допустим, у нас есть просто поддерживаемая Ponderosa Сосновая балка длиной 20 дюймов сидит на двух опорах с размах 18 дюймов. Основание в поперечном сечении составляет 2 дюйма и его высота составляет полдюйма. Сила Ponderosa Pine 9400 фунтов на квадратный дюйм. Предсказать, какая сила потребуется, чтобы провалить это луч, если он применяется на центральной линии.

Когда мы найдем P, мы обнаружим, что потребуется около 174 фунтов. силы, чтобы разрушить эту балку.

Прочность (psi) некоторых выбранных пород древесины указана в приложении E.

Управляемая практика

Студенты будут тестировать консольные балки в возрасте 16 лет. дюймов в длину, но будет поддерживаться, чтобы иметь размах 12 дюймы. Их поперечное сечение будет составлять полдюйма на полдюйма.Свободно поддерживаемые балки будут иметь длину 30 дюймов. но будет поддерживаться, чтобы иметь пролет 28 дюймов. Их поперечное сечение будет иметь размеры полдюйма на полдюйма.

Разделите класс на группы по три или четыре человека. Назначить работу учащихся в каждой группе. Например, для кантилеверного теста один или два студента могут отвечать за крепление балки к стол, один учащийся может применять вес, а другой учащийся может запишите результаты для каждого луча.Пусть каждая группа использует сгибание уравнения напряжения, чтобы предсказать, какая сила потребуется, чтобы выйти из строя лучи, описанные выше. Каждая группа должна записать свое предсказания. Они должны предсказать, что консольные балки будут проваливаются примерно при 21,7 фунта и что свободно поддерживаемые балки потерпит неудачу около 37,2 фунтов.

Вероятно, будет возможно только одно прибор для тестирования луча в классе. Однако каждая группа может иметь собственную установку для испытаний консольных балок.это предложил, чтобы одна группа студентов работала с свободно опертыми балками, в то время как другие группы работают с консольные балки.

Испытание консольной балки .

Для теста на консольную балку каждой группе учащихся потребуется следующее:

90 178 фунтов песка или другого материала для насыпания в ведро 90 179
10 16-дюймовые балки из пихты Дугласа (0,5 x 0,5 дюйма) с небольшая канавка, вырезанная на полдюйма от одного из концов до повесить ведро из
1 С-образный хомут
1 ковш
50
1 маркер
  стопка книг или какой-либо другой предмет, который нужно разместить внизу ведро
  доступ к весу
1 линейка

Каждая группа должна пронумеровать свои балки маркером. Они должны зажать первую балку на столе с пазом стороной вверх, так что все, кроме 3,5 дюймов, торчит из Таблица. Поскольку ведро будет подвешено на полдюйма от другой конец, это создаст 12-дюймовый пролет. Далее они должны висеть пустое ведро с незакрепленного конца и медленно насыпать песок в ковш, пока балка не выйдет из строя. Было бы неплохо поместите стопку книг или какой-либо другой предмет под ведро, чтобы что при падении его содержимое не рассыплется.После луча не получается, учащиеся берут ведро и его содержимое на весы взвесить. Они также должны написать на балке силу, которую потребовалось сломать луч.

Ученики продолжают, пока не протестируют все десять лучей. Они затем постройте гистограмму, показывающую результаты их теста.

Испытание опорной балки . Для просто поддерживаемых лучевой тест, учащимся потребуется следующее:

Столы уровня
10 30-дюймовые балки пихты Дугласа (. 5 дюймов на 0,5 дюйма)
1 ковш
1 Проволочная подвеска или другое приспособление для подвешивания ковша к балке
50 фунтов песка или другого материала
1 маркер
1 шкала
  доступ к свободно опертой балочной испытательной установке (схема приведена в приложении I)
2 для установки испытательного оборудования на
  стопка книг или другой предмет
1 линейка

Учащиеся должны пронумеровать каждый образец, как на консоли. тестовое задание.Они поставят каждую балку на опоры так, чтобы 1-дюймовый выступ с каждой стороны. Затем они поместят вешалку на центр балки, вставьте ее через отверстие в служебная подвесная рейка и повесьте на нее пустое ведро под рельс. Они должны положить стопку книг под ведро и медленно наполняйте ведро песком, пока балка не выйдет из строя. Затем они взвесьте ведро, отметьте образцы и начертите гистограмму, как показано на рис. кантилеверный тест.

После того, как учащиеся выполнили оба теста, каждая группа должна подведение итогов путем обсуждения следующих вопросов:

  1. Получили ли вы предсказанные результаты для всех лучей? в обоих тестах? Если нет, то что может быть возможно причины этого?
  2. Все ли лучи выглядели одинаково? Если нет, то что было отличается от некоторых из них?
  3. Какую номинальную нагрузку для этого типа балки вы бы рассмотрели? безопасно, если балка должна была фактически использоваться в конструкции?

Независимая практика

Студентам будет выдан рабочий лист с некоторыми практическими задачами. решить в качестве домашнего задания.Их также попросят написать свои ответы на приведенные выше вопросы в этом рабочем листе. Рабочий лист приведен в приложении F.

Формирующее оценивание

Домашнее задание будет исправлено в классе. Несколько учащиеся могут представить свои решения на доске. Другой учащимся может быть предложено снова объяснить решения самостоятельно. слова для оценки понимания. Класс обсудит их ответы на открытые вопросы, представленные в рабочей тетради.

Исправления

Для учащихся, которые еще не понимают, может быть рекомендовано взаимное репетиторство. использовал. Объедините студента, у которого возникли проблемы, со студентом, который очень хорошо понимает. Попросите преподавателя просмотреть рабочий лист с другого ученика и попытаться точно определить, какие шаги студент испытывает трудности с. Например, ученик может испытывать трудности с выделением переменной P. Больше практики в для этого студента должны быть предоставлены изолирующие переменные. То репетитор может обучить его необходимым навыкам и учитель может предложить больше практических задач из учебника или с рабочим листом.

Расширения

Презентация . Учащиеся, не нуждающиеся в исправлениях, могут подготовить презентацию, в которой они создают свою собственную проблему с участием прочности деревянных балок, найти решение, и представить его классу.

Эссе . Учащиеся могут написать сочинение, в котором объяснить необходимость применения прикладной математики в технике проектирование конструкции.

Репетиторство . Студенты могут выбрать студент, у которого возникли трудности с этим блоком. Репетиторство предлагает учащимся устно выразить свое понимание концепция и повышает его / ее навыки в общении и метапознание.

Суммарное оценивание

Краткий письменный тест и ключ к нему приведены в приложениях G и H, соответственно, как средство суммативного оценивания.



Приложение В

Имя____________________ Дата_______________ Класс/период__________________

Предварительный рабочий лист

Готовы ли вы узнать о уравнения напряжения изгиба?

Перевести в дюймы.

1,4 фута 2.футов
3,2,5 фута 4. 1 фут 7 дюймов

 

Упрощение.

5. 4 2 6. 7 3
7. 5(3) 2 8. 4(11) 2

Упрощение.

 

 

Изолировать данную переменную.

13. Решите A = bh для h 14. Найдите d .
15. Найдите лет. 16. Найдите х.

.

Подставить заданные значения переменных в каждое уравнение и упростить.

 

17. Решите для P , если l = 8 и w = 5: P = 2 л + 2 Вт

 

 

 

18. Решите для h , если A = 42 и b = 6: A = шв

 

 

 

19. Найдите l , если V = 99, w = 3 и h = 6: В = лвх

 

 

 

20.Найдите C , если F = 59:

 

 

 

Если вы правильно ответили на все пункты этого листа, вы готовы узнать об уравнениях напряжения изгиба!

 


Приложение С

 

Имя____________________ Дата_______________ Класс/период _______________

 

Преобразование футов в дюймы

Этот рабочий лист был разработан, чтобы помочь вам узнать (или просмотреть), как перевести футы в дюймы. Помните, 1 фут = 12 дюймов.

Примеры

а. Преобразуйте 5 футов 3 дюйма в дюймы.

Поскольку в футе 12 дюймов, умножьте 5 x 12. Это равно 60. Добавьте оставшиеся 3 дюйма, чтобы получить в общей сложности 63 дюйма.

 

б. Переведи 7 футов в дюймы.

7 х 12 = 84. Одна треть 12 дюймов равна 4 дюймам.84 дюйма + 4 дюйма = 88 дюймов.

 

C. Переведите 2,75 фута в дюймы.

2 x 12 = 24, а 0,75 — это то же самое, что и . Три четверти из 12 дюймов это 9 дюймов. Итак, добавляем 24
24 дюйма + 9 дюймов, всего 33 дюйма.

 

Упражнения

Перевести в дюймы.Покажите свою работу или объясните свой ответ как-то.

1,5 фута 2,4 фута 2 дюйма
3 фута 4. 17 футов
5. 11,5 футов 6. 1,25 фута
7,8 футов 8,6 футов 9 дюймов

 


Приложение Д

 

Имя____________________ Дата_______________ Класс/период_______________

 

Упрощение выражений с показателями

Этот рабочий лист был разработан, чтобы помочь вам узнать (или просмотреть), как для упрощения выражений с показателями.

Примеры

а. Упростить 9 2 . 9 2 означает 9 x 9, т.е. 81.

 

б. Упростить 5 3 . 5 3 означает 5 х 5 х 5, что равно 125.

 

с. Упрощение 4(2) 3 . 4 х (2)(2)(2) = 32,

 

Упражнения

Упростить.

1. 4 5 2. 7(2) 4
3. 5(3) 2 4. 16 2
5. 2 6 6. 3(1) 5
7. 2(4) 3 8. 11 3

 


Приложение Е

Прочность (psi) некоторых выбранных пород древесины

Виды Прочность (psi)
Ольха красная 9 800
Эш, Орегон 12 700
Бук, американский 14 900
Вишня, черный 12 300
Каштан, американский 8 600
Вяз, американский 11 800
Клен крупнолистный 10 700
Дуб, белый 15 200
Орех, черный 14 600
Белый кедр северный 6 500
Пихта Дугласа 12 500
Сосна белая 9 400

Эти цифры взяты из Wood Handbook: Wood as the Инженерный материал, , подготовленный Лабораторией лесных товаров, Лесная служба, Ю. С. Министерство сельского хозяйства.

 


Приложение Ф

Имя____________________ Дата_______________Класс/период_______________

Рабочий лист

Прочность деревянных балок

1. Представьте, что объект внизу представляет собой балку Дугласа Фир (12 500 фунтов на квадратный дюйм). Предсказать, сколько фунтов силы потребуется, чтобы провалить это луч в центре.Обоснуйте свой ответ, показав свою работу.

2. Допустим, внизу находится балка из белого дуба (15 200 фунтов на квадратный дюйм). Предсказать, сколько фунтов силы потребуется, чтобы провалить это балка, если сила приложена к неподдерживаемому концу.

Ответьте на следующие вопросы о двух тестах, которые вы выполняется на уроке.

3. Получили ли вы предсказанные результаты для всех лучей в оба теста? Если нет, то какие могут быть возможные причины этого?

 

 

 

4. Все лучи выглядели одинаково? Если нет, то что было отличается от некоторых из них?

 

 

 

5. Какую номинальную нагрузку для этого типа балки вы бы рассмотрели? безопасно, если балка должна была фактически использоваться в конструкции?

 

 

 


Приложение Г

Имя____________________ Дата_______________ Класс/период_______________

Модульный тест

Прочность деревянных балок

 

1.Своими словами объясните разницу между консольная балка и свободно опертая балка.

 

 

 

2. Своими словами объясните разницу между длиной и размах.

 

 

 

3. Предположим, что нижеприведенный объект представляет собой балку из пихты Дугласа, прочность составляет 12 500 фунтов на квадратный дюйм. Предсказать, сколько фунтов силы он будет возьмите, чтобы провалить эту балку в центре.Обоснуйте свой ответ по показываю свою работу.

 

4. Предположим, что объект внизу представляет собой балку из черного ореха. сила которого составляет 14 600 фунтов на квадратный дюйм. Предсказать, сколько фунтов это будет вывести из строя эту балку, если сила приложена к неподдерживаемой конец.

 


Приложение Н

(Ключ)

 

Имя____________________ Дата_______________ Класс/период_______________

Модульный тест

Прочность деревянных балок

1.Своими словами объясните разницу между консольная балка и свободно опертая балка.

Свободно опертая балка поддерживается с обоих концов. Консольная балка поддерживается только с одного конца.

 

2. Своими словами объясните разницу между длиной и размах.

Длина — это расстояние между двумя концами луч.Пролет – это расстояние между опорами.

 

3. Предположим, что нижеприведенный объект представляет собой балку из пихты Дугласа, прочность составляет 12 500 фунтов на квадратный дюйм. Предсказать, сколько фунтов силы он будет возьмите, чтобы провалить эту балку в центре. Обоснуйте свой ответ по показываю свою работу.

 

P 2778 фунтов.

 

4. Предположим, что объект внизу представляет собой балку из черного ореха. сила которого составляет 14 600 фунтов на квадратный дюйм.Предсказать, сколько фунтов это будет вывести из строя эту балку, если сила приложена к неподдерживаемой конец.

 

P 243 фунта.

 


Приложение я

 

Все материалы для этого аппарата можно найти на строительные материалы, хозяйственный магазин или даже школьный металлургический магазин.

 


Оценка учащихся

Деятельность________________________________ Наука Класс__________________

Ваш учитель помогает с проектом по проектированию науки уроки. Вы можете помочь проекту, ответив на несколько вопросы об уроках, которые вы только что закончили. Пожалуйста помните, что вопросы касаются урока, а не учитель . Не указывайте свое имя на этой бумаге.

Проверьте каждое утверждение только один раз, чтобы сообщить нам, как вы согласны или не согласен с утверждением.

  1. Я узнал кое-что о технике и науке, которые я раньше не знал.
    __________полностью согласен
    __________согласен
    __________не согласен
    __________категорически не согласен
  2. Мне нравится заниматься научной деятельностью, а не просто читал о них.
    __________полностью согласен
    __________согласен
    __________не согласен
    __________категорически не согласен
  3. Я легко усвоил урок естествознания.
    __________полностью согласен
    __________согласен
    __________не согласен
    __________категорически не согласен
  4. Мне бы больше понравилось, если бы учитель только что рассказал нам об уроке вместо того, чтобы заставить нас сделать это.
    __________полностью согласен
    __________согласен
    __________не согласен
    __________категорически не согласен
  5. Урок хорошо обсуждался, когда мы его закончили.
    __________полностью согласен
    __________согласен
    __________не согласен
    __________категорически не согласен
  6. Этот тип урока заставляет меня хотеть продолжить с более моих собственных исследований.
    __________полностью согласен
    __________согласен
    __________не согласен
    __________категорически не согласен
  7. Этот вид урока естествознания вызывает у меня интерес инженерия.
    __________полностью согласен
    __________согласен
    __________не согласен
    __________категорически не согласен

Серия консольных балок

 

Эта программа анализирует и проектирует ряд статически определимых простых пролетных и консольных балок.Этот тип каркаса обычно используется в конструкциях складского типа, где длинные прогоны консольных и простых пролетных балок обеспечивают экономичную систему каркаса. Экономичность системы каркаса этого типа может быть улучшена, когда положительные и отрицательные моменты почти равны по величине, тем самым полностью используя балку.

 

Временная нагрузка автоматически применяется к различным комбинациям пролетов, чтобы обеспечить максимальные реакции, сдвиги, моменты и прогибы. Используя расположение столбцов расчетного листа, вы можете моделировать множество различных систем построения.Для моделирования линии балок, состоящей из восьми балок, можно использовать следующие комбинации пролетов:

Один кантилевер простой промежуток простого кантилевера
простой промежуток двухместный Cantilever простой промежуток
простой промежуток простого промежутка простых промежуток

К каждому пролету можно приложить одну равномерную нагрузку, одну равномерную нагрузку на часть длины и четыре точечных нагрузки, каждая из которых имеет неподвижные и активные компоненты.

ПРИМЕЧАНИЕ!! При вводе нагрузок в различные столбцы калькуляционного листа имейте в виду, что нагрузка прилагается к балкам и консолям, расположенным между опорами, А НЕ ТОЛЬКО К БАЛКЕ, УКАЗАННОЙ В НАЗВАНИИ КОЛОННЫ. Это позволяет вам просто указать местоположения точечной нагрузки, и программа определит, применяется ли она к простой пролетной балке или к смежным консолям.

 

Программа также предлагает некоторые общие варианты дизайна:

Автоматическое чередование пролетов с временной нагрузкой.
Для клееных балок; спецификация толщины ламинирования для автоматического проектирования.
Учет коэффициентов продолжительности нагрузки для динамических и/или снеговых нагрузок.
Программа также предлагает две уникальные возможности:
Автоматическая балансировка консоли. Эта функция автоматически регулирует длину консоли, чтобы сбалансировать положительные и отрицательные моменты.
Автоматическое определение глубины балки с использованием рассчитанных моментов и сдвигов.

 

 

Основное использование

Если это расчет конструкции, введите толщину ламинирования, которая должна использоваться при автоматическом расчете требуемой глубины балки.
Так как эта система балок может иметь различные варианты динамической нагрузки, установите для параметра Skip Load Live значение YES, укажите, хотите ли вы, чтобы программа выполняла дополнительные расчеты для размещения динамической нагрузки во всех возможных местах для достижения максимальных значений. .Укажите коэффициент продолжительности нагрузки для типа нагрузок, которые вы будете применять, и укажите, следует ли предполагать использование консольных связей. Если раскосы не используются, все кантилеверы проходят проверку кода с длиной без раскосов, равной 2*Cant. Охватывать.
Введите шаг колонн для системы балок. Все балки должны быть на одной линии друг с другом, и можно использовать до одиннадцати пролетов. Для большего количества пролетов попробуйте найти симметрию и моделировать соответственно. Затем выполните первую пробную оценку различных длин консолей для балок.
Хотя глубина не требуется, если вы будете выполнять автоматическое проектирование, вы должны ввести ширину балки для каждого пролета. Если вы выберете возможность автоматического проектирования, программа определит для вас глубину (с учетом приращения ламинирования).
Используйте раздел Данные о конструкции балки, чтобы указать свойства материала для деревянной балки.
Между каждой колонной может быть приложено до девяти нагрузок.Два входа для равномерной нагрузки позволяют прикладывать нагрузку по полной и частичной длине. Нагрузку частичной длины можно использовать для приложения нагрузки к простой пролетной балке, отличной от нагрузки к соседним консолям. Точечные нагрузки могут быть приложены в любом месте между опорами; программа использует X-Dist. значения для приложения нагрузки к консольной или простой балке.

 

Уникальные особенности

С помощью этой программы вы можете анализировать или оптимизировать конструкцию серии простых пролетных и консольных балок.

Указав консоль только на одном конце двойной консольной балки, можно смоделировать одиночный наклон. — Простой диапазон — Один наклон. условие.
Программа автоматически проверяет расположение точечных нагрузок, указанных в столбцах «Простой пролет», и определяет, опираются ли они на консольную или просто пролетную балку.
Максимальный сдвиг и реакции рассчитываются по нагрузке скипа.

 

Если программный флаг «Пропустить динамическую нагрузку» установлен на ДА, динамическая нагрузка размещается на пролетах следующим образом:

Для всех простых пролетных балок полная временная нагрузка всегда приходится на весь пролет.
Для максимальных консольных моментов динамическая нагрузка применяется к консольной и соседней балке простого пролета.
Следующие места размещения применимы к консольным балкам для расчета моментов между опорами и максимальных осевых сдвигов и реакций: простые пролетные балки между соседними колоннами.Временная нагрузка приложена к части балки между опорами.
Для максимального левого сдвига динамическая нагрузка приложена к левому консолю, а простая пролетная балка поддерживается левой консолью. Затем это значение сравнивается с максимальной левой реакцией (см. ниже) за вычетом этого значения.
Для максимальной левой реакции динамическая нагрузка прикладывается между опорами, левой консолью и балкой простого пролета, поддерживаемой левой консолью.К правой консоли или простой пролетной балке, поддерживаемой правой консолью, временная нагрузка не приложена.

 

Пример

Ввод данных для этого примера показан на снимках экрана, сопровождающих разделы «Вкладки ввода данных» и «Вкладки результатов и графики» ниже.

 

 

Автоматическая оптимизация длины консоли

Используя кнопку [Оптимизировать консоли] на панели инструментов в верхней части экрана, вы можете настроить программу на автоматический расчет надлежащей длины консоли, чтобы «положительные» моменты центрального пролета были примерно равны «отрицательным» моментам на концевых опорах.Программа выполняет циклическую модификацию длин консолей и анализирует результирующие концевые моменты и моменты центрального пролета.

 

Этот тип оптимизации необходим при проектировании этих типов балочных систем, поскольку достигается наибольшая экономия размеров элементов.

 

 

 

Автоматический выбор элемента

С помощью кнопки [Проект] вы можете отобразить экран, который позволит вам установить параметры проекта и изучить базу данных деревянных элементов для выбора тех, которые удовлетворяют вашим критериям. Этот экран позволяет:

Укажите максимальные коэффициенты прогиба для постоянных и полных нагрузок.
Укажите пределы перенапряжения для изгибающих и сдвигающих сил.
Нажмите «Перейти», чтобы начать поиск в базе данных. Ширина балки и толщина ламинирования, уже имеющиеся в расчетном листе, будут использоваться для определения глубины с учетом изгибающих и касательных напряжений и прогибов.

 

Вот экран….

 

 

 

База данных деревянных секций

На всех вкладках «Право», «Ключ», «Двойник» и «Лев» есть кнопка для выбора секции древесины из внутренней базы данных деревянных элементов.

 

Кнопка [Wood Section] и запись

Используйте эту кнопку для отображения базы данных сечений древесины. В базе данных представлены подборки пиломатериалов, клееных и готовых пиломатериалов. См. предыдущую главу, описывающую использование базы данных в Structural Engineering Library.При нажатии [Wood Section] появится следующее окно выбора:

 

 

 

Вкладки для ввода данных

Этот набор вкладок содержит записи для всех входных данных в этом расчете. Пока вы вводите данные и переключаетесь между этими вкладками, вы можете просматривать желаемую результирующую информацию на вкладках в правой части экрана (расчетные значения, эскизы, диаграммы и т. д.). Перерасчет выполняется после изменения любых входных данных.После каждого ввода данных вы можете просмотреть результаты на правом наборе вкладок.

 

Вкладка «Общие»

 

 

 

Порода дерева: кнопка [Стресс] и ввод

Позволяет использовать встроенную базу данных допустимых напряжений NDS & Manufactured пиломатериалов для извлечения допустимых напряжений. При нажатии кнопки вы увидите это окно выбора. См. раздел ранее в этом Руководстве пользователя, в котором содержится информация об использовании баз данных.

 

 

 

 

 

Fb: базовый допустимый

Базовое допустимое напряжение изгиба, используемое для проектирования и анализа. Это напряжение будет изменяться в зависимости от гибкости, размера и продолжительности нагрузки.

 

Fv-ножницы

Допустимое напряжение сдвига, используемое при расчете. Это допустимое будет изменено коэффициентом продолжительности нагрузки.

 

Модуль упругости

Введите модуль упругости, который будет использоваться при определении прогибов и расчете F’b для поперечно нераскрепленных балок.

 

Коэффициент продолжительности нагрузки

Коэффициент продолжительности нагрузки, применяемый к допустимым напряжениям изгиба и сдвига. Применение этого коэффициента соответствует NDS.

 

Толщина ламинирования

 

Если динамическая загрузка должна быть загружена с пропуском

Используйте этот флажок, чтобы указать, должен ли анализ программы размещать динамическую нагрузку в разных местах для определения максимальных значений. Если флажок не установлен, постоянная и динамическая нагрузки всегда будут размещаться на каждом пролете.

 

Подкреплены консолью

Этот флажок указывает, должна ли программа учитывать, что все кантилеверы имеют длину без раскосов, равную нулю. Это позволяет использовать полные напряжения для проектирования и анализа. Если ПРОВЕРЕНО, либо отношение пролета к толщине консоли очень низкое, либо используются раскосы консоли. Если НЕ ПРОВЕРЕНО, длина без раскосов равна 2*Cant. Длина используется для определения допустимых напряжений, основанных на боковом изгибе сжимаемой поверхности.

 

 

Использование вкладок ввода данных луча «Право», «Ключ», «Двойной», «Лев»

Вверху вы увидите следующие вкладки:

     Правильный наклон—-Ключ #1—-Двойной #1—-Ключ #2—- . ….

 

Каждое условие диапазона представлено вкладкой. Вся информация для этого луча указана в этом столбце. Например, если мы хотим проанализировать балку с консолью на правом конце, и эта консоль поддерживает левый конец простой пролетной балки, мы будем использовать два крайних левых столбца, помеченных:

     Правильный наклон —- ключ № 1

 

Используйте любой столбец таблицы для моделирования системы консольных балок.

 

На каждой вкладке вы увидите запись под названием «Интервал между столбцами». Думайте о программе как о настройке секций колонн, которые поддерживают систему балок. Поскольку вы будете изменять длину консолей, гораздо проще ввести местоположения колонн и позволить программе автоматически пересчитать длины ключевых балок.

 

Кроме того, когда вы вводите частичные нагрузки по длине и точечные нагрузки на вкладках «Ключевая балка», эта программа автоматически определяет, находится ли нагрузка на консольной части или на простом пролете балочной системы между этими опорами.

 

Правый наклонный выступ

Эта вкладка используется для ввода информации о крайней левой балке в консольной балочной системе.

Он называется «Правый наклон», потому что балка имеет консоль ТОЛЬКО справа. Левый конец опирается на стену или другую торцевую опору.
Вам не нужно использовать эту вкладку, если левая сторона вашей консольной системы представляет собой однопролетную балку, которая опирается на опору слева и висит на консоли справа.В этом случае не используйте эту вкладку, установив для диапазона значение «0,0», а вкладка «Ключ № 1» — самая левая вкладка, используемая при расчете.

 

 

 

Расстояние между столбцами

Это расстояние между опорами для этой балки.

 

Правая консоль

Это длина консоли этой балки, которая проходит за правую опору. НАГРУЗКИ, ПРИЛОЖЕННЫЕ НА ЭТУ КОНСОЛЬ, УКАЗАНЫ НА ЗАКЛАДКЕ «Ключ №1».Это связано с тем, что программа работает в формате столбец-столбец. Вы указываете нагрузки между колоннами, и программа автоматически определяет, к какому элементу (консольной части или простой «ключевой» балке) фактически приложена нагрузка, исходя из местоположения нагрузок.

 

Длина без скоб

Введите нераскрепленную длину сжатой стороны балки, которая должна использоваться для расчета Rb, и результирующий допустимый коэффициент уменьшения напряжения «Cl».

 

Деревянная секция

См. приведенную выше информацию об использовании встроенной базы данных деревянных профилей.

 

Вам не нужно использовать базу данных! Вы можете ввести любое имя луча в эту запись и ввести ширину и глубину луча. Когда вы используете базу данных деревянных сечений, она просто заполняет за вас имя балки, глубину и ширину.

 

Глубина и ширина луча

Фактическая ширина и глубина балки, которые будут использоваться для расчета свойств сечения, используемых в этом проекте/анализе.

 

Равномерные и неполные нагрузки

Равномерные нагрузки применяются к балке между опорами.Любые нагрузки, которые необходимо приложить к консоли, должны быть введены на соседней вкладке.

Нагрузки частичной длины позволяют ввести начальное и конечное положение как расстояние от левой опоры. Значения меньше нуля и больше, чем «Интервал между столбцами», недействительны и будут автоматически исправлены для вас.

 

Точечные нагрузки

Введите здесь любые точечные нагрузки, приложенные к балке. «Местоположение» — это расстояние от левой опоры. Значения меньше нуля и больше, чем «Интервал между столбцами», недействительны и будут автоматически исправлены для вас.

 

 

Вкладки для клавиш

Ввод данных на этой вкладке практически такой же, как и на вкладке «Правый наклон», за исключением того, что нет доступных данных для консолей. Вместо этого показан фактический пролет балки. «Фактический пролет» я рассчитывал путем вычитания консолей, указанных на соседних вкладках, из «Расстояния между колоннами», указанного здесь.

 

Кроме того, указанные здесь нагрузки применяются к любой части балки, находящейся в этой области «Шаг между колоннами».Ссылаясь на изображение ниже, это означает правый кантилевер, указанный на вкладке «Правый наклон», и левый кантилевер, указанный на вкладке «Двойной № 1».

 

 

Двойные вкладки

Ввод данных на этой вкладке практически такой же, как и на вкладке «Правый наклон», за исключением того, что теперь доступны записи для консолей с обоих концов балки.

 

 

 

 

Равномерные и неполные нагрузки

Равномерные нагрузки применяются к балке между опорами.Любые нагрузки, которые необходимо приложить к консоли, должны быть введены на соседней вкладке.

Нагрузки частичной длины позволяют ввести начальное и конечное положение как расстояние от левой опоры. Значения меньше нуля и больше, чем «Интервал между столбцами», недействительны и будут автоматически исправлены для вас.

 

Точечные нагрузки

Введите здесь любые точечные нагрузки, приложенные к балке. «Местоположение» — это расстояние от левой опоры. Значения меньше нуля и больше, чем «Интервал между столбцами», недействительны и будут автоматически исправлены для вас.

 

 

Вкладки результатов и графики

В этом наборе вкладок представлены расчетные значения, полученные в результате вашего ввода на «Вкладках ввода данных». Поскольку при каждом вводе данных выполняется перерасчет, информация на этих вкладках всегда отражает точные и текущие результаты, эскиз проблемы или диаграмму напряжения/прогиба.

 

Вкладка «Результаты»

На этой вкладке отображаются все расчетные значения для вкладки балки, выбранной слева.

 

моментов

Максимальные моменты между концевыми опорами и консолями (если они есть).

 

Для простых пролетных балок на «Код №?» tabs этот момент вызван мертвой и живой загрузкой. Для консольных балок, когда для параметра «Пропустить нагрузку» установлено значение «ДА», временная нагрузка на смежные простые пролетные балки и консоли устанавливается с пропуском нагрузки для определения максимальных моментов.
Для балок с левыми консолями (вкладки «Двойной наклон» и вкладка «Левый наклон» справа в наборе вкладок) момент на левой опоре балки создается путем приложения полная статическая и временная нагрузка на левую консоль И поддерживающую ее простую пролетную балку.
Для балок с правыми консолями (вкладка «Двойной наклон» и вкладка «Правый наклон» крайняя слева в наборе вкладок) момент на правой опоре балки создается путем приложения полная статическая и динамическая нагрузка на правую консоль и на опорную балку простого пролета.

 

F’b-разрешение

С помощью базового значения Fb, введенного в разделе ПРОЕКТНЫЕ ДАННЫЕ, вычисляется фактическое допустимое напряжение изгиба с учетом коэффициента длительности нагрузки, коэффициента размера и уменьшения с учетом бокового выпячивания (вызванного большими участками без раскосов).

 

fb-Actual

Максимальный момент, деленный на модуль сечения.

 

Максимальный сдвиг

Для консольных балок это максимальный сдвиг по опоре. Для расчета максимального сдвига, большее из:

Сумма всех сил, действующих на кантилевер
Максимальная реакция минус сумма всех сил, действующих на кантилевер.
Для простых пролетных балок это просто максимальная концевая реакция.

 

fv-Actual

После того, как расчеты определили максимальную величину сдвига в опорах, вычитаются все нагрузки на расстоянии Глубина балки от опоры (на управляющей стороне балки), результат делится на площадь балки, а затем умножается на 1,5, чтобы получить при этом истинном касательном напряжении.

 

Fv-разрешить

Базовая Fv, введенная в разделе КОНСТРУКТИВНЫЕ ДАННЫЕ, умножается на коэффициент длительности нагрузки.

 

Центральное отклонение

Центральная статическая нагрузка Отклонение является результатом приложения всех постоянных нагрузок к балке и всем выступающим консолям и балкам, которые поддерживают консоли. Максимальное отклонение центра зависит от состояния флажка Skip Load. Если скиповая нагрузка не используется, постоянные и временные нагрузки применяются ко всем балкам. Если используется скиповая нагрузка, динамическая нагрузка применяется к балке только между опорами… ни консоли, ни балки, которые они поддерживают, не нагружены динамической нагрузкой.

 

Консольные отклонения

Максимальные прогибы консоли (независимо от флага Skip Load) рассчитываются путем приложения постоянных и временных нагрузок к консоли и соседней простой пролетной балке. К балке между опорами не приложена временная нагрузка, НО противоположная консоль нагружена временной нагрузкой.

 

Максимум реакций

Они рассчитываются следующим образом:

Для левой опоры t это значение рассчитывается путем приложения полной постоянной и временной нагрузки ко всем частям балки между опорами и простой пролетной балкой слева и БЕЗ ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ к правой консоли или простая пролетная балка сразу справа от нее.
Для правой опоры это значение рассчитывается путем приложения полной статической и временной нагрузки ко всем частям балки между опорами и простой пролетной балкой до упора, и БЕЗ ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ к левой консоли или простая пролетная балка сразу слева от нее.
Для простых пролетных балок все нагрузки действуют на балку.

 

резюме

Этот элемент будет отображаться как «Cv» для клееных многослойных балок, если применяется объемный коэффициент, и как «Cf» для распиленных или изготовленных элементов, если применяется размерный коэффициент.

 

руб.

руб.

Коэффициент гибкости балки.

 

Le : Длина без скоб

Эта запись длины без связей ПРИМЕНЯЕТСЯ ТОЛЬКО К ПРОСТОЙ БАЛКЕ И ЦЕНТРАЛЬНОМУ ПРОЛЕТУ КОНСОЛЬНЫХ БАЛОК. Он не зависит от Are Cants. Скреплен общий вход. Это значение помогает функции проверки напряжения определить, является ли балка короткой, промежуточной или длинной для целей определения допустимого напряжения.

Эта запись представляет собой неподдерживаемую длину ребра сжатия с поправкой на тип пролета согласно коду AITC/UBC.

Используйте следующую таблицу в качестве руководства.

Тип пролета балки и характер нагрузки                    Значение эффективной длины, Le Single

     Пролетная балка, нагрузка сосредоточена в центре                                  1,61 Lu

     Однопролетная балка, равномерно распределенная нагрузка                            1,92 Lu

     Однопролетная балка, равные конечные моменты                                  1,84 Lu

     Консольная балка, точечная нагрузка на свободный конец                            1. 69 Лу

     Консольная балка, равномерная нагрузка с точечной нагрузкой на конце                              1,69 Lu

     Однопролетная балка, любая другая нагрузка                                        1,92 Lu

 

 

 

 

Вкладка эскиза

На этой вкладке представлен эскиз балки с показанными нагрузками и результирующими значениями. При нажатии кнопки [Печать эскиза] эскиз будет распечатан в большом масштабе на одном листе бумаги.

 

 

 

Вкладка «Примечания»

Эта вкладка содержит некоторые общие примечания об использовании результатов этой программы.

 

 

Вкладка для печати

Эта вкладка позволяет вам управлять тем, какие области расчета следует печатать. Установка флажка будет сигнализировать о том, что информация, описываемая элементом, будет напечатана. Однако, если для определенного выбора нет информации, он не будет напечатан. Таким образом, эти флажки лучше всего описать как «Если эта конкретная область вычислений содержит данные, распечатайте их».

 

 

Образец распечатки стр. 1

 

 

Пример распечатки страницы 2

 

 

 

URL-адрес справки:  http://www.ec-software.com/help/index.html?cantbeam.htm

Сравнение свойств древесных композитов при изгибе консольной балки :: Биоресурсы

Чжан, Х., Хант, Дж. Ф., и Чжоу, Л. (2015). «Сравнение свойств древесных композитов при изгибе консольной балки», BioRes . 10(2), 3070-3078.
Abstract

Композитные панели на древесной основе обычно сначала испытывают вне плоскости в основном направлении панели, затем в поперечном направлении панели, но редко по кромке.В то время как в большинстве приложений композиты на основе древесины используются в горизонтальной ориентации и им нужны только свойства вне плоскости, существуют конфигурации конструкции, в которых для улучшения конструктивных конфигураций необходимы реберные свойства. Квадратная консольная балка использовалась для определения различий в кажущейся жесткости ( EI ) и модуля упругости ( E ) для трех композитных панельных материалов на основе древесины. Образцы вырезали вдоль основного направления панели или направления обработки (MD) и перпендикулярно основному направлению или поперечному направлению машины (CD).Квадратные образцы были сначала подвергнуты неразрушающему контролю, ориентированы в нормальном положении или вне плоскости, а затем повернуты на 90 градусов для измерения характеристик поперечного сечения. Результаты для древесноволокнистой плиты средней плотности (МДФ) толщиной 20 мм показали, что свойства MD были на 56% выше, чем свойства CD. Два других композитных материала, древесно-стружечная плита (ДСП) толщиной 12 мм и МДФ толщиной 12 мм, были практически одинаковыми в продольном и поперечном направлениях. Для всех материалов различия между направлением нагрузки вне плоскости и направлением нагрузки на ребро оказались выше для EI и E от 17 до 61% соответственно.Самая большая разница была обнаружена в свойствах композитного материала PB, которые были на 42–61% выше для свойств вне плоскости. Для материала МДФ толщиной 12 и 20 мм свойства в плоскости были выше на 27–33 % и на 17–23 % соответственно. Метод консольного изгиба позволил быстро оценить разницу на том же образце.


Загрузить PDF
Статья полностью

Сравнение свойств древесного композита при изгибе консольно-балочной балки

Хоуцзян Чжан, a  Джон Ф.Хант, b, * и Луцзин Чжоу a

Композитные панели на древесной основе, как правило, сначала испытывают вне плоскости в основном направлении панели, затем в поперечном направлении панели, но редко в поперечном направлении. В то время как в большинстве приложений композиты на основе древесины используются в горизонтальной ориентации и им нужны только свойства вне плоскости, существуют конфигурации конструкции, в которых для улучшения конструктивных конфигураций необходимы реберные свойства. Квадратная консольная балка использовалась для определения различий в кажущейся жесткости ( EI ) и модуля упругости ( E ) для трех композитных панельных материалов на основе древесины.Образцы вырезали вдоль основного направления панели или направления обработки (MD) и перпендикулярно основному направлению или поперечному направлению машины (CD). Квадратные образцы были сначала подвергнуты неразрушающему контролю, ориентированы в нормальном положении или вне плоскости, а затем повернуты на 90 градусов для измерения характеристик поперечного сечения. Результаты для древесноволокнистой плиты средней плотности (МДФ) толщиной 20 мм показали, что свойства MD были на 56% выше, чем свойства CD. Два других композитных материала, древесно-стружечная плита (ДСП) толщиной 12 мм и МДФ толщиной 12 мм, были практически одинаковыми в продольном и поперечном направлениях.Для всех материалов различия между направлением нагрузки вне плоскости и направлением нагрузки на ребро оказались выше EI и E от 17 до 61% соответственно. Самая большая разница была обнаружена в свойствах композитного материала PB, которые были на 42–61% выше для свойств вне плоскости. Для материала МДФ толщиной 12 и 20 мм свойства в плоскости были выше на 27–33 % и на 17–23 % соответственно. Метод консольного изгиба позволил быстро оценить разницу на том же образце.

Ключевые слова: Древесные композиты; Гибка консольно-балочной конструкции; Механические свойства; MD и CD ориентация; Внеплоскостные свойства; Пограничные свойства; жесткость; Модуль упругости

Контактная информация: а: Технологический факультет Пекинского университета лесного хозяйства, Пекин 100083, Китай; b: Лаборатория лесных товаров Министерства сельского хозяйства США, Висконсин 53726-2398, США; * Автор, ответственный за переписку: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Свойства изгиба для древесно-композитных панелей обычно получают с использованием стандартных методов испытаний, в которых поддерживаемая балка стандартной ширины нагружается по центру при измерении смещения и нагрузки вне плоскости (ANSI A208.1 1999 г.; АНСИ А208.2 1999; ASTM D1037 2006; GB/T 17657 1999, BS EN 310:1993). Эти стандарты определяют отчетные свойства изгиба, полученные из основного направления панели или направления машины (MD) и свойств панели, перпендикулярных основному направлению или поперечному направлению машины (CD). В литературе свойства CD обычно были ниже, чем значения MD (Groom et al.  1999). Эти различия являются результатом неоднородных характеристик выравнивания волокон, в первую очередь на лицевых сторонах.В большинстве случаев панели обычно подвергаются изгибающим силам вне плоскости, поэтому для основных целей проектирования необходимо знать кажущийся модуль упругости в направлениях MD или CD. Тем не менее, древесные композиты все чаще используются для применений, где может возникнуть не только нагрузка вне плоскости, но также могут присутствовать условия нагрузки на кромку, и для характеристики характеристик необходимы свойства кромки (Fridley and French 2000). В европейском стандарте EN 13879 (BS EN 13879: 2002) описывается метод, который требует, чтобы образец был изготовлен путем ламинирования лицевых сторон и повторного разрезания на балку для испытания в соответствии со стандартными методами испытаний на изгиб для определения свойств изгиба по кромке.В зависимости от процедуры ламинирования клей может немного изменить эксплуатационные характеристики.

Известно, что большинство древесно-композитных панелей имеют неоднородный профиль плотности или вертикальной плотности и/или изменение типа материала по толщине, так что могут быть более мелкие частицы по сравнению с сердцевиной. Это влияет на свойства вне плоскости (Cai 2004; Ganev et al. 2005; Sackey et al. 2008; Migneault et al.  2010). Стандарты не учитывают конкретные неравномерные эффекты на свойства по толщине панели, а только сообщают результаты как общие кажущиеся свойства в направлениях MD или CD. Неравномерный профиль плотности приводит к тому, что доска ведет себя по-разному, когда нагрузки приложены к кромке, и ее нельзя считать однородной. В некоторых мебельных приложениях детали из древесного композита вращаются, и нагрузки прикладываются к ребрам, а не только при изгибе, например, . , прокладка между двумя ножками, которая также поддерживает рабочий стол.Как правило, эти детали действуют как распорки и опорные элементы по краям. При проектировании этих секций важно знать потенциал несущей способности детали на основе ее свойств в этой ориентации.

В этой рукописи делается попытка изучить потенциал использования квадратной балки для испытаний композитных панельных материалов на древесной основе. Испытывая квадратные образцы, можно было получить отклонение от плоскости или по кромке без изменения требования к длине образца. Несмотря на то, что малая ширина луча может вызвать некоторые краевые эффекты, которые могут повлиять на свойства более широкого луча, относительные различия между свойствами должны быть одинаковыми, и поэтому их важно определить.Это исследование является частью более крупной программы по изучению использования метода испытаний с консольной балкой для определения различных свойств материалов для древесных композитных материалов (Turk et al. 2008; Zhang et al. 2010; 2014; Hunt ). и др.  2013; Чжан  и др.  2014; Хант  и др.  2015). Дальнейшие исследования будут сравнивать результаты стандартных испытаний на изгиб и сопоставлять результаты с квадратной балкой.

Уравнения консольной балки для определения жесткости и MOE

Расчет жесткости ( EI ) и модуля упругости ( E ) для однородной консольной балки можно получить с помощью уравнения.1. Уравнение предполагает, что свойства материала одинаковы по толщине материала. Для древесных композитов это не так, и большинство древесно-композитных панелей имеют поверхностные слои с более высокой плотностью по сравнению с сердцевинами с более низкой плотностью. Однако проще просто измерить внешние размеры образца, чтобы определить общую плотность, а затем предположить однородность свойств. Исходя из размеров, нагрузки и данные смещения используются для определения кажущейся панели EI и E .Если профиль плотности относительно плоский или равномерный, то при вращении образца свойства изгиба будут аналогичными. Однако, если профиль или свойства по толщине неодинаковы, то испытание с вращающейся балкой должно быть другим.

Для консольной балки прогиб балки ( y ) на конце балки (рис. 1) можно использовать для определения жесткости ( EI ) и модуля упругости ( E ) по уравнению. 1,

 (1)

где y  конечный прогиб (м), E  модуль упругости при изгибе (Н/м 2 ), P  конечная нагрузка (Н), L  консоль длина балки (м), I — момент инерции площади (м 4 ), b — ширина основания образца (м), а h — толщина образца (м).

Рис. 1.  Перемещение консольной балки при изгибе и результирующая нагрузка для древесно-композитных материалов

Используя квадратную балку, можно было определить свойства изгиба как вне плоскости (нормальная тестовая ориентация), так и свойства по ребру к направлению поверхности. Хотя предполагается, что луч имеет прямоугольную форму, необходимо учитывать небольшие отклонения ширины, глубины или высоты образца. Эти изменения могут повлиять на расчеты, когда образец поворачивается на 90°, поскольку высота балки ( h ) возводится в куб для определения модуля упругости ( E ) (уравнение1).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

Приборы и материалы

Прибор с вертикальной консольной балкой (Zhang et al.  2010) использовался для приложения известного смещения при измерении нагрузки. Составные части аппарата показаны на рис. 2а, а фото аппарата — на рис. 2б. Образец зажимали в подвешенном положении и создавали статическое смещение путем смещения конца образца на определенное расстояние с помощью концевого крюка.Тензодатчик, прикрепленный к крюку, измерял приложенную нагрузку на конце балки. Лазерный датчик смещения использовался для определения начального и конечного смещения конца балки.

Для испытаний были использованы три древесно-композитные панели: древесноволокнистая плита средней плотности (МДФ) толщиной 20 мм, древесно-стружечная плита (ДСП) толщиной 12 мм и МДФ толщиной 12 мм (рис. 3). Образцы были разрезаны на квадратные балки. Половину образцов вырезали параллельно в продольном направлении панели, а другую половину вырезали в поперечном направлении панели.Размеры луча измеряли с точностью ± 0,01 мм с помощью ручного цифрового штангенциркуля (Guanglu 111-102-20G, Guilin Guanglu Measuring Instrument Ltd., Гуйчжоу, Китай).

 

(a) Схема компонентов (b) Вертикальная консольная балка

Рис. 2. Прибор для испытания консольной балки

Рис. 3. Испытанные квадратные балки: (а) МДФ толщиной 20 мм; б – ПБ толщиной 12 мм; и (c) МДФ толщиной 12 мм. Верхние поверхности, как видно на балке слева в каждой группе, имели такие же поверхности, как и у большей панели.Приложенная нагрузка была вне плоскости (O-o-P) к поверхностям панели. Поверхности верхней панели были повернуты на 90° для лучей справа в каждой группе. Приложенная нагрузка была направлена ​​на ребро (край) к поверхностям панели. Примечание. На рисунке (b) легче увидеть различия в ориентации лучей.

Методы испытаний

Образцы зажимали в аппарате с длиной (292 мм) балки, отходящей от конца зажима. Конечное смещение балки колебалось в пределах 3.от 0 до 5,0 мм. Максимальная прочность на изгиб в рамках данного исследования не определялась. Если стандартное отношение пролета к глубине, равное 24, использовалось для испытания свободно опертой балки, то испытательное отношение пролета к глубине для консольной балки было бы в 12 раз больше глубины или эквивалентно свободно опертой балке. Расчетное соотношение для МДФ толщиной 20 мм составило 292:20 или 14,6 раза. Для балок из ДСП и МДФ толщиной 12 мм отношение пролета к высоте составило 292:12 или 24,3 раза. Длина всех образцов балки превышала требуемую испытательную длину.Отношения пролета луча к глубине важны, чтобы уменьшить влияние сдвига на упругие свойства, определяемые по уравнению. 1.

Квадратные балки были зажаты в консольно-балочном устройстве так, чтобы поверхность их панелей была перпендикулярна направлению изгиба (нормальная или внеплоскостная ориентация при испытании). После приложения известного прогиба (от 3 до 5 мм) в одном направлении регистрировалась нагрузка. Для следующего испытания балка поворачивалась на 90°, чтобы выровнять поверхности панели параллельно направлению нагрузки, снова вставлялась в устройство, затем отклонялась на такое же расстояние, и нагрузка регистрировалась.Отклонение луча для каждого образца и направления были записаны (таблица 1). Жесткость ( EI ) и модуль ( E ) определяли по уравнению. 1.

Таблица 1.  Тип, размер, символ и количество образцов

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На рис. 4 показан график зависимости жесткости балки ( EI от кажущейся плотности). Более толстые панели МДФ (20 мм) были жестче, чем более тонкие (12 мм) балки, как и следовало ожидать, учитывая комбинированный модуль упругости и дополнительную толщину, которые увеличивали расчетный момент инерции площади ( I ).На рис. 5 показан модуль луча ( E ) в зависимости от кажущейся плотности. Модуль является основным свойством материала, не зависящим от расчета для I , который является чисто геометрическим, и когда он удаляется из расчета жесткости (рис. 4), показано, что свойства более толстой балки немного меньше или слабее, чем модуль для двух более тонких лучей. Для всех материалов данные показывают, что более высокие значения EI и E для MD по сравнению с для пучков, ориентированных по кругу.Как правило, панели изготавливаются с выровненными волокнами или частицами в продольном направлении, что приводит к более высоким значениям. У PB и более тонких балок MDF были одинаковые значения MD и CD, что позволяет предположить, что в процессе производства панели получается панель с более равномерным или случайным выравниванием волокон.

Жесткость балки и модули для всех древесно-композитных материалов имели пары данных с близкими плотностями. Наибольшие значения балок имели место при перпендикулярной ориентации поверхности по отношению к направлению нагрузки, изгибе вне плоскости, в то время как та же балка, которая была повернута на 90°, нагружена параллельно или на ребро, имела более низкие значения.Ожидалось, что испытания вне плоскости или перпендикулярно направлению нагрузки имели материал с более высокой плотностью и общее количество материала, расположенное дальше всего от нейтральной оси. Более плотный поверхностный материал действует как полки двутавровой балки и увеличивает жесткость и кажущийся модуль малых балок или образцов, когда они перпендикулярны направлению нагрузки. Лучи PB имели наибольшую разницу между внеплоскостными и краевыми свойствами от 42 до 61% для CD и MD соответственно.В таблице 2 приведены средние значения EI и E для лучей, а также процентная разница для всех лучей при повороте на 90°.

Некоторые различия между группами образцов необходимо принимать во внимание при резке изделий как в прямом, так и в поперечном направлениях. Кроме того, следует учитывать нагрузку вне плоскости или в поперечном направлении. Свойства ПБ при вращении были довольно низкими и не ожидались. Если бы для конкретного применения был доступен только модуль изгиба MD, указанный производителем, низкий кажущийся E  для поперечного направления может не обеспечить достаточную жесткость для этого применения.На рис. 3 визуально видно, особенно для материала ПБ, что имело место неравномерное распределение материала и что материал с более высокой плотностью присутствовал на верхней и нижней поверхностях. Такой материал с более высокой плотностью обычно имеет более высокую прочность и жесткость, чем сердцевина. Более толстый 20-миллиметровый МДФ имел меньшую разницу между свойствами вне плоскости и края, но имел более высокие различия в свойствах MD и CD, чем 12-миллиметровый ПБ или МДФ.

Авторы понимают, что испытуемые балки не были стандартной ширины; однако соотношение длинного луча к глубине помогло устранить любые эффекты сдвига.Балки были достаточно загружены для расчета модуля, но не были перегружены до отказа; таким образом, влияние размера должно быть минимальным. Будут проведены дальнейшие исследования для сравнения балок полной ширины и квадратных балок, а также сравнения со стандартными методами испытаний и методом консольной балки. Кроме того, будущие исследования будут включать сравнение данных консольной балки EI и E со стандартными поддерживаемыми данными испытаний в средней точке. Испытание аппаратом с консольной балкой является частью более крупной программы по получению нескольких типов данных о свойствах одного образца без необходимости изменения условий образца или использования другого оборудования.Другие изучаемые тесты включают динамическую вибрацию (Zhang и др. 2010; Hunt et al. 2013), релаксацию напряжения (Zhang et al. 2014; Hunt et al. 2015), а также свойства изгиба вне плоскости, как обсуждается в этой рукописи.

Рис. 4.  Жесткость при изгибе балок квадратного сечения из больших листов материала в продольном (MD) и поперечном (CD) направлениях панели. В состав панелей входят МДФ толщиной 20 мм, ПБ толщиной 12 мм и МДФ толщиной 12 мм.Каждая балка была ориентирована поверхностями балки вне плоскости и поперек направления нагрузки.

Рис. 5. Модуль упругости квадратных балок, вырезанных из большого листа материала в продольном (MD) и поперечном (CD) направлениях панели. В состав панелей входят МДФ толщиной 20 мм, ПБ толщиной 12 мм и МДФ толщиной 12 мм. Каждая балка была ориентирована поверхностями балки вне плоскости и поперек направления нагрузки.

Таблица 2. Жесткость и модули для трех композитных панелей вдоль направлений MD и CD, ориентация нагрузки вне плоскости (O-o-P.) и по кромке (Edge.)

ВЫВОДЫ

  1. Основные различия для EI и E произошли между MD и CD, где свойства CD снизились на 57–65 % для панели из МДФ толщиной 20 мм. Напротив, отношения MD к CD для 12-мм ПБ и МДФ были минимально разными или демонстрировали почти одинаковые свойства.
  2. Для всех панелей сравнение между изгибом вне плоскости и изгибом по кромке показало, что как для EI , так и для E наблюдалось снижение (от 17 до 61%) свойств поперечного изгиба по сравнению с изгибом вне плоскости. характеристики.
  3. Испытание квадратной консольной балки может быть использовано для получения информации об оптимальном использовании композитных деревянных панелей как в направлении MD, так и в направлении CD, а также в ориентации вне плоскости или по кромке. Результаты испытаний этих случайно выбранных древесных композитов должны показать, что существуют большие различия в свойствах материала вне плоскости и по кромке, и поэтому не следует предполагать, что композитные деревянные панели имеют одинаковые свойства во всех направлениях.Возможно, потребуется протестировать композитные материалы в нескольких тестовых ориентациях, чтобы лучше понять характеристики композитной панели.
  4. Вполне возможно, что испытание на изгиб кантилевера можно использовать для быстрого определения свойств материала в двух ориентациях с одним и тем же образцом, находящимся в одинаковых условиях окружающей среды, и с составом материала, только повернутым.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность Специальному фонду исследований лесной промышленности для проектов общественного благосостояния Государственной администрации лесного хозяйства Китая за финансирование этого исследования, грант № 201304512.

ССЫЛКИ

ANSI A208.1 (1999). Стандарт ДСП , Американский национальный институт стандартов, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

ANSI A208.2 (1999). Стандарт древесноволокнистых плит средней плотности , Американский национальный институт стандартов, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

ASTM D1037-06A. (2006). Стандартные методы испытаний для оценки свойств древесно-волокнистых и древесно-стружечных материалов . Раздел четвертый, Строительство (дерево).Том. 04.01, ASTM, Западный Коншохокен, Пенсильвания.

БС ЕН 310: 1993. (1993). «Деревянные панели. Определение модуля упругости при изгибе и прочности на изгиб», BSI, 389 Chiswick High Road, London, W4 4AL.

BS EN 13879: 2002. (2002). «Деревянные панели – определение характеристик изгиба по кромке», BSI, 389 Chiswick High Road, London, W4 4AL.

Cai, ZY (2004). «Оценка коробления панелей из ламинированного ДСП», Материалы 7-го -го -го Тихоокеанского симпозиума по композитам на биологической основе.Нанкин, Китай, 31 октября — ноябрь. 2, том 2. стр. 69-79.

Фридли, К., и Френч, Л. (2000). «Испытание на пятиточечный изгиб для определения поперечного сдвига в конструкционных панелях», For. Произв. жур.  50(5), 43-46.

Ганев, С., Гендрон, Г., Клотье, А., и Борегар, Р. (2005). «Механические свойства МДФ в зависимости от плотности и влажности», Wood and Fiber Sci.  37(2), 314-326.

ГБ/т 17657. (1999). Методы испытаний для оценки свойств древесных плит и древесных плит с декорированной поверхностью , Национальный технический комитет по стандартизации древесных плит, Пекин, Китай.

Грум, Л., Мотт, Л., и Шалер, С. (1999). «Взаимосвязь между свойствами волокнистой композиции и структурными характеристиками МДФ», Материалы Международного симпозиума по древесностружечным плитам/композитным материалам 33 rd . Университет штата Вашингтон, Пуллман, штат Вашингтон, апрель 1999 г., стр. 89–100.

Хант, Дж. Ф., Чжан, Х. Дж., Го, З. Р., и Фу, Ф. (2013). «Сравнение статических и динамических характеристик консольной балки с изгибом в средней точке для тонких композитных панелей МДФ», BioResources 8(1), 115-129.DOI: 10.15376/biores.8.1.115-129

Хант, Дж. Ф., Чжан, Х. Дж., и Хуанг, Ю. (2015). «Анализ свойств релаксации напряжения изгиба консольной балки в тонких древесных композитах», BioResources (в обзоре)

Migneault, S., Koubaa, A., Nadji, H., Riedl, B., Zhang, S.Y., and Deng, J. (2010). «ДВП средней плотности, изготовленные с использованием целлюлозно-бумажной пульпы из различных процессов производства целлюлозы», Wood and Fiber Sci.  42(3), 292-303.

Сэки, Э.К., Семпл, К.Д., О, С.В., и Смит, Г.Д. (2008). «Повышение прочности внутреннего соединения древесно-стружечных плит за счет перераспределения частиц по размерам», Wood and Fiber Sci.  40(2), 214-224.

Терк, К., Хант, Дж. Ф., и Марр, Д. Дж. (2008). «Динамический модуль консольной балки для изделий из древесных композитов: аппаратура части 1», Research Note FPL-RN-0308 , Лаборатория лесных товаров, Мэдисон, Висконсин.

Чжан, Х.Дж., Го, З.Р., Хант, Дж.Ф., и Фу, Ф. (2010). «Измерение модуля упругости тонких древесных композитов с использованием динамического метода», Jour.Пекина для. ун-т  32(2), 149-152. (на китайском)

Чжан, Х. Дж., Хант, Дж. Ф., и Хуанг, Ю. (2014). «Обнаружение и анализ свойств релаксации напряжений в тонких древесных композитах с использованием изгиба консольной балки», Материалы 18-го Международного симпозиума по неразрушающему контролю и оценке древесины. Общий технический отчет FPL-GTR-226 , Мэдисон, Висконсин, стр. 309-316.

Статья отправлена: 9 декабря 2014 г.; Экспертная оценка завершена: 23 февраля 2015 г.; Получена исправленная версия: 23 марта 2015 г.; Принято: 24 марта 2015 г.; Опубликовано: 2 апреля 2015 г.

DOI: 10.15376/biores.10.2.3070-3078

Простая оценка коэффициентов интенсивности критических напряжений древесины с помощью испытаний с двойной консольной балкой и трехточечным изгибом на концах с надрезом

Ссылки

Адамс, Д.Ф., Карлссон, Л.Ф., Пайпс, Р.Б. Экспериментальная характеристика передовых композитных материалов, 3-е изд. CRC Press, Boca Raton, 2003. Поиск в Google Scholar

Barrett, J.D., Foschi, R.O. (1977) Коэффициенты интенсивности напряжений режима II для деревянных балок с трещинами.англ. Фракт. Mech.9:371–378.10.1016/0013-7944(77)

-7Search in Google Scholar

Blackman, BRK, Kinloch, AJ, Paraschi, M. (2005) Определение сопротивления адгезионному разрушению в режиме II, G IIc , конструкционных клеевых соединений: подход к эффективной длине трещины. англ. Фракт. Mech.72:877–897.10.1016/j.engfracmech.2004.08.007Поиск в Google Scholar

Carlsson, L.A., Gillespie, J.W. Младший, Пайпс, Р.Б. (1986) Об анализе и конструкции образца с концевым надрезом на изгиб (ENF) для испытаний в режиме II.Дж. Компос. Mater.20:594–604.10.1177/002199838602000606Поиск в Google Scholar

Chatterjee, S.N. (1991) Анализ испытуемых образцов на вязкость разрушения межслойного режима II. Дж. Компос. Mater.25:470–493.10.1177/0021998300501Поиск в Google Scholar

Corleto, C.R., Hogan, H.A. (1995) Скорость выделения энергии для образца ЭНФ с использованием балки на упругом основании. Дж. Компос. Mater.29:1420–1436.10.1177/0021998395021Поиск в Google Scholar

Cramer, S.M., Пугель, А.Д. (1987) Компактный образец сдвига для исследования разрушения древесины в режиме II. Междунар. J. Fract.35:163–174.10.1007/BF00015586Search in Google Scholar

de Moura, M.F.S.F., Silva, M.A.L., de Morais, A.B., Morais, J.J.L. (2006) Эквивалентная характеристика разрушения древесины по типу II на основе трещин. англ. Фракт. Mech.73:978–993.10.1016/j.engfracmech.2006.01.004Search in Google Scholar

Исследовательский институт лесного хозяйства и лесных товаров Япония. Справочник по деревообрабатывающей промышленности, 4-е изд. Марузен, Токио, 2004 г.Поиск в Google Scholar

Hearmon, R.F.S. Эластичность древесины и фанеры. HM Stationary Office, London, 1948. Search in Google Scholar

Jensen, LJ (2005) Квази-нелинейный анализ механики разрушения образца двойной консольной балки. J. Wood Sci.51:566–571.10.1007/s10086-005-0700-4Search in Google Scholar

King, MJ, Sutherland, IJ, Le-Ngoc, L. (1999) Вязкость разрушения во влажном и сухом состоянии Pinus радиата . Holz Roh Werkst.57: 235–240.10.1007/s001070050048Поиск в Google Scholar

Kollmann, FFP, Côte, WA Principles of Wood Science and Technology I. Springer-Verlag, Berlin, 1968.10.1007/978-3-642-87928-9Поиск в Google Scholar

Kretschmann, DE , Зеленый, ДВ (1996) Моделирование взаимосвязи содержания влаги и механических свойств чистой южной сосны. Wood Fiber Sci.28:320–337.Search in Google Scholar

Mall, S., Murphy, JF, Shottafer, JE (1983) Критерий смешанного разрушения древесины.Дж. Инж. Mech.109:680–690.10.1061/(ASCE)0733-9399(1983)109:3(680)Поиск в Google Scholar

Морель С., Бушо Э., Шмиттбуль Дж., Валентин Г. (2002) R — поведение кривой и развитие шероховатости поверхностей излома. Междунар. J. Fract.114:307–325.10.1023/A:1015727

2Search in Google Scholar

Morel, S., Bouchaud, E., Schmittbuhl, J. (2003) Влияние геометрии образца на поведение кривой R и шероховатость поверхностей излома. Междунар. Дж. Фракт. 121: 23–42.10.1023/A:1026221405998Search in Google Scholar

Морель С., Доурадо Н., Валентин Г., Мораис Дж. (2005) Древесина: квазихрупкий материал R — кривая поведения и оценка пиковой нагрузки. Междунар. J. Fract.131:385–400.10.1007/s10704-004-7513-0Search in Google Scholar

Murphy, JF (1979) Прочность деревянных балок с концевыми расщеплениями. Отчет 347. USDA FPL, Мэдисон, Висконсин. Поиск в Google Scholar

Мерфи, Дж. Ф. (1988) Образец для испытаний древесины в режиме II: балка с центральной прорезью. Дж. Тест.Eval.4:364–368.Search in Google Scholar

Prokopski, G. (1995) Исследование вязкости разрушения древесины с использованием режима разрушения II (сдвиг). Дж. Матер. Sci.30:4745–4750.10.1007/BF01153088Search in Google Scholar

Schniewind, A.P., Pozniak, R.A. (1971) О вязкости разрушения древесины пихты Дугласа. англ. Фракт. Mech.2:223–233.10.1016/0013-7944(71)-9Поиск в Google Scholar

Sih, G.C., Paris, P.C., Irwin, G.R. (1965) О трещинах в прямолинейно анизотропных телах.Междунар. Дж. Фракт. Mech.1:189–203.10.1007/BF00186854Search in Google Scholar

Silva, M.A.L., de Moura, M.F.S.F., Morais, J.J.L. (2006) Численный анализ теста ENF для разрушения древесины в режиме II. Композиты A37:1334–1344.10.1016/j.compositesa.2005.08.014Поиск в Google Scholar

Stanzl-Tschegg, S.E., Tan, DM, Tschegg, E.K. (1996) Испытания на разрушение древесины ели в режиме II. Mokuzai Gakkaishi 42:642–650.Search in Google Scholar

Triboulot, P., Jodin, P., Pluvinage, G. (1984) Обоснованность концепций механики разрушения применительно к древесине с помощью расчета методом конечных элементов.Вуд науч. Technol.18:51–58.10.1007/BF00632130Поиск в Google Scholar

Wang, Y., Williams, J.G. (1992) Поправки к образцам вязкости разрушения в режиме II из композиционных материалов. Композиции науч. Technol.43:251–256.10.1016/0266-3538(92)
-LSearch in Google Scholar

Williams, J.G. (1989) Механика разрушения испытаний на расслоение. J. Strain Anal.24:207–214.10.1243/03093247V244207Search in Google Scholar

Williams, J.G., Hadavinia, H. (2002) Аналитические решения для моделей когезионных зон.Дж. Мех. физ. Solids50:809–825.10.1016/S0022-5096(01)00095-3Search in Google Scholar

Xu, S., Reinhardt, H.W., Gappoev, M. (1996) Метод испытаний на излом в режиме II для высокоортотропных материалов, таких как древесина. Междунар. J. Fract.75:185–214.10.1007/BF00037082Search in Google Scholar

Yoshihara, H. (2005) Анализ вязкости разрушения при инициировании режима II для древесины, полученной с помощью теста 3-ENF. Композиции науч. Technol.65:2198–2207.10.1016/j.compscitech.2005.04.019Поиск в Google Scholar

Yoshihara, H.(2006a) Влияние длины трещины на измерение вязкости древесины при инициировании режима II методом трехточечного изгиба с надрезом (3ENF). Транс. Япония. соц. мех. англ. A72:133–139.10.1299/kikaia.72.133Search in Google Scholar

Yoshihara, H. (2006b) Изучение теста 4-ENF для измерения режима III R – кривой древесины. англ. Фракт. Mech.73:42–63.10.1016/j.engfracmech.2005.06.008Search in Google Scholar

Yoshihara, H., Kawamura, T. (2006) Оценка вязкости разрушения древесины в режиме I с помощью теста DCB.Композиты A37:2105–2113.10.1016/j.compositesa.2005.12.001Поиск в Google Scholar

Ограничения по длине консоли в Forte® :: Weyerhaeuser

Элсон Ван

Программное обеспечение

Forte®, предоставленное Weyerhaeuser, имеет предустановленные максимальные длины консоли для всех продуктов, доступных в программном обеспечении. Когда вы превысите эти пределы, Forte® выдаст предупреждение об ошибке, как показано в приведенном выше расчете.

Все тонкие конструктивные элементы (такие как TJI®, конструкционные композитные пиломатериалы и размерные пиломатериалы) требуют крепления вдоль их сжатых кромок для предотвращения потери устойчивости при поперечном кручении.Для типичных простых элементов пролета сжатая кромка будет располагаться вдоль верхней части, где прикрепленная обшивка пола будет обеспечивать боковую распорку.

Когда элемент имеет консольный конец, значительные силы сжатия будут действовать вдоль нижней кромки полки, как на задний пролет, так и на саму консоль. Наши испытания и исследования показали, что сжатие вдоль заднего пролета может потребовать дополнительных боковых связей для нижнего пояса. Кроме того, во время строительства элементы могут быть недостаточно закреплены и подвергаться более высоким нагрузкам, чем предполагалось.Загрузка консольного элемента строительным материалом до надлежащего закрепления нижнего края (как заднего пролета, так и консоли) может создать потенциальную угрозу безопасности.

Forte® решает эту потенциальную проблему с помощью максимального предела консоли для каждого типа продукта, а также анализирует, требует ли нижний фланец крепления. Эти максимальные пределы консоли и требования к связям были разработаны на основе критериев нагрузки конструкции, определенных путем приложения равномерной нагрузки вдоль элемента с наложенной конструкционной точечной нагрузкой на конце консоли, а затем определения максимально допустимой длины элемента без связей.Максимальный предел кантилевера установлен для предотвращения коробления сжатой кромки кантилевера во время строительства. В некоторых сценариях программное обеспечение также инициирует требование к раскосам в задней части балки в зависимости от нагрузки, конфигурации и типа балки. Приемлемое крепление состоит из гипсового перекрытия, блокировки на всю глубину или нижнего пояса в третьих точках заднего пролета.

Прочие ограничения длины консоли Forte® Forte® также ограничивает длину консоли на основе соотношения пролетов элемента, как показано в приведенном ниже примере расчета.Целью этой проверки является предотвращение короткого пролета спины по отношению к длине консоли. Относительно короткий задний пролет приведет к эффекту «качания», что может вызвать проблемы со структурой и эксплуатационными качествами элемента.

Как правило, длинный задний пролет помогает создать противовес, уравновешивающий консоль. Не имея этого противовеса от длинного заднего пролета, короткий задний пролет может создать подъем в опоре заднего пролета, противоположной консольному концу.Эти подъемные силы необходимо учитывать для правильного проектирования соединений, таких как подвески и обвязки/крепления.

Подъемная сила также может вызвать отклонение элемента вверх. В системе пола это отклонение вверх может привести к таким вещам, как горб пола, что может привести к плохому восприятию системы пола. Кроме того, короткий задний размах также может повлиять на динамические характеристики кантилевера. Эффект качания может привести к тому, что консоль в системе пола будет чувствовать себя упругой и неустойчивой, когда она занята.

Требования к блокировке консолей

Консольные балки

TJI® требуют блокировки на всю глубину опоры консоли. Консольная блокировка обеспечивает поперечную устойчивость из-за потенциально высоких сжимающих напряжений в нижнем фланце, которым не могут противостоять гвозди от фланца до подшипника ниже. Консольная блокировка также обеспечивает путь поперечной нагрузки от стен на конце консоли вниз к несущим стенам ниже.

Превышение ограничений Forte®

При проектировании консолей, которые превышают установленные ограничения в Forte®, проектировщик или инженер записи должен учитывать, помимо прочего, фактическую длину консоли без связей, геометрию конструктивного элемента, нагрузку и способность обеспечить надлежащее крепление (как временное, так и постоянное вместе со сроками установки системы крепления).

Вы можете бесплатно скачать Forte®, наше программное обеспечение для калибровки одного участника, здесь: weyerhaeuser.com/forte.

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно продуктов Forte® или Trus Joist®, используемых в консольных приложениях, обратитесь к представителю Trus Joist®, позвоните в нашу службу технической поддержки по телефону 888-453-8358 или напишите по электронной почте [email protected]


Элсон Ван

Элсон Ван (Elson Wang) — инженер по поддержке продуктов из Далласа, штат Техас. Он окончил Техасский университет в Остине в 2012 году вместе с Б.S.Architectural Engineering и B.A. в архитектуре и в настоящее время получает степень магистра. Гражданское строительство в Южном методистском университете. В течение двух лет работы в Weyerhaeuser Элсон оказывал техническую поддержку южно-центральному рынку.

Правила консолей и свесов палубных балок

Расстояние, на которое ваши балки могут безопасно выступать консолью или нависать над балкой, определяется размером балок, типом древесины и сортом пиломатериалов, а также расстоянием между балками.Многие строительные отделы ограничивают консоль балок до 24 дюймов. Как правило, вам следует использовать не менее пяти каркасных гвоздей, чтобы прикрепить ободную балку к концам ваших балок. Настоятельно рекомендуется всегда обращаться в местный отдел норм и правил, чтобы убедиться в соблюдении всех правил и требований безопасности.

Американский совет по дереву утверждает, что консоли ограничены 1/4 пролета балок. 

Расстояние между лагами (внешнее)    12 дюймов 16 дюймов 24 дюйма 
 Виды  Размер  Допустимый свес
 Южная сосна  2×6 1′-0″ 1 фут-1 дюйм 1 фут-4 дюйма
 2×8 1′-10″  2′-0″ 2′-4″
 2×10  3′-1″ 3′-5″ 2′-10″
2×12 4 фута-6 дюймов 4 фута-2 дюйма 3′-4″

Дуглас Фир-Лерч,

Подол-Пихта,

Ель-Сосна-Пихта

 2×6 11 дюймов 1′-0″ 1 фут-2 дюйма
2×8 1 фут-8 дюймов 1′-10″ 2′-2″
2×10 2′-10″ 3′-2″ 2′-9″
2×12 4 фута-4 дюйма 3′-11″ 3′-3″

Редвуд,

Западные кедры,

Сосна подероза, Красная сосна

 2×6 9 дюймов 10 дюймов 11 дюймов
2×8 1 фут-5 дюймов 1 фут-7 дюймов 1′-9″
 2×10 2′-5″ 2′-7″ 2′-8″
2×12 3′-7″ 3′-9″ 3′-1″

 

Максимально допустимый свес не может превышать 1/4 фактического основного пролета.

%PDF-1.3 % 1 0 объект > /ExtGState 121 1 R /ProcSet [ /PDF /Text ] >> /Содержание 119 1 р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064418-05′) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > /ExtGState 127 1 R /ProcSet [ /PDF /Text ] >> /Содержание 125 1 р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064418-05′) >> эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > /ExtGState 134 0 R /ProcSet [ /PDF /Text ] >> /Содержание 132 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064419-05′) >> эндообъект 16 0 объект > /XObject > /ExtGState 147 0 R /ProcSet [ /PDF /Text /ImageB ] >> /Содержание 145 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064423-05′) >> эндообъект 19 0 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 27 0 объект > /ExtGState 154 0 R /ProcSet [ /PDF /Text ] >> /Содержание 152 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064423-05′) >> эндообъект 30 0 объект > эндообъект 31 0 объект > /XObject > /ExtGState 162 0 R /ProcSet [ /PDF /Text /ImageB ] >> /Содержание 160 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064429-05′) >> эндообъект 35 0 объект > /XObject > /ExtGState 171 0 R /ProcSet [ /PDF /Text /ImageB ] >> /Содержание 169 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064431-05′) >> эндообъект 38 0 объект > эндообъект 40 0 объект > /ExtGState 178 0 R /ProcSet [ /PDF /Text ] >> /Содержание 176 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064432-05′) >> эндообъект 43 0 объект > эндообъект 44 0 объект > эндообъект 45 0 объект > /XObject > /ExtGState 186 0 R /ProcSet [ /PDF /Text /ImageB ] >> /Содержание 184 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064433-05′) >> эндообъект 49 0 объект > /XОбъект > /ExtGState 197 0 R /ProcSet [ /PDF /Text /ImageB ] >> /Содержание 195 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064437-05′) >> эндообъект 54 0 объект > /Шрифт > /ExtGState 206 0 R /ProcSet [ /PDF /Text /ImageB ] >> /Содержание 204 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064442-05′) >> эндообъект 58 0 объект > эндообъект 59 0 объект > эндообъект 60 0 объект > /XОбъект > /ExtGState 217 0 R /ProcSet [ /PDF /Text /ImageB ] >> /Содержание 215 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064445-05′) >> эндообъект 65 0 объект > /ExtGState 224 0 R /ProcSet [ /PDF /Text ] >> /Содержание 222 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064446-05′) >> эндообъект 68 0 объект > /ExtGState 230 0 R /ProcSet [ /PDF /Text ] >> /Содержание 228 0 Р /CropBox [ 9 9 621 801 ] /ArtBox [ 9 9 621 801 ] /BleedBox [ 0 0 630 810 ] /MediaBox [ 0 0 630 810 ] /TrimBox [ 9 9 621 801 ] /LastModified (D:20050721064446-05′) >> эндообъект 71 0 объект > эндообъект 72 0 объект > поток

.