Berechnung der Durchbiegung eines Holzbalkens für zwei Belastungsfälle

In der modernen Einzelkonstruktion werden in fast jedem Projekt Holzbalken verwendet. Es ist fast unmöglich, ein Gebäude zu finden, das keine Holzböden verwendet. Holzbalken werden sowohl für die Einrichtung von Böden als auch als Tragelemente als Träger für Fußboden- und Dachgeschosse eingesetzt.

Berechnung der Durchbiegung eines Holzbalkens für zwei Belastungsfälle

Die Formel zur Berechnung der Ablenkung eines Strahls.

Es ist bekannt, dass Holzbalken wie andere auch unter dem Einfluss verschiedener Lasten durchhängen können. Dieser Wert - Durchbiegungspfeil - hängt vom Material, der Art der Belastung und den geometrischen Eigenschaften der Struktur ab. Eine kleine Durchbiegung ist durchaus akzeptabel. Wenn wir zum Beispiel auf Holzfußböden gehen, fühlen wir den Boden leicht federnd, aber wenn solche Verformungen geringfügig sind, stört uns das nicht sehr.

Wie weit eine Auslenkung zulässig ist, wird durch zwei Faktoren bestimmt:

  1. Die Auslenkung darf die berechneten zulässigen Werte nicht überschreiten.
  2. Die Durchbiegung darf den Betrieb des Gebäudes nicht beeinträchtigen.

Um herauszufinden, wie viel Holzelemente in einem bestimmten Fall verformt werden, müssen Sie die Festigkeit und Steifigkeit berechnen. Detaillierte und detaillierte Berechnungen dieser Art sind die Arbeit von Bauingenieuren, aber mit der Fähigkeit mathematischer Berechnungen und der Kenntnis einiger Formeln aus dem Widerstandsverlauf von Materialien ist es durchaus möglich, einen Holzbalken unabhängig zu berechnen.

Berechnung der Durchbiegung eines Holzbalkens für zwei Belastungsfälle

Hilfstabelle zur Berechnung der Anzahl der Strahlen.

Jede Konstruktion muss solide sein. Deshalb werden die Bodenträger zunächst auf Festigkeit geprüft, so dass die Struktur allen erforderlichen Belastungen standhalten kann, ohne zusammenzufallen. Zusätzlich zur Festigkeit muss die Struktur steif und stabil sein. Der Betrag der Durchbiegung ist ein Berechnungselement für die Steifigkeit.

Festigkeit und Steifheit sind untrennbar miteinander verbunden. Berechnen Sie zuerst die Stärke und dann können Sie anhand der Ergebnisse eine Berechnung der Durchbiegung vornehmen.

Um Ihr Landhaus richtig zu gestalten, ist es nicht erforderlich, den gesamten Verlauf der Materialbeständigkeit zu kennen. Zu detaillierte Berechnungen zu unternehmen, lohnt sich jedoch nicht, ebenso wie die verschiedenen Konstruktionen.

Um nicht verwechselt zu werden, ist es besser, die vergrößerten Berechnungen unter Verwendung einfacher Schemata zu verwenden, und die Belastung der Lagerelemente zu berechnen, machen Sie immer einen kleinen Spielraum.

Algorithmus zur Berechnung der Durchbiegung

Betrachten Sie ein vereinfachtes Berechnungsschema, wobei einige spezielle Begriffe und Formeln für die Berechnung der beiden im Bau verwendeten Hauptlastfälle weggelassen werden.

Folgende Aktionen müssen ausgeführt werden:

  1. Erstellen Sie ein Konstruktionsdiagramm und bestimmen Sie die geometrischen Eigenschaften des Balkens.
  2. Bestimmen Sie die maximale Belastung dieses Trägers.
  3. Prüfen Sie ggf. das Holz auf Biegefestigkeit.
  4. Berechnen Sie die maximale Durchbiegung.

Das Konstruktionsschema des Balkens und das Trägheitsmoment

Das Konstruktionsschema ist ziemlich einfach zu erstellen. Sie müssen die Größe und Form des Querschnitts des Bauteils, die Art der Abstützung sowie die Spannweite, dh den Abstand zwischen den Stützen, kennen. Wenn Sie beispielsweise die tragenden Balken der Decke auf die tragenden Wände des Hauses legen und der Abstand zwischen den Wänden 4 m beträgt, beträgt die Spannweite l = 4 m.

Die Holzbalken werden als freistehend berechnet. Wenn es sich um einen Überlappungsstrahl handelt, wird eine Schaltung mit einer gleichmäßig verteilten Last q genommen. Wenn es erforderlich ist, die Biegung aus der konzentrierten Last zu bestimmen (z. B. von einem kleinen Ofen, der direkt am Boden ausgekleidet ist), wird ein Kreis mit einer konzentrierten Last F genommen, die dem Gewicht entspricht, das auf die Struktur drückt.

Um die Größe der Auslenkung f zu bestimmen, ist eine geometrische Charakteristik erforderlich, wie beispielsweise das Trägheitsmoment des Abschnitts J.

Installationsschema für Holzbalken Überlappungen.

Für einen rechteckigen Querschnitt wird das Trägheitsmoment durch die folgende Formel berechnet:

2 J = b * h ^ 3/12, wobei: 3

b die Querschnittsbreite ist,

h ist die Höhe des Balkenabschnitts.

Zum Beispiel wird das Trägheitsmoment für einen Querschnitt von 15 × 20 cm wie folgt sein: 3 J = 15 × 20 3/12 = 10 000 cm ^ 4 = 0,0001 m ^ 4.

Hierbei ist zu beachten, dass das Trägheitsmoment eines rechteckigen Querschnitts davon abhängt, wie es im Raum ausgerichtet ist. Wenn die Überhöhung mit einer breiten Seite auf die Stützen gelegt wird, ist das Trägheitsmoment viel geringer und die Durchbiegung wird größer sein. Jeder kann diesen Effekt in der Praxis spüren. Jeder weiß, dass das Brett, wie es üblich ist, viel mehr verbiegt als das gleiche Brett, das an der Kante liegt. Diese Eigenschaft spiegelt sich sehr gut in der Formel selbst zur Berechnung des Trägheitsmoments wider.

Bestimmung der maximalen Belastung

Um die maximale Belastung des Balkens zu bestimmen, müssen Sie alle Komponenten hinzufügen: das Gewicht des Balkens selbst, das Gewicht des Bodens, das Gewicht der Umgebung mit den Menschen dort, das Gewicht der Trennwände. All dies muss in Bezug auf 1. getan werden. m Strahlen.Somit besteht die Last q aus den folgenden Indikatoren:

Berechnung der Durchbiegung eines Holzbalkens für zwei Belastungsfälle

Berechnung für das Quetschen der Stützabschnitte des Balkens.

  • Gewicht 1 st. m Strahlen;
  • Gewicht von 1 Quadrat. m Überlappung,
  • temporäre Belastung der Überlappung;
  • 18 Belastung von Trennwänden pro Quadrat. m Überlappung.

Außerdem müssen wir den Koeffizienten k berücksichtigen, der dem Abstand zwischen den Strahlen in Metern entspricht.

Um die Berechnungen zu vereinfachen, können Sie ein durchschnittliches Überlappungsgewicht von 60 kg / m² und eine standardmäßige temporäre Überlappungslast von 250 kg / m² verwenden. Die Belastung der Trennwände nach denselben Normen beträgt 75 kg / m². Das Gewicht eines Holzbalkens kann sein Berechnen Sie das Volumen und die Dichte des Holzes. Bei einem Abschnitt von 0,15 x 0,2 m beträgt dieses Gewicht 18 kg / bar. Wenn der Abstand zwischen den Balken der Decke 600 mm beträgt, ist der Koeffizient k gleich 0,6.

Wir berechnen: q = (60 + 250 + 75) * 0,6 + 18 = 249 kg / m.

Nun wenden wir uns der Berechnung der maximalen Durchbiegung zu.

Berechnungen der maximalen Durchbiegung

Für den betrachteten Fall mit gleichmäßig verteilter Last wird die maximale Durchbiegung nach folgender Formel berechnet:

f = -5 * q * l ^ 4/384 * E * J .

In dieser Formel ist der Wert von E der Elastizitätsmodul des Materials. Für Holz E = 100.000 kgf / m².

Anstelle der zuvor ermittelten Werte stellen wir fest, dass die maximale Durchbiegung eines Holzträgers mit einem Querschnitt von 0,15 x 0,2 m und einer Länge von 4 m gleich 0,83 cm ist der berechneten Schaltung mit einer konzentrierten Last ist die Formel für die Berechnung der Durchbiegung unterschiedlich:

2 f = -F * l ^ 3/48 * E * J, wobei: 2 F die Druckkraft auf den Balken ist, B. das Gewicht des Ofens oder anderer schwerer Geräte.

Der Elastizitätsmodul E für verschiedene Holzarten ist unterschiedlich, diese Eigenschaft hängt nicht nur von der Holzart ab, sondern auch von der Holzart - massive Balken, Brettschichtholz oder ein Rundholz haben unterschiedliche Elastizitätsmodule.

Ähnliche Berechnungen können für verschiedene Zwecke durchgeführt werden. Wenn Sie nur herausfinden möchten, in welchen Grenzen die Deformationen der Strukturelemente liegen, nachdem Sie den Ablenkpfeil definiert haben, kann die Angelegenheit als abgeschlossen betrachtet werden. Wenn Sie jedoch daran interessiert sind, wie die erzielten Ergebnisse den Baustandards entsprechen, müssen Sie die erzielten Ergebnisse mit den Angaben in den einschlägigen behördlichen Unterlagen vergleichen.

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