Дерево

Прогиб деревянной балки

Усиление деревянных балок перекрытия своими руками: основные способы и методика

Балки перекрытия – одно из слабых мест в старом доме. Под влиянием времени и внешних факторов они изнашиваются, что приводит к скрипу полов на верхних этажах, прогибу перекрытия или даже его обрушению. Как справиться с проблемой и усилить балки перекрытия? Давайте разберемся.

Причины ослабления несущих способностей перекрытия

Не только течение времени может быть виновно в том, что перекрытие провисает, появляются скрипы и вибрация. Есть ряд возможных причин этого явления:

  • использование при строительстве недостаточно прочных материалов – размеры доски или бруса меньше рекомендуемых, некондиционная древесина, пиломатериалы из «мертвого леса» и т. п.;
  • увеличение нагрузки на перекрытие пот отношению к расчетной из-за изменения назначения помещений, чердак превратился в мансарду – необходимо усилить балки;
  • применение при укладке перекрытия материалов естественной влажности – в этом случае по мере высыхания бруса или доски происходит его деформация и растрескивание;
  • протечки на крыше – попадающая на плоскость перекрытий влага постепенно разрушает древесину, да еще и «открывает ворота» бактериальной флоре, плесени, грибку;
  • повреждение массива балки при монтаже или хранении;
  • некомпетентность строителей.

Также на древесину пагубно влияют любые перепады влажности и температур, отсутствие специальной антисептической обработки, попадание агрессивных химических сред и поражение насекомыми. Иногда колония муравьев может уничтожить несущие элементы перекрытия менее, чем за один летний сезон.

Совет для тех, кто только начал строиться: не допускайте перечисленных выше явлений чтобы не ремонтировать балки перекрытия досрочно. Но если неприятность уже произошла, придет провести работы по устранению последствий и укреплению перекрытия и его несущих элементов.

Чтобы определить состояние несущих балок, необходимо рассчитать предельно допустимый прогиб элемента. Норма – 1/300 часть от длины балки. То есть, при длине 3 метра прогиб в центральной части не должен превышать 10-12 мм. Если значение больше – требуется ремонт – усиление и укреплении несущего компонента перекрытия.

Способы усиления деревянной балки перекрытия

Если выяснилось, что несущих элемент требует ремонта, есть несколько методов, которые помогут восстановить способность балки к выдерживанию нагрузок.

  1. Наращивание площади сечения. Один из самых эффективных методов. С двух сторон деревянной доски или бруса, поврежденных по тем или иным причинам, устанавливают накладки с толщиной не менее 50 мм. Усиливающие детали могут монтироваться как по всей длине, так и на поврежденном участке. Перед проведением работ следует поднять балку домкратом, чтобы полностью убрать существующий прогиб. Монтаж проводится с помощью винтов или шпилек, проникающих сквозь первоначальный несущий элемент и скрепляющих обе накладки между собой.
  2. Металлические накладки. Вариация на тему предыдущего метода, только в качестве усилителей выступает не деревянная доска, а швеллер либо металлическая полоса.
  3. Прутковый протез. Этот метод чаще всего применяют для восстановления несущей способности торцевых частей балок. В качестве материала используют металлическую арматуру. Работы проводятся после установки опоры под поврежденную балку и разборки перекрытия. Восстановленный несущий элемент имеет меньшую способность сопротивляться нагрузкам, чем новый, это следует учитывать в период эксплуатации.
  4. Армирование углеволоконными элементами. Современный инновационный метод усиления и укрепления балок перекрытия. Подходит даже в том случае, если нарастить размеры конструкции невозможно. Углепластиковые элементы имеют малый вес и значительную несущую способность. Для ремонта балок используют различные типы углеволоконных материалов – пластины, листы, пруток. Монтаж проводят с применением специального эпоксидного клея, после застывания полученный конструктивный элемент по прочности не уступает стали.

Вне зависимости от выбранного способа реставрации несущей конструкции, необходимо выполнить требования безопасности во время проведения работ. Следует установить опорные поддерживающие стойки или леса во избежание обрушения во время ремонта.

Что делать, если усиление балок перекрытия невозможно?

Случается и так, что усилить балки – сложно осуществимый процесс или даже совершенно невозможный. При этом заменять перекрытие на данный момент не планируется.

В этом случае есть два варианта исправить ситуацию:

  • установка опор под имеющиеся элементы, не выдерживающие нагрузки;
  • установить балки-дублеры в промежутках между старыми.

Стойки-опоры установить проще, но они уменьшают полезную площадь помещения, создают помехи при эксплуатации. Кроме того, они уменьшают визуальную привлекательность интерьера, поэтому потребуются дополнительные затраты времени и средств на декорирование стоек. Дублирующие балки устанавливаются по тому же принципу, что и имеющиеся – врезаются в предварительно вырезанные гнезда несущей стены. Технически этот вариант более сложен, чем установка деревянных опор, но лишен тех недостатков, которые свойственны первому способу.

Строительство любых зданий должно быть основано на точном расчете всех конструкций. Только будет залогом безопасной эксплуатации сооружения. Поэтому при выборе минимального сечения деревянных элементов перекрытий необходимо принимать во внимание следующие цифры.

Но жизнь, как известно, вносит свои коррективы, поэтому достаточно часто возникает ситуация, когда необходимо выполнить усиление деревянной балки. Произойти это может по различным причинам, например в связи с увеличением нагрузки или применением недостаточно качественного материала. Существует несколько методов решения такой проблемы.

Усиление балок перекрытия с помощью несущих колонн или стоек.

Давайте для начала определимся, какого прогиба балок не стоит пугаться. Во-первых, любая балка будет иметь прогиб,главное чтобы он не превышал допустимую норму. По действующим нормативным документам допускается прогиб деревянных балок в соотношении 1 к 300.

Как усилить деревянные балки перекрытия

То есть, балка длиной 7,5 метров вполне может быть прогнута на 2,5 см, это в пределах нормы. Если эта величина больше без усиления не обойтись.

Самым простым вариантом является усиление при помощи несущих стоек с подкосами или колонн. Они монтируются на несущие балки нижележащего перекрытия или специально выложенные столбы. Стойки в дальнейшем благополучно прячутся в перегородку, а колонны можно отдекорировать так, что они станут украшением интерьера.

Усиление деревянных балок перекрытия увеличением сечения.

Перед тем как приступать к усилению необходимо попытаться максимально уменьшить прогиб. Выполняется это припомощи домкратов либо других аналогичных приспособлений. Увеличить сечение балки можно как по высоте, так и по ширине. При этом стоит помнить, первый вариант более предпочтителен, так как балка сечением 300х150 будет лучше работать на изгиб чем балка 150х300, от законов механики не денешься никуда. Дублирующая балка также монтируется в гнезда, подготовленные в несущей стене. Соединение деревянных балок между собой осуществляется при помощи металлических шпилек, которые вставляются в предварительно просверленные отверстия. Вполне допустимо и усиление при помощи доски, толщина которой должна быть не менее 50 мм, хотя этот параметр уточняется расчетным путем.

Усиление балки при помощи металла.

В принципе этот метод сходен с предыдущим, но обеспечивает большую эффективность благодаря свойствам металла. Усиление деревянной балки возможно как металлическими полосами с двух сторон, так и швеллерами. Второй вариант более предпочтителен, так как швеллер, благодаря своей форме гораздо эффективнее работает под нагрузкой.

Один из нетрадиционных методов.

Все более популярным становиться такой метод как усиление деревянных конструкций, выполняющих несущие функции, углепластиками. Его преимуществами являются:

  • Простота и удобство монтажа. Вам не придется поднимать и вываживать массивные металлические или деревянные конструкции, что согласитесь не всегда удобно.
  • Углепластик, являющийся композитным материалом, обладает отличными механическими характеристиками, он отлично выдерживает любые механические нагрузки.
  • Крепление его к балкам осуществляется посредством специального клея, что избавит вас от необходимости примененияразличного инструмента.
  • Наиболее целесообразно применение этого метода в случае стесненных помещений, в которых невозможно произвести увеличение сечения балки по каким бы то ни было причинам.

Высокопрочное углеродистое волокно производиться в виде лент или холстов. Для усиления деревянной балки достаточно просто проклеить его в требуемое количество слоев. Монтаж проводится на эпоксидный или другой однотипный клей. По принципу действия такой метод усиления относится к армированию, полотно, приклеенное на балку, после застывания не уступает по характеристикам металлу.

Нестандартное решение вопроса.

К решению данного вопроса можно подойти и совершенно противоположной стороны. В случае возникновения проблем с балками перекрытия, попробуйте не усилить ее, а разгрузить. Для этого в перекрытие между существующими балками производиться монтаж дополнительных. При этом происходит перераспределение нагрузки, и все перекрытие продолжает работать в штатном режиме.

05.06.2013 в 22:06

Максимальный прогиб

Cтраница 4

Допустимые значения максимальных прогибов для валов, осуществляющих передачу движения, лежат в пределах 0 0001 — 0 0005 длины пролета. Значения прогибов в местах расположения зубчатых колес не должны превышать 0 01 — 0 03 модуля этих колес.  

Допустимые значения максимальных прогибов для валов, осуществляющих передачу движения, лежат в пределах 0 0001 — 0 0005 длины пролета.  

Методика определения максимального прогиба в среднем сечении валков приведена выше.  

Различие в максимальных прогибах и напряжениях составляет: Awmat 1.02 %, Ло О.  

Таким образом, максимальный прогиб составляет 0 4 от максимального прогиба для пластины со свободно опертым краем при действии сосредоточенной нагрузки, приложенной в центре пластины. Если сосредоточенная нагрузка Р равна суммарной; величине распределенной нагрузки па2р, в случае действия равномерно распределенной нагрузки, максимальный прогиб в месте приложения сосредоточенной нагрузки в четыре раза превышает максимальный прогиб для соответствующей распределенной нагрузки в случае защемленного края и почти в 2 5 раза-в случае свободно опертого края, изгибающий момент на внешнем защемленном контуре при действии сосредоточенной нагрузки в два раза превышает соответствующий момент в случае распределенной нагрузки. Как уже говорилось выше, изгибающие моменты в центре, задаваемые приведенными выражениями, нельзя сравнивать.  

В этом случае максимальный прогиб вдвое превышает тот, который возникал бы при статическом нагружении. Соответственно вдвое большими оказываются и напряжения.  

Тормозная лента имеет максимальный прогиб, когда механизм тормоза находится во взведенном состоянии. При взлете маятника механизм тормоза автоматически срабатывает, вследств ие чего лента натягивается и останавливает маятник при обратном ходе.  

Таким образом, максимальный прогиб всегда возникает очень близко к центру балки.  

Области резонанса ( максимальный прогиб около 25 см) для пролета 15 м имеют место при скоростях ветра 32 — 37 м / с.  

Таким образом, максимальный прогиб превышает допускаемый в 3 28: 2 67 1 23 раза, т.э. жесткость балки недостаточна. Для обеспечения достаточной жесткости балки необходимо увели-чить момент инерции ее поперечного сечения в 1 23 раза.  

Как видим, максимальный прогиб может иметь большое значение.

Усиление деревянных балок перекрытия

Таким образом, максимальный прогиб защемленной по концам статически неопределимой балки в 5 раз меньше прогиба балки, свободно опертой по краям. Угол наклона касательной в середине пролета в силу симметрии задачи равен нулю.  

Таким образом, максимальный прогиб в центре пластины оказывается равным wmK ui 0 0008412g0a VZ), что составляет менее 70 % точного значения. Для получения более точного решения требуется значительно более мелкая сетка.  

Заметим, что максимальный прогиб пластинки получается здесь равным 0 55 / г; это приблизительно на 9 % меньше прогиба WQ, указываемого элементарной теорией, которая пренебрегает деформацией в срединной плоскости пластинки. Силы Nr и Nt в центральной части пластинки обе оказываются положительными. В наружной части ее силы Nt становятся отрицательными; это значит, что в тангенциальном направлении имеет место сжатие.  

Страницы:      1    2    3    4

Расчет прочности и жесткости второстепенных балок для усложненного типа балочной клетки


1 – балка настила
2 – второстепенная балка

Цель: Проверка расчета балок в постпроцессоре «Сталь» вычислительного комплекса SCAD

Задача: Подобрать прокатный двутавровый профиль для второстепенных балок пролетом 6 м в балочной клетке усложненного типа. Верхний пояс второстепенных балок раскреплен по длине балками настила, расположенными с шагом 1 м.

Металлические конструкции: учебник для студ. Учреждений высш. проф. Образования / ; под. Ред. Ю. И.

Усиление треснувшей деревянной балки перекрытия

Кудишина. — 13-е изд., испр. — М. : Издательский центр "Академия", 2011. С 183.

Соответствие нормативным документам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330, ДБН В.2.6-163:2010.

Имя файла с исходными данными:

3.3 Beam_Example_3.3.spr;
3.3 Beam_Example_3.3.doc — отчет

Исходные данные:

а = 4,5 м Шаг второстепенных балок;
qн = (0,77 + 27,3/102 + 20) кН/м2 × 4,5 м = 94,67 кН/м Суммарная нормативная нагрузка;
q1= 1,05×(0,77 + 27,3/102) кН/м2 × 4,5 м = 4,9 кН/м Расчетная постоянная нагрузка;
q2 = 1,2×20 кН/м2 × 4,5 м = 108 кН/м Расчетная временная нагрузка;
Ry = 23 кН/cм2, Сталь марки C235;
l = 6,0 м Пролет балки;
= 1/250×6,0 м = 24 мм Предельный прогиб;
γc = 1 Коэффициент условий работы;
Wy = 2034,98 см3 Принятый двутавр №55 по ГОСТ 8239-89;
Iy = 55962 см4.  

Результаты SCAD Постпроцессор СТАЛЬ:

Усилия

N

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

My

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 51,79 Т*м
Привязка 3 м

Mz

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Mk

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Qz

Макс. 34,53 Т
Привязка 0 м

Макс. -34,53 Т
Привязка 6 м

Qy

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Длина стержня 6 м
Длина гибкой части 6 м
Загружение L1 — "1"

Прогибы

X

Y

Z


Макс. -16,53 мм
Привязка 3 м

Длина стержня 6 м
Длина гибкой части 6 м
Загружение L1 — "1"

Расчет выполнен по СНиП II-23-81*
Конструктивный элемент beam

Сталь: C235

Длина элемента 6 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 180
Предельная гибкость для растянутых элементов: 300
Коэффициент условий работы 1
Коэффициент надежности по ответственности 1
Коэффициент расчетной длины  XoZ — 1
Коэффициент расчетной длины  XoY — 1
Расстояние между точками раскрепления на плоскости 0,01 м

Сечение


Профиль: Двутавp с уклоном полок по ГОСТ 8239-89  55

Результаты расчета

Проверка

Коэффициент использования

п.5.12

Прочность при действии изгибающего момента My

1,09

пп.5.12,5.18

Прочность при действии поперечной силы Qz

0,49

пп.5.24,5.25

Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

1,09

п.5.15

Устойчивость плоской формы изгиба

1,09

пп.6.15,6.16

Предельная гибкость в плоскости XoY

0,59

пп.6.15,6.16

Предельная гибкость в плоскости XoZ

0,09

Коэффициент использования 1,09 — Прочность при действии изгибающего момента My

Ручной расчет:

Расчетный изгибающий момент, действующий в пролете балки:

\

2. Необходимый момент сопротивления балки в предположении упругих деформаций стали:

\

3. Максимальный прогиб, возникающий в середине пролета балки:

\

4. Условная предельная гибкость сжатого пояса балки:

\

5. Условная фактическая гибкость сжатого пояса балки:

\( \bar{{\lambda }}_{b} =\frac{l_{ef} }{b_{f} }\sqrt {\frac{R_{y} }{E}} =\frac{1000}{180}\sqrt {\frac{230}{2,06\cdot 10^{5}}} =0,1856<\bar{{\lambda }}_{ub} =0,5677 \)  – проверка устойчивости не требуется.

Сравнение решений:

Фактор

Прочность при действии поперечной силы

Прочность при действии изгибающего момента

Устойчивость плоской формы изгиба при действии момента

Максимальный прогиб

Ручной счет

2208,913/2034,98 =1,085

13,858/24 = 0,577

0,488

1,085

1,085

13,856/24 = 0,577

Отклонение от ручного счета, %

0,0

0,0

0,0

0,0

Источник

0,99

0,58

Комментарии:

  1. Проверка касательных напряжений при ручном счете не выполнялась из-за отсутствия ослаблений и относительно большой толщины стенок балки.
  2. Проверка прочности при действии изгибающего момента в источнике выполнялась с учетом развития ограниченных пластических деформаций.
  3. Проверка прочности балки с учетом развития ограниченных пластических деформаций не выполнялась, поскольку согласно норм такой расчет возможен только при соответствующем оребрении стенки балки. В исходных данных примера для второстепенной балки подбиралась прокатная балка без промежуточных ребер жесткости.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *