Расчет прогиба балки деревянной: Расчет деревянной балки на прогиб (калькулятор)

Содержание

Расчет деревянной балки перекрытия согласно СП 64.13330.2017

Примечания:

1. Статья писалась в конце 2016 года, когда еще актуальной была редакция СП 64.13330.2011. После вступления в силу новой редакции СП 64.13330.2017 данная статья была отредактирована, тем не менее мелкие ошибки и опечатки в тексте статьи возможны.

2. Если нагрузка на балку вам уже известна, а вникать в теоретические основы расчета у вас нет никакого желания, то можете сразу воспользоваться калькулятором. Впрочем воспользоваться калькулятором можно и после того, как определены нагрузка и расчетное сопротивление.

Итак планируется междуэтажное перекрытие по деревянным балкам для дома, имеющего следующий план:

Рисунок 515.1. План помещений второго этажа.

1. Общий Расчет балки перекрытия санузла на прочность

Для того, чтобы рассчитать деревянную балку на прочность согласно требований СП, следует сначала определить множество различных данных на основании общих положений расчета балок.

1.1. Виды и количество опор

Деревянные балки будут опираться на стены. Так как мы не предусматриваем никаких дополнительных мер, позволяющих исключить поворот концов балки на опорах, то опоры балки следует рассматривать, как шарнирные (рисунок 219.2).

Рисунок 219.2.

Примечание: Так как концы балок, опирающиеся на каменные стены, для уменьшения риска гниения балок как правило обрабатывают гидроизоляционными материалами, имеющими относительно малый модуль упругости, при этом глубина заделки концов балки в стену не превышает 15-20 см, то даже если на опорные участки таких балок будет опираться каменная кладка, то это все равно не позволяет рассматривать такое опирание, как жесткое защемление.

1.2. Количество и длина пролетов

Согласно плану, показанному на рисунке 515.1, для перекрытия в санузле (помещение 2-1) длина пролета будет составлять около:

l = 4.18 — 0.4 = 3.78 м

При этом балки будут однопролетными, а значит статически определимыми.

1.3. Система координат

Расчет будем производить используя стандартную систему координат с осями х, у и z. При этом балка рассматривается как стержень, нейтральная ось которого совпадает с осью координат х, а начало координат совпадает с началом балки. Соответственно длина балки измеряется по оси х.

1.4. Действующие нагрузки

Все возможные расчетные плоские нагрузки для такого перекрытия мы уже собрали:

qрп = 212.46 кг/м2

qрв = 195 кг/м2

Примечание: при объемной чугунной ванне, установленной посредине балок перекрытия, расчетное значение временной нагрузки может быть значительно больше.

Однако такие значения нагрузок можно использовать только при расчете монолитного перекрытия. В нашем же случае балки перекрытия представляют собой крайние или промежуточные опоры для многопролетных балок — досок настила и остального пирога перекрытия.

Таким образом для более точного определения нагрузки на наиболее загруженную балку следует точно знать, доски какой длины будут использоваться в качестве настила по балкам. Если такого знания нет, то я рекомендую рассматривать наиболее неблагоприятный вариант, а именно — доски будут перекрывать 2 пролета, т.е. опираться на 3 балки перекрытия.

В этом случае наиболее нагруженной будет балка — промежуточная опора для таких досок — двухпролетных балок, соответственно значения нагрузок для такой балки следует увеличить в 10/8 = 1.25 раза или на 25%, тогда:

qрп = 212.46·1.25 = 265.58 кг/м2

qрв = 195·1.25 = 243.75 кг/м2

Если доски будут перекрывать 3 пролета, то значения нагрузок следует увеличить в 1.1 раза (253.4.4). При 4 пролетах — в 8/7 = 1.15 раза (262.7.10) и так далее, тем не менее остановимся на первом варианте, так оно надежнее.

Так как на рассчитываемое перекрытие действует только одна кратковременная нагрузка (особые нагрузки типа взрывной волны или землетрясения мы для нашего перекрытия не предусматриваем), то при рассмотрении основного сочетания нагрузок используется полное значение кратковременной нагрузки согласно СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» п.1.12.3, тогда:

qр = 265.58 + 243.75 = 509.33 кг/м2

Так как балки рассчитываются не на плоскую, а на линейную нагрузку, то при шаге балок 0.6 м расчетная линейная нагрузка на балку составит:

qрл = 509.33·0.6 = 305.6 кг/м

1.5. Определение опорных реакций и максимального изгибающего момента

Так как загружение балки равномерно распределенной нагрузкой — достаточно распространенный частный случай, то для определения опорных реакций можно воспользоваться готовыми формулами:

А = В = ql/2 = 305.6·3.78/2 = 577.6 кг

Мmax = ql2/8 = 305.6·3.782/8 = 545.82 кгм или 54582 кгсм

1.6. Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов

В нашем частном случае, когда нагрузка является равномерно распределенной, можно опять же воспользоваться готовыми эпюрами, благо их для такого случая построено уже множество:

Рисунок 149.7.2. Эпюры поперечных сил и моментов, действующих в поперечных сечениях 

Для большей наглядности можно нанести полученные значения поперечных сил (опорные реакции — это и есть значения поперечных сил в начале и в конце балки) и максимального изгибающего момента на эпюры.

Примечание: В данном случае эпюра моментов помечена знаком минус, просто потому, что откладывается снизу от оси координат х. А вообще знак для моментов принципиального значения не имеет, так как при действии момента всегда есть и растянутая и сжатая зона поперечного сечения. Таким образом наиболее важно понимать, где при действии момента будет растянутая, а где сжатая зона сечения. Впрочем для деревянных балок это большого значения не имеет.

1.7. Определение требуемого момента сопротивления

Согласно СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» п.6.9 расчет изгибаемых элементов, обеспеченных от потери устойчивости плоской формы деформирования, следует производить, исходя из следующего условия:

M/Wрасч ≤ Rи (или Rид.ш.) (533.1)

где М — расчетное значение изгибающего момента. В нашем случае (для балки постоянного сечения при действии равномерно распределенной нагрузки) достаточно проверить балку на действие максимального изгибающего момента. В общем случае при достаточно сложной комбинации различных нагрузок или для балок переменного сечения могут потребоваться проверки на прочность в нескольких сечениях. Для определения момента в этих сечениях и используется эпюра моментов.

Rи — расчетное сопротивление древесины изгибу. Определение расчетного сопротивления древесины в зависимости от различных факторов — отдельная большая тема. В данном случае ограничимся тем, что при использовании балок из цельной древесины — сосны 2 сорта расчетное сопротивление изгибу для балок перекрытия санузла может составлять Rи = 113.3 кгс/см2.

Rид.ш. — расчетное сопротивление для элементов из однонаправленного шпона, но так как в данном случае мы рассматриваем балку из цельной древесины, то возможные значения клееных элементов нас не интересуют

Wрасч— расчетный момент сопротивления рассматриваемого поперечного сечения. Для элементов из цельной древесины Wрасч

= Wнт, где Wнт — момент сопротивления рассматриваемого сечения с учетом возможных ослаблений — момент сопротивления нетто.

Так как для рассчитываемых балок не предусматривается никаких ослаблений в зоне максимального загружения (гвозди крепления досок перекрытия не в счет), то требуемый по расчету момент сопротивления поперечного сечения балки можно определить, преобразовав соответствующим образом формулу (533.1):

Wрасч ≥ М/Rи = 54582/113.3 = 481.73 см3

1.8. Определение геометрических параметров сечения

Так как мы предварительно приняли прямоугольное поперечное сечение балок, имеющее размеры b — ширину и h — высоту, то задавшись значением одного из этих параметров, мы можем определить значение другого.

Если принять ширину балок 10 см, исходя из сортамента производимых в ближайших окрестностях лесоматериалов, то требуемую высоту поперечного сечения можно определить по формуле:

(147.4)

hтр = √6·481.73/10 = 17 см.

Исходя из все того же сортамента, высоту балок следует принять не менее 20 см. Также можно уменьшить шаг балок, например при шаге балок 0.45 м значение расчетного момента сопротивления составит не менее

Wрасч = 0.5·481.73/0.6 = 361.3 см3

и тогда минимально допустимая высота сечения

hтр = √6·361.3/10 = 14.72 см.

А значит можно принять высоту балок равной 15 см. Впрочем, возможны и другие варианты подхода, например, более точно учесть количество пролетов, перекрываемых досками, это позволит уменьшить значение нагрузки на 10-15%.

2. Определение прогиба

Так как для однопролетных балок с шарнирными опорами значение прогиба может стать определяющим, то я рекомендую определять прогиб сразу после определения параметров сечения.

При действии равномерно распределенной нагрузки на однопролетную балку с шарнирными опорами значение прогиба без учета влияния поперечных сил можно определить по следующей формуле:

f0 = 5ql4/(384EI)

где q — нормативное значение нагрузки.

Значения плоских нормативных нагрузок, необходимые для определения прогиба, мы уже определили при сборе нагрузок. Они составляют:

qнп = 171.6 кг/м2

qнв = 150 кг/м2

Соответственно с учетом шага балок 0.6 м и перераспределения опорных нагрузок линейная нормативная нагрузка составляет:

qнл = 0.6·1.25(171.6 + 150) = 241.2 кг/м (2.412 кг/см)

Е = 105 кгс/см2, модуль упругости древесины, принимаемый по СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции».

Примечание: согласно СП 64.13330.2017 модуль упругости следует принимать равным Е = 116000·0.9·0.95 = 0.9918·105 кгс/см

2.

I = bh3/12 = 10·203/12 = 6666.67 см4, — момент инерции рассматриваемого прямоугольного сечения балки.

Тогда

f0 = 5·2.412·3784/(384·105·6666.67) = 0.962 см

При действии равномерно распределенной нагрузки на балку значение коэффициента с, учитывающего влияние поперечных сил на значение прогиба, составит согласно таблицы Е.3: 

с = 15.4 + 3.8β (533.2)

Так как высота балки у нас постоянная величина, то β =1 = k и соответственно

с = 15.4 + 3.8 = 19.2

 Тогда при высоте балки h = 0.2 м и пролете l = 3.78 м (h/l = 0.053) значение прогиба с учетом поперечных сил составит:

f = fo[1 + c(h/l)2]/k = 0.962[1 + 19.2·0.0532]/1 = 1.01 см

Предельно допустимое значение прогиба деревянных балок междуэтажного перекрытия согласно таблицы 19 СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» составляет fд = l/250 = 387/250 = 1.55 см.

Необходимые требования по максимально допустимому прогибу нами соблюдены, мы можем продолжать расчет.

1.9. Проверка по касательным напряжениям (прочность по скалыванию)

При изгибе в сечениях, поперечных и параллельных нейтральной оси балки, будут действовать касательные напряжения. В деревянных балках это может привести к скалыванию древесины вдоль волокон. поэтому касательные напряжения т не должны превышать расчетного сопротивления Rск скалыванию:

т = QS’бр/bрасIбр ≤ Rск (Rскд.ш.) (533.3)

где Q — значение поперечной силы в рассматриваемом поперечном сечении, определяемое по эпюре моментов. В нашем случае максимальные касательные напряжения будут действовать на опорах балки, Q = 557.6 кг

S’бр — статический момент брутто (т.е. без учета возможных ослаблений сечения) сдвигаемой (скалываемой) части сечения. Статический момент определяется относительно нейтральной оси балки.

bрас — расчетная ширина сечения рассматриваемого элемента конструкции. В данном случае у нас ширина балки равна bрас = 10 см.

Rск — расчетное сопротивление древесины скалыванию. Как и при определении расчетного сопротивления изгибу значение, определенное по таблице 3, следует дополнительно умножить на ряд коэффициентов, учитывающих различные факторы. Впрочем факторы у нас не изменились и потому согласно п.5.а) и определенным ранее коэффициентам расчетное сопротивление скалыванию составит:

Rск = 1.6·0.9·0.95 = 1.368 МПа (13.95 кгс/см2)

Iбр — момент инерции брутто, т.е. опять же определяемый без учета возможных ослаблений сечения. В данном случае момент инерции брутто совпадает с определенным ранее моментом инерции.

Впрочем, для балок прямоугольного сечения нет большой необходимости при подобных расчетах определять как статический момент полусечения, так и момент инерции. По той причине, что максимальные касательные напряжения действуют посредине высоты балки и составляют:

т = 1.5Q/F (270.3)

Тогда

т = 1.5·557.6/(10·20) = 4.182 кг/см2 < 13.95 кг/см2

Требование по прочности по скалыванию соблюдается, причем с 3-х кратным запасом.

На этом расчет деревянной балки постоянного сплошного сечения, устойчивость которой из плоскости изгиба обеспечена другими элементами конструкции, можно считать законченным. Во всяком случае никаких дополнительных требований Сводом Правил в таких случаях не предъявляется.

Тем не менее я рекомендую дополнительно проверить опорные участки балки

1.10. Проверка на прочность опорных участков балки

Любая балка в отличие от показанной на рисунке 219.2 модели имеет опорные участки. На этих опорных участках действуют нормальные напряжения в сечениях, параллельных нейтральной оси балки.

Распределение нормальных напряжений на этом участке зависит от множества различных факторов, в частности от угла поворота поперечного сечения балки на опоре, длины опорных участков и т.п.

Если для упрощения расчетов принять линейное изменение нормальных напряжений от максимума до 0, то примерное значение максимальных нормальных напряжений на опорных участках можно определить по следующей формуле:

σу = 2Q/(blоп) ≤ Rcм90 (533.4)

где Q — значение поперечной силы согласно эпюры «Q», как и прежде оно составляет Q = 557.6 кг;

b — ширина балки b = 10 см;

lоп — длина опорного участка, из конструктивных соображений примем lоп = 10 см;

2 — коэффициент учитывающий неравномерность распределения напряжений на опорном участке;

Rcм90 — расчетное сопротивление смятию поперек волокон. Согласно п.4.а) таблицы 3 и с учетом поправочных коэффициентов расчетное сопротивление смятию поперек волокон составит:

Rсм90 = 4·0.9·0.95 = 3.42 МПа (34.8 кгс/см2)

Тогда

2·557.6/(10·10) = 11.15 кг/см2 < 34.8 кг/см2

Как видим условие по прочности на опорных участках также соблюдается и снова с хорошим 3-х кратным запасом.

И теперь расчет балки перекрытия санузла можно действительно считать законченным.

Дополнительные проверки на прочность в местах действия сосредоточенных нагрузок здесь не требуются как минимум потому, что при принятой расчетной схеме сосредоточенные нагрузки отсутствуют. Да и рассматривать плоское напряженное состояние балки для определения максимальных напряжений при постоянном сплошном прямоугольном сечении балки и принятой схеме нагрузок и опор на мой взгляд также не требуется.

Расчет нагрузки деревянной балки онлайн для минимальной прочности и прогиба перекрытия

Задача расчета балки для деревянного перекрытия по прогибу и прочности сводится к тому, чтобы найти поперечное сечение деревянных балок и определить их шаг, чтобы перекрытие было достаточно прочным и было способно выдерживать определенную нагрузку. И для того, чтобы не возникали чрезмерные прогибы, которые могут создавать существенный дискомфорт тем, кто будет ходить по такому перекрытию.

Для этого мы сделали данный калькулятор деревянного перекрытия на прогиб и прочность для деревянной балки.

Порядок работы:
1. Укажите длину пролета балки
2. Укажите шаг балок
3. Укажите расчетную нагрузку на балку (посчитать можно здесь)
4. Укажите сорт дерева (для расчета по прочности)
5. Укажите либо отношение высоты к ширине (h/b), либо напрямую задать ширину с последующим расчетом высоты
6. Нажать на кнопку «Расчет»

В результате вы получите подбор минимального сечения по прочности и прогибу деревянной балки, и на основании этих значений подбор окончательного варианта сечения и площадь для рационального использования сечения балки.

Для информации:
— принято считать, что сопротивление дерева на изгиб: для 1-ого сорта — 9 МПа, для 2-ого сорта — 8.34 МПа и для 3-его сорта — 5.56 МПа. Это следует из СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» при коэффициентах Mв=0.9 (нормальная эксплуатация), Mт=0.8 (температура до 50 градусов), Мсс=0.9 (срок службы 75 лет), Мдл=0.66 (совместное действие постоянной и кратковременной нагрузок).

Если онлайн калькулятор расчета деревянной балки на прочность и прогиб оказался Вам полезен – не забывайте делиться им с друзьями и коллегами ссылкой в соц.сети, а также посмотреть другие строительные калькуляторы онлайн, они простые но здорово облегчают жизнь строителям и тем кто решил сам строить свой дом с нуля.


Расчет сечения деревянной балки перекрытия

Расчет деревянных несущих однопролетных
опорных балок

     Расчет деревянных однопролетных опорных балок перекрытия выполняется на прочность, от воздействия расчетных нагрузок и деформацию (прогиб) от воздействия нормативных нагрузок.

     С целью упрощения расчетов, можно скачать файла в формате XLSX, см. ниже, для расчета деревянных несущих однопролетных опорных балок (из досок и брусьев).


     Для расчета необходимо определиться с шагом балок (расстояние между осями балок) и уйти от так называемого явления «зыбкости» перекрытия. Шаг балок в разных источниках колеблется от 600 до 1040 мм (Линович Л.Е. Расчет и конструирование частей гражданских зданий, 1972 г.; Осипов Л.Г., Сербинович П.П., Красенский В.Е. Гражданские и промышленные здания, часть 1, 1957 г.), но рекомендуемым является шаг — не более 750 мм.

I. Расчет деревянной балки на прочность


     Есть на пример междуэтажное деревянное перекрытие жилого дома. Расстояние между несущими стенами (пролет балки) — 5,0 м, расстояние между осями балок — 0,7 м.
     Чертеж 1

     Расчет:

     1. Определить зону с которой будут собираться нагрузки на балку перекрытия. Она составляет половину расстояния между осями балок с одной и другой стороны от оси рассчитываемой балки. В нашем случае зона сбора нагрузки на балку составит:

     0,35 + 0,35 = 0,7 м (см. Чертеж 1)

     2. Определить нагрузку от перекрытия передающуюся на балку. Она состоит из собственного веса перекрытия и временной нагрузки на него.

     Чертеж 2



     Нужно найти вес 1 м2 каждого слоя (см. Чертеж 2):

     — половая доска, толщ. — 0,05 м;
     — звукоизоляция, толщ. — 0,1 м;
     — вагонка доска, толщ. — 0,02 м.

     Вес 1 м3 древесины для пород: сосна, ель, кедр, пихта (берем с запасом для класса условий эксплуатации 3 (влажный) из таблицы Г.1, свода правил «Деревянные конструкции») — 600 кг.
     Вес 1 м3 звукоизоляции (в зависимости от плотности утеплителя, берем на пример URSA GEO M-15 с плотностью от 14 до 15 кг/м3) — 15 кг.

     (600 х 0,05) + (15 х 0,1) + (600 х 0,02) = 43,5 кг/ м2

     3. Определить вес 1 погонного метра балки. Для этого берем предполагаемое сечение несущей балки, на пример 0,12 х 0,2 (h) м, в таком случае вес 1 погонного метра балки составит:

     600 х 0,12 х 0,2 = 14,4 кг/м.п.

     4. Найти нормативную и расчетную нагрузки от 1 м2 перекрытия без учета балок перекрытия.

     Нормативная нагрузка

     Из свода правил «Нагрузки и воздействия»:

     — временная нормативная нагрузка на междуэтажное перекрытие в жилых зданиях составляет — 1,5 кПа или 150 кг/м2;
     — нормативная нагрузка от веса перегородок составляет — 0,75 кПа или 75 кг/м2 ;
     — нормативные значения нагрузок на ригели и плиты перекрытий от веса временных перегородок следует принимать в зависимости от их конструкции, расположения и характера опирания на перекрытия и стены. Указанные нагрузки допускается учитывать как равномерно распределенные добавочные нагрузки, принимая их нормативные значения на основании расчета для предполагаемых схем размещения перегородок, но не менее 0,5 кПа или — 50 кг/м2). Лучше учесть вес предполагаемых к установке перегородок — 75 кг/м2.

     Нормативная нагрузка от 1 м2 перекрытия без учета балок перекрытия составит:

     43,5 + 150 + 75 = 268,5 кг/м2


     Расчетная нагрузка

     Из свода правил «Нагрузки и воздействия»:

     — коэффициент надежности по нагрузке для веса строительных конструкций для: бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные — 1,1 (применяем для перекрытия);
     — временная нормативная нагрузка на междуэтажное перекрытие в жилых зданиях составляет — 1,5 кПа или 150 кг/м2;
     — нормативные значения нагрузок на ригели и плиты перекрытий (в нашем случае деревянное перекрытие) от веса временных перегородок следует принимать в зависимости от их конструкции, расположения и характера опирания на перекрытия и стены. Указанные нагрузки допускается учитывать как равномерно распределенные добавочные нагрузки, принимая их нормативные значения на основании расчета для предполагаемых схем размещения перегородок, но не менее 0,5 кПа. 1,3 — при полном нормативном значении менее 2,0 кПа; если нагрузка на перекрытие 2,0 кПа и более, то 1,2 — при полном нормативном значении нагрузки;
     — нормативные значения нагрузок на ригели и плиты перекрытий от веса временных перегородок следует принимать в зависимости от их конструкции, расположения и характера опирания на перекрытия и стены. Указанные нагрузки допускается учитывать как равномерно распределенные добавочные нагрузки, принимая их нормативные значения на основании расчета для предполагаемых схем размещения перегородок, но не менее 0,5 кПа или — 50 кг/м2). Также лучше учесть вес предполагаемых к установке перегородок — 75 кг/м2;
     — нормативные значения нагрузок на ригели и плиты перекрытий от веса временных перегородок следует принимать в зависимости от их конструкции, расположения и характера опирания на перекрытия и стены. Указанные нагрузки допускается учитывать как равномерно распределенные добавочные нагрузки, принимая их нормативные значения на основании расчета для предполагаемых схем размещения перегородок, но не менее 0,5 кПа. 1,3 — при полном нормативном значении менее 2,0 кПа; если нагрузка на перекрытие 2,0 кПа и более, то 1,2 — при полном нормативном значении нагрузки.

     Расчетная нагрузка от 1 м2 перекрытия без учета балок перекрытия составит:

     (43,5 х 1,1) + (150 х 1,3) + (75 х 1,3) = 340,35 кг/м2

     5. Найти нормативную и расчетную нагрузки от 1 м2 перекрытия с учетом балок перекрытия при ширине сбора нагрузки = 0,7 м.

     Нормативная нагрузка

     268,5 х 0,7 + 14,4 = 202,35 кг/п.м.


     Расчетная нагрузка

     Из свода правил «Нагрузки и воздействия»:

     — коэффициент надежности по нагрузке для веса строительных конструкций для: бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные — 1,1 (применяем для балки перекрытия);

     (340,35 х 0,7) + (14,4 х 1,1) = 254,09 кг/п.м.

     6. Определить изгибающий момент балки:


     где,

     M — изгибающий момент балки, в кгм;
     q — расчетная нагрузка на 1 п.м. балки;
     l — пролет балки.

     (254,09 х 25) / 8 = 794,0 кгм

     7. Определить сечение балки (расчет на прочность по расчетным нагрузкам)

     Из свода правил «Деревянные конструкции»:

     — расчетное сопротивление древесины на изгиб — 130 кгс/м2

     Найти момент сопротивления деревянной балки в см3, для этого переводим 794,0 кгм (изгибающий момент балки) в кгсм.

     794,0 х 100 = 79400 кгсм

     Далее находим сам момент сопротивления — W

     79400 / 130 = 610,8 см3

     Далее по таблицам 1 (Моменты сопротивления (W) и инерции (J) досок и брусьев) или 2 (Моменты сопротивления (W) и инерции (J) бревен) исходя из полученного расчетом момента сопротивления 610,8 см3 подобрать сечение балки исходя из принятой до начала расчета высоты балки — 20 см.


     Из таблицы 1 для досок и брусьев подходит балка 10 х 20 с моментом сопротивления 667, но лучше взять с запасом следующего с сечения 12 х 20, как и предполагалось. Из таблицы 2 для бревен подходит балка диаметром 20 см с моментом сопротивления 785.

     Таблица 1. Моменты сопротивления (W) и инерции (J) досок и брусьев

     Таблица 2. Моменты сопротивления (W) и инерции (J) бревен


     Применять подобранные балки после расчета на прочность нельзя, т.к. их необходимо проверить еще и на прогиб.

II. Расчет деревянной балки на прогиб

     Расчет деформации при изгибе выполняется по нормативным нагрузкам.

     1. Перевести полученную ранее нормативную нагрузку на 1 п.м. балки при ширине сбора нагрузки 0,7 м — 202,35 кг/п.м в кгс/см

     202,35 / 100 = 2,024 кгс/см

     и пролет балки — 5 м в см

     5 х 100 = 500 см

     2. Вычислить прогиб балки

     где

     f — прогиб балки, в см;
     q — нормативная нагрузка на 1 п.м. балки;
     l — пролет балки;
     E — модуль упругости древесины вдоль волокон — 100000;
     J — момент инерции балки из таблицы 1 (в нашем случае берем значение 8000 для подобранной балки 12 х 20 (h)).

     (5 / 384) х ((2,024 х 5004) / (100000 х 8000)) = 2,06 см

     3. Найти предельный прогиб для нашей балки пролетом 500 см

     Из старого свода правил «Деревянные конструкции» (не действующий) см. табл. 3:

     — предельный прогиб в долях пролета для балок междуэтажных перекрытий — 1/250.


     Таблица 3. Предельные прогибы в долях пролета

     Сейчас есть эстетическо-психологические требования к прогибам деревянных балок в своде правил «Нагрузки и воздействия», но они менее требовательны, так что лучше пользоваться данной таблицей.

     500 / 250 = 2 см (предельный прогиб для нашей балки)

     4. Сравнить полученный предельный прогиб балки с предельным расчетным прогибом.

     У нас прогиб получился больше 2 см, а именно — 2,06 см, значит увеличиваем сечение балки до 15 х 20.

     Снова находим момент инерции, только в формулу уже подставляем из таблицы момент инерции для балки, сечением 15 х 20 (h) — 10000.
     Также подствляем в формулу нормативную нагрузку, переведенную в кгс/см с учетом веса балки 0,15 х 0,2:

     Вес балки — 600 х 0,15 х 0,2 = 18,0 кг/м.п.

     Нормативная нагрузка — 268,5 х 0,7 + 18,0 = 205,95 кг/п.м.

     Перевод нормативной нагрузки из кг/п.м в кгс/см – 205,95 / 100 = 2,06 кгс/см.

     Подставляем полученные данные в формулу

     (5 / 384) х ((2,06 х 5004) / (100000 х 10000)) = 1,68 см

     Это меньше допустимого прогиба — 2,0, значит берем балку длиной 5 м, сечением 15 х 20.

     Таким образом, после выполненных расчетов деревянной балки на прочность и на прогиб от воздействия нагрузок, применяем в конструкции перекрытия деревянные балки длиной 5 м, сечением 15 х 20 (h), с шагом между осями балок 0,7 м.

     Более сложные расчеты можно заказать в лицензированной организации.

Рассчитать балку на прогиб калькулятор

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

Необходимые пояснения к расчетам

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

    Для расчета балок первым делом необходимо определить усилия, возникающие в конструкциях. В данном разделе показано, как находить усилия, опорные реакции, прогибы и углы поворота в различных изгибаемых конструкциях. Для самых распространенных из них вы можете воспользоваться онлайн расчетом. Для редких – приведены все формулы определения необходимых значений.

    Онлайн расчет балки на двух опорах (калькулятор).

    Приведен расчет на момент, прогиб и опорные реакции от сосредоточенной и распределнной силы.

    Синие ячейки – ввод данных. (Белые ячейки – ввод координаты для определения промежуточного итога).

    Зеленые ячейки – расчетные, промежуточный итог.

    Оранжевые ячейки – максимальные значения.

    >>> Перейти к расчету балки на двух опорах
    Онлайн расчет консольной балки (калькулятор).

    Приведен расчет на момент, прогиб и опорные реакции от сосредоточенной и распределнной силы.

    Синие ячейки – ввод данных. (Белые ячейки – ввод координаты для определения промежуточного итога).

    Зеленые ячейки – расчетные, промежуточный итог.

    Оранжевые ячейки – максимальные значения.

    >>> Перейти к расчету консольной балки
    Расчет однопролетной балки на двух шарнирных опорах.

    Рис.1 Расчет балки на двух шарнирных опорах при одной сосредоточенной нагрузке

    Рис.2 Расчет балки на двух шарнирных опорах при двух сосредоточенных нагрузках

    Рис.3 Расчет балки на двух шарнирных опорах при одной равномерно-распределенной нагрузке

    Рис4. Расчет балки на двух шарнирных опорах при одной неравномерно-распределенной нагрузке

    Рис5. Расчет балки на двух шарнирных опорах при действии изгибающего момента

    Расчет балок с жестким защемлением на двух опорах

    Рис6. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при одной сосредоточенной нагрузке

    Рис7. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при двух сосредоточенных нагрузках

    Рис8. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при одной равномерно-распределенной нагрузке

    Рис9. Расчет балки с жестким защемлением на опорах при одной неравномерно-распределенной нагрузке

    Рис10.Расчет балки с жестким защемлением на опорах при действии изгибающего момента

    Расчет консольных балок

    Рис11. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при одной сосредоточенной нагрузке

    Рис12. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при одной равномерно-распределенной нагрузке

    Рис13. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при одной неравномерно-распределенной нагрузке

    Рис14. Расчет однопролетной балки с жестким защемлением на одной опоре при действии изгибающего момента

    Расчет двухпролетных балок

    Рис15. Расчет двухпролетной балки с шарнирными опорами при одной сосредоточенной нагрузке

    Рис16. Расчет двухпролетной балки с шарнирными опорами при одной равномерно-распределенной нагрузке

    Рис17. Расчет двухпролетной балки с шарнирными опорами при одной неравномерно-распределенной нагрузке

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

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

    Что нужно для того чтобы сделать правильный расчёт

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

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

    Длина

    Перед тем как рассчитать несущую способность и прогиб, нужно узнать длину каждой деревянной доски. Данный параметр определяется длиной пролёта. Тем не менее это не всё. Вы должны провести расчёт с некоторым запасом.

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

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

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

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

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

    Общая информация по методологии расчёта

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

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

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

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

    Как рассчитать несущую способность и прогиб

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

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

    M=(ql 2 )/8

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

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

    Насколько важно правильно рассчитать прогиб

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

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

    Так зачем нужен калькулятор

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

    Расчет деревянных балок перекрытия | Архитектурный журнал ADCity

    Правильный подбор балок, точность их размеров является определяющим фактором для надежности всего перекрытия. Деревянные балки перекрытия изготавливаются после точного расчета их длины и сечения. Длина их зависит от ширины будущего перекрытия, а сечение рассчитывается исходя из шага установки, планируемой нагрузки и длины пролета. В этой статье будут описаны некоторые нюансы выбора балок, указана методика их расчета.

    Длина деревянных балок перекрытия, их количество и размеры определяются после проведения измерений пролета, который планируется перекрыть с их помощью. Важно учитывать глубину, на которую балки будут введены в стены, как они будут в них закреплены.
    В стены, сложенные из блоков и кирпича, балки должны заходить на глубину не менее 150 мм (если они изготовлены из бруса) и на 100 мм – для досок. В деревянных домах балки врубаются в стены минимум на 70 мм.

    Длина балок может быть равна пролету при использовании кронштейнов или уголков: в этом случае металлические поддерживающие конструкции принимают на себя вес перекрытия и остальной нагрузки. 22(5)
    Обычно ширина пролета, который может быть перекрыт с помощью деревянных балок – в пределах 2,5… 4,0 м. Максимальная длина балки из бруса или доски составляет 6 м. Если проект дома требует применения более длинных балок, необходимо использовать клееный брус или предусматривать возведение промежуточных опор (стен-перегородок).

    Перекрытие передает балкам нагрузку, которая суммируется из собственного веса конструкции (включая вес межбалочного утеплителя и подшивных досок) и веса предметов, размещенных на перекрытии. Точный расчет выполнить можно только силами специальной проектной организации. Более простые способы расчета доступны для самостоятельного выполнения по следующей схеме.

    Для чердачных перекрытий с подшивной доской (не несущих больших нагрузок, но утепленных минеральной ватой) справедливо утверждение о том, что на 1 м² в среднем действует нагрузка в 50 кг. В таком случае нагрузка на данное перекрытие будет равно: 1,3 × 70 = 90 кг/м² (согласно СНиП 2.01.07-85 цифра 70 (кг/м²)– нормированная нагрузка для данного перекрытия; 1,3 – коэффициент запаса прочности). Общая нагрузка равна 90 50 = 130 кг/м².
    Если межбалочный утеплитель тяжелее, чем минеральная вата или использовалась подшивка из толстых досок, то нормативную нагрузку считают равной 150 кг/м². Тогда: 150 × 1,3 50 = 245 кг/м² — общая нагрузка.
    Для мансарды к числу составляющих факторов нагрузки прибавляется масса напольного покрытия, мебели и других предметов интерьера. Расчетная нагрузка в этом случае увеличивается до 350 кг/м².
    Если балки являются частью межэтажного перекрытия – расчетная нагрузка принимается равной 400 кг/м².

    Определив длину балок и зная расчетную нагрузку, можно рассчитать шаг балок деревянного перекрытия и их сечение (в случае применения бревен – диаметр). Эти величины связаны между собой. Для этого пользуются следующими правилами.

    Оптимальное соотношение высоты балки к ширине — 1,4:1. Деревянные балки перекрытия, размеры которых зависят от вышеуказанных параметров, могут быть шириной в пределах 40… 200 мм. Высота или толщина деревянных балок перекрытия подбирается соответствующей толщине утеплителя и обычно варьируется от 100 до 300 мм. Если используются бревна – их диаметр находится в пределах 110… 300 мм.
    Шаг укладки балок выбирают в диапазоне 300… 1200 мм, причем также принимают во внимание размеры листов утеплителя и материала подшивки. В случае возведения каркасных строений шаг балок должен быть равен расстоянию между стойками каркаса. shema146
    Допустимый изгиб балок – 1/200 (для чердаков) и 1/350 – для межэтажных перекрытий. Приведено соотношение к длине перекрываемого пролета.
    Расчет сечения деревянных балок перекрытия можно выполнить (кроме вышеуказанных способов), воспользовавшись таблицами специальной справочной литературы. Существуют также специальные компьютерные программы.
    К примеру, для расчетной нагрузки 400 кг/м², соответствующей межэтажным перекрытиям, соотношение между шагом, шириной пролета и сечением следующее:

    для шага 0,6 м и ширине пролета в 2,0 м сечение должно быть не менее 75×100 мм;
    для шага 0,6 м и ширине пролета в 3,0 м сечение должно быть не менее 75×200 мм;
    для шага 0,6 м и ширине пролета в 6,0 м сечение должно быть не менее 150×225 мм;
    для шага 1,0 м и ширине пролета в 3,0 м сечение должно быть не менее 100×150 мм;
    для шага 1,0 м и ширине пролета в 6,0 м сечение должно быть не менее 175×250 мм.

    Основные требования к балкам перекрытия
    Балки изготавливают из древесины хвойных деревьев: она обладает достаточной прочностью. Влажность материала не должна превышать 14%: превышение этого параметра может стать причиной прогиба лаг под нагрузкой.
    Не допускаются пороки древесины, такие как синюшность, поражение плесенью, насекомыми-вредителями и грызунами.
    Перед укладкой балки обрабатывают антисептическим составом.
    Балка будет устойчива к изгибу, если ее стороны имеют соотношение по размерам как 7:5 (для брусьев).
    Прочность на изгиб определяется высотой лаг: чем больше значение этого параметра – тем большую нагрузку без прогиба выдержит балка.
    Чтобы перекрытие оставалось ровным даже под воздействием нагрузки, следует вытесать строительный подъем. Потолок нижнего яруса в этом случае будет иметь небольшой подъем в центральной части, но с увеличением нагрузки на перекрытие, он выровняется.
    При частой укладке лаг брусья и бревна допускается заменять досками, уложенными на ребро.
    Расход древесины будет более экономичным при изготовлении балок толщиной 50 и высотой 150… 180 мм. Ширина шага укладки при этом должна быть 400… 600 мм (это удобно для укладки плит утеплителя)

    Расчет деревянных балок перекрытия — Кровля крыши для дома

    Автор Кровельщик На чтение 8 мин Просмотров 454 Обновлено

    Деревянные балки перекрытий – общая информация

    Зачастую деревянные балки перекрытий используются в строительстве жилых домов. Отличительной особенностью таких построек является то, что они возводятся по каркасной технологии. Из названия элемента можно судить о том, что балки идут на выполнение перекрытий между этажами и чердачного перекрытия.

    В массе своей изготавливаются такие балки из хвойных пород дерева. После просушки и изготовления элемент покрывается антисептическим материалом. Балки изготовляются с разными сечениями самой различной длинной и высотой, в зависимости от потребности строителей.

    К преимуществам элемента можно отнести:

    • простой монтаж и небольшой вес;
    • широкая распространенность материала, из которого балка изготовляется;
    • при использовании деревянных балок в помещении прекрасная звуконепроницаемость;
    • балки не очень хорошо горят;
    • невысокая стоимость;
    • деталь поддается ремонту;
    • балки внешне выглядят очень красиво;
    • монтаж выполняется в течение дня.

    Благодаря этим преимуществам деревянную балку можно приобрести в любой момент без предварительного заказа.

    Впрочем, недостатки у детали тоже есть:

    • нет пропитки от горения и ее необходимо выполнять дополнительно;
    • в сравнении с металлическими элементами такого же типа, балки из дерева менее прочные;
    • деталь больше подвержена влаге и воздействию насекомых, нежели металлические изделия;
    • в результате температурного перепада балки могут претерпеть незначительную деформацию.

    При изготовлении элемента необходимо учесть следующие требования:

    1. Прочность материала – балка должна выдерживать серьезные нагрузки.
    2. Жесткость – элемент не должен терять форму.
    3. Шумоизоляция и защита от высоких температур.
    4. Пожарная безопасность – деталь необходимо пропитывать специальным негорючим составом.

    Подобные требования необходимы потому, что перекрытие – один из важнейших элементов во всем строении и малейшая деформация приведет к разрушению всего дома. Балки призваны распределять нагрузку равномерно и не дать этому произойти.

    Виды и типы деревянных балок перекрытия

    Деление балок из дерева происходит как по типам, так и по видам.

    Выглядит оно следующим образом:

    1. По назначению:
      • Перекрытие в подвале и цокольном этаже – элемент особой прочности, поскольку на нем будет в дальнейшем стоять весь дом. Кроме этого, данное перекрытие будет являться основанием для напольного покрытия, что тоже станет дополнительной нагрузкой.
      • Чердачное перекрытие – здесь у балок большой нагрузки не будет и лучше всего использовать небольшие элементы, чтобы конструкция не оказывала слишком большого давления на нижние балки. Также необходимо сохранить доступ к данным деталям, поскольку они будут часто подвергаться влиянию влажной среды и ветра и рано или поздно потребуют ремонта.
      • Междуэтажное перекрытие – особенности такого элемента конструкции заключаются в том, что балки одновременно могут быть напольными перекрытиями и потолком. Для того, чтобы повысить звукоизоляцию и увеличить теплоизоляцию помещения, необходимо утеплить строение специальными материалами и зашить сверху доской и гипсокартоном.
    2. По виду:
      • Клееные –  изготавливаются из нескольких деталей путем склейки. Способны выдерживать повышенную нагрузку, и не имеют ограничений по длине. Срок службы у таких элементов очень большой. Балки обладают высокой прочностью, легкостью и устойчивостью к возгораниям.
      • Цельномассивные – изготавливаются из дерева твердых пород и выполнены из целого бревна. Используются для пролетов до 5 метров.

    Требования к перекрытиям из дерева

    Для того, чтобы построенный дом простоял долго лет и не доставил своим хозяевам никаких хлопот нужно учитывать несколько требований, которым должны соответствовать балки перекрытий:

    1. Прежде всего, сам брус, из которого выполняется балка, должен быть выполнен из твердой породы дерева, которая обладает повышенной жесткостью и не поддается деформированию. Это необходимо для того, чтобы постройка могла в дальнейшем выдерживать большие нагрузки в виде верхних этажей, кровли.
    2. Вес балки может превышать 350 кг на квадратный метр.
    3. Допустимый размер балки – 7 метров.
    4. При утеплении толщина материалов не должна превышать 25 см при перекрытии этажей с разным температурным режимом и 10 см, если утепляются балки между этажами с одинаковым температурным режимом.
    5. Материал, из которого элемент изготовлен, должен быть максимально просушен и содержать влаги не более 20%. При необходимости используется гидроизоляция перекрытия путем применения специальной пленки.

    Расчет деревянных балок перекрытия – специфика

    Для того, чтобы правильно выполнить перекрытия в доме, стоит произвести предварительный расчет, чтобы в дальнейшем конструкция постройки была устойчивой и смогла эксплуатироваться длительное время.

    Для этого необходимо учесть ряд моментов:

    1. Возможные нагрузки. Здесь во внимание берется как постоянная нагрузка, так и переменная. К постоянной можно отнести вес перегородок и все конструкции, а под переменной понимается обстановка внутри дома и вес людей в нем проживающих.
    2. Жесткость или нормативный показатель прогиба. У любого материала есть свой уровень жесткости. Впрочем, для конкретного случая используется формула, которая позволяет рассчитать эту величину. Показатель не должен превышать соотношения 1/200 для чердачных перекрытий и 1/250 для межэтажных.
    3. Длина двутавровой балки не может превышать 5 метров для межэтажных перекрытий и 6 метров для чердачных.
    4. Толщина элемента должна составлять не менее 1/25 ее длины.

    Наиболее оптимальный вариант проведения предварительных подсчетов – это начать с выполнения чертежа будущей постройки.

    Деревянные балки перекрытия – ГОСТы и СНиПы

    Использование деревянных балок, их параметры, виды и место расположения регулируется следующими ГОСТами и СНиПами:

    1. СНиП 2.01.07-85 – Нагрузки и воздействия
    2. СНиП 2.08.08-89 – Жилые здания
    3. СНиП 3.03.01-87 – Несущие и ограждающие конструкции
    4. СНиП П-25-80 – Деревянные конструкции
    5. СНиП П-26-76 – Кровли
    6. СНиП 23-01-99 – Строительная климатология
    7. СНиП 31-02-2001 – Дома жилые одноквартирные
    8. ГОСТ 8486-86 Е – Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия
    9. ГОСТ 13579-78 – Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия
    10. ГОСТ 16381-77 – Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие технические требования
    11. ГОСТ 24454-80 Е –  Пиломатериалы хвойных пород. Размеры.
    12. ГОСТ 30244-94 – Материалы и изделия строительные. Метод испытания на возгораемость (горючесть)
    13. ГОСТ 30247. 1-97 – Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.
    14. ГОСТ 30403-96 – Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности.

    Как определить нагрузку, которая будет действовать на перекрытие?

    Нагрузка на перекрытие формируется из собственного веса балки, дополнительных материалов (утеплителя, заполнителя, зашивки) и переменного веса – внутренне обстановки жилища, и веса людей, проживающих в доме. Также, очень много зависит от частоты эксплуатации помещения.

    Чтобы учесть все нюансы и погрешности, специалисты проводят специальный расчет, позволяющий понять, какой вес будет воздействовать на устанавливаемые балки. Исчисление очень сложное и громоздкое, поэтому очень сложно выполнить его самостоятельно.

    Однако, для этого существует упрощенный вариант:

    К примеру, возьмем перекрытие для чердака, где никакой мебели не стоит, но куда помещаются ненужные вещи. В качестве утеплителя используется обычная минвата. Нагрузка обычно составляет 50 кг на один квадратный метр.

    70х1,3 = 90 кг/кв.м, где 70 – норма нагрузки для такого вида перекрытия, кг/кв.м, 1,3 – коэффициент запаса.

    Общая расчетная нагрузка, воздействующая на перекрытие, составит:

    50+90=130 кг\кв.м. При округлении за норму берем 150 кг/кв.м. Увеличение происходит потому, что может быть использован более тяжелый утеплитель и обшивка.

    В этом случае, общая нагруженность перекрытий составит:

    50+150х1,3 = 245 кг/кв.м, округляем до 250 кг/кв.м.

    Если на чердаке на будущее планируется отделка под мансарду, то стоит увеличить нагрузку до 350 кг на метр квадратный. Для определения нагрузки существуют всевозможные онлайн калькуляторы.

    Что следует знать про нагрузку на балку?

    Чтобы правильно выбрать параметры, сечение, и материал, из которого изготавливаются балки перекрытий, нужно предварительно ознакомиться с параметрами, которым должна соответствовать деталь.

    Все будет зависеть от того, где балка будет располагаться, какая нагрузка на нее ляжет. Очень важно учесть и уровень деформации дерева. Чем мягче порода, тем выше уровень деформации.

    Шаг и сечение балок деревянного перекрытия

    При строительстве дома крайне важно учесть шаг и сечение деревянного покрытия. От того, насколько часто расположатся балки, будет зависеть устойчивость дома. Если шаг перекрытий получится значительный, то на каждую балку ляжет достаточно высокая нагрузка и постройка вряд ли будет надежной.

    Слишком маленький шаг между балками приведет к повышенной жесткости конструкции и возможной деформации строения в будущем. Оптимальным вариантом считается шаг от 30 см до 1,2 метра. Это обусловлено еще и тем, что получившиеся ячейки будут прекрасно подходить под размер утеплителя.

    Что касается сечения детали, то обычно используется деталь прямоугольной формы с сечением 1,4:1, при этом, ширина элемента может быть от 40 до 200 мм, а высота 100 – 300 мм.

    Основные требования к балкам перекрытия

    К главным требованиям можно отнести следующие:

    1. Параметры детали: длина, ширина, высота, сечение.
    2. Уровень жесткости материала.
    3. Какая нагрузка ляжет на деталь.
    4. Горючестойкость.
    5. Влагостойкость, шумоизоляция.

    Пример расчета деревянной балки

    Для того, чтобы рассчитать как будет зависеть нагрузка на балку от размера детали и шага, при установке можно воспользоваться следующими формулами:

    1. Стандартные пролет для балки: 2,5 – 4 метра при прямоугольном сечении и отношении высоты к ширине 1,4:1.
    2. Нужно учесть, что в стену балка входит минимум на 12 см.
    3. При расчете необходимо учесть и собственный вес балки от 190 до 220 кг на метр квадратный.

    Чтобы просчитать величину прогиба при нагрузке необходимо воспользоваться формулой:

    Мmax = (q х l в кв.) / 8 = 220х4 в кв./8 = 400 кг•м.кв.

    Далее, переходим к расчету момента сопротивления древесины на прогиб по формуле:

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

    R – сопротивление дерева, взято из СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) «Деревянные конструкции», введенные в эксплуатацию в 2011 г.

    Выполненные расчеты помогут построить устойчивый и рассчитанный на длительную эксплуатацию дом.

    Программа для расчета деревянных балок.

    Velkin , 27 марта 2012 в 07:25

    #1

    Спасибо!

    semvb , 27 марта 2012 в 09:27

    #2

    1. Не считает доску шире 100 мм — «Invalid variant operation.». По ОСТ 36-128-85 для настила площадки от сосредоточенной нагрузки в расчет идет 3 доски суммарной шириной 400 мм.
    2. На скрине в значении нагрузки точка — по факту «‘0.2’ is not a valid floating point value.»
    3. Не помешал бы вывод результата на печать.

    ЕвгНСК , 27 марта 2012 в 10:07

    #3

    1 — считает, выбрал настил, поставил 400 — посчитало.
    2 — в разделителях используется не точка, а запятая, введите в нагрузку «0,2» а не «0.2» — посчитает.
    3 — ALT+Printscreen — и вставляйте в ворд, паинт, оттуда печатаете.

    semvb , 27 марта 2012 в 10:32

    #4

    1. Скрин не прикрутить, поэтому:
    выставляем то что на скрине, меняем высоту сечения на 50, ширину на 400, порлучаем — «Invalid variant operation.»
    2. Просто удобней работать когда разделитель запятой унифицирован.
    3. А еще можно использовать кучу программ для снятия скриншотов с обработкой в фотошопе и т.п. вместо простой кнопки «Печать».

    vladas , 27 марта 2012 в 13:34

    #5

    Всегда возникает вопрос: а в чем заключается «Последнее обновление:…» от предыдущего? И если нет информации, то вероятно автор интригует. Как говорится: «догадайся мол сама».

    AVP , 28 марта 2012 в 01:17

    #6

    Нет учета породы древесины. Программа неправильно посчитает балку из дуба, пихты, кедра и т.д.
    Нет учета условий эксплуатации конструкций.
    С учетом вышеуказанного для весьма многих расчетных ситуаций неправильно определяется расчетное сопротивление древесины изгибу.

    ESKD , 28 марта 2012 в 17:30

    #7

    Спасибо.

    Чингачгук , 28 марта 2012 в 21:30

    #8

    Красиво.

    vedeks , 18 апреля 2012 в 22:22

    #9

    Как я понимаю устойчивость при изгибе не анализирует?

    vladas , 03 мая 2012 в 00:07

    #10

    Очевидно, что автор никак не участвует в коментах и на вопросы, или претензии не реагирует. Это всегда плохо, неуважительно.

    Пример отклонения балки с простой опорой

    Деревянная балка АВ пролетом 3 м, шириной 200 мм и высотой 100 мм предназначена для поддержки трех сосредоточенные нагрузки показаны на рисунке. Модуль упругости выбранного класса древесины составляет 8 ГПа, а плотность древесины 600 кг / м 3

    Рассчитайте макс. прогиб, макс. усилие сдвига, макс. изгибающий момент, средний пролет силы прогиба / наклона и конечной реакции деревянной прямоугольной балки для следующих условия загрузки.

    Решение:

    Шаг 1: Запишите входные параметры (включая свойства материала), которые определено в образце примера.

    ВХОДНЫЕ СВОЙСТВА
    Параметр Стоимость
    Ширина бруса [b] 100 мм
    Высота бруса [H] 200 мм
    Длина бруса [L] 3000 мм
    Расстояние x (средний пролет) [x] 1500 мм
    Модуль упругости древесины [E] 8 ГПа
    Тип балки Балка с простой опорой
    с многоточечными нагрузками

    Шаг 2: Перейти к «Калькулятору свойств сечения твердого прямоугольного стержня» страница для расчета второго момента площади вокруг оси x (I xx )


    ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
    Параметр Стоимость
    Высота [H] 200 мм
    Ширина [B] 100
    Длина [L] 3000
    Плотность [p] 600 кг / м 3
    ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
    Параметр Стоимость
    Площадь поперечного сечения [A] 20000 мм ^ 2
    Масса [M] 36 кг
    Второй момент площади [I xx ] 66666668 мм ^ 4
    Второй момент площади [I yy ] 16666667
    Модуль упругости [S xx ] 666666.3
    Модуль упругости сечения [S yy ] 333333.344
    Радиус вращения [r x ] 57,735 мм
    Радиус вращения [r y ] 28.868
    Расстояние CoG в направлении x [x cog ] 50 мм
    Расстояние CoG в направлении y [y cog ] 100

    Шаг 3: Перейдите на страницу «Калькулятор напряжения и прогиба простой опоры балки», чтобы рассчитать максимальный сдвиг. сила, изгибающий момент и прогиб древесины.Введите три точечные нагрузки, указанные на рисунке, и одну распределенную нагрузку (из-за нагрузки на деревянную балку). собственный вес). Распределенная нагрузка равна (М * г) / L = 36 * 9,81 / 3 = 117,7 Н / м.

    На деревянную балку не действует момент, поэтому установите значения момента на 0.


    ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
    ТОЧЕЧНЫЕ НАГРУЗКИ
    Параметр Символ Магнитуда Расстояние
    кН м
    Нагрузка 1 ** П 1 10 0.5
    Нагрузка 2 ** П 2 5 1,5
    Нагрузка 3 ** П 3 10 2.5
    Нагрузка 4 ** П 4 0 0
    Нагрузка 5 ** П 5 0 0
    КОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ МОМЕНТЫ
    Параметр Символ Магнитуда Расстояние
    Н * м м
    Момент 1 ** M 1 0 0
    Момент 2 ** M 2 0 0
    Момент 3 ** M 3 0 0
    Момент 4 ** M 4 0 0
    Момент 5 ** M 5 0 0
    РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ НАГРУЗКИ
    Параметр Символ Магнитуда Расстояние
    Н / м м
    wa wb а б
    Распределенная нагрузка 1 ** ш 1 117.7 117,7 0 3
    Распределенная нагрузка 2 ** ш 2 0 0 0 0
    Распределенная нагрузка 3 ** ш 3 0 0 0 0
    Распределенная нагрузка 4 ** ш 4 0 0 0 0
    Распределенная нагрузка 5 ** ш 5 0 0 0 0
    СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННОЙ БАЛКИ
    Параметр Символ Стоимость
    Длина балки L 3 м
    Расстояние x х 1.5
    Модуль упругости E 8 ГПа
    Расстояние от нейтральной оси до крайних волокон c 50 мм
    Второй момент области Я 66666668 мм ^ 4

    Шаг 4: Результаты вычислений на шаге 3 следующие.


    ВХОДНАЯ НАГРУЗКА НА ПРОСТО ОПОРНУЮ БАЛКУ
    ТОЧЕЧНЫЕ НАГРУЗКИ
    Расположение Магнитуда
    1 0.5 м 10 кН
    2 1,5 м 5 кН
    3 2,5 м 10 кН
    КОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ МОМЕНТЫ
    РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ НАГРУЗКИ
    Нет. Начальная точка Магнитуда Конечное местоположение Магнитуда
    1 0 м 117.7 Н / м 3 м 117,7 Н / м
    РЕЗУЛЬТАТЫ
    Параметр Стоимость
    Сила реакции 1 [R 1 ] 12676.5 N
    Сила реакции 2 [R 2 ] 12676,5
    Поперечная поперечная сила на расстоянии x [V x ] 2500,0
    Максимальное поперечное усилие сдвига [V max ] 12676.5
    Момент на расстоянии x [M x ] 8882,4 Н * м
    Максимальный момент [M max ] 8882,4
    Наклон 1 [θ 1 ] -0.988 степень
    Наклон 2 [θ 2 ] 0,988
    Наклон на расстоянии x [θ x ] 0,000
    Максимальный наклон [θ макс ] -0.988
    Прогиб на расстоянии x [y x ] -15,662 мм
    Максимальный прогиб [y max ] -15,662
    Напряжение изгиба на расстоянии x [σ x ] 6.7 МПа
    Максимальное напряжение изгиба [σ макс ] 6,7

    Сводка

    Макс. прогиб, макс. усилие сдвига, макс. изгибающий момент, прогиб / наклон в середине пролета и силы реакции конца деревянной прямоугольной балки были рассчитаны с помощью использование следующих калькуляторов.

    Дополнения:

    Как спроектировать деревянную балку в соответствии с AS 1720.1: 2010

    ClearCalcs позволяет вам спроектировать деревянную балку в соответствии с AS 1720.1: 2010 в несколько простых шагов, с проверками на момент, допустимый сдвиг, несущую способность и прогиб.

    Основные сведения о настройке проектирования / анализа балки см. В статье « Как использовать калькулятор анализа балки» .

    Видеоурок

    Учебное пособие | Как спроектировать деревянную балку в ClearCalcs для AS1720.1 из ClearCalcs на Vimeo.

    1. Выберите тип балки

    При добавлении нового расчета деревянных балок вы можете выбирать между различными типами деревянных балок для жилых помещений. Лист и расчеты для каждого из них одинаковы, однако некоторые значения и критерии по умолчанию, такие как пределы прогиба и расстояние от центра до центра, были сделаны индивидуальными для каждого типа балки.

    После того, как вы создали деревянную балку, вы можете использовать функцию изменения материала, чтобы быстро переключиться на сталь или наоборот.

    2. Свойства входного ключа

    Быстрый совет. Если вы когда-нибудь не уверены, что что-то означает в ClearCalcs, просто щелкните метку поля для ссылок, проверок, условных выражений и описаний.

    Выбор элементов

    Селектор элементов можно использовать для фильтрации деревянных секций по степени напряжений или путем указания максимальных требуемых размеров. Селектор показывает сводку критических проверок, чтобы помочь вам определить наиболее оптимальный раздел.

    Значения по умолчанию были установлены для других ключевых свойств, которые вы можете изменить.

    Количество элементов в группе / ламинате — это количество элементов, скрепленных гвоздями по глубине балки.

    Ориентация стержня позволяет выбрать, будет ли балка изгибаться относительно большой или малой оси.

    Общая длина пролета — общая длина балки, включая все отдельные пролеты, в мм.

    Межцентровое расстояние — это расстояние между последующими балками в мм.

    Поиск Боковое ограничение типа используется для определения эффективной длины малой оси балки для потери устойчивости и коэффициента гибкости в соответствии с пунктом 3.2.3.2 (например, см. Диаграммы ниже). Это зависит от расстояния между ограничителями и от того, находятся ли они на краю растяжения или сжатия балки.

    Должна быть введена эффективная длина вспомогательной оси для продольного изгиба в соответствии с типом бокового ограничения (Cl 3.2.3), в мм.

    Эффективная длина при кручении для потери устойчивости актуальна только для типа бокового ограничения «Непрерывные ограничения на растянутой кромке с ограничителями при кручении».

    Необходимо указать критерии предельного диапазона отклонения , которые рассчитываются независимо для каждого пролета. Для консолей «L» принимается равной удвоенной длине консоли.

    Абсолютные критерии предела прогиба — это максимально допустимый прогиб, независимо от длины пролета.

    Эти два критерия предела прогиба затем используются решателем методом конечных элементов для расчета основного предела прогиба, который является минимумом из двух:

    Категория структуры используется для определения значения коэффициента мощности. Вы должны выбрать одну из трех категорий: «Дом», «Основной структурный элемент» и «Важная структура». Пояснения к категориям представлены в таблице 2.1.

    Должно быть указано положение опор слева (подробнее см. «Как использовать калькулятор расчета балки»).Если расчет пеленга для конкретной опоры не требуется, ячейку «Длина пеленга» можно оставить пустой или установить равной нулю. Значения коэффициента несущей способности, несущей способности и управляющих реакций обновляются автоматически по мере изменения опор и нагрузки.

    Входные нагрузки

    Входные нагрузки разделяются на «Постоянные и приложенные нагрузки» и «Ветровые и другие нагрузки», которые затем используются для выполнения анализа загружения. Нагрузки могут вводиться как распределенные (патч) нагрузки, точечные нагрузки и моментные нагрузки.Для распределенных нагрузок важно указать начальное и конечное положение нагрузки в мм.

    Собственный вес балки включен по умолчанию; однако вы можете отказаться от этого, выбрав «Нет» в раскрывающемся меню рядом с « Включить собственный вес» .

    Затем необходимо указать Характер наложенной нагрузки , чтобы затем определить краткосрочные, долгосрочные и комбинированные коэффициенты на основе таблицы 4.1.

    ClearCalcs также позволяет отслеживать путь нагрузки, что означает, что реакции могут быть связаны между балками и колоннами как точечные нагрузки, щелкнув значок ссылки рядом со строкой нагрузки.Более подробную информацию можно найти в статье Связанные реакции между балками и колоннами (отслеживание пути нагрузки) .

    Коэффициенты модификации

    Как указано в допущениях, для содержания влаги при полной загрузке и равновесного содержания влаги (среднегодовое значение) установлены значения по умолчанию, которые можно изменить, введя в поле ввода или выбрав из раскрывающегося списка. меню. Они используются для определения коэффициента частичной приправы k 4 .

    Температурный коэффициент k 6 , как правило, принимается равным 1, если только выдержанная древесина не используется в прибрежных районах на севере Квинсленда на широте 25 o южной широты и во всех регионах к северу от широты 16 o южной широты, где используется 0,9.

    Необходимо ввести Число дискретных параллельных элементов , как показано в примере ниже. Предполагается, что два параллельных элемента не образуют дискретную параллельную систему, и более 10 не имеют дополнительных преимуществ.Затем это используется для расчета коэффициента распределения сильных сторон k 9 .

    Итоговые выводы

    Показаны максимальный момент, сдвиг и требования к подшипникам, а также допустимая нагрузка и процент использования. Также показаны фактические отклонения в эксплуатационной пригодности и регулирующие пределы. Они определяются механизмом анализа методом конечных элементов ClearCalcs.

    Также показаны диаграммы сдвига, изгибающего момента и прогиба, и вы можете выбрать вариант нагружения для отображения в графическом виде, выбрав его из раскрывающегося меню Графический вариант нагружения .Также отображается диаграмма нагрузки и реакций.

    AS1720.1: 2010 — Деревянные конструкции

    AS1684.2: 2010 — Жилое строительство с деревянным каркасом: нециклонические районы

    AS1170.0: 2002 — Действия при проектировании конструкций: Общие принципы

    AS1170.1: 2002 — Действия по проектированию конструкций: постоянные, принудительные и другие действия

    AS1170.2: 2011 — Действия по проектированию конструкций: Ветровые воздействия

    Испытание на изгиб деревянной балки

    Цель: Оценить модуль Юнга E древесины и модуль разрыва путем проведения испытания на изгиб

    Оборудование и инструмент:

    Устройство для приложения нагрузки

    Масштаб

    UTM

    Теория и принцип:

    В случае балки с простой опорой и механикой центральной нагрузки прогиб под нагрузкой определяется следующим образом:

    Где

    Вт = приложенная нагрузка.

    L = эффективный пролет балки.

    E = модуль упругости древесины дерева.

    I = момент инерции.

    = Прогиб под нагрузкой.

    Процесс:

    Прежде всего, вставьте гибочное устройство в UTM. Оцените плотность и ширину деревянного бруса. Отрегулируйте опору, необходимую для необходимого места, и прикрепите ее к нижнему столу. Присоедините поперечный тестовый лоток к нижнему концу нижней поперечины. Закрепите его на роликах поперечных испытательных кронштейнов таким образом, чтобы нагрузка приходилась на среднюю точку, и рассчитайте долготу пролета балки в середине опор для средней точки нагрузки.Установите указатель нагрузки на нуль, стимулируя нижнюю таблицу. При приложении нагрузки рефракция, эквивалентная каждой нагрузке, вычисляется по шкале Вернье на UTM. Отметьте точку наибольшего прогиба и максимальную нагрузку.

    Расчет и наблюдения:

    Предельное рабочее напряжение при изгибе древесины = 15,2 Н / мм2

    Коэффициент безопасности (F.S) = 5

    т. Е. Предельное напряжение изгиба, f-max = 15,2 x 5 = 76 Н / мм2

    Из уравнения изгиба

    Z = I / y

    M = f x Z

    Для балок с простой опорой и сосредоточенной нагрузкой в ​​центре,

    Единственное неидентифицированное W может быть вычислено и, таким образом, может быть достигнут диапазон.

    НАГРУЗКА ПРОГИБ

    Графики:

    Модуль Юнга, E,

    Взять по графику.

    Модуль упругости при разрыве. fmax

    Из уравнения изгиба.

    M / I = f / y = E / R;

    M = f.Z

    Для балки с простой опорой и сосредоточенной нагрузкой в ​​центре

    Максимальный изгибающий момент = WL / 4

    Где Fmax — разрывная нагрузка

    РЕЗУЛЬТАТ:

    1.Модуль Юнга материала деревянной балки = _______ Н / мм2

    2. Модуль упругости = __________ Н / мм2

    Вопросы:

    Определить модуль разрыва.

    Объясните процесс расчета напряжения волокна из-за изгиба балки.

    3. Объясните процесс приложения нецентральной нагрузки к UTM при испытании на изгиб.

    4. Определите уравнение простого изгиба.

    5. Что вы подразумеваете под центральным прогибом балки с простой опорой при сосредоточенной нагрузке?

    6.Объясните, как простой изгиб встроен в систему нагружения.

    7. Эскиз, показывающий изменение напряжения изгиба в поперечном сечении балки.

    8. Изобразите изменение напряжения сдвига в поперечном сечении балки.

    9. Объясните, почему для лучей глубина больше, чем ширина.

    Поделиться:

    • Facebook
    • Twitter
    • Pinterest

    Многопролетная деревянная балка

    Эта программа обеспечивает проектирование и расчет простых пролетных или неразрезных деревянных балок.Эта компактная программа позволяет проектировать деревянные балки в форме производственной линии, позволяя быстро выполнять множество проектов одновременно. Программа может обрабатывать до восьми пролетов одновременно. Концевые крепления каждого из них можно легко модифицировать для моделирования многих типов балок, включая (но не ограничиваясь):

    Простые пролетные балки с консолями на одном или обоих концах.
    Однопролетные балки с неподвижными и / или свободными концами.
    Непрерывные балки с девятью опорами.
    Непрерывные балки с одним или обоими концами, закрепленными или консольными.
    Эта гибкость обеспечивается с помощью запроса «Да / Нет» All Spans Simple Support.
    Ответ «НЕТ» сообщает программе, что балки, концы которых закреплены на одной опоре, соединены и продолжаются над этой опорой.
    Ответ ДА ​​сообщает программе, что каждый столбец ввода данных представляет собой одиночный луч, на который не влияют лучи с обеих сторон от него.

    Каждый пролет может быть нагружен постоянными и действующими однородными, частичными, трапециевидными и сосредоточенными нагрузками. Чтобы еще больше облегчить вашу конструкцию, вы можете легко опустить временную нагрузку на любом пролете, чтобы выполнить альтернативный анализ нагрузки пролета

    Уникальные особенности

    Проверка полного кода NDS выполняется с учетом влияния длины на допустимые напряжения изгиба.
    Простой флаг может быть установлен на любом пролете, чтобы игнорировать все временные нагрузки на этом пролете, что упрощает анализ альтернативных нагрузок пролета.
    К каждому пролету могут быть приложены очень гибкие нагрузки, включая три равномерные / частичные / трапециевидные нагрузки.
    Программа может выполнять автоматический выбор глубины стержня с использованием критериев напряжения и прогиба. Все, что вам нужно, — это указать допустимые напряжения и желаемую ширину балки.

    Допущения и ограничения

    Пользователь должен ввести ФАКТИЧЕСКИЕ (не номинальные) ширину и глубину луча для анализа. Программа рассчитывает необходимую глубину, и затем пользователь может ввести глубину балки, которая будет использоваться для точного анализа напряжений.

    Следующие условия диапазона недопустимы:

    Автоматическая конструкция стержня

    Эта программа автоматически выбирает требования к глубине стержня для однопролетных или многопролетных балок.Нажав «Дизайн», вы попадете в окно дизайна. Этот экран позволяет:

    Укажите пределы постоянного, активного и постоянного + временного нагрузки предельные значения диапазона / отклонения.
    Укажите пределы перенапряжения для изгибающих и поперечных сил.
    Укажите минимальный размер для увеличения глубины балки при определении необходимой глубины.

    Пример

    Ввод данных для этого примера показан на снимках экрана, которые сопровождают разделы «Вкладки ввода данных» и «Вкладки результатов и графики», которые следует далее.

    Вкладки для ввода данных

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

    Вкладка «Общие»

    Эта вкладка содержит записи для значений, которые будут использоваться для ВСЕХ балок в многопролетной системе.

    Режим работы

    Этот элемент играет важную роль в управлении процедурой расчета для всей программы.

    Пролеты считаются непрерывными над опорой: когда две балки имеют одну и ту же опору, и фиксация опоры для обеих балок на этой опоре закреплена, тогда две балки связываются вместе, образуя одну непрерывную балку над этой опорой.
    Все пролеты считаются отдельными балками: когда две балки имеют одну и ту же опору, они всегда рассматриваются как две отдельные балки, а напряжения и вращения в одной никогда не влияют на другую.

    На каждой вкладке информации о пролете балки есть настройка для конечной фиксации. Вот как описываются эти концевые крепления в соответствии с выбором для этого элемента:

    При выборе «Все пролеты рассматриваются как отдельные балки»:

    Свободный означает, что конец полностью свободен от опоры и прилегающей балки.
    Прикрепленный будет влиять на балку в соответствии с концевой фиксацией соседней балки.Если соседний конец балки является фиксированным или свободным, то балка будет закреплена, и на нее не будет влиять соседний луч. Если соседняя балка закреплена штифтом, две балки фиксируются вместе, образуя одну балку, непрерывную над опорой.
    Фиксированный: конец балки прикрепляется к жесткому ограничивающему элементу, не допускающему вращения или вертикального перемещения, и не связан с соседней балкой.

    Если выбран вариант «Пролет, считающийся непрерывным сверх поддержки»:

    Свободно означает, что конец полностью свободен от опоры, что позволяет перемещаться и вращаться.
    Штифт позволяет концу балки вращаться, но не перемещаться.
    Неподвижный прикрепляет конец балки к жесткому ограничивающему элементу, не допуская вращения или вертикального перемещения.

    Кнопка [Stress] и запись

    Это позволяет использовать встроенную базу данных допустимых напряжений NDS & Manufactured lumber для получения допустимых напряжений. Когда вы нажмете кнопку, вы увидите это окно выбора.Пожалуйста, обратитесь к разделу ранее в этом Руководстве пользователя, который дает информацию и использование для баз данных.

    Fb-Basic Разрешить.

    Введите допустимое напряжение изгиба. Это значение будет умножено на LDF, Cf и уменьшено на свободную длину (если применимо), чтобы определить допустимое значение Fb-Modified.

    Fv-Basic Allow.

    Введите базовое допустимое напряжение сдвига. Это значение будет умножено на LDF, чтобы получить Fv-Allowable.

    E

    Введите модуль упругости исследуемой балки.

    Коэффициент продолжительности нагрузки

    Коэффициент продолжительности нагрузки для каждого пролета будет применен к окончательным допустимым напряжениям (в соответствии с нормами, учитывающими гибкость балки). Этот коэффициент будет применяться к допустимым напряжениям изгиба и сдвига для увеличения / уменьшения грузоподъемности балки в зависимости от характера приложенной нагрузки.

    Флаг повторяющегося элемента

    Установите этот флажок, если многопролетную балку можно рассматривать как повторяющийся элемент в соответствии с определениями NDS.

    Вкладка типичного диапазона: от # 1 до # 8

    На каждой вкладке с №1 по №8 указывается информация для одной из балок многопролетной балки. Вкладка №1 — это крайняя левая балка, и вы двигаетесь вправо, чтобы определить дополнительные соседние пролеты.

    Описание диапазона

    Введите краткое описание этого диапазона. Оставить это поле пустым — нормально.

    Пролет

    Это равно расстоянию пролета сегмента балки.

    Le: Свободная длина

    Если на пролете на некотором расстоянии кромка сжатия не будет фиксироваться в боковом направлении, введите это расстояние. Эта длина будет использоваться, чтобы определить, попадает ли балка в классификацию коротких, промежуточных или длинных балок для определения допустимого напряжения изгиба.

    Для неразрезных балок помните, что истинное значение этого значения — это расстояние между точками обратного изгиба, и, скорее всего, НЕ будет расстоянием между опорами.

    Эта запись представляет собой неподдерживаемую длину кромки сжатия, скорректированную для типа пролета в соответствии с кодом AITC / UBC. Используйте следующую таблицу в качестве руководства.

    Тип пролета балки и характер нагрузки Значение эффективной длины, Le

    Однопролетная балка, нагрузка сосредоточена в центре 1,61 Lu

    Однопролетная балка, равномерно распределенная нагрузка 1,92 Lu

    Однопролетная балка, равные конечные моменты 1.84 Лю

    Консольная балка, точечная нагрузка на неподдерживаемом конце 1,69 Lu

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

    Однопролетная балка, любая другая нагрузка 1,92 Лю

    Левая фиксация, правая фиксация

    Определяет, как будут ограничиваться концы балки.

    Кнопка [Деревянная секция] и запись

    Используйте эту кнопку для отображения базы данных сечений древесины.В базе данных представлена ​​подборка пиломатериалов, клееных и промышленных пиломатериалов. См. Предыдущую главу, описывающую использование базы данных в Библиотеке проектирования конструкций. При нажатии [Деревянная секция] отобразится следующее окно выбора:

    Ширина балки

    Ширина балки определяется пользователем и будет использоваться для определения свойств сечения для напряжений и прогибов. Это значение можно изменить в любой момент в процессе анализа.Ширина также используется в качестве основы для процедуры выбора для определения необходимой глубины балки. Ширина должна быть ФАКТИЧНОЙ (не номинальной) шириной.

    Глубина луча

    Введите фактическую глубину балки, которая, в свою очередь, будет использоваться для определения коэффициента глубины (Cf), фактического напряжения изгиба, напряжения сдвига и прогибов. Это значение можно изменить в любое время для уточнения ваших проектов. Вы также можете оставить эту запись нулевой и нажать [F7], чтобы отобразить окно выбора. Оттуда программа автоматически определяет глубину стержня.

    Тип балки

    Этот выбор определяет способ расчета коэффициента объема. Если выбрано «Пилено», рассчитывается «Cf». Если выбран «GluLam», рассчитывается «Cv». Если выбрано «Произведенная или чистая сосна», то рассчитывается коэффициент NO (Cf или Cv).

    Применить динамическую нагрузку для этого диапазона?

    Эта запись определяет, будет ли использоваться или игнорироваться постоянная нагрузка, введенная для пролета. Запись ДА / НЕТ здесь дает вам простой способ опробовать различные альтернативные временные нагрузки для определения максимальных моментов и сдвигов на многопролетных балках.

    Прикладные нагрузки

    Униформа

    Равномерная постоянная и динамическая нагрузка, приложенная по всей длине центрального пролета. Вы должны знать, что вес балки не учитывается в программе, поэтому этот ввод должен включать поправку на вес балки. Эти значения могут быть положительными или отрицательными.

    Распределенная частичная длина

    Равномерная статическая и временная нагрузка, приложенная по всей или частичной длине центрального пролета. X-Left указывает расстояние от левой опоры до начала нагрузки, а X-Right — расстояние от левой опоры до правого конца нагрузки.Эти значения могут быть положительными или отрицательными.

    Распределенная трапеция

    Равномерная или переменная постоянная и временная нагрузка, приложенная по всей или частичной длине центрального пролета. DL / LL @ Left указывает величину постоянной или постоянной нагрузки на расстоянии X-Left. DL / LL @ Right указывает величину постоянной или постоянной нагрузки на расстоянии X-Right. Эти значения могут быть положительными, отрицательными или и тем, и другим. X-Left указывает расстояние от левой опоры до начала нагрузки, а X-Right — расстояние от левой опоры до правого конца нагрузки.

    Точечная нагрузка

    Концентрированная постоянная и постоянная нагрузка, приложенная к балке.

    Момент

    К балке приложен живой и мертвый момент.

    Вкладки результатов и графики

    Этот набор вкладок предоставляет рассчитанные значения, полученные в результате ввода данных на «Вкладки ввода данных». Поскольку пересчет выполняется при каждом вводе данных, информация на этих вкладках всегда отражает точные и текущие результаты, эскиз проблемы или диаграмму напряжения / прогиба.

    Вкладка результатов

    На этой вкладке отображаются ВСЕ рассчитанные значения для выбранной вкладки диапазона.

    Моменты и напряжения

    Это максимальные значения, которые следует использовать при расчете для данного пролета. Момент «среднего пролета» может возникнуть где угодно между двумя концевыми опорами. Не исключено, что этот номер рядом с опорой.

    Макс. Момент на среднем участке

    Для определения максимальных моментов используется следующая методика:

    Фиксированные конечные моменты рассчитываются для каждого пролета.Когда флаг LL установлен на NO, к этому пролету не применяются временные нагрузки.
    Распределение момента на 16 проходов выполняется по всей системе с восемью пролетами.
    Затем полученные конечные моменты применяются к каждому концу балки, и вычисляются результирующие моменты, сдвиги и прогибы для пролета. Для этого каждый луч делится на 250 шагов.

    Макс на левом и правом концах

    Максимальные значения расчетных моментов на концах (или над опорами при наличии консоли).

    Напряжение изгиба: фактическое и допустимое

    Допустимое напряжение изгиба, рассчитанное с учетом Cf, коэффициента продолжительности нагрузки, и на основе оценки допустимого напряжения изгиба из-за свободной длины. Фактическое напряжение изгиба — это максимум положительного или отрицательного момента, деленный на модуль сечения балки в этом месте пролета. Непрерывные балки будут иметь это значение, равное максимальному напряжению между опорами.

    Напряжение сдвига

    Допустимое напряжение — это рассчитанный коэффициент продолжительности нагрузки, применяемый к Fv (см. Ниже).Фактическое напряжение сдвига — это максимальное единичное напряжение сдвига на конце балки. Чтобы определить чистый сдвиг на конце балки, все нагрузки на расстоянии d от конца элемента вычитаются из концевого сдвига. Это значение умножается на 1,5 и делится на ширину луча, умноженную на глубину луча. Когда балка проходит непрерывно над опорой, оценивается сдвиг на ОБЕИХ СТОРОНАХ опоры.

    Макс. Прогиб

    С использованием приложенных нагрузок, опор и результатов распределения момента полученная кривая прогиба в 250 точках вдоль балки ищется для определения максимального прогиба и местоположения.Это максимальное отклонение с учетом перемещений как вверх, так и вниз. Отрицательный знак — отклонение вниз.

    Сдвиг с левой и правой опорами

    Приведены расчетные ножницы на каждой опоре. Это значение представляет собой максимальный сдвиг после проверки обеих сторон опоры.

    Реакции на левой и правой опорах

    Реакции рассчитываются с использованием статической нагрузки и динамической нагрузки, выбранной для приложения для каждого пролета.

    Значения запроса

    В этой области вы можете ввести расстояние вдоль пролета, измеренное от левой опоры, и рассчитать сдвиг, момент и прогиб в этом месте.

    Cf или Cv

    Этот элемент отображает размерный коэффициент «Cf» для распиленных элементов или объемный коэффициент «Cv» для клееных элементов.

    руб.

    Это значение рассчитывается на основе гибкости сжатой кромки балки и применяется как коэффициент к допустимому напряжению.

    Le

    Это эффективная длина, используемая при расчете Rb.

    Вкладка «Эскиз»

    На этой вкладке представлен эскиз балки с показанными нагрузками и результирующими значениями. Использование кнопки [Печать эскиза] позволяет распечатать эскиз в крупном масштабе на одном листе бумаги.

    Вкладка диаграмм

    Отображает диаграмму момента, сдвига и прогиба балки с приложенными нагрузками и конечными условиями.Обратите внимание на две вкладки …. «Графическая диаграмма» и «Таблица данных». На вкладке «Таблица данных» представлен весь внутренний анализ в точках 1/500 балки.

    Вкладка печати

    Эта вкладка позволяет вам контролировать, какие области расчета следует распечатать. Установка флажка будет означать, 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

    Справочный URL: http://www.ec-software.com/help/index.html?woodbeam.htm

    (PDF) Расчет деревянных балок на устойчивость при повышении формы плоского изгиба

    © Авторы, опубликовано EDP Sciences. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons

    Attribution License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

    MATEC Web of Conferences 196, 01003 (2018) https://doi.org/10.1051/matecconf/201819601003

    XXVII Семинар RSP 2018, Теоретический фундамент гражданского строительства

    Расчет деревянных балок на устойчивость

    усиление плоской формы гибки

    Антон Чепурненко1, * Вера Улянская1, Сердар Язьев1, Иван Зотов1

    1Донский государственный технический университет, ул. Социалистическая, 192, Ростов-на-Дону, Россия

    Аннотация. Рассмотрена задача устойчивости при изгибе плоской деревянной балки постоянного прямоугольного сечения

    сечения, нагруженной распределенной нагрузкой.

    Дифференциальное уравнение предназначено для случаев, когда груз находится не в

    центре тяжести. Решение уравнения выполняется численно

    методом конечных разностей. В случае приложения нагрузки к центру тяжести

    задача сводится к обобщенному секулярному уравнению.В

    остальных случаях итерационный алгоритм, разработанный авторами,

    реализован в пакете Matlab. Получено соотношение между значением критической силы

    и положением точки приложения нагрузки.

    Для этой зависимости выбрана линейная аппроксимирующая функция.

    1 Введение

    В целях снижения расхода древесины в конструкции деревянных балок прямоугольного сечения

    стараются увеличить отношение высоты поперечного сечения к его ширине.В этом случае возникает необходимость испытания на устойчивость формы плоских деформаций

    [1, 2].

    Задача устойчивости формы плоского изгиба деревянной балки постоянного прямоугольного сечения

    решается с помощью следующего дифференциального уравнения [3, 4]:

    2

    2

    2

    0,

    t

    y

    z

    M

    d

    GI EI

    dx

     

    (1)

    где G — модуль сдвига,

    — полярный момент инерции,

    — осевой момент инерции

    — изгибающий момент, θ — угол закрутки.

    Уравнение (1) написано для случая, когда нагрузка прилагается в центре поперечного сечения с силой тяжести

    . Текущие стандарты проектирования деревянных конструкций [5] основаны на решениях этого уравнения

    для различных вариантов крепления балки.

    В диссертации А. Карамышевой [6] было получено следующее дифференциальное уравнение, что

    учитывает переменную жесткость балки, а также нагрузку не только в центре тяжести:

     

    2

    2

    2 0 ,

    y

    z

    t

    t

    M

    d GI

    dd

    GI qa

    dx dx EI

    dx

     9000 9000 9000 9000 9000   

    

    

    (2)

    где a — расстояние от центра тяжести до места расположения груза.

    ___________________________

    * Автор для переписки: [email protected]

    Испытание на изгиб деревянной балки

    🕑 Время чтения: 1 минута

    Целью испытания деревянной балки на изгиб является изучение поведения деревянной балки на изгиб или изгиб и определение модуля упругости и модуля разрыва древесины.

    Рис. 1: Испытание на деревянную балку.

    Необходимое оборудование

    • 10-тонный Buckton UTM
    • Измерители отклонения
    • Деревянная балка
    • Измерительная лента

    Теория и принципы

    Модуль упругости при изгибе и прочности на изгиб определяют путем приложения нагрузки к центру испытательного образца, поддерживаемого в двух точках.Модуль упругости рассчитывается с использованием наклона линейного участка кривой нагрузки-прогиба.

    Прочность на изгиб каждого образца рассчитывается путем определения отношения изгибающего момента M при максимальной нагрузке F max к моменту его полного поперечного сечения.

    Для балки с простой опорой и центральной нагрузкой прогиб под нагрузкой равен:

    Где,

    Вт = приложенная нагрузка

    L = Эффективный пролет балки

    E = Модуль Юнга древесины

    I = момент инерции

    Процедура испытания

    1. Вставьте гибочное устройство в UTM.
    2. Измерьте ширину и глубину деревянной балки.
    3. Отрегулируйте опору на необходимое расстояние и закрепите ее на нижнем столе.
    4. Закрепите поперечный испытательный лоток на нижней стороне нижней поперечины.
    5. Закрепите его на роликах поперечных испытательных кронштейнов так, чтобы нагрузка приходилась на центр, и измерьте длину пролета балки между опорами для центральной нагрузки.
    6. Установите указатель нагрузки на ноль, подняв нижний столик.При приложении нагрузки прогиб, соответствующий каждой нагрузке, определяется по нониусной шкале на UTM.
    7. Запишите максимальный прогиб и максимальную нагрузку.
    Рис. 2: Деревянная балка во время нагрузки и после разрушения.

    Наблюдение и расчет

    b = ____ мм, h = ____ мм, l = ____ мм
    Разрывная нагрузка (P макс ): _____ тонн
    Модуль упругости при разрыве =

    Модуль упругости при разрыве обозначен в МПа

    Модуль упругости =

    Модуль упругости обозначается ГПа

    Тест

    Меры предосторожности
    1. Прикладывайте нагрузки постепенно, чтобы мы могли легко считывать отклонение по каждому показанию.
    2. Снимите манометры перед отказом нагрузки, в противном случае они могут быть повреждены.
    3. Не приближайтесь к машине во время приложения нагрузки, поскольку частицы могут нанести травму.

    Подробнее: Критерии проектирования деревянной бетонной опалубки с расчетными формулами

    Безопасность | Стеклянная дверь

    Подождите, пока мы подтвердим, что вы настоящий человек. Ваш контент появится в ближайшее время. Если вы продолжаете видеть это сообщение, напишите нам чтобы сообщить нам, что у вас возникли проблемы.

    Nous aider à garder Glassdoor sécurisée

    Nous avons reçu des activités suspectes venant de quelqu’un utilisant votre réseau internet. Подвеска Veuillez Patient que nous vérifions que vous êtes une vraie personne. Вотре содержание apparaîtra bientôt. Si vous continuez à voir ce message, veuillez envoyer un электронная почта à pour nous informer du désagrément.

    Unterstützen Sie uns beim Schutz von Glassdoor

    Wir haben einige verdächtige Aktivitäten von Ihnen oder von jemandem, der in ihrem Интернет-Netzwerk angemeldet ist, festgestellt.Bitte warten Sie, während wir überprüfen, ob Sie ein Mensch und kein Bot sind. Ihr Inhalt wird в Kürze angezeigt. Wenn Sie weiterhin diese Meldung erhalten, informieren Sie uns darüber bitte по электронной почте: .

    We hebben verdachte activiteiten waargenomen op Glassdoor van iemand of iemand die uw internet netwerk deelt. Een momentje geduld totdat, мы выяснили, что u daadwerkelijk een persoon bent. Uw bijdrage zal spoedig te zien zijn. Als u deze melding blijft zien, электронная почта: om ons te laten weten dat uw проблема zich nog steeds voordoet.

    Hemos estado detectando actividad sospechosa tuya o de alguien con quien compare tu red de Internet. Эспера mientras verificamos que eres una persona real. Tu contenido se mostrará en breve. Si Continúas recibiendo este mensaje, envía un correo electrónico a para informarnos de que tienes problemas.

    Hemos estado percibiendo actividad sospechosa de ti o de alguien con quien compare tu red de Internet. Эспера mientras verificamos que eres una persona real.Tu contenido se mostrará en breve. Si Continúas recibiendo este mensaje, envía un correo electrónico a para hacernos saber que estás teniendo problemas.

    Temos Recebido algumas atividades suspeitas de voiceê ou de alguém que esteja usando a mesma rede. Aguarde enquanto confirmamos que Você é Uma Pessoa de Verdade. Сеу контексто апаресера эм бреве. Caso продолжить Recebendo esta mensagem, envie um email para пункт нет informar sobre o проблема.

    Abbiamo notato alcune attività sospette da parte tua o di una persona che condivide la tua rete Internet.Attendi mentre verifichiamo Che sei una persona reale. Il tuo contenuto verrà visualizzato a breve. Secontini visualizzare questo messaggio, invia un’e-mail all’indirizzo per informarci del проблема.

    Пожалуйста, включите куки и перезагрузите страницу.

    Это автоматический процесс. Ваш браузер в ближайшее время перенаправит вас на запрошенный контент.