Для заданного бруса построить
Построение эпюр продольных сил — формулы, условия и примеры решения задач
Построение эпюр продольных сил – это решение статически определимой задачи. Производится для выявления картины нагрузки упругого тела. Вернее, уточнения ее схематизации.
Необходимо для определения наиболее напряженного, так называемого «опасного» сечения. Затем методами сопромата (сопротивления материалов) проводится анализ с прогнозированием перемещений элементов конструкции.
Но всему свое время. Сначала немного о терминах.
Основные понятия
Брусом (балкой) называют тело, вытянутое вдоль оси. То есть длина преобладает над шириной и высотой.
Если имеются только осевые (продольные) силы, то объект подвергается растяжению/сжатию. В этом случае в материале возникают только нормальные поперечному сечению силы противодействия и тело считают стержнем.
Статическая определимость подразумевает достаточность схемы для установления внутренних усилий противодействия. Участок – часть балки с неизменным сечением и характерной нагрузкой.
Правила построения учитывают знаки усилий. Растягивающие принимают положительными, сжимающие – отрицательными.
В системе СИ силы измеряются в ньютонах (Н). Длины в метрах (м).
Что такое эпюра продольных сил
Показывает, какой силой (в нашем предположении нормальной) загружен каждый участок. По всей длине стержня. Иначе говоря, эпюра – наглядное графическое изображение изменения нагрузки по всей длине конструкции.
Как построить эпюру продольных сил
Используется метод сечений. Балка виртуально рассекается на каждом участке и ищется противодействующая N. Ведь задача статическая.
Сопротивление рассчитывается по формуле:
где:
Fl – действующие на участке l силы (Н);
ql – распределенные нагрузки (Н/м).
Порядок построения:
1. Рисуется схема балки и механизмов закрепления;
2. Производится разделение на участки;
3. Для каждого рассчитывается N с учетом знаков. Если у балки есть незакрепленный конец, то начинать удобнее именно с него. В противном случае считается реакция опор. И оптимальнее выбирать сечение с меньшим количеством действующих факторов:
Нетрудно заметить, что последнее уравнение дает еще и реакцию опоры;
4. Параллельно оси стержня намечается база эпюры. Положительные значения масштабировано проставляются выше, отрицательные – ниже. Эпюру наглядно совмещать с расчетной схемой. Итоговый результат и промежуточные сечения показаны на рис. 1.
Рис. 1. Эпюра продольных сил
Рассмотрим случай:
F1 = 5 (кН);
F2 = 3 (кН);
F3 = 6 (кН).
Вычислим:
Проверить эпюру можно по скачкам: изменения происходят в точках приложения сил на их величину.
Пример построения эпюр и решения задач
Построить эпюру сил для следующего случая (рис. 2):
Рис. 2
Дано:
Решение.
Разбиение на участке вполне очевидно. Найдем сопротивление на выделенных:
Распределенная нагрузка зависит от длины, на которой приложена. Поскольку нарастает линейно, значение N2 будет постепенно увеличиваться/уменьшаться в зависимости от знака q.
Эпюра такого вида усилия представляет собой прямоугольный треугольник с катетами l3 и ql3 (в масштабе). Поскольку распределение линейно.
По полученным данным строим эпюру (рис. 3).
Рис. 3
Заключение
Приведенный алгоритм является предварительным этапом в расчете модели на прочность. «Слабое» место находится уже с учетом площади поперечного сечения.
В сети имеются онлайн сервисы для помощи в расчетах при вычерчивании. Но стоит ли ими пользоваться, если процедура настолько проста? Если не запутаться в знаках, конечно. Это самая распространенная ошибка.
Источник
Расчет количества и объема бруса
Информация по назначению калькулятора
Онлайн калькулятор профилированного и клееного бруса предназначен для расчета количества и объема пиломатериала для строительства домов, бань и других построек. Автоматически производится расчет количества межвенцевого утеплителя, нагелей, венцов, стоимости и антикоррозийной пропитки по среднему значению. Для более точных расчетов обязательно обратитесь к специалистам в вашем регионе.
При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация
Чтобы разобраться в преимуществах и недостатках профилированного бруса по сравнению с клееным, следует начать с основных понятий о производстве того и другого.
Профилированный брус изготавливается из деревьев хвойных пород. В большинстве случаев он имеет стандартные размеры сечения:
- 100х100 мм
- 150х150 мм
- 200х200 мм
— лучше всего подойдет для строительства бани или летнего дачного дома
— пригоден для хорошего дома
— для возведения больших деревянных домов или коттеджей
При желании можно индивидуально заказать брус другого сечения. Внешний вид бруса может быть как с прямолинейной лицевой стороной, так и с D-образной. Бревно нужной толщины проходит обработку на строгальном и фрезеровочном станках, после чего шлифуется с нужных сторон. Качественной шлифовке обычно подвергается та сторона бруса, которая будет располагаться внутри будущего дома и может не потребовать дальнейшей отделки. Для удобства и надежности монтажа сруба и для защиты от холода и влаги профиль чаще всего бывает с 1 или 2 шипами для легкой конструкции или «гребенкой» для жилого дома. Готовый сруб должен дать усадку для дальнейшего завершения строительства, обычно этот срок составляет около 1 года. Для уменьшения этого срока до нескольких месяцев можно заранее высушить брус в специальных камерах.
Для производства клееного бруса бревно распиливается на доски, их еще называют «ламели». Доски прострагивают и закладывают в сушильную камеру, где в процессе сушки в мягком режиме получается материал с влажностью около 10%. Затем доски снова строгают до нужных размеров, сортируют, а затем при помощи гидравлического пресса склеивают в брус. Для склейки используют специальные водостойкие составы клея. Чтобы придать клееному брусу устойчивость от гниения и существенно повысить его прочность, доски укладываются специальным образом – каждую кладут противоположно сечению волокон соседней.
Оценивая прочность материалов, следует признать лучшие показатели у клееного бруса.
У профилированного в процессе производства внешняя, более прочная часть древесины срезается для придания нужной формы. Клееный брус за счет описанного ранее способа укладки досок и их склеивания на гидравлическом прессе является более прочным. Как многие знают, наиболее прочной и устойчивой от гниения, но и самой дорогой по цене среди хвойных пород является лиственница. Изготовление из нее профилированного бруса существенно увеличивает стоимость постройки. При производстве клееного бруса существует возможность укладывать перед склеиванием наружную ламель из лиственницы, что незначительно сказывается на увеличении цены.
При сравнении по влажности материала и срокам усадки уже отмечалось, что клееный брус имеет влажность около 10% и, соответственно, малый срок усадки, что дает возможность сократить срок строительства дома. Профилированный брус имеет естественную влажность древесины, и даже сушка его позволяет уменьшить влажность только до 20%, поэтому без усадки не обойтись. Сравнивая сроки усадки, нельзя забывать о том факте, что цельный материал из-за большей массивности практически не подвержен растрескиванию, а на клееном брусе есть вероятность возникновения небольших трещин.
Из-за технологических особенностей изготовления каждый вид бруса может иметь разные габаритные размеры. У профиля длина обычно составляет до 6 метров, а сечение 100х100, 150х150 и 200х200 мм. Изготовление бруса другого размера сечения (например, с шагом через каждые 10 мм) может увеличить количество отходов, что не может не сказаться на цене. У клееного бруса длина может достигать 12 метров, а сечение обычно изготавливают от 80 до 280 мм.
По стоимости цельный брус почти в 2 раза дешевле из-за менее сложного процесса изготовления.
Но учитывая только стоимость готового сруба, не забывайте, что отделка для фасадов при использовании клееного бруса может не потребоваться, и сравнивать их по цене можно с натяжкой. Все будет зависеть от выбранного для отделки дома материала, его количества и стоимости.
По экологичности профилированный брус – не просто фаворит, а скорее чемпион, сохраняющий все полезные свойства такого превосходного материала, как натуральное дерево. Для обработки могут понадобиться только специальные смеси для защиты от возгорания и гниения, которые сможет выбрать сам хозяин дома. При производстве клееного бруса могут использоваться клеевые составы, подразделяющиеся по степени опасности на несколько групп, и не факт, что производитель не решил сэкономить на стоимости клея.
В заключение можно сказать, что у каждого из 2 рассмотренных видов бруса есть свои несомненные преимущества при небольшом количестве недостатков. И только хозяину решать, из какого материала возводить дом, чтобы жить в нем дальше.
Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Если вы не нашли ответа на свой вопрос, вы можете связаться с нами по обратной связи.
Общие сведения по результатам расчетов
- Общий объем бруса
- Общая площадь стен
- Общий вес
- Кол-во венцов
- Количество рулонного утеплителя на все венцы
- Диаметр и количество нагелей с шагом 1.5 метра
- Количество пропитки с 2х сторон
- Примерная усадка (4%) профилированного бруса
- Нагрузка на фундамент от стен
— Расчетное количество пиломатериала в кубометрах.
— Площадь внешней стороны стен. Соответствует площади необходимого утеплителя, если такой предусмотрен проектом.
— Вес бруса без учета утеплителя.
— Количество рядов бруса в одной стене. Зависит от высоты стен и размеров применяемого материала. Без учета фронтонов.
— Равняется общей длине всех брусьев.
— Данный расчет подходит только для слабонагруженных построек из бруса. Для ответственных строений расчет нагелей необходимо производить у специалистов в вашем регионе.
— Расчетное количество защитной пропитки средних марок, с покрытием внешней и внутренней поверхности всех стен.
— Примерная усадка стен из профилированного бруса через 1 год, с изначальной влажностью 20%.
— Нагрузка без учета веса кровли и перекрытий, с опиранием на всю поверхность нижнего венца. Данный параметр необходим для выбора прочностных характеристик фундамента.
Источник
Строим дом из бруса. Что нужно учесть
Для строительства такого дома используют брус сечением 150х150 мм
Подготовка материала
Как правило, для формирования коробки дома приобретают брус сечением 150 х 150 мм. Затем нанимают бригаду строителей, и из «сырого» дерева (пока пиломатериал ровный и его не повело) собирают дом. Брус естественной влажности очень тяжёлый, одному его не поднять.
Я никогда не использую в работе древесину только что из леса. И хотя сушка дерева — непростая задача, с сухим материалом работать одно удовольствие!
Для строительства дома я закупил брус 150 х 100 мм, сложил его в штабель и сушил примерно год (фото 1). За это время он хорошо просох, но часть брусьев покоробилась. В будущем, когда дом будет построен и закончится усадка, запланировал наружное утепление стен.
Из высохших заготовок я выбрал самые ровные, чтобы сделать косяки — обязательные вертикальные элементы оформления всех проёмов (фото 2). А наиболее покоробленные разрезал на короткие детали.
Перед началом работы закупил рулонный утеплитель и заготовил немного мха — смеси сфагнума и «кукушкина льна» (фото 3).
Фото 1. Брус 150 х 100 сохнет в штабеле. Часть материала при сушке повело. Фото 2. Косяки для проёмов брусового дома делают только из ровного бруса. Фото 3. Межвенцовый льняной утеплитель и смесь — мох-сфагнум и «кукушкин лён». Фото 4. Заготовленные нагели
Нагели
Самое важное при строительстве брусового дома — это обеспечить качественную усадку стен, с полным отсутствием щелей. Соседние венцы обязательно скрепляют нагелями. Если уложить несколько венцов, а затем длинным сверлом просверлить отверстия, куда забить длинные палочки, дом неминуемо на них зависнет во время усадки. Между венцами появятся большие щели, и устранить эту серьёзную ошибку будет невозможно!
Причина ясна: ни один работник, даже самой высокой квалификации, не сможет сверлить строго вертикально, держа дрель в руках. Но выход есть! Я использую самодельные нагели квадратного сечения, напиленные из доски-дюймовки и заострённые топориком (фото 4, 5). Идею применять колышки квадратной формы я уже давно позаимствовал у опытных плотников.
Фото 5. Для изготовления нагеля надо заострить с обеих сторон отрезок бруска сечением 25 х 25 мм. Фото 6. Внутренняя стена, дверной проём
Особенности сборки стен
Поскольку работать пришлось в одиночку, для облегчения труда, помимо покупки бруса меньшего сечения и его сушки, заранее нарезал в размер короткие детали для стен, где есть проёмы. Так сразу решается и задача использования поведённого материала. Если одна заготовка завернулась влево, ставлю на неё повёрнутую вправо. Косяки всё равно укрепят проёмы (фото 6).
Но иногда приходится ставить и временные подпорки, или же оставлять брус посередине высоты проёма нераспиленным. Не обходится работа и без рубанка — если необходимо скорректировать размер поведённого изделия.
Уложив один брус (или короткую деталь из него) на другой, расположенный ниже, выравниваю их. Главное — обеспечить вертикальность проёмов и углов. Затем размечаю положение нагелей с помощью угольника и делаю отметку карандашом на обоих венцах (фото 7, 8).
Фото 7. Разметка верхнего и нижнего брусьев под нагель. Фото 8. Переношу отметку от края на заданное расстояние (50 мм) на обоих брусьях
Сразу видно, где установлены предыдущие нагели, чтобы расположить новые со сдвигом. Сверлю отверстие коротким перовым сверлом на глубину 65 мм (длина нагеля — 120 мм). В нижнем брусе всё точно так же: разметка, сверление на глубину 65 мм (фото 9). После того как нагели будут забиты в подготовленные отверстия, надо расстелить полосы утеплителя.
Фото 9. Сверление отверстия под нагель в верхнем брусе. Фото 10. Готовые отверстия под нагель в нижнем брусе. Фото 11. Забиваю нагели. Фото 12. Расстилаю межвенцовый утеплитель
В верхней заготовке диаметр отверстий — 28 мм, а в нижней — 25 мм (фото 10). Дело в том, что в нижний брус забиваю по одному нагелю в каждое отверстие, а верхний приходится «надевать» сразу на несколько нагелей (фото 11, 13). При небольшом отклонении в точности расположения отверстий так «надеть» проще.
Бывает, что для обеспечения вертикальности углов и проёмов брус надо немного сдвинуть относительно расположенного ниже. В этом случае рядом с общей отметкой я пишу, насколько плоскость верхнего должна быть сдвинута относительно плоскости нижнего.
Записав «+3», я знаю, что центр отверстия под нагель в верхнем брусе расположится в 53 мм от края, а в нижнем всегда на одном расстоянии — 50 мм.
Уплотнение углов
В правильном доме заготовки венца не касаются друг друга, между ними должен быть утеплитель, в том числе и в углах. Все зазоры я уплотняю мхом и льном (фото 12). Например, во внутренние полости угла закладываю мох, в щели со стороны улицы и комнаты — лён.
Фото 13. Надеваю брус на нагели и осаживаю кувалдой. Цифра на стенке — смещение бруса, которое нужно учесть при разметке. Фото 14. Уплотнение угла мхом
В углу при заполнении зазоров теплоизоляционными материалами достигаю двух целей: кроме утепления получаю эффект жёсткой фиксации брусьев (фото 14).
Выводы
Постройку из просушенного бруса толщиной 100 мм вполне по силам собрать любому человеку самостоятельно, без привлечения наёмных работников. При этом достигается заметная экономия!
Правильно собранный дом со стенами толщиной 100 мм и с наружным утеплением, выполненным после усадки стен, значительно комфортнее неутеплённого здания из бруса или бревна даже большей толщины. Особенно если последнее построено неквалифицированными работниками.
Текст и фото: И. Калинин
Источник
Калькулятор расчета бруса
Онлайн калькулятор расчета бруса предназначен для определения необходимого количества бруса и дополнительных материалов для строительства дома. Так же при онлайн расчете бруса вы можете учесть стоимость крепления, пропитки для огнебиозащиты и рулонного утеплителя. Правильно проведенные расчеты позволят избежать дополнительных расходов на закупку лишних стройматериалов и избежать проблем с их нехваткой в ходе строительства дома.
Информация по назначению
В данном калькуляторе для расчета учтены все возможные виды бруса, а именно:
- Брус естественной влажности;
- Сухой брус;
- Профилированный брус естественной влажности;
- Профилированный брус сухой;
- Клееный брус.
Так же можно узнать количество бруса, необходимое для строительства внутренних перегородок. В калькуляторе расчета бруса предусмотрено определение типа и количества крепежа, пропитки для защиты древесины и утеплителя. Есть возможность понять ориентировочные затраты на брус и расходные материалы, необходимые для строительства дома. Площадь дверей и площадь окон намеренно не вычитаются, так как их необходимо выпиливать после усадки строения (в дверных проемах выпиливается частично для организации прохода).
Онлайн калькулятор расчета бруса определяет нагрузку от стен из бруса на фундамент, что немало важно на этапе планирования строительства. Данный строительный калькулятор позволит избежать лишних расходов на закупку стройматериалов и избежать проблем с их нехваткой в ходе строительства дома.
Исходные данные
Исходные данные для расчёта бруса в онлайн калькуляторе и их описание:
- Необходимо сложить длины всех наружных стен (например дом 6х6, 6+6+6+6=24) единица измерения метры. Дверные и оконные проемы не учитываются, так как обычно выпиливаются по месту после усадки строения.
- Введите параметр высота конструкции по углам, единицы измерения- метры. В случае если высота стен разная, укажите среднюю высоту(сложите высоты стен и поделите на их количество).
- При желании учесть внутренние перегородки введите их количество, если внутренние перегородки учитывать не надо, оставьте значение «0».
- Введите параметр высота внутренней перегородки, единицы измерения — метры.
- Введите параметр длина внутренней перегородки, единицы измерения — метры.
- Выберите тип бруса, который используется для строительства. В зависимости от типа бруса будет произведен расчет веса конструкции и ориентировочной усадки строения.
- Выберите размер сечения бруса (при необходимости задайте свои значения в следующем порядке ВхШхД) единицы измерения миллиметры.
- При желании узнать стоимость необходимого количества бруса для строения введите цену за 1 м3. Не обязательный параметр. Единица измерения — рубли.
- Выберите крепление для бруса (нагель или пружинный узел сила).
- При желании узнать стоимость необходимого количества крепления для данного строения из бруса введите цену за 1 шт. Не обязательный параметр. Единица измерения — рубли.
- При желании узнать стоимость необходимого количества пропитки для огнебиозащиты строения из бруса введите цену за 1 литр. Не обязательный параметр. Единица измерения — рубли.
- При желании узнать стоимость необходимого количества рулонного утеплителя для строения из бруса введите цену за 1 метр погонный. Не обязательный параметр. Единица измерения — рубли.
Результат расчета
Описание результатов расчета бруса в онлайн калькуляторе:
- Общая длина наружных стен — параметр, который задается пользователем, Равен периметру строения из бруса
- Высота конструкции по углам- параметр задаваемый пользователем,
- Количество венцев на наружные стены — количество горизонтальных рядов из бруса, заданного размера, которое подходит для заданной высоты стронция.
- Количество бруса на наружные стены- требуемое количество бруса в штуках для возведения наружных стен в строении из бруса по указанным параметрам
- Количество внутренних перегородок — параметр задаваемый пользователем.
- Объем общего количества бруса — объем всего бруса, необходимый для строительства объекта по заданным параметрам, в том числе и на внутренние перегородки (при указании их в исходных данных для расчета). Единицы измерения м3.
- Вес общего количества бруса — вес всего объема бруса, необходимого для строительства объекта по заданным параметрам. Единицы измерения кг.
- Усадка (в см на 1 метр строения) — ориентировочная усадка в сантиметрах на 1 метр высоты строения указанного вида бруса.
- Ориентировочная усадка строения — ориентировочная величина общей усадки строения, по заданным параметрам.
- Общее количество крепление для бруса — ориентировочное количество выбранного крепления для бруса, которое понадобится для возведения строения. Единица измерения штуки.
- Общее количество рулонного утеплителя — ориентировочное количество утеплителя, которое понадобится для строительства объекта по заданным параметрам. Единица измерения метры погонные.
- Ориентировочное количество пропитки (с учетом обработки всей площади поверхности бруса) — необходимый ориентировочный объем огнебиозащиты для пропитки бруса, единицы измерения литры.
- Нагрузка на фундамент от стен- данный параметр необходим для выбора фундамента. Приведен без учёта веса перекрытий и крыши.
Источник