Соединение деревянных балок перекрытия по длине
Как все устроено
Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна — невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.
Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию. От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.
- Обеспечить их достаточную несущую способность при расчетных долговременных нагрузках;
- Если речь идет о перекрытии над неотапливаемым подвалом или под неэксплуатируемым чердаком — организовать достаточно эффективную теплоизоляцию, соответствующую требованиям климатической зоны, в которой вы проживаете.
Выполнить эффективную межэтажную шумоизоляцию;
Расчет несущей способности
Как рассчитать деревянные балки перекрытий при известных пролете и шаге?
Общая информация
Максимальный пролет нами уже упоминался: он ограничен длиной поставляемого бруса.
Однако оптимальным значением пролета для деревянных несущих конструкций считаются 2,5 — 4 метра. Среди прочего, меньший пролет позволяет обойтись брусом меньшего сечения, что удешевляет конструкцию перекрытия.
Оптимально использование в качестве балок бруса с прямоугольной формой сечения. Его высота должна относиться к ширине как 1,4:1. В этом случае мы получаем максимальную несущую способность при опять-таки минимальных расходах.
Однако: реальные сечения деревянного бруса заставляют несколько отклоняться от оптимальной пропорции размеров.
Балка должна опираться на стену как минимум 12 сантиметрами свой длины от края.
Опирающийся на стену край гидроизолируется со всех сторон, кроме торца. При заделке торца непроницаемым для влаги материалом торцы рано или поздно загниют из-за отсутствия естественной сушки.
При расчете межэтажных перекрытий обычно используют расчетное значение полной нагрузки (собственный вес перекрытия и эксплуатационная нагрузка) в 400 кгс/м2.
Однако для неэксплуатируемых чердаков это значение может быть уменьшено.
Холодный чердак нетребователен к прочности перекрытия.
Таблицы сечений
Начнем с подбора сечения прямоугольного бруса для нагрузки 400 кгс/м2 при разных значениях пролета и шага между балками.
| Шаг/пролет | 200 см | 300 см | 400 см | 500 см | 600 см |
| 60 см | 7,5х10 см | 7,5х20 см | 10х20 см | 12,5х20 см | 15х22,5 см |
| 100 см | 7,5х10 см | 10х17,5 см | 12,5х20 см | 15х22,5 см | 17,5х25 см |
При сооружении чердачного перекрытия под неэксплуатируемым чердаком расчетная нагрузка может лежать в пределах 150 — 350 кгс/м2. При шаге между балками в один метр их сечения в сантиметрах должны быть следующими:
| Расчетная нагрузка, кгс/м2/ пролет, см | 300 | 400 | 500 | 600 |
| 150 | 5х14 | 6х18 | 8х20 | 10х22 |
| 200 | 5х16 | 7х18 | 10х20 | 14х22 |
| 250 | 6х160 | 7х20 | 12х20 | 16х22 |
| 350 | 7х160 | 8х20 | 12х22 | 20х22 |
Еще одна таблица содержит минимальные диаметры круглых балок (оцилиндрованного бревна) при нагрузке 400 кгс/м2 и шаге 1 метр.
| Пролет, см | Диаметр бревна, см |
| 200 | 13 |
| 300 | 17 |
| 400 | 21 |
| 500 | 24 |
| 600 | 27 |
Сращивание и усиление
Как нарастить деревянную балку перекрытия, если приобретенный вами брус имеет длину меньше необходимого пролета?
Первое и основное: при любом способе сращивания полученная балка будет иметь намного меньшую прочность, чем цельнодеревянная. Идеальным решением будет строительство дополнительной несущей стены с уменьшением пролета. Как вариант — под места сращивания устанавливаются подпорные колонны.
Подпорная колонна в середине пролета резко уменьшает нагрузку на изгиб.
Как удлинить деревянную балку перекрытия, если нагрузка на нее незначительна (например, наверху находится неэксплуатируемый чердак)?
Наиболее надежный способ — соединение двух брусьев без уменьшения толщины каждого из них. Элементы просто соединяются стальными шпильками с широкими шайбами внахлест; дополнительно усилить соединение можно, проклеив его казеиновым, альбуминовым клеем или обычным ПВА.
Важно: места сращивания при о тсутствии подпорных стен или колонн располагаются вразбежку, со смещением от балки к балке. В этом случае несущая способность перекрытия будет максимальной.
Еще одно неплохое решение — сооружение сборных балок из трех широких досок небольшой толщины (25 — 50 мм). И в этом случае соединения досок встык внутри каждой балки и между смежными балками располагаются вразбежку; доски проклеиваются по длине и дополнительно стягиваются шпильками.
Сборные балки из трех тонких досок.
Как усилить деревянные балки перекрытия при возросших требованиях к их несущей способности (например, при превращении холодного чердака в мансарду)?
Способов не так уж много:
- Возведение подпорных колонн или стен с уменьшением пролета;
- 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?
- Ставим в середине пролета под каждую вторую балку временные подпорки из бруса, убирая прогиб перекрытия.
- 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.
- Переставляем подпорные колонны и повторяем операцию с оставшимися балками.
Крепления для соединения деревянных балок
Такие крепления применяются, прежде всего, в том случае, если необходимо дополнительно стабилизировать прямоугольные соединения балки.
Они устанавливаются под углом 135°, для крепления под другим углом используется соединитель с регулируемым углом.
В качестве альтернативы вы можете использовать универсальные соединители (многофункциональные Соединители) с прорезанными концами Бедер. Эти соединители имеют заданную точку изгиба, так что они могут быть адаптированы к любому требуемому углу. Таким образом, эти соединители для балок можно использовать очень разнообразно.
Утепление
Инструкция по сооружению утепленного перекрытия нами уже приведена; однако расчет утепляющего слоя в зависимости от применяемого материала и климатических условий нуждается в комментариях.
Основное свойство любого утеплителя — его теплопроводность. Чем она ниже, чем лучшее утепление обеспечивается слоем фиксированной толщины.
Для каждого региона страны в зависимости от зимних температур в нем российским СНиП 23-02-2003 предлагаются собственные нормы теплового сопротивления ограждающих конструкций.
Тепловое сопротивление складывается из сопротивления каждого из слоев стены или перекрытия; однако именно для перекрытий свойствами настила, паро- и гидроизоляции можно пренебречь, поскольку их теплоизолирующие качества серьезно уступают таковым у любого современного утеплителя.
95% теплоизоляции обеспечиваются уложенным между балок утеплителем.
Толщина слоя утеплителя рассчитывается по простейшей формуле: она равна произведению расчетного теплового сопротивления и коэффициента теплопроводности выбранного теплоизоляционного материала.
Важный момент: все значения приводятся в единицах СИ; соответственно, результат мы получим в метрах. Для вычисления слоя утеплителя в сантиметрах его достаточно умножить на 100.
Очевидно, для расчета не хватает только справочных данных. Чтобы избавить читателя от их поиска, приведем эти значения здесь.
| Город | Нормированное тепловое сопротивление перекрытия, (м2*С)/Вт |
| Архангельск | 4,6 |
| Калининград | 3,58 |
| Москва, Пенза, Саратов | 4,15 |
| Краснодар | 2,6 |
| Астрахань | 3,6 |
| Оренбург | 4,49 |
| Пермь | 5,08 |
| Тюмень | 4,6 |
| Омск | 4,83 |
| Екатеринбург | 4,38 |
| Сургут | 5,28 |
| Красноярск | 4,71 |
| Чита | 5,27 |
| Хабаровск | 4,6 |
| Владивосток | 4,03 |
| Петропавловск-Камчатский | 4,38 |
| Магадан | 5,5 |
| Анадырь | 6,39 |
| Верхоянск | 7,3 |
Суровый климат Верхоянска заставляет серьезно озаботиться утеплением.
| Утеплитель | Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м2*С) |
| Пенопласт С-25 | 0,04 |
| Экструдированный пенополистирол | 0,031 |
| Пенополиуретан | 0,04 |
| Стекловата (маты) | 0,05 |
| Пеностекло | 0,1 |
| Базальтовая вата | 0,042 |
Уточним: реальные значения теплопроводности могут меняться в зависимости от плотности материалов и атмосферной влажности. Зависимость в обоих случаях линейная: рост плотности и влажности ведет к увеличению теплопроводности.
Давайте в качестве примера своими руками выполним расчет утепления перекрытия над холодным подполом для дома, построенного в Астраханской области.
Утеплитель — базальтовая вата.
На фото — плитный утеплитель на основе базальтовой ваты.
- Нормированное теплосопротивление из верхней таблицы берется равным 3,6 (м2*С)/Вт.
- Теплопроводность базальтовой ваты равна 0,042 Вт/(м2*С).
- Минимально необходимая толщина утеплителя, таким образом, равна 3,6*0,042=0,1512 метра, или 15 сантиметров.
Конструкция деревянного перекрытия
Деревянное перекрытие уступает по показателям прочности и жёсткости железобетону, поэтому его устраивают в жилых домах до четырёх этажей. Изготавливают балки из леса хвойных пород (сосна, ель, пихта и т. д.). Длина балок чаще всего составляет 5–6,5 м. В каменных зданиях балки укладывают на расстоянии (по оси), кратному размеру кирпича или блоков.
1. Глухая заделка. 2. Открытая заделка. 3. Соединение балок встык. 4. Соединение балок вразбежку. a — кирпичная стена, b — балка, c — внутренняя опора, d — накладка металлическая e — гидроизоляция
В наружные каменные стены балки заделываются глухим и открытым способом. Не зависимо от способа заделки необходимо предусмотреть меры по предотвращению конденсации паров воздуха в гнёздах стен. Это происходит при их толщине менее чем в два кирпича. В более толстых стенах конденсат в гнёздах не образуется.
Глубина гнезда для опоры балки в каменных зданиях, исходя из прочности кладки на сжатие, принимается 0,6–0,8 h (h — высота балки). Минимально допустимый размер опоры составляет 150 мм. Обычно он принимается 180–200 мм. При этом балка не должна доходить до стены на 3–6 см, чтобы обеспечить доступ воздуха к её торцу.
Балки перекрытия пропитываются антисептическими составами, а конец обязательно изолируется двумя слоями гидроизоляции (толь, пергамин). Место между стеной и боковой поверхностью балки заполняется раствором.
Каждую третью балку необходимо соединить анкером с наружной стеной. Анкер одним концом заделывается в стену, дугой конец крепится к балке. Между собой они тоже соединяются при опоре на внутренние стены.
Черновой пол настилается двумя способами:
- Щиты или доски укладываются на черепные бруски при помощи накладных планок.
- Сплошная укладка щитов (досок) непосредственно на черепные бруски.
Балки и лаги подбиваются снизу щитами из тонкой доски, ГКЛ, ГВЛ, ОСП или другими листовыми материалами.
Стелется мембранная изоляция, на которую укладывается тепло- и звукоизоляционный слой. Это может быть насыпной, плитный или рулонный утеплитель, закладываемый между балками.
1. Балки перекрытия. 2. Подшивка. 3. Черновой пол. 4. Утеплитель 5. Пароизоляция
На теплоизоляции также устраивается слой пароизоляции. Далее производится устройство чистого пола, который может крепиться к лагам или непосредственно к балкам. Лаги укладываются на балки перекрытия. Между утеплителем и верхним краем балок оставляется зазор для доступа воздуха к деревянным конструкциям перекрытия.
Деревянные балки перекрытия — размеры и нагрузки
Сделали деревянное перекрытие в брусовом доме, а пол трясётся, прогибается, появился эффект «батута»; хотим делать деревянные балки перекрытия 7 метров; нужно перекрыть комнату длиной в 6, 8 метров так, чтобы не опирать лаги на промежуточные опоры; какой должна быть балка перекрытия на пролет 6 метров, дом из бруса; как быть, если хочется сделать свободную планировку – такие вопросы часто задаются форумчанами.
Maxinova ( Пользователь FORUMHOUSE)
У меня дом примерно 10х10 метров. На перекрытие я «кинул» деревянные лаги, их длина — 5 метров, сечение — 200х50. Расстояние между лагами – 60 см. В процессе эксплуатации перекрытия выяснилось, что когда дети бегают в одной комнате, а ты стоишь в другой, то по полу идёт достаточно сильная вибрация.
И подобный случай далеко не единственный.
елена555 ( Пользователь FORUMHOUSE)
Не могу понять, какие балки для межэтажных перекрытий нужны. У меня дом 12х12 метров, 2-х этажный. Первый этаж сложен из газобетона, второй этаж мансардный, деревянный, перекрыт брусом 6000х150х200мм, уложенным через каждые 80 см. Лаги положены на двутавр, который опирается на столб, установленный посередине первого этажа. Когда хожу по второму этажу, то чувствую тряску.
Балки на длинные пролеты должны выдерживать большие нагрузки, поэтому, чтобы возвести прочное и надёжное деревянное перекрытие с большим пролётом, их нужно тщательно рассчитать.
В первую очередь, необходимо понять, какую нагрузку сможет выдержать деревянная лага того или иного сечения. И потом продумать, определив нагрузку для балки перекрытия, какие надо будет делать черновое и финишное покрытие пола; чем будет подшиваться потолок; будет ли этаж полноценным жилым помещением или нежилым чердаком над гаражом.
Чтобы рассчитать нагрузку на балки перекрытия, нужно сложить:
- Нагрузку от собственного веса всех конструкционных элементов перекрытия. Сюда входит вес балок, утеплителя, крепежа, покрытия пола, потолок и т.д.
- Эксплуатационную нагрузку. Эксплуатационная нагрузка может быть постоянной и временной.
При подсчёте эксплуатационной нагрузки учитывается масса людей, мебели, бытовых приборов и т.д. Нагрузка временно возрастает при приходе гостей, шумных торжествах, перестановке мебели, если её отодвинуть от стен в центр комнаты.
Поэтому при расчёте эксплуатационной нагрузки необходимо продумать всё – вплоть до того, какую мебель планируется ставить, и есть ли вероятность в будущем установки спортивного тренажёра.
За нагрузку, действующую на деревянные балки перекрытия большой длины, принимаются следующие значения (для чердачных и межэтажных перекрытий):
- Для междуэтажных перекрытий и перекрытий мансардного этажа общая нагрузка берётся из расчёта 350-400 кг/кв.м.
- Чердачное перекрытие – 150 кг/кв.м. Где (по СНиП 2.01.07-85), с учётом коэффициента запаса – 50 кг/кв.м – это нагрузка от собственного веса перекрытия, а 100 кг/кв.м — нормативная нагрузка.
Если на чердаке планируется хранить вещи, материалы и прочие, необходимые в быту предметы, то нагрузка принимается равной 250 кг/кв.м.
Определение размеров сечения деревянной балки по формулам
Чаще несущие элементы междуэтажного или чердачного перекрытия представляют собой балки с одним пролётом и свободным опиранием на несущую стену или столб.
1. Круглое бревно. 2. Брус с двумя кантами. 3. Брус, четыре канта. 4. Составная балка. 5. LVL брус. 6. Балка Nascor 7. Доска
Они воспринимают изгиб от веса всего перекрытия и временной полезной нагрузки (мебель, люди и т.
д.). Расчётным путём определяются необходимые размеры балки. Условием для этого является заданная прочность и жёсткость несущего элемента.
Для определения нагрузок на балку плотность древесины хвойных пород для конструкций помещений с нормальным режимом эксплуатации принимается 500 кг/м 3 . Для влажных помещений и сооружений на улице — 600 кг/м 3 .
Предел прочности хвойной древесины, работающей на изгиб, составляет 75 МПа. Показатель жёсткости (модуль упругости Е) определяет её способность деформироваться при действии каких-либо нагрузок.
Для нормальных условий эксплуатации конструкций при действии нагрузок:
- Е = 10 000 Мпа — вдоль волокон;
- поперёк волокон показатель Е уменьшается почти в 50 раз.
На показатели надёжности древесины также влияет температура. В случае её повышения предел прочности и модуль упругости уменьшаются. При этом повышается хрупкость деревянных изделий. То же происходит и при воздействии отрицательных температур.
Для расчёта любой конструкции определяются нормативные и расчётные нагрузки.
Расчётную нагрузку получают, умножая величину нормативной нагрузки на n — коэффициент надёжности (перегрузки), который учитывает, в каких условиях работает конструкция.
На прочность балка проверяется по действию максимального момента изгиба:
- σ — напряжение в балке;
- Wр — расчётный момент сопротивления;
- Rи — расчётное сопротивление по изгибу, которое для древесины хвойных пород равно 13 МПа.
Подбор сечения рассчитывается, исходя из требуемого момента сопротивления Wтр:
Для прямоугольного сечения:
Для круглых сечений:
Проверка жёсткости производится на действие нормативных нагрузок:
- f — предельный прогиб балки;
- l — расчётный пролёт балки в см;
- f/l — относительный прогиб, который не должен превышать: 1/250 — для перекрытий между этажами; 1/200 — для перекрытий чердака;
- J — момент инерции в см 4 ;
- q н — нормативная нагрузка в кг/пог. см;
- Е = 10 000 МПа, 100 000 кг/см 2 — модуль упругости древесины;
- с — предельно допустимый коэффициент для отношения l/h, где h — высота сечения балки: 18,4 — для междуэтажных перекрытий; 23,0 — для чердачных перекрытий.
В случае, когда l ≤ ch, балки проверяются только на прочность. Если l > ch, они проверяются только на жёсткость.
Для примера рассчитаем деревянную балку междуэтажного перекрытия. Пролёт l = 4,5 м; вес перекрытия — g = 200 кг/м 2 ; временная нагрузка p = 150 кг/м 2 ; расстояние в плане между осями балок а = 0,9 м; материал балки — сосна Rи = 130кг/см 2 ; m коэффициент условия работы — 1,0.
Расчётная нагрузка на 1 пог. м элемента:
q = (g н n + p н n1) · a = (200 ∙ 1,1 + 150 ∙ 1,4) ∙ 0,9 = 387 кг/пог. м
- n, n1 — коэффициенты надёжности постоянной и временной полезной нагрузок.
Момент сопротивления, который необходим, определяется из условия прочности:
Таблица моментов сопротивления W в см 3 прямоугольных сечений
| b | h | ||||||
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| 21 | 588 | 661 | 735 | 808 | 882 | 955 | 1029 |
| 22 | 645 | 726 | 807 | 887 | 968 | 1049 | 1129 |
| 23 | 705 | 793 | 882 | 970 | 1058 | 1146 | 1234 |
| 24 | 768 | 864 | 960 | 1056 | 1152 | 1248 | 1344 |
| 25 | 833 | 937 | 1041 | 1146 | 1250 | 1354 | 1458 |
| 26 | 901 | 1014 | 1127 | 1239 | 1352 | 1465 | 1577 |
По специально рассчитанным таблицам можно подобрать прямоугольное сечение элемента — bхh.
Принимаем брус 8х24 см (W = 768 см 3 ). В рассматриваемом случае отношение l/h = 450 : 24 = 18,75, а предельно допустимое с = 18,4 — для междуэтажных перекрытий. Исходя из этого, расчёт на прогиб не производится.
Угловые соединители для деревянных балок
Угловые соединители или угловые листы подходят, прежде всего, для прямоугольных деревянных соединений, на которые не будет действовать большая нагрузка. Поэтому они часто используются при изготовлении мебели и при внутренней отделке помещений.
Угловые соединители предлагаются в различных размерах и исполнениях, например, в качестве угла с перфорированной пластиной или с продольными отверстиями. Таким образом, они могут быть очень универсальными.
Для обеспечения большей устойчивости нужно использовать специальные соединители для тяжелых условий эксплуатации.
Виды сращивания стропил по длине
При возведении скатных кровель для изготовления стропил стараются брать цельный брус или жерди, но такая возможность у строителей есть далеко не всегда.
Для стропильных ног длинных скатов и накосных стропил вальмовых крыш найти брус необходимой длины бывает очень сложно. Тем не менее, если деревянные балки требуемой длины будут найдены, их доставка на строительную площадку может оказаться невозможной или неоправданно дорогой. В таких ситуациях стропило набирают из нескольких элементов, которые соединяют различными способами.
Сращивание встык
Данный способ наращивания стропил до нужной длины заключается в следующем: два бруса подрезаются под углом в 90 градусов к продольной оси, после чего их стыкуют, совмещая торцы. Очень важно, чтобы торцы плотно прилегали друг к другу, обеспечивая таким образом сопротивление изгибу. Для закрепления соединения на него с двух сторон накладывают отрезки деревянных досок, которые прибиваются несколькими размещенными в шахматном порядке гвоздями. Вместо досок могут быть использованы металлические планки, в этом случае их следует прикручивать к стропилу саморезами.
Сращивание косым прирубом
Название данного способа обусловлено тем, что подрезку концов объединяемых балок делают не перпендикулярно, а под углом в 45 градусов.
Затем балки соединяют, совмещая косо срезанные поверхности, а место соединения фиксируют болтом диаметром от 12 до 14 мм.
Наращивание стропил соединением внахлест
Два бруса, служащие составными частями будущего стропила, прикладывают друг к другу боковыми поверхностями, закрепляя получившееся соединение гвоздями. Величина нахлеста (длина перекрываемых соединением частей балок) должна составлять 1000 мм. Гвозди располагают в шахматном порядке. При желании их можно заменить шпильками или болтами. В этом случае с двух сторон крепежного элемента обязательно следует установить шайбы.
Сращивание спаренных стропил
При отсутствии бруса или жердей с достаточной площадью поперечного сечения применяют спаренные стропила. Такое стропило изготавливают из двух стропильных досок, совмещенных широкой гранью и сбитых вместе гвоздями. В такую стропильную ногу гвозди, как и в предыдущем варианте, забивают в шахматном порядке. При недостаточной длине спаренные стропила также приходится сращивать.
При этом используется сопряжение – такой способ соединения двух элементов, когда их конструкции частично соединяются в одну. Одна из досок спаренного стропила подрезается перпендикулярно своей оси так, что оставшаяся доска выступает за ее торец примерно на метр. Доски второго элемента также подрезаются, но в зеркальном порядке. Теперь обе части сращиваемого стропила можно соединить, при этом их выступающие доски соединятся внахлест, одновременно образуя стыковое соединение с подрезанными досками. Сопряжение закрепляют гвоздевым боем в шахматном порядке.
Информация к сведению
Применяемые на практике способы сращивания стропил не предполагают наличия в соединении жесткости на изгиб. Как правило, при сращивании отдельных элементов образуется пластичный шарнир. По этой причине место соединения рассчитывают так, чтобы изгибающий момент в нем стремился к нулю. Оптимальным считается установка соединения на таком участке, чтобы расстояние от него до опоры составляло 15% пролета стропила.
Типы соединений стальных балок и их детали
🕑 Время чтения: 1 минута
В конструкциях используются различные типы соединений стальных балок. Соединения стальных балок подразделяются на две группы, а именно каркасные и сидячие соединения. В соединениях рамных стальных балок балка соединяется с опорным стальным элементом через фитинги, тогда как в случае соединений с опорой балка располагается на опоре, как и в случае, когда балка размещается на каменных стенах. В этой статье обсуждаются различные типы соединений стальных балок.
Рис.1: Различные типы стальных пучков с пучком.
Ниже приведены различные типы соединений балок:
- Болтовые соединения
- Резьбовые соединения
- Сварные рамные соединения
- Сварные соединения седла
- Соединения торцевой пластины
- Специальные соединения
- Простые, жесткие и полужесткие соединения
В этом типе соединения стальные балки соединяются с опорными элементами, будь то стальные балки или колонны с углом соединения стенок, как показано на рисунке 3.
Рис. 3: Болтовое соединение стальной балки
Обычно соединение проектируется с учетом нагрузок на конце балки. При проектировании соединения необходимо учитывать прочность, тип и размер крепежных элементов, а также прочность основных материалов. Минимальная длина соединительного уголка должна быть не менее половины ширины стенки балки в свету. Эта мера предназначена для обеспечения достаточной жесткости и стабильности. Существуют различные стандартные размеры болтовых рамных соединений, а также их пропускная способность, предусмотренная кодами. Целью такого стандартизированного соединения является увеличение скорости проектирования. Рекомендуется использовать минимальное соединение, достаточное для того, чтобы выдержать приложенную нагрузку, чтобы сделать конструкцию максимально экономичной.
Стальная балка с болтовым соединением Существует два основных типа болтовых посадочных соединений, включая неусиленные болтовые посадочные соединения и усиленные болтовые посадочные соединения, как показано на Рисунке 4 и Рисунке 5.
Рис. 4: Неподкрепленное болтовое соединение седла
Рис. 5: Жесткое болтовое соединение седла
4 Если реакции на концах балки велики, то рекомендуется рассмотреть усиленные соединения седла, поскольку они имеют достаточную способность противостоять большим усилиям, в то время как способность неусиленного соединения седла ограничена из-за ограниченной способности изгиба опорного уголка, который заедает. выходит горизонтально. Самым выдающимся преимуществом соединения сиденья является то, что балка может быть изготовлена экономично, а сиденье обеспечивает немедленную поддержку во время монтажа. Функция верхнего уголка, используемого в соединении сиденья, состоит в том, чтобы предотвратить случайное вращение балки. Стоит отметить, что данный вид подключения не требует значительной технологической детализации. Болтовые соединения желательны с экологической точки зрения, поскольку конструкцию можно демонтировать, а элементы можно использовать в других проектах.
Кроме того, болтовые соединения могут быть легко установлены. Соединение стальной балки со сварным каркасом Как и два других типа балочных соединений, сварные рамные соединения различных размеров с их грузоподъемностью доступны и предоставляются кодами. Сварной шов соединения подвергается прямому сдвиговому напряжению и напряжению, вызванному нагрузками на балку, влияющими на рисунок сварного шва. Поэтому эти напряжения необходимо учитывать. Очевидно, что часть сварочных работ выполняется в сложных условиях, поскольку трудно добиться высокого качества сварки из-за движений стальных элементов, вызванных ветром или другими факторами.
Сварные соединения стальных балок Оно похоже на болтовое посадочное соединение, но для крепления используется сварка, а не болты. Нагрузки на балку эксцентрично воздействуют на рисунок сварного шва и создают напряжение. Таким образом, как и сварные рамные соединения, такие напряжения необходимо учитывать.
Типы сварных соединений седла включают неусиленное седло и усиленное седло. Первый используется в случае малых приложенных нагрузок, тогда как последний подходит в случае больших нагрузок.
Рекомендуется использовать болты для соединения нижней полки балки с седлом. Эти болты можно снять или оставить на месте после завершения процесса сварки. Сварное соединение нежелательно с точки зрения окружающей среды и рабочих. Это связано с тем, что такое соединение не может быть легко демонтировано или возведено.
Этот тип соединения стал возможен благодаря использованию сварочного искусства. Торцевая пластина соединена со стенкой балки посредством сварного шва, поскольку ее мощность и размер определяются способностью к сдвигу стенки балки, примыкающей к сварному шву.
Нагрузка, приложенная к соединению на конце стержня, не имеет эксцентриситета. Существуют различные типы соединений торцевых пластин, включая гибкие, полужесткие и жесткие соединения торцевых пластин.
Следует знать, что изготовление и раскрой следует проводить с особой тщательностью, чтобы избежать ошибок. Например, обрезка балок по длине должна быть максимально точной.
Наконец, соединения с торцевыми пластинами не подходят для высоких стальных конструкций.
Этот тип соединений используется в случае, когда расположение конструктивного элемента таково, что стандартные соединения не могут быть использованы.
Например, углы пересечения могут отличаться в определенной степени, а также когда центры балок смещены от центров колонн.
Примеры специальных соединений включают рамку с изогнутой пластиной, одинарную стеновую пластину, одностороннюю рамку, уравновешенную пластину стенки и соединение типа Z.
Способность соединений передавать моменты на колонны зависит от степени жесткости соединений. Чем выше степень жесткости соединения балок, тем больше возможность передачи моментов на колонны.
Если соединение предназначено для передачи моментов, то оно должно выдерживать поперечные усилия от балки и передавать моменты на колонны.
05
65 Д. Г. Браун, Д. С. Айлес, Э. Яндзио. Конструкция стального здания: каркасы средней высоты со связями: в соответствии с Еврокодами и Национальными приложениями Великобритании. Институт стальных конструкций. Беркшир, с. 72-75. 2009 г.. (стр. 365).
Соединения момента между балками — EngineerExcel
Момент — это сила, которая пытается притянуть балку или другой объект, чтобы повернуть его.
Моментное соединение — это тип соединения, которое предотвращает эту вращающую силу, передавая энергию и удерживая две балки на одном месте.
Содержание
- Что такое моментное соединение между балками?
- Типы пучка к лучевой соединениям для моментов
- Конечная пластина с частичной глубиной
- Полная глубина конечная пластина
- Расширенная конечная пластина
- Увеличенная расширенная конечная пластина
- Подключение балки
- Уравнение для байна.
- Равномерно распределенная нагрузка на балку, закрепленную на одном конце
- Сосредоточенная нагрузка на балку, закрепленную на одном конце
- Равномерно распределенная балка, закрепленная на обоих концах
Что такое моментное соединение между балками?
Моментное соединение представляет собой конструкционное соединение, противодействующее силам изгибающего момента. Хотя эти изгибающие моменты присутствуют во многих предметах повседневного обихода, таких как стулья или кушетки, они чаще всего изучаются в балках.
Балка даже под действием силы собственной гравитации будет создавать изгибающий момент, пытаясь повернуть ее по кругу в направлении от исходной точки.
Соединение балки с балкой – это сварное соединение между двумя балками. Как правило, одна балка больше похожа на вертикальную колонну, а другая выступает из нее горизонтально. Это обычная структурная опора, используемая в зданиях и мостах.
Часто их называют «консольными балками». Подумайте о вывеске, висящей на здании, с названием магазина. Этот знак действительно висит на балке, прилагая силу момента к концу, соединенному со зданием, пытаясь вырваться из кирпича и раствора.
Типы соединений балок для моментов
Соединения, устойчивые к моменту, чаще всего используются в одноэтажных или многоэтажных зданиях, часто из металлических балок, которые выдерживают большой вес. Существует несколько способов выполнения этих соединений между балками или между стеной здания и балкой. Здесь мы обсудим некоторые из наиболее распространенных типов.
Обратите внимание, что мы говорим «соединения балок», часто мы говорим о конфигурации двутавровой балки, распространенном типе конструкционной балки.
Перед тем, как двигаться дальше, важно определить, что такое «торцевая пластина». Торцевая пластина обычно представляет собой плоскую металлическую пластину, приваренную к тонкой вертикальной части двутавровой балки, а затем прикрученную к стене или другой поверхности. Эта пластина должна быть плотно прижата к допускам по размеру, поскольку она является неотъемлемым конструктивным элементом, который должен входить в двутавровую балку.
Хотя эти тарелки недорогие, у них есть и обратная сторона. После того, как он сделан, нет регулировки его длины или высоты луча. Если торцевая пластина не подходит к двутавровой балке, ее нужно будет переделать.
Часто эти торцевые пластины изготавливаются из стали, хотя они могут быть из разных материалов. Точно так же большинство двутавровых балок изготовлены из конструкционной стали того или иного типа.
Торцевая пластина неполной глубины
Торцевая пластина неполной глубины не растягивает по длине тонкую часть двутавровой балки. Вместо этого он остается в пределах двух горизонтальных расширений, закрывающих двутавровую балку. Этих пластин обычно достаточно для многих применений, поскольку они могут выдерживать до 75% сопротивления сдвигу/моменту, создаваемого балкой.
Торцевая пластина полной глубины
Торцевая пластина полной глубины представляет собой тип стальной торцевой пластины, приваренной по всей длине/высоте двутавровой балки. Преимущество использования торцевой пластины полной глубины по сравнению с частичной заключается в том, что она обеспечивает большее сопротивление внутреннему моменту, создаваемому балкой. Торцевая пластина полной глубины может покрывать до 100% сопротивления балки.
Удлиненная торцевая пластина
Удлиненная торцевая пластина делает именно это: она выходит за пределы высоты двутавровой балки, выступая над или под ней, или и там, и там, чтобы обеспечить большее сопротивление силе момента, создаваемой балкой и воздействующей на нее.
Он может компенсировать более 100% моментной силы, создаваемой балкой, что позволяет добавить больший вес поверх балки или иным образом обеспечивает избыточную поддержку в случае разрушения конструкции.
Удлиненная торцевая пластина с усиленной жесткостью
Удлиненная торцевая пластина с усилением позволяет добавить треугольный клин, приваренный к верхней и/или нижней стороне двутавровой балки. Этот стальной треугольный клин равномерно располагается посередине верхней части двутавровой балки, дополнительно расширяя опору момента, сопротивляющегося соединению, за пределы только области двутавровой балки после ее приваривания.
Соединение вальцовочной балки
Соединение вальцовочной балки похоже на удлиненную торцевую пластину с усиленной жесткостью, но приваривается к нижней части балки, а не к верхней. Кроме того, когда под балкой добавляется арматурный вант, балка отклоняется вверх от стены, как это могут быть стропила дома. Веток намного больше, чем расширение ребра жесткости, и почти существует как вторая, меньшая двутавровая балка, поддерживающая снизу.
В то время как бедро обеспечивает гораздо большую поддержку (а также вызывает вторую силу момента на себя), не рекомендуется использовать эти соединения без необходимости, поскольку они требуют жестких допусков и дорогого изготовления.
Уравнения для силы момента между балками
Существует ряд ситуаций, в которых сила момента возникает в соединении балка-балка. Используемые формулы варьируются от случая к случаю, особенно с учетом контекста опор балки. Например, балка, подвешенная только с одного конца, как и в случае вывески магазина, свисающей со стены, будет испытывать изгибающий момент, отличный от конструкционной двутавровой балки здания, приваренной к другим балкам с обеих сторон.
Ниже приведено несколько довольно разнообразных уравнений, которые можно использовать для расчета моментных сил на соединениях балок с балками. Обратите внимание, что уравнения будут выглядеть во многом схожими, меняясь в зависимости от расположения приложенной нагрузки (если есть приложенная нагрузка или только внутренняя нагрузка на балку), а также от расположения и типа опор балки (независимо от того, подвешены ли они).
от стены или балки, или поддерживается снизу).
Равномерно распределенная нагрузка для балки, закрепленной на одном конце
Соединение одной балки с равномерно распределенной нагрузкой — это случай, когда балка соединена только с одного конца, при результирующей моментной силе только от веса балки, применяется на присоединяемом конце. Подумайте о балке, прикрепленной к стене, но без вывески, свисающей с нее.
где
- M = Момент силы (Н-м)
- w = вес балки (Н)
- l = длина балки (м)
- x = положение вдоль балки, начиная со свободного конца (м)
Здесь сила момента не так велика, как могла бы быть приложенная сила, так как вес балки распределяется по ее длине. Максимальная сила момента возникает, когда мы берем ее по всей длине балки, однако, если вы хотите построить график увеличения силы момента по длине, вы можете использовать x для обозначения положения вдоль луча.