Балка составная из досок. Испытание разных составных балок

Балка составная из досок. Испытание разных составных балок

По своему проекту мне требовалось собрать составную балку, закрывающую пролёт4-еметра и являющуюся в дальнейшем частью стропил. Исходный пиломатериал — доска 50*100*3000, сухая, строганная.

Ошибка с балкой может быть катастрофой. Падать с высоты 2,5 метра на обрешетник основания мне совсем не хотелось. Поэтому, все балки после сборки подвергались испытанию и измерялся прогиб в центре при статичной нагрузке в75-тькилограммов.

Первый тип балки испытания провалил полностью. Т.е. прогиб составил более10-исантиметров. Ошибка была в том, что центральную доску я использовал метровой длины.

Выводы были сделаны и я собрал балку с3-хметровой центральной доской. К ней крепились по2-едоски(длиной — 2,2м) с каждой стороны.

Центр балки:

12-ть76-имиллиметровых самореза с каждой стороны дополняли6-тьспиц:

Прогиб в центре, при статичной нагрузки в75-тькилограмм, у данной балки составил 1,4 сантиметра. Попрыгал на ней — вроде держит. Т.е. уже получился более-менее рабочий вариант, но хотелось большего. Поэтому, следующую балку собрал из4-хдосок(первая из5-исобиралась). Саморезы вкручивал немного отступив от центра. Использовал только две шпильки, которые являлись дополнительным крепежом для короткой доски с каждой стороны. Центральная часть таким образом вообще получилась без стыков:

Прогиб у данной балки составил 1,3 сантиметра. Т.е. я выиграл по сравнению с предыдущим типом целый миллиметр и сильно упростил сборку.

Коли пошла такая пьянка, решил испытать ещё один вариант балки. Между досками проложил оцинкованную листовую сталь, толщиной 2,5 миллиметра:

Мой образ в голове подсказывал, что сталь будет препятствовать дереву растягиваться при нагрузки сверху в нижней части и сдавливаться в верхней части. Плотно зажатый между досок лист стали не будет скручиваться.

Балка с металлическими листами показала рекордно низкий прогиб при статичной нагрузке — 1,1 сантиметра. Значительно активнее сопротивлялась при прыжках на ней. Выигрыш в2-амиллиметра не стоил затраченных усилий и средств на модификацию.

Единственную балку со стальными листами решил разместить в середине крыши. Возможно, при более сильных нагрузках и при более длинном пролёте использование листовой стали — оправдано. В моём случае — это барство.

Но я не остановился на этом, на следующий день собрал балку, только уже скреплял доски не76-имиллиметровыми саморезами, а120-имиллиметровыми. Результат прогиба — не изменился и составил — 1,3 сантиметра.

Таким образом, в моём случае, для пролёта4-еметра, используя3-хметровую доску. Оптимальнее всего собирать балку из4-хдосок.3-ицеликовые, кладутся друг на друга, смещая каждую на 70 сантиметров от предыдущей.4-уюдоску, распиливаем на2-акуска длиной 1,4 метра и доставляем с двух сторон. Саморезы — не менее76-имиллиметров.

Когда балка будет являться частью стропил она будет прогибаться ещё меньше. Когда на перекрытия настелю пол и снизу обошью потолком — прогиб вообще не будет заметен.

Расходы:

1) Изоспан АП(70 кв.м) — 1’447 рублей 20 копеек.
2) Саморез 5*100 — 300 штук — 687 рублей.
3) Доска 50*100*3000(сухая, строганная) — 27 штук — 5’572 рубля 80 копеек.
4) Антисептик, бесцветный, Олимп, 2,7 литра — 2 шт. — 730 рублей.
5) Уголок крепёжный 70*70*55 — 4 штуки — 126 рублей 72 копейки.
6) Саморез 5*120 — 200 штук — 578 рублей.
7) Лист оцинкованной стали, 2,5 мм — 485 рублей.

Итого: 9’626 рублей 72 копейки.

Сборные балки перекрытия из досок. Балки из доски 150

Эволюция возведения перекрытий в частном строительстве шла не от простого к сложному, а наоборот- от сложного к простому. Так, в русской избе перекрытия имели непростую конструкцию. Ее основным несущим элементом служила массивная балка- матица, позволявшая при перекрывании значительного пролета (шириной около 6

13-15. Для монтажа быстровозводимых перекрытий широко используют рассчитанные на различный уровень нагрузок крепежные элементы (13), изготовленные из оцинкованной стали (хомуты, кронштейны, уголки ип.). От их правильного применения зависит качество конструкции. Такие элементы закрепляют саморезами (14), а при необходимости еще и мощными шурупами-глухарями (15).

Эта конструкция изменилась, когда появилась технология создания более эстетичных перекрытий из бруса и настилов из доски. Вконце ХХ в. возникли перекрытия с балками из бруса и лагами из доски, а затем и перекрытия только из широкой доски.

Затем инициативу "упрощения" у проектировщиков перехватили рядовые строители. Врезультате возникли перекрытия, без каких-либо расчетов собираемые из доски 15050мм, устанавливаемой на кромку с шагом 600мм. Всего 2-3ч- и перекрытие готово. Скажете, сказка? Кошмар! К сожалению, данным способом перекрывают как небольшие пролеты, так и те, ширина которых значительно превосходит допустимый предел для перекрытий подобной конструкции. Апредел этот по подсчетам весьма невелик- он чуть превышает 3м. Иникто не задумывается о последствиях: в лучшем случае созданное перекрытие прогнется, в худшем- рухнет. Теперь перейдем к более прогрессивным вариантам.

16-18. Клееные балки (16) можно смело оставлять видимыми в интерьере, после шлифовки и покрытия декоративно-защитным составом они прекрасно сочетаются с другими строительными материалами и любым стилем внутреннего оформления (17, 18).

Спаренные балки из доски. Типы и виды деревянных перекрытий

По предназначению деревянные балки перекрытия разделяются на такие виды:

• подвальное;
• чердачное;
• междуэтажное.

С каждым из подвидов следует ознакомиться более детально.

Подвальное

Конструкция должна обладать высокими показателями прочности, выдерживать значительные усилия, ведь балки будут служить основой для устройства пола. Если в проекте жилого дома предусмотрен подвал или гараж для автомобиля, то деревянные бруски заменяют металлическими несущими конструкциями. Это связано с быстрым разрушением дерева от воздействия высокой влажности. Альтернативным вариантом считается уменьшение расстояния между балками перекрытия и обработка деревянных элементов антисептиком.

Чердачное

Перекрытие устанавливается независимо или является продолжением кровельной стропильной системы. Лучшие технические характеристики у первого варианта. Устраивать независимое перекрытие более рационально, такая конструкция улучшает звукоизоляционные показатели всего дома, считается ремонтопригодной.

Междуэтажное

Конструкция балок перекрытия в каркасном доме имеет свои особенности. Одна сторона деревянного бруса используется в качестве опорных элементов для крепления потолка, вторая (верхняя часть) применяется в качестве лаг для монтажа напольного покрытия. Пространство между балками межэтажного перекрытия заполняют минеральной ватой или другим теплоизоляционным материалом, пароизоляционная мембрана применяется в обязательном порядке. В нижней части пирога закрепляют гипсокартонные листы, сверху застилают дощатый деревянный пол.

Источник: https://dom-na-vodah.ru/novosti/sostavnye-balki-iz-dosok-kak-izgotovit-balku-perekrytiya-iz-dosok-dlinoy-6-metrov-razmerom

Составная деревянная балка. Определение размеров сечения деревянной балки по формулам

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

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

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

Для определения нагрузок на балку плотность древесины хвойных пород для конструкций помещений с нормальным режимом эксплуатации принимается 500 кг/м³. Для влажных помещений и сооружений на улице — 600 кг/м³.

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

Для нормальных условий эксплуатации конструкций при действии нагрузок:

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

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

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

На прочность балка проверяется по действию максимального момента изгиба:

σ = М/W_р≤ R_и

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

Подбор сечения рассчитывается, исходя из требуемого момента сопротивления Wтр:

W_тр= М / R_и

Для прямоугольного сечения:

Для круглых сечений:

Проверка жёсткости производится на действие нормативных нагрузок:

• f — предельный прогиб балки;
• l — расчётный пролёт балки в см;
• f/l — относительный прогиб, который не должен превышать: 1/250 — для перекрытий между этажами; 1/200 — для перекрытий чердака;
• J — момент инерции в см⁴;
• q^н— нормативная нагрузка в кг/пог. см;
• Е = 10 000 МПа, 100 000 кг/см²— модуль упругости древесины;
• с — предельно допустимый коэффициент для отношения l/h, где h — высота сечения балки: 18,4 — для междуэтажных перекрытий; 23,0 — для чердачных перекрытий.

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

Для примера рассчитаем деревянную балку междуэтажного перекрытия. Пролёт l = 4,5 м; вес перекрытия — g = 200 кг/м²; временная нагрузка p = 150 кг/м²; расстояние в плане между осями балок а = 0,9 м; материал балки — сосна R_и= 130кг/см²; m коэффициент условия работы — 1,0.

Расчётная нагрузка на 1 пог. м элемента:

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

Момент сопротивления, который необходим, определяется из условия прочности:

Таблица моментов сопротивления W в см³прямоугольных сечений

По специально рассчитанным таблицам можно подобрать прямоугольное сечение элемента — bхh. Принимаем брус 8х24 см (W = 768 см³). В рассматриваемом случае отношение l/h = 450 : 24 = 18,75, а предельно допустимое с = 18,4 — для междуэтажных перекрытий. Исходя из этого, расчёт на прогиб не производится.

Сращивание досок для балок перекрытия. Сращивание и усиление

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

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

Подпорная колонна в середине пролета резко уменьшает нагрузку на изгиб.

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

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

Сращивание нахлестом.

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

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

Сборные балки из трех тонких досок.

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

Способов не так уж много:

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

В последнем случае полезно знать одну тонкость:

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

Наращенные по высоте балки дают максимальное увеличение несущей способности.

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

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

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

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

Балка с усилением фанерой.

Сдвоенные балки перекрытия. Типовая конструкция перекрытия на балочных опорах

Устройство деревянного перекрытия между этажами обычно отличается от конструкции потолка по ряду параметров, прежде всего, по способу укладки деревянных балок и толщине. Если при обустройстве потолка деревянные несущие элементы чаще всего опираются на стены или специально сформированный бетонный пояс, то перекрытие между этажами приходится врезать в стены коробки. Соответственно, требования к прочности балок и толщине перекрытия между этажами намного жестче, чем для потолка.

Конструктивно деревянное перекрытие собирается из следующих деталей:

• Опорные деревянные балки, воспринимающие вес всех элементов конструкции, массу мебели, бытовой техники, людей, – всего, что находится этажом выше;
• Подшивка фанерой или плитами ОСБ потолочной поверхности;
• Система лагов с досками пола верхнего этажа;
• Уложенные на деревянную обрешетку маты или плиты теплоизоляции;
• Пленка гидроизоляции от протечек влаги с пола этажом выше и обязательно пароизоляция, препятствующая проникновению водяных паров в элементы деревянного перекрытия с нижнего этажа.

Устройство деревянного перекрытия между этажами в значительной степени напоминает кровельный пирог обычной двухскатной крыши, но существует одна особенность. Если стропила имеют хотя бы одну точку крепления на шарнире, то деревянные балки перекрытия между этажами чаще всего приходится укладывать по свободно-скользящей схеме, без фиксации в точках опоры. При условии, что расстояние между стенами не более 3 м.

Такие схемы используют в домах с кирпичными и бетонными стенами, где жесткость коробки позволяет применять самоустанавливающиеся деревянные перекрытия. Что это дает? Независимо от осадки здания и давления на пол верхнего этажа, плоскость перекрытия будет оставаться в одном и том же положении.

Если длина балок деревянного перекрытия превышает 4,5 м, или стены дома изготавливаются из слабых материалов, например, газобетонных блоков, пенобетона, арболита, несущие перекрытия между этажами обязательно нужно укреплять дополнительными уголками, анкерами, подкосами и штыревыми заделками.