Стыковка деревянных балок

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

То есть, соединение вполдерева, (возможно) соединенное вертикально гвоздем или глухарем, от горизонтального смещения.
Скорее всего, брусья ставили полусырые. Вообще, в данных условиях, вполдерева соединять нельзя. Я как раз недавно, в другой теме, объяснял почему https://www.forumhouse.ru/posts/32657394/

Теперь, про то, что у Вас есть. Прогиб - естественное поведение такой конструкции. Возьмем, например, собственный вес бруса 16 кг/м, середина стыка коротыша с основной балкой в 85 см от края пролёта.
Получим (малиновым основная балка, оранжевым коротыш, голубым - цельная 2-пролетная балка):

Уже прогиб 2 мм, а это только под собственным весом. А если балка была полусырая, то и побольше будет.

Что будет, например, под расчетной нагрузкой на межэтажное перекрытие, если 2-й этаж жилой. Расчетная нагрузка для данного случая, в районе 250 кг/м2. Для балок с шагом 0.7 м по осям, это дает погонную нагрузку 250*0,7=175 кг/м.
Тогда получим прогиб несколько больше 20 мм:

При нормативной нагрузке, получим 80% от этого, то есть несколько больше 16 мм, или прогиб больше 1/200 пролёта. А надо бы 1/360.
Зыбкость этой штуки - отдельная история. При приложении сосредоточенной нагрузки 200 кг в районе стыка, прогиб около 21 мм, а надо бы в около 2 (ну может, 3) мм

Я бы определился, использую ли гвозди/саморезы или шпильки/болты, и какого диаметра, и прикинул бы длинные накладки с двух сторон от балки. Скажем, из доски толщиной 50 мм.

P. S. Насредних диаграммах видно, как резко меняется угол в условном "шарнире", между основной балкой и коротышем. Соответственно, с одного края прируба должна раскрываться щель, чем больше нагрузка - тем больше щель.

 

Да мне тут тоже успели посоветовать накладки с боков из доски 50 на 200 с обеих сторон и, скажем, 4 довольно толстые шпильки, скажем, на 12.
Или 4 шпильки будет категорически мало? Может надо их хотя бы 8 в 2 ряда? Чтобы лучше задействовать всю высоту накладки?
Что скажете насчёт пола первого этажа? Он находится в гораздо более завершённом состоянии, и я планировал подшить снизу сетку с мембраной и надуть эковаты для утепления. На этом и закончить, но тут эта тема со стыками всплыла. Если ситуация такая же, то надо либо разбирать всё и делать такие же накладки, или, может быть, сделать столбики с домкратами с опорой на грунт.

 

@Engineer2010, Если Вы собираетесь на 2м этаже жить, то лучше тупо посчитать. Длину накладок, требуемое число шпилек. Может, их нужно не 8, а 12 или 16.
А для этого, нужны размеры: от стены до начала прируба, длина прируба, точная ширина обоих пролетов.
Если они все немного разные, то какие-то размеры, "средние по больнице".
Без этого, будет гадание на кофейной гуще "а сколько бы мне шпилек поставить".

 

Это с помощью того калькулятора, что вы дали? Завтра промерю всё точно и попробую. Но что-то я боюсь, что это серьёзная наука слишком для меня может оказаться . Это не с проводами возиться.

 

@Engineer2010, Снимите размеры и выложите. Дня через 2-3, я буду возле компьютера, тоже подумаю над вариантами.
Прируб тут несколько мешается. Запасной вариант - отпилить прируб, поставить новые коротыши стык в стык с основной балкой, на накладках.

Видимо, придется посчитать симметричное соединение на шпильке вручную, что-то я не помню подходящих калькуляторов.

 

А нельзя вырезать этот зигзаг, оставив пустоту? Естественно увеличив длину накладок? Возможно и толщину.

 

Снял размеры и нарисовал поточнее эскиз. Оказалось, что центральная стена стоит не совсем посередине и длина стыкованных пролётов немного разная. Расстояния от внешних стен до начала прируба (вы стык называете прирубом, верно?) везде разное. Я намерил от 700 до 820 примерно разбежка. Посередине пиленых балок везде идут длинные продольные трещины как на коротышах, так и на длинных сегментах. Видно на фото.
Не знаю как правильно написать, длинный сегмент всегда как бы подставляет "ладонь" коротышу. Коротыш всегда ложится на эту "ладонь".

 

Можно я заодно ещё спрошу вашего мнения. К сожалению, в этом доме подобных конструктивных решений много. Есть эркер, в котором тоже все силовые элементы подвергнуты варварскому воздействию. Центральная часть уже провисла тоже вниз.
Тут просто словами трудно изложить. Я постарался на картинке подробно расписать ситуацию.
Также общее фото дома и картинка из нереализованного дизайн проекта, чтобы лучше понять как этот эркер выглядит.
Закинул 2-х минутное видео на ютуб, где может быть будут лучше понятны какие-то детали. Но можно его и не смотреть.

Что можно тут сделать?
Да, и насчёт пола первого этажа. Я разобрал и влез в подпол. Там тоже балок напилили в местах пересечения внутренних стен фундамента, где они лежат на поперечных брусьях, уложенных по этим самым стенкам фундамента. Тоже уродство, но можно опереться на фундамент, где они их попилили. Стыков не увидел.

 

Насчёт треугольной фермы я что-то намудрил, похоже. Это же просто стенка - на ней и стоит всё закрепить.

 

Да уж, купили Вы себе развлечение на все деньги

Я раньше давал ссылку, почему не надо было делать стык вполдерева. Там пояснялось, почему не надо его делать из сырого дерева (усушечные трещины повышают риск скалывания при изгибе) и для сечений большой высоты (больше 12 см (риск, что в середине высоты бруса окажется сердцевина, склонная к растрескиванию). Судя по фото, мастера добавили дополнительных рисков, неаккуратно сделав запилы, и надпилив брус по центральной оси, сделав, так сказать, заготовку для будущей трещины.
И это, когда нагрузки минимальны, перекрытие еще не сделано!

О чем идет речь, про скалывание при изгибе. Под нагрузкой, при изгибе в балке возникают внутренние (касательные) напряжения, сдвигающие верхнюю половину балки относительно нижней. Дерево достаточно слабо, на скалывание вдоль волокон (дрова же кололи?).
Иллюстрация, стрелочки показывают сдвигающие усилия в балке:

А если мы сделали "ладошку" из нижней половины балки, и нагрузили её, то нижняя половина дополнительно стремится отколоться от верхней.
Когда балки будут нормально нагружены, и скалывание при изгибе проявится, и нагрузка на "ладошку" увеличится на порядок. Боюсь, имеющиеся трещины раскроются до вовсе неприличных размеров. Не уверен, что такой брус можно оставлять.

Ну ладно, перейдем к накладкам. Если Вы уже ходили по ссылкам, то калькулятор накладки рассчитан на однопролётную балку, у нас же двухпролетная. Что делать?
Отрежем кусок двухпролётной балки, по своим параметрам совпадающий с однопролётной балкой. Под равномерно распределенной нагрузкой, у него такой же изгибающий момент, такая же поперечная (перерезывающая) сила. Только вот левый край опущен относительно правого на 0.66 мм (под расчетной нагрузкой 175 кг/м).
Если рассматривать балку длиной 3.15+0.15+3.46=6.76 м, то отрезать нужно в точке нулевого момента, примерно на отметке 4.115 м, останется кусок 2,645 м.


Начнем с накладок на обычных гвоздях 4х100 мм из двух досок 200х50 мм. Допустимая нагрузка на гвоздь, в нашей ситуации, 58.5 кг. Шпилька 12 мм, через 2 накладки и брус, должна быть примерно эквивалентна 9-ти таким гвоздям. Но податливость у нее должна быть побольше.
9 гвоздей, можно поставить в доску высотой 200 мм в один вертикальный ряд, с шагом по 2 см. Теоретически, шаг может быть и 16 мм, но, с учетом неаккуратности забивки, 20 мм удобнее.
Этот вертикальный ряд, должен отстоять от торца доски, или от перерезанных концов волокон, не менее, чем на 6 см.
Поставим, например, накладку длиной 120 см, середина которой совпадает с серединой соединения брусьев: До середины соединения, 800-920 мм.

Заполним параметры калькулятора:

Балка длиной 2.645 м, стык 0.92 м от правого края, сечение 200х150. Накладка суммарным сечением 200х100, расстояние от соединений до места стыка 1200/2-60=540 мм для внешних соединений, 100+60=160 мм - для внутренних.
Нагели с допустимой нагрузкой 58.5 кг и податливостью 1 мм. В левой половине накладок, поставим по 9 гвоздей с каждой стороны (всего по 18 гвоздей на соединение), в правой половине - по 5 гвоздей с каждой стороны (по 10 на соединение).
Нагрузку возьмем расчетную, 175 кг/м. Что получим:

Запас по допустимой нагрузке на гвозди 1.74-2.67 раза. Можно поставить гвоздей поменьше, но при этом увеличится прогиб.
Напряжение изгиба в цельной балке, немного больше 15 кг/см2 (при расчетном сопротивлении 130 кг/см2), то есть запас очень большой. Напряжение в накладке в полтора раза больше, но тоже очень далеко от расчетного сопротивления.
Прогиб нужно брать при нормативной нагрузке 140 кг/м, он будет 3.3 мм, в 3.65 раза больше, чем у цельной балки.
Данный калькулятор, позволяет добавить сосредоточенную нагрузку, расположенную в интервале от левого края балки до самого левого соединения накладки. Если поставить возле самого левого соединения 200 кг, прогиб составит около 2.5 мм. Скорее всего, при приложении нагрузки над накладкой, прогиб может быть и еще больше. Но, в принципе, для такой проблемной ситуации, пристойно.

Что дальше:
- поменять длину правого пролёта с 0.92 м на 0.8 м, соответственно увеличив длину левого. Проверить, что при другом крайнем значении размера, всё идет нормально;
- заменить гвозди на шпильки М12, с допустимой нагрузкой 527,6 кг и податливостью 2 мм. Не забываем, что шпильки ставятся минимум парой на одно соединение. Гвозди мы суммировали с двух сторон, шпильки считаются непосредственно. То есть, вместо 18 гвоздей (по 9 с каждой стороны) - 2 шпильки.
- посмотреть на варианты с несимметричной накладкой, на коротыш участок поменьше, на основной брус - побольше.

 

Ух...спасибище! Но теперь жеж мне надо всё это осмыслить и переварить! А ещё и, как выясняется, повторить с другими параметрами. Уй-ёёё...
(Понёс в уголок)
А в какой программе (калькуляторе) вы "делали" из двухпролётной балки однопролётную?
Мне тогда надо ещё сделать то же самое для балки, развёрнутой в другую сторону. Когда по пролёту 3.46 идёт целый кусок, а по 3.15 стыкованный.

 

@SergeChe, а откуда Вы берёте допустимую нагрузку и податливость нагеля (гвоздя, шпильки) в зависимости от его диаметра? Есть таблица какая-то?
Я нашёл, что вы применяли калькулятор под номером #370, но непонятно где рассчитывали как сделать из двухпролетной балки однопролётную.

 

Из выложенных на форуме, точки нулевого момента удобно смотреть в калькуляторе стропил https://www.forumhouse.ru/posts/30907521/ на вкладке "Стропила 3+ +". Но в нём, только до 3-х пролетов с двумя свесами.
Заполняем нагрузки, сечение, пролёты 3.15+0,15+3,46

Чуть ниже, смотрим на график момента, под ним подписаны экстремумы и точки нулевого момента

В данном случае, нам интересен кусок слева длиной 2419 мм и кусок справа длиной 6760-4115=2645 мм
Картинку с разрезом, я рисовал на графиках из этого калькулятора https://www.forumhouse.ru/posts/31176765/ Надо бы в него тоже добавить вывод точек нулевого момента.

Податливость указана в СП 64 "Деревянные конструкции". И для гвоздя, и для шпильки, она установлена 2 мм, когда нагрузка на нагель равна допустимой.

В нашей нормативке, принято считать, что податливость зависит от нагрузки линейно, то есть при половине допустимой нагрузки смещение составит 2 мм/2=1 мм.
На самом деле зависимость нелинейная, а такое допущение принято, чтобы упростить расчеты.

Допустимую нагрузку нужно считать, по формулам и правилам, указанным в СП 64. Я уже давал ссылку на калькулятор участника форума https://mycalcs.ru/nails/index.html
Он считает только случай, когда гвоздем/саморезом/болтом/шпилькой соединяются две деревяшки. Это самый частый случай, калькулятор очень облегчает жизнь. Более сложные конфигурации, приходится считать "руками".

Когда я использую гвозди, я ориентируюсь не на СП (есть такой грех), а на заслуживающие доверия экспериментальные данные по смещению гвоздевого соединения под длительной постоянной нагрузкой. Поэтому, я беру для гвоздей податливость 1 мм при допустимой нагрузке. Для шпилек и болтов, учитывая разные нюансы, есть смысл ставить 2 мм, как в СП.

 

Спасибо Вам огромное! Всё стало гораздо понятнее и прозрачнее. Я столько за это время успел узнать о соединениях деревянных деталей, что просто ух!