Прочностной расчет. Сравнение
Сравним несущие способности 3-х видов балок: деревянная двутавровая балка ICJ (с полками из LVL бруса), деревянный брус, цельный LVL брус.
Расчет будем вести по 1 и 2 предельному состоянию (по потере эксплуатационных свойств и по прогибам). Важным и определяющим для нас будет расчет по 2 предельному состоянию (по прогибам). Именно значение прогиба под нагрузкой при равных условиях загружения будет для нас критерием сравнения.
Условия для расчета:
- Расчетная длина (расстояние в свету между соседними опорами) 5,8 м
- Нагрузка на м 2 перекрытия 400 кг
- Шаг балок 0,4 м
- Нагрузка на м.пог. балки 400кг/м2 х 0,4= 160 кг
| Двутавровая балка ICJ-300L |
Брус сухой строганный деревянный 100х240 мм | Цельный прямоугольный LVL брус 69х260 |
|---|---|---|
|
Характеристики: Момент инерции 9 476,5 см4 Момент сопротивления 631,8 см3 Модуль упругости 12 000 МПа Расчетное сопротивление 22,0 МПа |
Характеристики: Момент инерции 11 520,0 см4 Момент сопротивления 960,0 см3 Модуль упругости 9 000 МПа Расчетное сопротивление 14,0 МПа |
Характеристики: Момент инерции 8 788,0 см4 Момент сопротивления 676,0 см3 Модуль упругости 14 000 МПа Расчетное сопротивление 26,5 МПа |
|
Производим расчет по первому предельному состоянию: (где, R - расчетное сопротивление изгибу, M-максимальный момент (M=q*L2/8; M=160*5,82/8=672,8 кНм), W-момент сопротивления) |
||
|
R=M/W R=672,8 кНм/631,8*10-6 см3= 1,06 кНм2 = 10,6 МПа < Rрасч =22 МПа Выполнено. |
R=M/W R=672,8 кНм/960*10-6 см3= 0,7 кНм2 = 7 МПа < Rрасч =14 МПа Выполнено. |
R=M/W R=672,8 кНм/676*10-6 см3= 0,99 кНм2 = 9,9 МПа < Rрасч =26,5 МПа Выполнено. |
|
Производим расчет по второму предельному состоянию: (f/L < fпред/L где fпред - предельный прогиб, по СНиП II-25-80 для перекрытий равный 1/250 f/L=5*q*L3/(384*E*J)) |
||
|
f/L=5*160*5,83 / (384*12000*105*9476,5*10-8)=0,00358 <fпред/L=0,004 Выполнено. |
f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*11520*10-8)= 0,00392 <fпред/L=0,004 Выполнено. |
f/L=5*160*5,83/ (384*9000*105*8788*10-8)= 0,00392 <fпред/L=0,004 Выполнено. |
| Вывод: все 3 материала с данными геометрическими характеристиками примерно равны по своей несущей способности и удовлетворяют условиям прогибов. | ||
| Сравним цены и эксплуатационные характеристики | ||
|
|
|
По своим прочностным характеристикам равны:
| Двутавр ICJ-240W | Брус 80х200 | LVL брус 51х200 | |
|---|---|---|---|
| Цена | 575 р/м.пог | 390 р/м.пог | 605 р/м.пог |
| Вес | 3.52 кг | 7.2 кг | 4.6 кг |
| Геометрия | точная | плохая | точная |
| Качество | высокое | низкое | высокое |
| Двутавр ICJ-300W | Брус 75х250 | LVL брус 57х260 | |
|---|---|---|---|
| Цена | 595 р/м.пог | 450 р/м.пог | 815 р/пог |
| Вес | 3.87 кг | 8,4 кг | 7,4 кг |
| Геометрия | точная | плохая | точная |
| Качество | высокое | низкое | высокое |
| Двутавр ICJ-300L | Брус 100х240 | LVL брус 69х260 | |
|---|---|---|---|
| Цена | 725 р/м.пог | 576 р/м.пог | 986 р/пог |
| Вес | 3.95 кг | 10.8 кг | 8.6 кг |
| Геометрия | точная | плохая | точная |
| Качество | высокое | низкое | высокое |
| Двутавр ICJ-360L | Брус 100х300 | LVL брус 75х300 | |
|---|---|---|---|
| Цена | 750 р/м.пог | 720 р/м.пог | 1237 р/пог |
| Вес | 4.30 кг | 12 кг | 10.2 кг |
| Геометрия | точная | плохая | точная |
| Качество | высокое | низкое | высокое |
| Двутавр ICJ-400L | Брус 150х300 | LVL брус 90х360 | |
|---|---|---|---|
| Цена | 765 р/м.пог | 1080 р/м.пог | 1782р/пог |
| Вес | 5,60 кг | 18 кг | 14,6 кг |
| Геометрия | точная | плохая | точная |
| Качество | высокое | низкое | высокое |
