1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10/10 10,00оценок: 1

Композитная преднапряжённая метало-деревянная балка

Тема в разделе "Перекрытия", создана пользователем Домовладец, 19.03.15.

  1. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    Композитная преднапряжённая метало-деревянная балка
    Приветствую !

    наткнулся я значится на такой патент (хотя до подобного и у самого мысли доходили)
    http://www.findpatent.ru/patent/247/2478763.html

    суть новаторства - через деревянную балку пропускается металлическая или стекло-пластиковая арматура и пред-натягивается.
    в итоге - значительно уменьшается прогибаемость и "батутность" свойственная деревянным перекрытиям.

    может кто такое уже реализовывал ? у кого какие мысли ?

    balka1.png
     
    Домовладец , 19.03.15
    #1 + Цитировать
  2. topos
    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476

    topos

    Живу здесь

    topos

    Живу здесь

    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476
    такие "новаторства" были и в 70-х годах, с той же СПА...
    Проблемма одна - релаксация напряжений за счет ползучести древесины. Где-то каждый год потеря преднапряжения составляет 5% (это без учета потерь на предварительное обжатие)
     
    topos , 19.03.15
    #2 + Цитировать
  3. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    хмм. не совсем понял.
    арматура намертво крепится по краям балки.
    а свое напряжение она передает на металлические болты. например точка номер3 на рисунке.
    и там еще три болта, но без нумерации.

    напряжение передается на болты, а болты передают напряжение на балку - в итоге балка чуток выгибается, так как арматура выложена по эпюре.

    тут принцип не такой как в жб-балках. в жб-балках арматура своими насечками цепляется за бетон. если такой же принцип реализовать в дереве, то конечно насечки со временем начнут проскальзывать - прочность древесины таки слабовата. Вы наверное такой вариант имели в виду говоря о ползучести ?
     
    Домовладец , 19.03.15
    #3 + Цитировать
  4. topos
    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476

    topos

    Живу здесь

    topos

    Живу здесь

    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476
    А причем тут это. Древесина имеет тенденцию к ПОЛЗУЧЕСТИ. Т. е развитию неупругих деформаций во времени при постоянной нагрузке.
    Если по простому, то положили вы при Петре в 1700 году балку-бревно без нагрузки в сухом хорошем климате. Попрыгали на ней - она даже не пошевелилась. Через 300 лет ваши потомки пришли, а она только под собственным весом прогнулась на 2 см...
    У нас ползет все. стекло, камень, бетон... только древесина ползет быстрее.

    Как это влияет для вашего случая.
    Натянули на арматуру на 1 тонну (сжали силой в 1 тонну). Сначала произошло обжатие древесины под упорами. Раз пошли перемещения, продольная сила уменьшилась до 0.7 тонн.
    Ладно, натянули опять до 1 тонны и поставили на место.
    Через 2 года, за счет ползучести древесины из-за обжатия, усилия опиять уменьшились на 10%, т. е. училие в арматуре осталось 0.9 тонн. Через 10 лет это уже всего 0.5 тонн...
    Это так, утрированно. Все еще зависит от породы дерева. влажности возуха и т. д.
     
    Последнее редактирование: 19.03.15
    topos , 19.03.15
    #4 + Цитировать
  5. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    про ползучесть к сожалению не знаю, хотя на бытовом уровне понимаю, что древесина может прогибатся без эффекта восстановления.

    но погодите. арматура ж вложена таким образом, что балка не прогибается вниз, а выгибается вверх.
    предположим, через два года усилие в арматуре действительно уменьшилось на 10% и балка выгнулась на 2см вверх. ну так и что плохого ? будет дополнительный запас на прогиб вниз. или думаете в итоге всё равно будет батут ? ну тогда можно выложить еще одну арматуру, но в негативе эпюры и с меньшим натяжением.

    а больше 2см она не будет выгибаться вверх даже через 10лет - сила собственной тяжести, тяжести пола итд не даст. ну и конечно надо рассчитать насколько натянуть арматуру, не перетягивать.

    и вот этого "Ладно, натянули опять до 1 тонны и поставили на место." - делать не надо. иначе бесконечно будет выгибаться вверх.
     
    Домовладец , 19.03.15
    #5 + Цитировать
  6. topos
    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476

    topos

    Живу здесь

    topos

    Живу здесь

    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476
    Вы опять меня неправильно поняли. Тут не важно, балка это или колонна.

    на рисунке, арматура обжимает балку осевой нагрузкой через болты. Значит болты передают точечное усилие на древесину. Древесина под этими болтами обжимается и при тех заданных усилиях начинает ползти (деформируясь во времени). Даже хотя если это доли миллиметра, то усилия в арматуре уменьшаются (релаксируют)...
    ps даже сама арматурина, растягиваясь от той же ползучести, понижает напряжения. Поэтому и в ж/б конструкциях учитывают эти снижения преднапряжения...
    А дерево это не металл и не бетон, там все протекает сильнее и ярче. Поэтому, когда древесину считают во времении, занижают прочностные параметры. Например
    предел временной прочности сосны при сжатии и растяжении вдоль волокон равен 76 и 115 МПа, а предел длительной прочности при тех же нагружениях 44 и 56 МПа.

    Так как для длинной балки прогиб надо серьезно уменьшать, то и натягивать арматурину надо серьезно. А показанные болты маленькие, поэтому напряжения в в данных точках будут большие, поэтому напряжения в тяже будут падать быстро.
    Так понятно?
     
    topos , 19.03.15
    #6 + Цитировать
  7. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    @topos, честно говоря опять не совсем понял. либо я не правильно понимаю как та балка работает либо Вы не совсем верно поняли её конструкцию.

    давайте рассмотрим похожую балку, с более крупным чертежом.

    4 - арматура
    5 - натяжительная муфта

    1) как только мы положим такую балку (без натяга арматуры) = она прогнется под весом вниз на каких 3см (в центре).
    2) далее мы натягиваем арматуру чтоб балка выгнулась вверх например на 2см.
    3) через какое-то время (например месяц) балка чуть-чуть просядет и будет выгнута вверх на каких 1см. на этом моменте состояние устаканится.
    вверх - не может из-за тяжести. вниз - не может из-за натянутой арматуры.
    при этом заметно уменшится "батутность" если сравнивать с балкой без напряжения.

    или я что-то не так понимаю ?!

    balka2.gif
     
    Домовладец , 19.03.15
    #7 + Цитировать
  8. Otard
    Регистрация:
    22.01.13
    Сообщения:
    459
    Благодарности:
    436

    Otard

    Живу здесь

    Otard

    Живу здесь

    Регистрация:
    22.01.13
    Сообщения:
    459
    Благодарности:
    436
    Адрес:
    Геленджик
    Если я правильно понял, то состояние не устаканится. В точках приложения усилия древесина будет постоянно сминаться, до тех пор пока это усилие действует.
     
    Otard , 19.03.15
    #8 + Цитировать
  9. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    не думаю, что @topos это имел в виду.
    прочность на сжатие у древесины как у бетона. теоретически треснуть конечно в том месте может, но значит надо продумать этот узел. пробить его такими скобами, не знаю как называются, зубастые такие.
     
    Домовладец , 19.03.15
    #9 + Цитировать
  10. topos
    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476

    topos

    Живу здесь

    topos

    Живу здесь

    Регистрация:
    08.12.06
    Сообщения:
    1.005
    Благодарности:
    476
    Это как?
    Кубиковая прочность бетона B20 (М250) 260 кг/см2 и она, пусть с обеспеченностью 0.95 пусть таковая и будет для любых условий
    Прочность древесины...
    тут сложнее. предел прочности для хвойных - он большой 300-400 кг/см2 (берем вдоль волокон), но.
    1) расчетное значение гораздо меньше - 100-160 кг/см2
    2) а если брать на локальное смятие по площадке менее 10 см, то вообще 25 кг/см2
    Поэтому сравнивать бетон и древесину просто так - неправомерно.

    Может лучше сравнивать деформационные характеристики
    у бетона начальный модуль 265 000 кг/см2
    у древесины начальный модуль вдоль волокон 100 000-130 000 кг/см2, а длительный всего 80 000 кг/см2
    поперек волокон начальный всего около 4 000 кг/см2, а длительный едва 2000 кг/см2
    вот как раз это и пытаюсь сказать...
    на схеме эти гвозди, на что натягивается трос, будут постоянно обминаться. А раз они перемещаются, то усилие в тросе падает...

    Кстати, вы подсчитали необходимое усилие в тросе, что бы выбрать прогиб такой балки (балка низкая, так как если ставить балку высотой 40 см - нафига трос) на пролете 7 м? ;). А еще вы не забывайте, что трос натянуть просто, а вот держать его в постоянном натяжении длительное время уже не так просто. Не даром на такие конструкции ставят талрепы для подтягивания.
    Тут то у вас все просто. Обычная шпренгельная ферма... и достаточно высокая
     
    Последнее редактирование: 22.03.15
    topos , 22.03.15
    #10 + Цитировать
  11. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    @topos, спасибо за разъяснения ! :victory:

    я поначалу думал Вы о другом говорите.
    что ж, пожалуй, действительно дерево там промнётся. болт 12мм, максимум 24мм.

    но в патенте ведь по сути шпренгельная балка - чуток модифицированная.

    а если использовать не болты, а подложить металлические скобы ? площадь соприкосновения увеличится раз в 5-10.
     
    Домовладец , 25.03.15
    #11 + Цитировать
  12. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    Прочность древесины по памяти сопоставима с бетоном м100.
    а вот про локальное смятие ничего не ведаю. простите. :(

    усилие не просчитывал. пролёт 6метров. балка 20см, максимум 30см.
     
    Домовладец , 25.03.15
    #12 + Цитировать
  13. Барис74
    Регистрация:
    06.02.13
    Сообщения:
    799
    Благодарности:
    423

    Барис74

    Живу здесь

    Барис74

    Живу здесь

    Регистрация:
    06.02.13
    Сообщения:
    799
    Благодарности:
    423
    Адрес:
    Магнитогорск
    Барис74 , 25.03.15
    #13 + Цитировать
  14. Домовладец
    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515

    Домовладец

    Адрес: Вiльня

    Домовладец

    Заблокирован

    Адрес: Вiльня

    Регистрация:
    03.09.12
    Сообщения:
    4.811
    Благодарности:
    1.515
    Адрес:
    Луна
    @Барис74, знаем мы шпренгельные балки, но они громоздкие(
     
    Домовладец , 26.03.15
    #14 + Цитировать
  15. Константин Я.
    Регистрация:
    07.01.10
    Сообщения:
    11.764
    Благодарности:
    6.270

    Константин Я.

    захожу иногда

    Константин Я.

    захожу иногда

    Регистрация:
    07.01.10
    Сообщения:
    11.764
    Благодарности:
    6.270
    Адрес:
    Ижевск
    А в чем смысл замены части дерева в балке на стеклопластик, а тем более, сталь?
    Разница в стоимости со стеклопластиком у сушеной древесины примерно раз в 50 (за м3). Т. е. за те-же деньги мы можем добавить в балку в 50 раз больше дерева, чем стеклопластика, что даст значительно большую жесткость и прочность балки.
    Разве что есть ограничения по высоте балки, тогда более тонкий стеклопластик может получить некоторое преимущество.
     
    Константин Я. , 01.04.15
    #15 + Цитировать

Смотрите также