Считаем скандинавский ригель

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@logi2121, фины затейничают в своëм сферическом вакууме. А у нас есть СП и ГОСТы. А ещё реалии. И какая разница чем они там затейничают коли кроме карго-культо никуда это не натянуть?

 

Ихний каргокульт гораздо горячецинковей нашенских потуг на электроцинк.
А вот Симпсон - лажовщики. Оцинковка у них говенная, финскокитайская докризисная анкерная продукция из наших Метизов в разы лучшее.

 

Я немного поменял расположение стоек, а именно добавил двойные стойки у большого окна с обеих сторон. Кроме того маленькое окно сместил к стойке что идет с шагом 627 для обшивки, тем самым убрав одну стойку и немного работы. Еще немного подвигал оси чтобы был зазор 3мм для фанеры.



Про расчетам: сначала стало значительно хуже! Я думаю из-за того что я рассчитываю опоры по центрам, т. е. проем большого окна даже как-бы увеличился когда я добавил стойку и взял за опору центр двух стоек. Далее я взял в качестве первых опор края, а далее по центрам:


После таких сантиметровых подвижек напряжение скалывания запрыгивает в вагон уходящего поезда:


Это вызывает ощущения ненадежности. Ну ладно, а что с реакциями опор?

Так себе:



В красных квадратах отмечены сдвоенные стойки, так что предлагаю делить пополам. Кроме того там не только опорные реакции, но еще и гвозди.

Посмотрел табличку @SergeChe по гвоздямhttps://www.forumhouse.ru/posts/25342162/, самый нижний коэффициент это где-то 32кг на гвоздь (3.1x90мм с доской 45мм). Если например 7 гвоздей, это примерно 220кг. Там где двойные стойки это 440кг. Ну давайте самую большую, (1450-440)/2=505кг и это меньше 550кг! Ну и как вам?

Что думаете?

Про усушку до того как все посчитал я думал следующее: доска и так сухая, так что если и будет еще усушка, то не большая, например 1-3мм. В этом случае не сильно важно выдержит ли все на гвоздях или нет, если гвозди не выдержат, то ригель просядет до опорных площадок, соответственно верхняя обвязка просядет до ригеля на 1-3мм и тот начнет свою работу. Но по этим расчетам гвозди и опоры должны работать вместе чтобы все проходило.

Из-за того что все в притык, хотел бы понять правильно ли я думаю что не все нагрузка от крыши пойдет на ригель? Там же целый бутерброд, доска 200 чердачного перекрытия (как второй ригель), двойная обвязка частично упирающаяся на стойки, все это сколочено фанерой вместе с cripple studs. Это должно дать необходимый запас, который я не знаю как посчитать.

В приложение мой excel и полная картинка расчета.

 

Давайте попробуем на модельной задаче.
Двойная верхняя обвязка из 45х195, ригель из 195х45, нагрузка 640 кг/м. Ригель прибит к стойкам парой нейлерных гвоздей (допустимая нагрузка на гвоздь 32 кг), он усох на 3 мм, или сразу был плохо подогнан.
Нагрузка такова, что на нагруженных стойках ригель проседает до опорных площадок.
Пролеты возьмем 600-1915-600 мм, как бы кусочек стены, задача ведь модельная.

Пренебрегаем стыками обвязок и влиянием гвоздей, тогда примерный эквивалент двойной обвязки - доска 45х390. Для модуля упругости, я буду везде ставить нормативное (пессимистичное) значение 7 ГПа, на случай, если на практике попадутся слишком гибкие доски. У 95% досок 2-го сорта, модуль упругости не хуже 7 ГПа.
Получим:

В принципе, даже просто двойная обвязка почти выдерживает заданную нагрузку. КЗ 0,92 - вполне неплох. Достаточно поставить на обвязку доску 1-го сорта, или смириться с тем, что вероятность доски сломаться увеличится с 1% через 50 лет до 1.5% через 30 лет или 2% через 50 лет. При том условии, что расчетная нагрузка хоть когда-нибудь будет достигнута, а доски будут поставлены особенно неудачно, в смысле расположения ослабленных сучковатых сечений. (см. https://www.forumhouse.ru/posts/30844434/)
Опорные реакции по сторонам большого пролета - практически предельные для опорных площадок 150х45, в смысле смятия обвязки на стойке.
Самое неприятное - большой прогиб в середине пролета, 17,2 мм. При равномерной нагрузке больше 111,7 кг/м, обвязка начнет опираться на просевший на 3 мм ригель.

Теперь ригель. Я предполагаю, что под нагрузкой в центре пролета, он опирается на средние стойки, а гвозди на крайних стойках немного сопротивляются подъему его концов вверх. Под тестовой нагрузкой в 1 тонну, он прогнется в середине на 5,621 мм.


Теперь подставим под обвязку ригель - специфическую "опору": она смещена вниз на 3 мм, и прогибается на 5,621 мм на каждую тонну приложенной нагрузки:

Что получилось при опоре на ригель:
- на ригель передается нагрузка 437,6 кг;
- опорные реакции на крайних опорах перестали быть отрицательными, на средних - отошли от опасных значений;
- напряжение в обвязке снизилось больше чем в 2 раза и стало вполне комфортным;
- прогиб обвязки стал 5,46 мм. С учетом смещения ригеля на 3 мм вниз, сам ригель должен прогнуться на 2,46 мм.
Кстати, подставим нагрузку 437,6 кг в модель ригеля:

Коэффициент запаса по прочности 1,91, прогиб 2.46 мм. Опорные реакции на средних опорах по 277,5 кг (половина от допустимых 550), на крайних отрицательная по -58,7 кг, то есть даже в пределах допустимой нагрузки на 2 гвоздя.
Если совместить две линии прогиба, обвязки и ригеля - будет что-то такое:


В итоге: обвязка в норме, ригель в норме, гвоздей хватает, смятие на опорах не просматривается.

На самом деле, опирание на ригель будет не "точечное", а некоторым участком в середине пролета, с переменной нагрузкой по этому "пятну контакта". Я думаю, что это нам только в плюс, в запас пойдет.

 

По ночам писать вредно
Допустимая нагрузка на площадку 150х45 мм - больше 1800 кг, то есть даже без ригеля до смятия далеко.

Возьмем стойки и обвязку из 145х45, с тем же же ригелем 195х45 и зазором 3 мм.
Обвязка:

Нагрузка на ригель увеличилась до 482,9 кг, прогиб обвязки 5,72, прогиб ригеля 2,72 (для широкой обвязки было 437,6 кг, прогиб 2.46 мм).

Возьмем еще стойки 145х45 и ригель из доски ЕВ 200х50, усохший, скажем, до 192х48. Суммарный зазор под обвязкой 8 мм.

Нагрузка на ригель уменьшается. В первом примере на стойки приходилось 78% нагрузки от крыши, а на ригель 22%. Теперь, на ригель приходится 18,2% нагрузки.
Прогиб ригеля уменьшается, зато растет напряжение в обвязке.
Щель под обвязкой побольше - ригель почти перестанет "работать" и напряжение в обвязке вырастет сверх допустимого.

 

Да, уж. Калькулятор из категории "убер" перешел в категорию выше (не знаю как назвать ее). Это демонстрация работы с начальным смещением и смещением под нагрузкой - даже не представлял что можно тут посчитать.

Я делал еще такой расчет, уменьшал окошко до безопасных 120см и считал нагрузку 640кг/м - все равно были опоры на площадки ригеля были больше 550кг. Я проинтерпретировал это как "по любому ригель принимает не всю нагрузку". Тот механизм подсчета который вы показали позволяет проводить оценки сколько именно - очень круто. Надо будет поиграться с этим.

По моему это такой небольшой прорыв по ригелю. Каких-то таблиц от финнов нет или их никто не смог найти (напр. https://www.forumhouse.ru/threads/378502/), есть некоторый набор правил но откуда он пришел не вполне понятно. Этим калькулятором можно свою конфигурацию стоек, сечение ригеля, % нагрузки и прикинуть напряжения и прогибы в нем и в обвязке. Тут еще конечно есть над чем подумать, мы же смотрели модельную конфигурацию.

Еще интересно, допустим на свои опоры повесил 22% нагрузки от крыши (140кг), получилось что максимальная реакция опоры 320кг. Это сдвоенная опора, т. е. по 5 гвоздей в опору и ригель и он даже не упадет на опорную площадку если он усох - будет висеть на гвоздях.

Вопросик:

А что так можно было? Т. е. две доски лежат одна на другой по прогибам и напряжениям это эквивалентно одной доски со сложенной шириной? Простите за дилетантский вопрос, мой прогресс по курсу сопромата пока "это нам не задавали, это мы не проходили".

 

В плане того что нет доступной документации - это да. Все как-то на уровне баек ходит. Я недавно находил некоторые их регуляционные документы на даже на английском, но про ригель было ничего. (https://ym.fi/en/the-national-building-code-of-finland). Есть еще еврокоды.

Но вот кстати интересный момент мне попался в одном из документов там:

Т. е. большинство регионов с 2.5 до 3.5 kPa. И ничего стоят их домики.

Их система с ригелем выглядит привлекательно, конструкции углов тоже интересные, но ощущается недостаток документации.

Про гвозди. Попадался мне ютубер который тестировал на машине усилие на извлечение ершеных/спиральных/гладких. У него получилась сила извлечения ершенного 270% от гладкого. Спиральный наоборот выходил легче чем гладкий, возможно проблемы дизайна теста. Но я не знаю, мое мнение что там где нет усилий на извлечение, там и особого смысла в ершеных нет? Я прибиваю сейчас плитные обшивки ершеными, а каркас гладкими.

 

@Малькодор, я бы при желании изучить что-то смотрел бы например на немцев. А скандинавы даже EuroCode 5 в полном объëме не приняли. Вот их и колбасит по затеям.

 

Американцы строго по КОДам 100 лет назад даже укосины не врезали в обвязки.
Принцип прецедентного строительства.
Лично наблюдаю за одноэтажным вентзазором деревянного фасада, нагло поправ и немцев и финнов.
20 мм - вполне норм, биопоражения и визуальных отклонений нет. А зачем тогда немцы просят 30 мм, а финны - 22 мм?

 

Посчитать можно много, но чудес он не творит.
Именно поэтому, был взят маленький модельный пример, чтобы показать, что основная нагрузка воспринимается непосредственно стойками, и только меньшая часть приложена к ригелю.
Даже в этом маленьком примере, если бы зазор был поуже, или концы ригеля задрались повыше - обвязка и ригель контактировали бы в 3-х точках, и калькулятором это не посчитать.

Калькулятору не по силам длинный ригель, с несколькими точками опирания на него обвязки, допустима только одна точка.

Вот этот ютубер и предыдущая ссылка, они Вам зачем? Разрывной машиной тестируют выдергивание гвоздей, а чаще всего требуется их работа на "сдвиг" сколоченных досок.
Во-вторых, это кратковременное тестирование, а Вам нужно поведение гвоздя при длительных нагрузках, в древесине, которая за 50 лет эксплуатации подрастеряла свои свойства.
В-третьих, это тесты на разрушение. Разрушения еще нет, но гвоздевое соединение уже может быть
повреждено, и в следующий раз будет работать хуже. А допустимая нагрузка на гвоздь - это такая, что даже после 50-ти лет эксплуатации, после прекращения этой нагрузки, соединение полностью восстанавливается к исходному состоянию.
Для работы гвоздя на сдвиг, характерная разница между допустимой и разрушающей нагрузкой - 2,5-3 раза.

Лежат друг на друге 2 одинаковых доски. Прикладываем к верхней нагрузку, они прогибаются на одну и ту же величину. Соответственно, для одинакового прогиба, к ним требуется приложить одинаковую нагрузку, нагрузка между досками распределится поровну "с точностью до несовпадения формы линий прогиба" верхнего и нижнего краев досок (это я в одной диссертации такую формулировку подсмотрел ). Соответственно, эквивалентом двух досок, между которыми нагрузка распределяется поровну, является доска такой же толщины и двойной ширины.

Я даже пробовал для себя оценить, о какой точности идет речь: https://www.forumhouse.ru/posts/30980787/
На конкретном примере, получилась разница максимальных моментов и максимальных изгибов порядка 0,1%. По краям, разница больше, а в точках максимума результаты практически совпадают.

 

Порно. Чего мелочиться? Добавьте сразу оцилиндрованного бруса и кирпичной кладки раз уж плевать на разумность.

 

Основная проблема в РФ - утрата древних технологий. Моя прежняя дача была построена при Александре III.
Половой полушпунт 12 дюймов, вагонка 8 дюймов.
Ригель из 12 дюймов снял бы большинство проблем оконных проемов любого вменяемого размера.

 

Да. А основная проблема форума - изучение технологии начинать с тонкостей десятого порядка.

 

Я бы вообще отказался от утомительного ригеля для этого проема. Там ни ригель ни хедер не нужны! И вот все эти выпилы, криперы, точности, усушки-утруски.
Раз есть обвязка лаг потолочного перекрытия, за нее поставить на ребро ещё один обрезок двухсотой доски, и все. Присыпать утеплителем на чердаке. Готова сдвоенная балка.

 

Ага, ну можно же силой мысли с помощью это трюка находить самые опасные места и там смотреть напряжение и прогибы вот такими модельками? Впечатлило в такой постановке можно было провести такого рода анализ, получается как бы с двумя разными балками друг под другом.

Хотел поделиться что рифленые гвозди вылезают в три раза тяжелее гладкого.

Когда начинал эту тему я не знал того что вы написали, что разрушающие усилия и расчетное усилие для долговременной нагрузки это разные вещи. После подсказок svg2000 нашел вашу табличку и считал по ней (там реально получается в 2 раза разница). Разрушающее тоже любопытно знать, оно очень наглядное.