Etm2000.ru

Стройка и ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как усилить швеллер на прогиб

Как усилить швеллер в металлоконструкциях

Цены на швеллер и фасонный профиль

  • Швеллер П ГОСТ 8240
  • Швеллер У ГОСТ 8240
  • Швеллер гнутый ГОСТ 8278
  • Швеллер оцинкованный
  • Балка двутавровая
  • Уголок стальной

По большей части швеллер (в особенности горячекатаный) применяется в машиностроении и строительстве для изготовления конструкций различного назначения, которые воспринимают значительные нагрузки. Он может использоваться для монтажа перекрытий, балконов, лестниц, каркасов зданий и сооружений, кранов мостовых, козловых, цеховых пролетов, этажей, колонн и пр. В основном эти металлоконструкции являются несущими и ответственными. Поэтому важной задачей является правильный подбор П-образного профиля при проектировании, а также при необходимости осуществление мероприятий по его усилению.

Что определяет прочность швеллера

Наиболее часто швеллер используется в конструкциях в качестве элемента, работающего на растяжение/сжатие, изгиб или при приложении обоих типов нагрузки. Как правильно подобрать профиль (необходимое сечение) и материал швеллера в этих случаях, на этот вопрос мы ответим ниже.

При проектировании любой металлоконструкции, обязательным является расчет на прочность. Для стержня, работающего на растяжение/сжатие, данные вычисления осуществляются по выражению:

для балки, которая нагружена изгибающим моментом, расчет на прочность ведется по следующей формуле:

σ – напряжения, возникающие в балке/стержне
N – продольная сила, вызывающая растяжение/сжатие стержня
M – изгибающий момент в сечении балки
F – площадь сечения стержня
W – момент сопротивления балки
[σт], Ry – предел текучести/сопротивление стали

Зная нагрузку, действующие на стержень/балку, можно рассчитать минимально допустимые значения площади или момента сопротивления, и по таблицам швеллеров, подобрать необходимый профиль, обеспечивающий условие прочности.

Следовательно, прочность швеллера, работающего на растяжение/сжатие, определяет марка стали, из которой он изготовлен и площадь сечения; а работающего на изгиб – материал и момент сопротивления.

Кроме того, довольно часто расчета на прочность не достаточно для обеспечения надежности конструкции. Необходимо также проверить ее жесткость. Для балок, подверженных изгибу необходимо определить относительный прогиб, который не должен превышать допустимого значения. Здесь определяющими величинами для стальных балок является ее длина и момент инерции сечения. Зная нагрузки, материал и допустимы относительный прогиб, также можно рассчитать минимально допустимый момент инерции, и по ГОСТу подобрать необходимый швеллер.

Основные способы усиления швеллера

Можно встретить различные ситуации, когда необходимо провести мероприятия по усилению той или иной конструкции, выполненной из швеллера или другого вида проката. Существует множество различных способов, которые можно применить для усиления швеллера. Среди них можно выделить несколько типовых ситуаций.

1. На этапе проектирования можно подобрать швеллер большего размера; изготовленный из более прочной марки стали. Если же размеры балки по высоте строго или частично ограничены, то можно использовать швеллер усиленный (серия С горячекатаных швеллеров, которая при совпадающих номерах профиля, обладает большими значениями площади и моментов сопротивления/инерции), составное сечение балки/стержня, которое можно выполнить из двух швеллеров, либо швеллер+полоса/уголок и т.д.

2. В случае, если необходимо усилить уже существующую конструкцию, то можно провести следующие мероприятия. 1) Увеличение сечения швеллера, которое можно осуществить приваркой полосы, уголка, швеллера либо к полкам, либо к стенкам, и этим самым, либо изменить площадь и сопротивление сечения, либо снизить нагрузку, воспринимаемую одним швеллером. 2) Организацией дополнительных распорок, связей ребер, диафрагм с целью увеличения местной или общей устойчивости швеллера и конструкции. 3) Монтаж дополнительных элементов, которые изменяют схему конструкции (шпренгельные элементы, подкосы и т.д.). 4) Бетонирование конструкции – позволяет повысить жесткость и несущую способность колонн и стоек из швеллера и прочего проката.

3. В случае, если элемент конструкции находится в предаварийном состоянии, то усиливать его не стоит, а следует произвести замену.

Как усилить швеллер на прогиб-изгиб и на скручивание?

Швеллер представляет собой металлопрокат, который активно используется в строительстве. Причём, конкретную сферу строительства определить достаточно сложно (практически невозможно). Ведь швеллер применяется при строительстве практически любых конструкций. Однако, швеллер выполняется в различных конфигурациях из различных сплавов. А это означает, что и несущая способность у вариаций швеллера неодинакова.

О том, как осуществить расчёт несущих способностей конструктивного металлопроката, Вы узнаете из нижеприведённой публикации.

Как усилить швеллер на прогиб-изгиб и на скручивание

При строительстве ответственных объектов и конструкций применяют швеллера, которые обладают высокой прочностью и способны выдерживать существенные нагрузки, а также возникающие сдвиговые и осевые напряжения без потери несущих свойств. Однако могут наступать такие ситуации, когда здание было возведено с ошибками в расчётах предполагаемых нагрузок или они были изменены в ходе эксплуатации в результате чего был достигнут предел его прочности.
Это означает, что дальнейшая эксплуатация конструкции невозможна, так как велика вероятность создания аварийной ситуации. Поэтому единственным выходом из сложившейся ситуации без изменений условий нагружения будет выполнение усиления конструкции.

Усиление швеллера на прогиб и изгиб

Одним из самых простых способов усиления швеллера является установка подпоры. Она позволит существенно разгрузить несущую балку без внесения существенных изменений в готовую конструкцию. Способ соединения должен в полной мере соответствовать типу нагружения: в случае постоянного действия поперечной силы можно выполнять любые соединения деталей способных обеспечить высокую надёжность и прочность, а вот при динамических – стоит использовать клёпаные и болтовые соединения.

В некоторых ситуациях установка подпорки невозможна из-за особенностей эксплуатации объекта. Следовательно, придётся увеличивать поперечное сечение путём приваривания стальных накладок или уголков в продольном направлении либо приварить еще один швеллер таким образом, чтобы получилась симметричная конструкция. Благодаря этому основная нагрузка сместится с точки возможного разрыва металла и распределится равномерно по площади балки новой формы.

Ещё одним способом усиления швеллера считается перераспределение нагрузки между всей конструкцией при помощи конструктивных изменений каркаса или его элементов. Это позволит снизить возникшие изгибающие напряжения и обеспечить необходимый запас прочности. Однако при этом не стоит забывать о проведении новых расчётов объекта, так как проблема может стать более серьёзной.

Усиление швеллера на кручение

Чтобы усилить швеллер на скручивание следует обеспечить установку симметричной конструкции методом сварки. Считается, что сварные швы в углах балки способны её ослабить, так как при нагреве металла она может продеформироваться, а накладной металл, особенно при локальной установке, принять на себя нагрузку. Поэтому нужно использовать специальные методы двухсторонней сварки.

Стандартным методом усиления считается приваривание второго швеллера параллельно установленному, чтобы получить в итоге двутавр или коробку. Оба варианта являются примерно одинаковыми по эффективности, но их реализация возможна только при полном доступе ко всей поверхности стального каркаса, в противном случае придётся разрушать часть отделки, а также устанавливать временные страховочные опоры.

Вторым способом увеличения устойчивости к кручению является выполнение бетонирования. При этом повысится продольная нагрузка на балку из-за общего веса, но улучшится жёсткость.

Заключение

Усиление швеллера при различных напряжениях и нагрузках требует особого подхода, изучающего их характер. Только так можно подобрать наиболее подходящий способ, который бы обеспечил высокую прочность конструкции. В каждом случае потребуется обязательное проведение расчётов, чтобы внесённые изменения не оказались ошибочными.

Усиление стальной балки определяется расчетом, который учитывает результаты точного обследования этой конструкции

Усиление стальных балок

Балка – конструктивный элемент, работающий преимущественно на изгиб. Точечные нагрузки на балку и узлы ее опирания образуют другие виды нагрузок, которым балка также должна сопротивляться.

Установка дополнительных швеллеров к существующим – один из способов усиления балок

Стальная балка – традиционная и проверенная временем конструкция. Из недостатков такой конструкции специалисты и застройщики вынуждены считаться с необходимостью борьбы с коррозией и невысокой устойчивостью при пожаре, а также – с относительно высокой стоимостью. Тем не менее, стальные конструкции вообще и балки в частности относятся к наиболее эффективным. Вот только несколько важнейших достоинств:

  1. небольшой собственный вес
  2. наилучшее сочетание свойств для перекрытия больших пролетов
  3. прекрасная пригодность к формированию узлов и соединений несколькими надежными методами
  4. точная геометрия и широкий ассортимент стандартных прокатных профилей с гарантированным качеством, отвечающим ГОСТ.

Достоинства таких конструкций – одно из объяснений распространенной практики усиления. Многие стальные конструкции, в том числе достаточно старые, вполне могут выполнять свои функции долгие годы, для чего нередко требуется усиление металлических балок – попросту говоря, улучшение их работоспособности.

Необходимость в усилении балок возникает при обнаружении признаков возникновения аварийной ситуации, например – при очевидной сильной коррозии. Идеи реконструкции и изменения нагрузки на такие балки – еще один повод для комплексного обследования ее состояния.

Такое обследование выполняют солидные лаборатории неразрушающего контроля, задача которых при таком обследовании (http://prokontrol.ru/service/kontrol_parametrov_metallicheskix_konstrukcij/) одна – дать надежный материал для принятия правильного конструктивного решения усиления.

Обследование стальной балки для ее усиления

Проверка параметров стальной балки для ее усиления начинается с определения ее главного параметра – прогиба под нагрузкой. Одним из возможных результатов такой проверки может быть объявление этой конструкции аварийной – если прогиб не соответствует нормируемым требованиям к этому показателю. Параллельно проверяется точность геометрии прокатного профиля.

Балку следует проверить ультразвуковыми методами (http://prokontrol.ru/service/ultrazvukovoj_i_vizualno_izmeritelnyj_kontrol/) на наличие трещин, обращая внимание на места их наиболее вероятного возникновения. При необходимости ультразвуковая аппаратура поможет выяснить степень коррозии – весьма распространенной причине выхода балок из строя во влажной среде.

По результатам точного обследования принимается проектное решение об усилении. В зависимости от результатов обследования и проектных условий нагрузки балки, усиление может быть выполнено устройством дополнительных прокатных профилей, которые совмещаются с этой конструкцией и включаются в совместную работу с ней. Возможно проектное решение и другого типа, к примеру — усиление двутавровой балки может выполняться только по концам этой конструкции, в зоне точек опоры.

Читать еще:  Чем обшить фронтон дома подешевле и красиво?

После выполнения усиления нужно выполнить проверку качества этой работы, прежде всего, проконтролировать геометрию и сварные швы.

Как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба?

Основным элементом чердачных, межэтажных перекрытий и перекрытий погребов, во многих частных домах является деревянная балка. Срок службы перекрытий из дерева ограничен ввиду свойств древесины, особенно, если она была плохо обработана или подвергалась нагрузке и воздействию влаги.

В следствие таких факторов балка перестает справляться с возложенной на нее функцией (возможно провисание, прогиб, искривление) и потребуется усиление деревянных балок перекрытия.

Помимо повреждений и утраты несущей способности балок пола и потолка (лаг, прогонов), укрепление может быть продиктовано увеличением нагрузки на перекрытие.

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

  • плохое состояние балочной конструкции. Является следствием повреждение древесины. Повышенная влажность, перепады температуры, деятельность различных вредителей (жуков короедов), растрескивание – все это приводит к деформированию балки перекрытия;
  • снижение несущей способности. Под собственным весом, постоянной и переменной нагрузкой балки перекрытия могут прогибаться. Согласно нормативам, если прогиб находится в пределах 1:300, то беспокоится не о чем. Например, если балка длиной 2500 мм. прогнулась на 10 мм. это соответствует нормальному значению прогиба. Если показатель прогиба больше – ее следует усилить;
  • необходимость увеличения несущей способности балки. Связанная, например, с перестройкой чердака под мансарду или жилое помещение. Такая перестройка приведет к увеличению постоянных и переменных нагрузок на перекрытия второго этажа, что автоматически требует изменения сечения установленных деревянных балок.

В пределах статьи будут приведены несколько распространенных способов усиления перекрытия (ремонт, реконструкция). Но, точно ответить на вопрос, как усилить деревянные балки перекрытия может только профессионал и только после анализа состояния конструкции. Ведь в каждом случае решение будет индивидуально.

Воспользовавшись таблицей можно получить представление о том, какое сечение должно быть у балки при определенной нагрузке.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Основные типы и методы усиления деревянных перекрытий приведены в порядке увеличения трудозатрат и длительности на выполнение работ.

Тип усиления без изменения условий работы

Усиление деревянными накладками

Способ применяется в том случае, когда дерево повреждено. Накладки устанавливаются с двух сторон от балки из бруса (по бокам или сверху и снизу), максимально плотно к ней и скрепляются (затягиваются) насквозь болтом.

При этом важно обработать поврежденный участок и накладки противогрибковым раствором. В критическом случае, если участок поврежден сильно – его лучше удалить. Чтобы усилить балку нужно крепить накладку по всей ее длине.

Усиление пролетов металлическими накладками (пластинами) или прутковыми протезами

Стальные пластины используются вместо деревянных, описанных выше. Металл также нужно обработать антикоррозионным раствором. Схема устройства показана на рисунке.

Усиление перекрытия углеволокном (углепластиком)

Современная технология усиления (армирование углеродным волокном). Углеволокно (ленты, листы, пластины, нити, ткань) наклеивается в несколько слоев, пока не будут достигнуты требуемые показатели жесткости балки. Удобство работы и легкость материала приводят к тому, что углепластик приобретает популярность как эффективное средство для восстановления балок и строительных конструкций.

Ниже приведена схема армирования (усиления) балок перекрытия углеволокном.

Усиление на торцах деревянными или металлическими протезами

Технология позволяет усилить балку в местах стыка с несущей стеной. Это именно то место, где, за счет перепадов температур повреждение древесины происходит быстрее.

На схеме ниже показана технология усиления протезами из швеллера, прокатного профиля

Монтаж пруткового протеза

Прутковый протез системы Дайдбекова выполняется из двух спаренных ферм, которые изготавливаются из обрезков арматурной стали сечением (диаметром) 10-25 мм. Длина протеза должна быть на 10% больше двойной длины сгнившего конца балки, но не более 1,2 м.

  1. Установить временные опоры под перекрытие на расстоянии 1-1,5 м от несущей стены, состоящие из стоек и прогона.
  2. Разобрать перекрытие снизу на ширину 75 см и сверху – 1,5 м от стены.
  3. Отрезать поврежденный участок балки (0,5м)
  4. Завести заготовку протеза вертикально в междуэтажное перекрытие и повернуть в горизонтальное положение, сначала надвигая на балку, затем, в обратную сторону задвигая в нишу стены.
  5. Сместить и прибить гвоздями сдвижную планку.

Усиление балок шпренгельными затяжками

Тип усиления с изменением работы

Усиление деревянных перекрытий такими способами предусматривает существенную перестройку несущей конструкции балочных пролетов.

Изменение условий работы конструкций

Изменение схемы работы

Нестандартные решения

Если нет возможности усилить деревянные балки перекрытия, можно попытаться их разгрузить, т.е., распределить нагрузку с существующих балок на дополнительно установленные элементы.

Усиление перекрытий путем установки опор под несущие балки

Опоры, подпирающие балки снизу, являются хорошим способом перераспределить нагрузку с балки на опору.

Усиление перекрытий путем установки дополнительных балок

Если существующие лаги находятся в целости и сохранности, увеличить их несущую способность можно посредством увеличения их количества. Установка дополнительных деревянных балок позволит увеличить нагрузку на конструкцию. Устанавливая новые лаги нужно обязательно защитить их торцы рубероидом, чтобы избежать повреждения.

Надеемся, что из приведенных способов усиления деревянных балок перекрытия вы подберете именно тот, который решит вашу проблему наилучшим образом и с минимальными затратами.

Сравнение швеллера, уголка и балки | Что лучше?

Металлические углы, швеллеры, балки – каждый из продуктов металлопроката находит применение в строительной сфере. Выбор происходит на основании определенной задачи строительства. Двутавровая балка представляет собой профиль, она жесткая, прочная. Размерный ряд предполагает отличие по ширине, толщине, наименованию применяемой стали.

Швеллеры в отличие от балок применяются в вагоностроении, станкостроении, машиностроении, а также постройки зданий, сооружений. Этот универсальный элемент является частью каркаса крыше, участвует в создании вагона машинного состава. Стальной угол – участник большого количества строений различной направленности.

Отличия: форма, размеры, технологические особенности

Часто возникающую путаницу между тремя моделями профилей легко вычислить по внешнему виду. Все виды швеллерных балок имеют п-образное, дугообразное сечение. Сечение уголка имеет форму буквы «L». Швеллер двутавр имеет сечение буквой «Н». Из-за нерентабельности был прекращен выпуск Т-образных двутавров, но данный вид металлопрофилей пока еще пользуется спросом среди клиентов. Полную замену им составляют профили сечением «Н».

Швеллерная продукция п-образной формы характерна для горячекатаного изделия. Дугообразный формат имеют гнутые профили. Наиболее удобным для решения различных задач строительства считается классический швеллер в форме буквы «П». Двутавровая модель гораздо жестче, прочнее вышеописанного типоразмера. Части перекрытия здания на нее укладывать легче.

В качестве несущей составляющей дома двутавр прочнее, если его поставили вертикально. Если говорить о боковых нагрузках, перпендикулярных по вертикали, то тут выигрывает швеллер. Все дело в том, что происходит смещения центра тяжести сортамента в сторону поперечных сторон полок. Двутавр действует вертикально, на обе полки, стенка в этот момент противодействует сжатию.

Оба способа производства стальных углов — изгиб, горячий прокат, обеспечивают профиля устойчивостью к различным типам нагрузок. При высокой прочности они имеют приемлемую вязкость, долгое время противостоят износу. Швеллер, уголок, балка – каждый из типов металлопроката находит обширное применение в разных сферах строительства.

Где применяются швеллер, двутавровая балка, стальной уголок?

Стальной угол находит применение:

производство техники больших размеров, автомобилестроение, строительство вагонов;

формирование идеально точных, ровных углов при создании дверных, оконных проемов;

оформление коммуникаций, проведение кабелей, труб, пр.;

усиление бетонных стен, в качестве арматурного крепления.

Двутавровая балка незаменима:

строительство типовых зданий;

воплощение сложных архитектурных проектов;

сооружение ответственных металлоконструкций: мостов, подземных, наземных переходов;

как направляющая для промышленных систем кранов.

Швеллерная продукция применяется:

в создании металлоконструкций;

как перекрытие многоэтажных строений;

в автомобильной промышленности, вагоностроении, станкостроении;

в создании деталей для техники.

Каждая металлическая деталь имеет собственную специализацию. Швеллер подходит для использования в облегченных строениях, механизмах. Двутавр способен стать частью ответственной, сложной конструкции, целого здания. Стальной угол – как часть металлоконструкции или как деталь, придающая эстетику конструкции.

Почему удобно покупать металлопрокат в «Сталь-Инвест»?

На базах компании «Сталь-Инвест» всегда имеются большие партии металлопродукции, готовой к отгрузке заказчикам со всей России. Позвонив по многоканальному телефону, указанному на сайте, вы узнаете точные расценку на метр, тонну стального фасонного проката, узнаете у специалистов отличия каждой модели из ассортимента.

Что делать если необходимо усиление деревянной балки

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. 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.

Читать еще:  Пароизоляция с фольгой

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.

Расчет швеллера на прогиб и изгиб

Швеллер — это наверно самый популярный металлопрокат, применяемый в строительстве. Посудите сами, он может использоваться в качестве балок перекрытия, косоуров лестниц, перемычек и многих других строительных конструкциях. Также швеллер довольно часто применяется для усилений конструкций.

Но как известно, нельзя бездумно брать тот или иной металлопрокат. Ведь бывает так, что самое большое его сечение не может выдержать приходящуюся на него нагрузку. Поэтому, если Вы хотите применять в строительстве своего сооружения швеллер, необходимо его сначала рассчитать на прогиб и изгиб. А в этом может помочь данный калькулятор.

Расчет швеллера на прогиб и изгиб (подбор номера швеллера по прогибу и прочности) в калькуляторе производится для следующих расчетных схем:

  • Тип 1 — однопролетная шарнирно-опертая балка с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: балка междуэтажного перекрытия.
  • Тип 2 — консольная балка с жесткой заделкой с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: козырек, выполненный путем жесткой приварки двух швеллеров к стене с одной стороны и заполнением пространства между ними железобетоном.
  • Тип 3 — шарнирно-опертая балка на двух опорах с консолью с равномерно распределенной нагрузкой. Пример: балки перекрытия, которые выпущены за пределы наружной стены для опирания балконной плиты.
  • Тип 4 — однопролетная шарнирно-опертая балка с одной сосредоточенной силой. Пример: перемычка с опертой на нее балкой перекрытия.
  • Тип 5 — однопролетная шарнирно-опертая балка с двумя сосредоточенными силами. Пример: перемычка, на которую опираются уже две балки перекрытия.
  • Тип 6 — консольная балка с одной сосредоточенной силой. Пример: парад фантазий — тот же козырек, что и в типе 2, только здесь между швеллерами располагается металлический лист, на котором стоит кирпичная стенка.

Также хотелось бы рассказать об особенности данного калькулятора. Она заключается в том, что Вы в режиме онлайн можете одновременно подбирать швеллеры по размеру и по ГОСТам.

Примечание: если Вам еще необходимо рассчитать вес швеллера и затраты на его покупку, то Вам сюда.

Помощь в расчете

Нет желания и времени разбираться в калькуляторе и сборе нагрузок. И в то же время хочется быть уверенным на 100% в результате. Буду рад помочь.

Стоимость расчета балок и других строительных конструкций:

  • от 1 000 руб. — без предоставления подробного письменного отчета;
  • от 1 500 руб. — с отчетом.

А также, если проект не предполагается, но есть масса вопросов по выбору материалов, конструкциям и архитектуре. Обращайтесь, помогу.

  • Консультации от 1 000 руб.

Контакт для связи, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Какие бывают виды деревянных балок перекрытия и как правильно рассчитать нагрузку, чтобы избежать прогиба + 4 совета по усилению балок

Деревянные балки перекрытия представляют собой несущие конструкции в здании. Они распределяют нагрузку от расположенных выше элементов – крыши, чердака, верхних этажей, при этом выступают не только опорой, но и придают жесткость всей постройке, выполняя роль своеобразного каркаса строения.

От прочности, правильного выбора сечения и вида изделий напрямую зависит надежность здания. При возведении частного дома или дачи важно грамотно рассчитать нагрузку на перекрытия, соблюдая баланс между размерами балок, их числом и расположением.

Плюсы и минусы

В строении балка располагается горизонтально (иногда под углом) и распределяет давление на опоры, в роли которых выступают стены, колонны, столбы и другие несущие узлы сооружения. Точный расчет деревянных балок перекрытия гарантирует прочность и устойчивость всей конструкции. Здесь важен правильный подбор определенных показателей – длины, толщины, шага расположения.

Перекрытия из древесины применяются при строительстве каркасных сооружений коттеджного типа, частных деревянных домов, дач и хозяйственных построек, комбинированных строений (кирпичных или блочных) – в этом случае выбор обусловлен снижением нагрузки на несущие конструкции.

Балки из дерева особенно востребованы в малоэтажном строительстве. Они обладают рядом преимуществ:

  • прочность и долговечность – дерево устойчиво к ударным нагрузкам, механическому воздействию и при профессиональной обработке прослужит 100 лет и более;
  • относительно небольшой вес, что снижает нагрузку на стены, опоры и фундамент;
  • простой монтаж в сравнении перекрытиями из металла или железобетона;
  • установка не требует специального оборудования и механизмов;
  • эстетичность – дерево выглядит представительно даже без декорирования;
  • экологичность – природный материал не наносит вреда здоровью, а наоборот, создает в доме полезный микроклимат;
  • ремонтопригодность – если требуется, из дерева нетрудно усилить разными способами.
  • без специальной пропитки пожароопасны;
  • менее прочные в сравнении с металлическими и железобетонными перекрытиями;
  • подвержены воздействию влажности, грибка и насекомых (при низком качестве древесины);
  • могут деформироваться при перепадах температур.

Хорошо высушенная древесина, обработанная огнестойкими составами и антисептиками, почти не обладает недостатками и будет предпочтительным вариантом для сооружения перекрытий в частном доме.

Эксперты рекомендуют выбирать хвойную древесину – она содержит смолы (естественный антисептик) и более плотная, чем лиственное дерево. Идеальным считается стройматериал из сосны или ели, росших в суровых условиях.

Какие бывают виды балок

Изделия различаются по материалу изготовления и сечению. Их изготавливают из цельного бруса (без склеивания), а также из клееного. Первый вариант предпочтительнее в плане экологичности – при изготовлении клееного стройматериала используются искусственные смолы.

По типу сечения бывают квадратными, прямоугольными, двутавровыми и круглыми. Рассмотрим плюсы и минусы каждого из вариантов.

Квадратные

Такое сечение считается наименее предпочтительным и выгодным – квадратные балки хуже распределяют усилия при нагрузке и обходятся дороже, чем другие виды перекрытий.

Прямоугольные

Оптимальный вариант при подборе деревянных перекрытий. При установке таких элементов короткая сторона размещается горизонтально, длинная – вертикально, так как увеличение высоты положительно влияет на прочность.

Двутавровые

Изделия имеют оригинальное строение: сверху и снизу имеются уширенные элементы, в середине размеры уменьшены до предельно допустимых показателей. Двутавровая деревянная балка для перекрытий по показателям прочности не уступает другим вариантам, а при изготовлении существенно снижается расход древесины.

Такие изделия успешно монтируются на длинных пролетах, они имеют малый вес и не деформируются под нагрузками. Кроме того, на них проще закрепить коммуникации.

Однако такие балки отличаются сложностью изготовления – не каждом городе есть производства, занимающиеся заготовкой таких стройматериалов.

Круглые или овальные

Такие балки обычно используются для монтажа чердачных перекрытий. Они имеют максимальную устойчивость на изгиб и выдерживают большие нагрузки. При этом использование материалов с круглым и овальным сечением требует точных расчетов. Согласно строительным требованиям, их максимальная длина не должна превышать 7,5 погонных метров.

Допустимая нагрузка

Важнейший показатель при выборе стройматериала для несущих конструкций – допустимая нагрузка на деревянную балку перекрытия. Этот параметр показывает, какую эксплуатационную нагрузку смогут выдержать элементы без утраты функциональных свойств.

Читать еще:  Сколько стоит покрыть крышу металлочерепицей?

Показатели допустимой нагрузки различаются в зависимости от расположения балок. Если они используются в качестве чердачного перекрытия, то постоянная нагрузка на элементы будет небольшой – в пределах 50 кг/м 2 . При этом эксплуатационная нагрузка будет 90 кг/м2. Для строений, где балки выполняют роль пола для второго этажа, нагрузка составляет 150 – 250кг/м 2 .

Однако это лишь усредненные показатели, которые нельзя применять в качестве объективных данных. Для каждого сооружения требуется профессиональный расчет, учитывающий все параметры нагрузки и прочие факторы влияния.

Как рассчитать допустимую нагрузку

Грамотный и точный расчет нагрузки на деревянные балки перекрытия гарантирует надежность строения и позволяет подобрать материал, максимально точно отвечающий заданным параметрам.

Чтобы вычислить допустимую нагрузку на балку, понадобятся следующие параметры:

  • материал (сорт древесины);
  • длину деревянной балки (либо расстояние между стенами);
  • шаг – расстояние между самими балками;
  • нагрузку на конструкцию.

Последняя складывается из двух величин – постоянной нагрузки (вес самих балок + утепляющие материалы) и временной (вес мебели, людей и всего, что будет находится в помещении).

Допустимая нагрузка на деревянную балку перекрытия – важнейший показатель при возведении малоэтажных строений. Если вы сомневаетесь в своих способностях выполнить точный расчет, рекомендуем делегировать эту задачу профессионалам.

Как правильно усилить деревянные балки – советы и рекомендации

Перекрытия изнашиваются от времени и нагрузок. Самый безобидный симптом износа – это скрипы и вибрации полового покрытия на втором этаже. Причины чрезмерного износа самые разные – изначально непросушенная древесина, некорректный расчет нагрузок, ошибки при выборе бруса и т.д.

Если проблему игнорировать, последствия могут быть весьма серьезными. Вот почему для многих владельцев домов так актуален вопрос, как грамотно усилить деревянные балки перекрытия от прогиба.

Есть несколько вариантов усиления:

  • Наращивание площади сечения – такой вариант применяется, если материал утрачивает плотность в результате естественного износа. В качестве усиливающего элемента применяют дерево либо металлические швеллеры.
  • Армирование. Дополнительное усиление углепластиком – эффективное решение в случае, когда наращивание невозможно. Метод хорош тем, что мастеру не придется работать с тяжелыми металлическими либо деревянными элементами – композиты отличаются малым весом и высокой прочностью.
  • Монтаж прутковых протезов. Метод используется, когда балки повреждены и требуется заменить такие участки.
  • Монтаж дополнительных балок. Здесь все просто – устанавливают добавочные элементы, которые берут часть нагрузки.

Деревянные балки – прочные, эстетичные и экологичные конструкции, которые широко применяются в малоэтажном строительстве. Грамотный выбор перекрытий и расчет нагрузки на них – гарантия надежности и идеальной геометрии готового строения.

Сравнение двутавра и швеллера – какой профиль прочнее и что лучше

Швеллер или двутавр – этот вопрос озадачивает не только людей, решивших самостоятельно возвести дом либо гараж, но порой и профессионалов своего дела. Что будет рациональнее использовать? Чтобы определиться, профессионалы делают расчеты и анализ конструкции и материалов, из которых она будет изготовлена. Людям, не разбирающимся в данных вопросах, следует обратиться к специалистам, которые сделают нужный объем проектных работ и предоставят несколько вариантов с использованием швеллера и/или двутавра разных типоразмеров – тогда будет ясно, что лучше.

1 Какой профиль прочнее?

Конечно, двутавр. Он жестче и прочнее швеллера. Это обеспечивается за счет того, что у двутавра полки выступают с обоих сторон стенки и на одинаковое расстояние от нее. Благодаря чему нагрузка, воспринимаемая полками, воздействует на профиль в основном вертикально и его стенка работает практически только на противодействие сжатию. Силы, стремящиеся скрутить двутавр, малы или отсутствуют. В швеллере такие усилия, как правило, возникают, и значительной величины, так как полки выступают в роли односторонних рычагов. Многое, конечно, зависит от того, как ляжет и распределится по ним нагрузка. В то же время у двутавра полки обеспечивают жесткость стенки не с одной ее стороны, как у швеллера, а с двух.

Сравнивать, разумеется, следует изделия с одинаковыми типоразмерами (номерами профиля). То есть, чтобы у сравниваемых швеллера и двутавра была одна и та же высота стенки. Кроме того, у них должны быть одинаковые или хотя бы сопоставимые толщина полок и стенки. Это же условие распространяется и на ширину полок. И тогда сравниваемый со швеллером двутавр окажется прочнее его. Но это только если эти изделия используются в качестве несущей балки, установленной, как и положено, вертикально – поверхностью нижней полки на опоры (несущие стены сооружения).

Если на сравниваемые профили одного типоразмера и с одинаковыми либо сопоставимыми толщиной стенки и размерами полок нагрузка (усилие) воздействует сбоку (перпендикулярно их вертикальной оси в плоскости поперечного сечения), то прочнее швеллер. Например, когда изделия уложены набок (торцами полок на опорную поверхность или швеллер еще можно положить на его стенку) и выступают в роли поддерживающего элемента для конструкции с небольшим весом. Дело в том, что и швеллер, и двутавр не рассчитаны на большие нагрузки, направленные перпендикулярно плоскости их стенки.

Преимущество швеллера в более высоком сопротивлении боковым нагрузкам обусловлено следующим. Его полки расположены по одну сторону стенки. У двутавра они выступают с обоих его боков, причем на одинаковое расстояние. За счет этого у швеллера центр тяжести находится вне его поперечного сечения. Он смещен относительно стенки в сторону торцов полок. А у двутавра центр тяжести находится точно в центре его поперечного сечения (стенки).

Именно из-за такой разницы в расположении центра тяжести сопротивляемость нагрузкам у этих изделий отличается. Когда речь идет о боковых воздействиях, то прочнее швеллер. Чтобы сравнить какие-либо двутавр и швеллер, в каждом отдельном случае надо принимать во внимание не только типоразмер (высоту стенки), но и основные размерные характеристики поперечного сечения профиля, указанные в таблицах ГОСТов на сортамент этих изделий. Как отмечалось выше, в первую очередь – это толщины стенки и полок изделий. Не меньшее значение имеет и ширина полок. Также на прочность оказывает влияние радиус закругления между стенкой и полками.

2 Как быстро сравнить швеллер и двутавр

Чтобы быстро выяснить, что прочнее, надо в таблицах с размерами ГОСТов сортамента сравниваемых швеллера и двутавра найти величины их моментов сопротивления относительно осей X и Y (Wx и Wy). Изделие, у которого значения этих характеристик выше, и будет прочнее.

Момент сопротивления – геометрический параметр поперечного сечения какого-либо изделия, который характеризует сопротивляемость в рассматриваемом разрезе (сечении) кручению или изгибу относительно выбранной оси. Его используют для последующего расчета сопротивления материалов и в формулах строительной и конструкционной механики.

Для швеллера и двутавра согласно их ГОСТам ось X проходит в плоскости поперечного сечения через середину стенки, перпендикулярно ей и параллельно полкам. Момент сопротивления перпендикулярен оси, относительно которой рассчитывается. Соответственно, Wx двутавра и швеллера определяет их сопротивляемость нагрузкам и усилиям, направленным перпендикулярно полкам и вдоль стенки. То есть, когда эти изделия выполняют роль несущих элементов конструкции и установлены в своем основном положении – на нижнюю полку.

Ось Y проходит в плоскости поперечного сечения через центр тяжести и перпендикулярно полкам, пересекая при этом осевую линию X и образуя с ней прямой угол. Собственно, в точке пересечения Y с X и находится центр тяжести. Таким образом, у двутавра осевая линия Y располагается точно на вертикальной оси стенки, а у швеллера – параллельна последней и вынесена за ее пределы между полками, так как это изделие имеет смещенный центр тяжести. Смещение обусловлено тем, что у швеллера полки выступают только с одной стороны относительно стенки.

Соответственно, момент сопротивления относительно оси Y (Wy) характеризует сопротивляемость этих изделий усилиям, направленным перпендикулярно стенке и вдоль полок. Для двутавра, когда он опирается на кромки полок с одной своей стороны, а нагрузка давит на противоположные и/или на поверхность стенки. У швеллера может быть два положения. Когда он опирается на поверхность стенки либо, как и двутавр – на кромки полок. Его Wy в обоих случаях одинаковый и противостоит усилиям, направленным со стороны, противоположной опорной поверхности.

Как отмечалось выше, и у двутавра, и у швеллера Wx всегда больше Wy.

Это обусловлено тем, что эти изделия конструктивно рассчитаны на более высокое сопротивление нагрузкам, направленным под прямым углом к полкам и вдоль стенки, то есть перпендикулярно оси X. Поэтому, когда двутавр или швеллер используются в качестве несущих элементов конструкции, они должны монтироваться таким образом, чтобы их стенка располагалась вертикально, а нагрузка воспринималась поверхностью полок.

3 Сравнение некоторых типоразмеров швеллеров и двутавров

На примере нескольких типоразмеров швеллера и двутавра сравним прочность этих изделий. Заодно выясним как она зависит от основных размеров поперечного сечения, о которых шла речь выше.

Сравнение швеллеров и двутавров с одинаковыми типоразмерами придется делать между изделиями с наиболее близкими по значению размерами поперечного сечения, так как часть этих параметров всегда отличается. Эти профили выпускают в таком ассортименте, чтобы они друг друга дополняли, а не замещали.

По приведенной ниже таблице можно сопоставить характеристики (включая моменты сопротивлений) профилей указанных типоразмеров соответствующих ГОСТов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector