Вопрос спецам по сопромату...

Рассчитываю и прорисовывею стропильную систему в доме. Чердачного помещения не будет, будет толстый теплый потолок...
Столкнулся с такой проблемой, поскольку потолок наклонный получается (уклон ок. 30 гр.).
Если коротко - есть балка. Квадратная, допустим, 100 х 100 мм Обычно ее кладут так, что бы пласти соответственно были параллельно потолку-полу и стенам.
А если балку повернуть на эти 30 гр. (т.е. балки идут ВДОЛЬ крыши), а на них уже перпендикулярно - стропила (как обычно).
Будет эта балка работать так же? хуже? лучше?
(сам электронщик, поэтому сопромату не обучен...)

Куда что повернуть? Из текста ничего не понял. Эскиз в студию...

Есть прямоугольная балка (100 х 100), закрепленная на концах. Ну ес-но, прогиб "по гиперболическому арктангенсу" и все такое...
Вот если эту балку повернуть вдоль ЕЕ самой длинной оси например, на 30 гр., что изменится?
Вот у трубы (бревна) - понятное дело, ничего (скока не вращай - она все одно круглая).
А вот у квадратной что произойдет? Ухудшение несущих качеств или улучшение?

Ясен пень улучшение - тут и сопроматов не надо - длина сечения вертикалью увеличится. Единственная существенная оговорка: при обеспечении устойчивости конструкции.

2проблемнет Да не все так просто...
Когда квадратная балка легит "нормально", то отсутствуют силы на ее изгиб. А вот если повернуть - они появляются...
Вот мне и интересно - какие победят - те, что улучшают "на прогиб" или те, что на боковой изгиб...
И сдается мне, что будет как раз хуже...

КонстаТим написал :
Когда квадратная балка легит "нормально", то отсутствуют силы на ее изгиб. А вот если повернуть - они появляются...

Так поэтому и пишу

проблемнет написал :
Единственная существенная оговорка: при обеспечении устойчивости конструкции.

Балка, у которой обеспечена "устойчивость конструкции" (например, она по всех длине прикручена к бетонной стене) к данному делу отношения не имеет.
Интересует ПРОСТО балка, сама по себе. Без пары удерживающих ее атлантов...

КонстаТим написал :
Балка, у которой обеспечена "устойчивость конструкции" (например, она по всех длине прикручена к бетонной стене) к данному делу отношения не имеет.

Устойчивость - способность возвращаться в исходное состояние при незначительных флуктуациях.
Прикрученная по всей стене балка это не устойчивая, а жёсткая конструкция - понятия несколько разные.
Для предметности разговора было бы уместно описать каким нагрузкам будет подвержена балка.
Повторю: если речь идёт о собственном весе, то при повороте вокруг оси провис уменьшится.

КонстаТим написал :
Если коротко - есть балка.

...видимо Вы имеете в виду муэрлат, если так, то все таки он должен лежать плоскостью на кирпичной кладке, а далее к нему прирезая можно крепить любую деревянную конструкцию

Я что имею, то и ввЕду.. С мауэрлатом проблем нет - он на стене лежит как надо. И прирезают сейчас к нему только в глухих деревнях или по полному незнанию. Современная крыша собирается с помощью отвертки (шуруповерта).

Речь идет о балке. (написано же). Видимо действительно, проще нарисовать.
Вопрос возник потому, что нижняя часть крыши будет одновременно потолком. Т.е. будет виден.
По совсем деревенской классике никаких балок поперек стропил не предусматривается. Стропила опирается на мауэрлаты, или стену или другую стропилину... Затяжки, хреняшки... и так далее...
Но поскольку у меня "все видно" и высота потолка вобщем то не большая (ок. 3,5 м) делать всякие подкосы, укосы и шпренгельные фермы не хочется.
А хочется иметь достаточно плоский потолок (не горизонтальный, а плоско-наклоненный).
Поэтому делать "по классике" - не можно. (вернее не хочется).
Предстоит перекрыть помещение примерно 5,5 х 8,5 метров. Причем 8,5 метров - это длина ската крыши.
А длина стропил - порядка 9 метров. Поэтому что бы их "укрепить" от провиса (тем более что планируется снеговая нагрузка умышленно (как доп. теплоизоляция), решено применить балки поперек стропил, благо между стенами помещений всегда меньше 5-6 метров. (Т.е. балки будут лежать параллельно обрешетке). На балках - длинные стропила.. На стропилах - обрешетка, на обрешетке кровля.. На кровле - снег...
Если эти балки будут лежать по классике - просто не очень будут смотреться, своими гранями не в плоскости крыши...
Поэтому большое желание их повернуть градусов на 30 по своей оси, что бы они пришли в соответствие...
Но при этом ослабнет их несущая способность, за счет их желания сыграть-скрутиться... Хотя с другой стороны они будут жестко связаны со стропилами и достаточно часто...
Вот мне хочется знать, насколько они ослабнут и ослабнут ли...

Я ничего вобщем не изобретаю. Это древнерусский способ строительства, когда весь дом делался из бревен. От фундамента до конька. И никаких стропил в помине не было. Просто фронтоны оставались вертикальными, а боковые бревна начинали зарубаться с шагом равным диаметру бревна все уже и уже, пока не встречались на коньке. А в качестве кровли набивалось 2 ряда тёса вразбежку. И все, вобщем то...
И только с появлением каменных домов начали делать стропильные системы.

КонстаТим написал :
Вопрос спецам по сопромату...

с полной ответственностью заявляю, что правды по этому вопросу вы здесь не добьетесь, не теряйте время зря, обратитесь на соответствующие форумы

В очередной раз убеждаюсь - насколько ВАЖНО грамотно изложить суть...
А по сути - уже всё сказано.
Тем более, если

КонстаТим написал :
планируется снеговая нагрузка умышленно (как доп. теплоизоляция)

Tony_K написал :
обратитесь на соответствующие форумы

хотелось бы поподробнее...
типа, ссылки, комменты и проч.

Описали бы просто: поворот в поперечном разрезе на 30 градусов по часовой стрелке.

1. Несущая способность, жесткость на изгиб и кручение увеличится, ибо

проблемнет написал :
длина сечения вертикалью увеличится

, но не сильно.

1. Обязательное условие - хорошая заделка концов балки во фронтоны (ил то, что у вас не их месте).

КонстаТим написал :
шпренгельные фермы

• это вы круто загнули. Я такого слова уже 12 дет (с института) не слышал.
  1. 100x100мм для такого пролета мало.

2Tony_K , да вобщем не "правду" ищу...
Всегда есть "аварийный вариант", например, запроектировать высоту стен на 20-30 см выше, уложить балки "по классике", зашить их, а снаружи для антуража (дом строится в стиле альпийского шале). нашить декоративные балки, хоть из пенопласта, хоть из дерева...

vm2003 написал :
шпренгельные фермы

• это вы круто загнули

От меня еще и не того можно нахвататься...

Я так и писал - А если балку повернуть на эти 30 гр. (т.е. балки идут ВДОЛЬ крыши), а на них уже перпендикулярно - стропила (как обычно).
Вопрос просто был - СПЕЦАМ по сопромату, а не по флуду на любые темы.

КонстаТим написал :
Я ничего вобщем не изобретаю. Это древнерусский способ строительства, когда весь дом делался из бревен. От фундамента до конька. И никаких стропил в помине не было.

Будьте последовательны до конца и откажитесь от стропил вовсе - делайте обрешётку по балкам.
А что 100*100 для пятиметрового пролёта недостаточно, уже сказали.
Брёвна 20см в самый раз.
Меньше без расчёта снеговой нагрузки делать рискованно.

КонстаТим написал :
Всегда есть "аварийный вариант", например, запроектировать высоту стен на 20-30 см выше, уложить балки "по классике", зашить их, а снаружи для антуража (дом строится в стиле альпийского шале). нашить декоративные балки, хоть из пенопласта, хоть из дерева...

русский "авось"? тогда при чем тут сопромат?!

Kifer написал :
хотелось бы поподробнее...
типа, ссылки, комменты и проч.

да это просто совет, сам не интересовался подобным вопросом, но как вариант направления поиска - форумы по программированию, а тут как всегда только полемика, либо ответы на вопросы: "какой консистенции должны быть сопли для поклейки обоев или приклеивания монтажной пены к двери"

Все ясно..
"А вы не знаете, так и малчите!" (с) "Берегись автомобиля"
Я спрашивал про ПОВЕДЕНИЕ балки, а не про то как крышу делать.
Про то, как крушу делать - это на сайте. Я вас там сам поучить могу.
И при чем тут авось? Толщину балки я для примера привел. Вообще то она будет 2Х100х100 по вертикали на шпильках. Такая балка не то что снега 300 кг выдержит - и грузовик с этим снегом.
От стропил отказаться не могу - толщина крыши должна быть ок. 35-40 см.
Да и стропила, вобщем не субтильные - 200 х 75 в сечении, правильно состыкованные на балке.
Так что это не ко мне, а к любителям срубов, брусов и пр. мутоты.

Меня же интересует поведение балки. Если нарисовать вектора сил, то при ее "повернутом" состоянии, появляются силы на скручивание. Если балку повернуть строго на 45 гр - они друг друга компенсируют. Но это - идеальные теоретические условия. У меня же ок. 30 градусов. Поэтому интересует мнение либо специалистов, либо тех кто решал подобные или похожие вопросы.

Хотя, действительно, просто логически рассуждая, без сопромата, можно понять, что балка поставленная на ребро будет стремиться занять более устойчивое положение с минимальной потенциальной энергией, т.е. опять таки лечь на грань.
А значит - будет тянуть за собой вниз и стропила. Т.е. 5 м балки на ребре = примерно лишним 20-30 кг нагрузки на балку. Не критично - но и смысле нет это вешать.
Буду делать по классике.
Все спасибо за внимание, и заходите еще.

Tony_K написал :
зачем тогда так пафосно тему называть? для красного словца?

Так я ее адресовал СПЕЦАМ, а не праздношатающимся профес. флудилам - советчикам по всему.
Т.е. тем, кто бы мне сказал - парень, возьми балку - вот она лежит и лежит, только от своей тяжести и гнется. А теперь возьми и поверни ее на 30 градусов. Держать стало тяжелее? Тяжелее... Вот и считай, поскольку появились дополнительные силы.
До чего я вобщем то сам и допёр...

КонстаТим написал :
крушу делать - это на сайте. Я вас там сам поучить могу.

Вы допустили описку. Наверное имели ввиду: грушу делать? Не буду с вами спорить. Я не знаю как делаются груши....

КонстаТим написал :
Толщину балки я для примера привел.

А вам для примера и ответили.

КонстаТим написал :
Вообще то она будет 2Х100х100 по вертикали на шпильках.

Мбугага. Это как? Я понимаю, конечно, как, но всё равно смешно.
Два бруса 100x100 мм, скреплённых вместе шпильками и поставленных вертикально на .опу? Итого имеем 200x100.
Категорически нельзя поворачивать подобную конструцию ни на 30, ни на 1 градус.
Опираясь на пресловутый сопромат, а также на теорию упругости и строительную механику.
Она будет работать только в вертикальном состоянии. А при повороте от веса остальных конструкций кровли повырывает шпильки и все рассыпиться

КонстаТим написал :
Такая балка не то что снега 300 кг выдержит - и грузовик с этим снегом.

При 5-и метрах она может сама от своего веса сложиться, не говоря о снеге.

КонстаТим написал :
Если нарисовать вектора сил, то при ее "повернутом" состоянии, появляются силы на скручивание. Если балку повернуть строго на 45 гр - они друг друга компенсируют.

При вертикальном расположении балки без всякого поворота уже присутствует крутящий момент (то, что вы обзываете "силами на скручивание") - от стропил и остальных конструкций кровли, т.к. они расположены под углом ската кровли.

И вообще, посоветовал бы вам поменьше умничать, а внимательно относиться к тому, что пишите.
Это касается вашего "примера" с квадратной в сечении балкой, которую можно поворачивать и вашей "фактической" прямоугольной балкой, которую нельзя.
Подумайте ещё раз, может она ещё какая-то другая?
А до этого не отнимайте время у людей.

КонстаТим написал :
2Х100х100 по вертикали на шпильках

они будут жестко связаны со стропилами

А Вы уберите жёсткую связь со стропилами и передавайте на балки только перпендикулярное плоскости кровли усилие.

КонстаТим написал :
Будет эта балка работать так же? хуже? лучше?

Надо посчитать моменты инерции для этих двух вариантов, где будет больше, та схема и будет лучше
Как считать можно посмотреть здесь и
Считать надо два варианта формы сечения

1. Прямоугольник
2. Сложное сечение как сумма простых

aka написал :
Надо посчитать моменты инерции для этих двух вариантов, где будет больше, та схема и будет лучше
Как считать можно посмотреть здесь и

Да-да, там все очень просто. Берешь да считаешь. Вот и ответ автору темы.

vm2003 написал :
Надо посчитать моменты инерции для этих двух вариантов, где будет больше, та схема и будет лучше
Как считать можно посмотреть здесь и
Считать надо два варианта формы сечения

1. Прямоугольник
2. Сложное сечение как сумма простых

Хоть один человек действительно коснулся сопромата). На самом деле, задействовать надо не только сопромат, но и механику, чтобы узнать какие нагрузки и в каком направлении работают. Я, не строитель, поэтому не совсем понимаю по эскизу, как и что на чем держится. Для расчета лучше использовать не момент инерции, а момент сопротивления.

По многим причина повернутая будет хуже. Предложенные ссылки на вычисление моментов инерции - не помогут никак. Момент инерции важен в динамике, когда тела движутся и на них действует сила. Здесь система статична. Все скорости равны нулю.

Если поддерживающая балка имеет опорную плоскость параллельную скату крыши - вариант с поворотом, тогда балка может воспринимать только строго перпендиркулярные поверхности крыши усилия. Остальное будут воспринимать гвозди. Крыша легко может уползти вниз, если ее не подпирать.

Традиционный вариант всякие поползновения исключает. Вдобавок балка воспринимает нагрузку от скатов в самом жестком своем направлении - по диагонали сечения. По прочности ответ сходу дать трудно. Но деревянные балки считаются особым образом. При изгибе сначала происходит расщепление дерева вдоль на несколько слоев, затем тонкие слои разрушаются. Формулы для изотропных материалов не годятся.

ssrr написал :
изгибе сначала происходит расщепление дерева вдоль на несколько слоев

Тут и расщеплять не требуется - балка составная.

ssrr написал :
Если поддерживающая балка имеет опорную плоскость параллельную скату крыши - вариант с поворотом, тогда балка может воспринимать только строго перпендиркулярные поверхности крыши усилия. Остальное будут воспринимать гвозди. Крыша легко может уползти вниз, если ее не подпирать.

Про статичность согласен. Посмотрел - момент инерции абс. не причем.
Уползти крыша вниз не может. Т.к. стропила же тоже не висят, а упираются в мауэрлаты, как положено. Балки же расположены под стропилами и опираются на фронтальные стены. Их вобщем то можно и не связывать, Хотя именно для повышения жесткости этой пространственной решетки стоит связать длинной шпилькой и стропила, и балку.
Ращепляться она начнет только если на крышу Камаз со щебнем заедет. А так просто будет прогибаться, что устраняется подтесом балки на 2-3 см.

===
При изгибе сначала происходит расщепление дерева вдоль на несколько слоев
===
Вот поэтому составная (по вертикали) балка, насковозь скрепленая резьбовой шпилькой держит нагрузку в 2 раза больше, чем две две балки положенные рядом.
Расщепление начинается от того, что при сильном изгибе начинается сдвиг слоев дерева. В составных балках это исключается.
Поэтому винты самолетов деревянные (а их до сих пор делают и много) делают из множества склееных слоев и брусочков. Поскольку нынешние клеи крепче держат слои дерева, чем прырода...

Я не считаю себя спецом по сопромату, но разрешите и мне что – то сказать по теме.
То явление, о котором говорит автор темы, в сопромате называется «косой изгиб».
Почему косой, это надо объяснять с горнодобывающей промышленности, поэтому увольте, не буду. Приведу только выводы, которые Вам придется принять за аксиому.

1. Для круглого поперечного сечения косого изгиба нет.
2. Для квадратного сечения косой изгиб незначительно ухудшает работу балки.
3. Для сечений, когда ширина и высота сильно отличаются (двутавр, швеллер, прямоугольник и т.п.) косой изгиб резко ухудшает работу балки. В зависимости от соотношения и поворота счения – до 3-4 раз хуже.
   Поэтому поворот прямоугольной балки 2:1 на 30 градусов увеличит напряжения в сечении примерно на 40%, что не есть хорошо.
   При наборе балки из бруса (несколько брусов по высоте) для того, чтобы считать это сечение сплошным ( единым целым) придется сильно поколдовать с элементами соединения, компенсирующими касательные напряжения в сечении балки. В 50-е годы прошлого столетия изготовлялись балки системы Деревягина. Вам щас такое наверно не сделать, так как нет цепных долбежников для пазов под пластинчатые нагели, хотя сам станок для изготовления балок очень примитивен. Остается только вариант цилиндрических нагелей. Но как сделать по системе Деревягина на цилиндрических нагелях, мне в голову не приходит.Если задумаете делать балку составного сечения, рекомендую изучить конструкцию балки Деревягина, чтобы не допустить ошибок.
   При пролете 5-6 м и наслонных стропилах Вам потребуется ставить балки примерно через 1,5 м и высота сечения д.б. около 35-40 см. Это ориентировочные цифры. Основаны на том, что был печальный опыт конструирования супер-шизовой конструкции крыши для одного коттежа и подрядчики расписАлись в выполнении балок Деревягина, хотя сначала все были пальцы веером.
   Помыкавшись, Вы придете к простому деревенскому выводу: уложите бревна.
   Ник_Ник.