Фанера или OSB (ОСП): что выбрать? Расчет допустимых пролетов фанеры (шаг поперечных балок а) И прочной фанеры имеющей толщину

Элемент опалубки перекрытия, воспринимающий давление бетона и все остальные нагрузки, это фа­нера. Выше упомянутые виды фанеры имеют в зави­симости от направления работы разные значения как для модуля упругости, так и для предела прочности на изгиб:
- в перекрытиях с низкими требованиями к повер­хности f - в перекрытиях с более высокими требованиями к поверхности f Прогиб фанеры (0 зависит от нагрузки (толщины перекрытия), характеристик самой фанеры (модуль упругости, толщина листа) и условий опирания.
В приложении 1 (рис. 2.65) показаны диаграммы на основные виды фанеры, поставляемые фирмой PERI - березовая фанера (Fin-Ply и PERI Birch) и хвой­ная фанера (PERI-Spruce). Диаграммы составлены для толщины листа 21 мм. При этом пунктиром вы­делены области, где прогиб превышает 1/500 про­лета. Все линии заканчиваются при достижении пре­дела прочности фанеры. Основные диаграммы со­ставлены для стандартных листов, работающих как многопролетные неразрезные балки (минимум три пролета).
Для ходовых размеров листов получаются следую­щие варианты шага поперечных балок.
Таблица 2.7

При оценке прогибов при доборе: для березовой фанеры принимают те же значения для модуля уп­ругости и предела прочности, как и для основных ли­стов, так как не всегда известно, в каком направле­нии кладутся доборные листы. Для хвойной фанеры,
у которой при повороте листа резко меняются эти ха­рактеристики.
По диаграмме (рис. 2.65) для березовой фанеры с 3 или больше пролетами мы по оси X находим наше значение толщины перекрытия (20 см) и определяем значения для прогибов:


Для нашей длины листа приемлемы два варианта - либо 50 см, либо 62,5 см. Остановимся на втором ва­рианте, так как он дает экономию по количеству попе­речных балок. Максимальный прогиб при этом состав­ляет 1,18 мм. Смотрим в диаграмму для однопролет­ной системы. При такой схеме линия для пролета 60 см как раз на значении толщины перекрытия в 20 см заканчивается (предел прочности фанеры). Про­гиб при этом составляет 1,92 мм.
Из этого следует, что для избежания завышенных деформаций добора следует либо ограничить пролет этого добора до 50 см, либо поставить под этот добор дополнительную поперечную балку (расчетная схема равномерно нагруженной 2-пролетной балки имеет самые маленькие значения по прогибам, но она имеет увеличенный по отношению к многопролетным схемам опорный момент).
Определение пролета поперечных балок (шаг продольных балок Ь)
Согласно выбранному в предыдущем пункте шагу поперечных балок проверяем по соответствующей на­шему типу балок табл. 2.11 максимально допустимый пролет этих балок. Как уже выше упоминалось, эти таб­лицы составлены с учетом всех расчетных случаев, для поперечных балок прежде всего момент и прогиб.
При выборе шага продольных балок необходимо учесть, что крайняя продольная балка находится на расстоянии 15-30 см от стены. Увеличение этого раз­мера может привести к следующим неприятным ре­зультатам:
- увеличению и неравномерности прогибов на кон­солях поперечных балок;
- возможности опрокидывания поперечных балок во время арматурных работ.
Уменьшение усложняет управление стойками и со­здает опасность соскальзывания поперечных балок с продольных.
По той же причине, а также с учетом нормальной работы конца балки (особенно при использовании ба­лок-ферм) назначается минимальный нахлест балок в 15 см на каждой стороне. Фактический шаг продоль­ных балок ни в коем случае не должен превышать до­пустимое значение по табл. 2.11 и 2.12. Вспомните, что пролет в формуле для определения момента присут­ствует в квадрате, а в формуле прогиба даже в четвер­той степени (соответственно формулы 2.1 и 2.2).
Пример
Для простоты выбираем прямоугольное помеще­ние внутренними размерами 6,60x9,00 м. Толщина пе­рекрытия 20 см, фанера PERI Birch толщиной 21 мм и размерами листа 2500x1250 мм.
Допустимое значение для пролета поперечных ба­лок при их шаге в 62,5 см найдем по табл. 2.11 для ба­лок-ферм GT 24. В первом столбце таблицы найдем толщину 20 см и двигаемся вправо до соответствую­щего шага поперечных балок (62,5 см). Находим пре­дельно допустимое значение пролета 3,27 м.
Приводим расчетные значения момента и прогиба для этого пролета:
- максимальный момент в момент бетонирования - 5,9 кНм (допустимо 7 кНм);
- максимальный прогиб (однопролетная балка) - 6,4 мм = 1/511 пролета.
Если продольные балки ставим параллельно дли­ной стороне помещения, получаем:
6,6 м - 2 (0,15 м) = 6,3 м; 6,3:2 = 3,15 м 3,27 м; 8.7:3 = 2,9 мПолучаем три пролета с длиной балок 3,30 м (ми­нимум 2,9 + 0,15 + 0,15 = 3,2 м). Поперечные балки ме­нее нагружены - чаще всего это уже признак перерас­хода материала.
В некоторых случаях, например, при необходимос­ти установки опалубки вокруг заранее установленного крупногабаритного оборудования приходится рассчи­тывать балки. При этом следует учитывать следующие предпосылки. Как расчетная схема в системах типа «MULTIFLEX» рассматривается всегда только однопро­летная шарнирно опертая балка без консолей, так как при установке опалубки и во время бетонирования все­гда имеем промежуточные стадии, где балки работают именно по такой схеме. Для больших пролетов балок без дополнительной поддержки возможна потеря устойчи­вости уже при маленьких нагрузках. Любая опалубка перекрытия после бетонирования должна вытаскивать­ся из-под готового перекрытия, иногда из замкнутого помещения, поэтому желательно ограничивать длину балок (проблема веса и маневренности).
В случае отсутствия значений в таблице ею все же можно воспользоваться. Например, чтобы увеличить пролет, хотите уменьшить шаг балок - в результате дол­жны проверить допустимость пролета. Например, бал­ки решили ставить с шагом 30 см, толщина перекры­тия составляет 22 см. Расчетная нагрузка составляет согласно таблице 7,6 Н/м2. Умножаем эту нагрузку на шаг балок: 7,6-0,3 = 2,28 кН/м. Делим эту величину на один шаг поперечных балок, которые в таблице при­сутствуют: 2,28:0,4 = 5,7 ~ 6,1 (нагрузка на перекрытия толщиной 16 см); 2,28:0,5 = 4,56 - 5,0 (нагрузка на пе­рекрытия толщиной 12 см).
В первом случае находим для толщины перекрытия 16 см и шага балок 40 см пролет 4,07 м, во втором слу­чае - толщина 12 см и шаг 50 см - 4,12 м.
Можем принимать меньшее из двух значений ми­нус разность этих значений (учет изменения времен­ной нагрузки, которая присутствует только в расчете на момент), не теряя время на длительные расчеты. В конкретном примере получается при точном расчете
4,6 м, а приняли 4,02 м.

Согласно СП 64.13330.2011:

3.3. Расчетные сопротивления строительной фанеры приведены в табл. 10.

Таблица 10

Вид фанеры	Расчетные сопротивления, МПа(кгс/кв.см)
	Растяжению в плоскости листа R ф.р	сжатию в плоскости листа R ф.с	изгибу из плоскости листа R ф.и	скалыванию в плоскости листа R ф.ск	срезу перпендикулярно плоскости листа R ф.ср
1. Фанера клееная березовая марки ФСФ сортов В/ВВ, В/С, ВВ/С
а) семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон	14(140)	12(120)	16(160)	0,8(8)	6(60)
	9(90)	8,5(85)	6,5(65)	0,8(8)	6(60)
под углом 45 ° к волокнам	4,5(45)	7(70)	_	0,8(8)	9(90)
б) пятислойная толщиной 5-7 мм:
вдоль волокон наружных слоев	14(140)	13(130)	18(180)	0,8(8)	5(50)
поперек волокон наружных слоев	6(60)	7(70)	3(30)	0,8(8)	6(60)
под углом 45 ° к волокнам	4(40)	6(60)	_	0,8(8)	9(90)
2. Фанера клееная из древесины лиственницы марки ФСФ сортов В/ВВ и ВВ/С семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев	9(90)	17(170)	18(180)	0,6(6)	5(50)
поперек волокон наружных слоев	7,5(75)	13(130)	11(110)	0,5(5)	5(50)
под углом 45 ° к волокнам	3(30)	5(50)	_	0,7(7)	7,5(75)
3. Фанера бакелизированная марки ФСБ толщиной 7 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев	32(320)	28(280)	33(330)	1,8(18)	11(110)
поперек волокон наружных слоев	24(240)	23(230)	25(250)	1,8(18)	12(120)
под углом 45 ° к волокнам	16,5(165)	21(210)	_	1,8(18)	16(160)

Примечание. Расчетные сопротивления смятию и сжатию перпендикулярно плоскости листа для березовой фанеры марки ФСФ R ф.с.90 = R ф.см.90 = 4 МПа (40 кгс/см 2) и марки ФБС R ф.с.90 = R ф.см.90 = 8 МПа (80 кгс/см 2).

В необходимых случаях значения расчетных сопротивлений строительной фанеры следует умножать на коэффициенты m в, m т, m д, m н и m а, приведенные в пп. 3.2, а; 3.2, б; 3.2, в; 3.2, г; 3.2, к настоящих норм.

Фанера неспроста считается популярным строительным материалом. Она обладает эстетическими характеристиками, а после обработки становится прочной, упругой и устойчивой к влаге. Это дает возможность существенно расширить сферу её применения. Когда речь идет о способности этого материала сопротивляться деформациям, то в этом случае качество товара определяет два основных критерия - прочность фанеры на разрыв, а также фанера прочность на изгиб.

Безусловно, определение прочностных характеристик фанерных листов - целый процесс, в котором стоит рассматривать множество нюансов. Здесь учитывается порода дерева, состояние сырья, содержание влаги, технология обработки и другие критерии:

• ударная вязкость - способность поглощать работу при ударе без каких-либо разрушений;
• износоустойчивость - степень разрушения материала при регулярном воздействии на его поверхность. Опыт показал, что влажная древесина изнашивается намного быстрее, чем сухая;
• способность удерживать металлические крепления - важное свойство. Дело в том, что установка крепежного элемента способна запустить процессы деформации. Так, если материал недостаточно прочный, то при забивании гвоздя или вкручивании самореза возникает риск, что фанерный лист даст трещину;
• деформативность - появление деформаций неизбежно при воздействии нагрузок.

В целом фанера - это уникальный стройматериал. Его секрет заключается в технологии укладывания шпона. Последнее представляет собой тонкий слой древесины, срезанного со ствола дерева. Это не самое прочное сырье. Для устранения этого недостатка, его укладывают так, чтобы волокна находились во взаимно перпендикулярных направлениях. Обычно минимальное число таких слоев - 3, а вот максимальное количество в теории может быть неограниченным, хотя на практике редко встречается больше 30.

Прочность фанеры различных марок и толщин

Однако правильность укладывания волокон - не самый главный секрет прочности этого материала. Ведь фанера только частично состоит из дерева, а все остальное представлено клеевым составом, который используют для скрепления каждого слоя. Для этого используются разные вещества:

• мочевиноформальдегид - смесь карбамидных смол с небольшим количеством формальдегида. Обычно этот состав применяют во время производства товаров марки ФК - экологически чистый и безопасный продукт. Он обладает незаурядными характеристиками в плане прочности, но хорошо справляется с внутренними отделочными работами;
• фенолформальдегид - здесь главную опасность несет вещество под названием фенол, который является токсичным для человека. Зато он хорошо отталкивает влагу, поэтому используется для производства ФСФ - достаточно прочного и надежного стройматериала;
• меламиноформальдегид - безопасное вещество, используемое доя изготовления марки ФКМ. Единственный недостаток продукта - высокая стоимость;
• бакелитовые смолы - дают возможность создавать высокопрочные изделия, с которыми не может сравниться ни одна древесина. Но если уровень гибкости имеет для вас значение, то посредством такой обработки она фактически полностью теряется.

Если вас интересует прочность материала, то при изучении технических характеристик, обратите внимание на показатель плотности. В среднем это значение колеблется в пределах 550-750 кг/м³. Для сравнения плотность бакелитовой фанеры составляет 1200 кг/м³.

Толщина стройматериала тоже имеет значение. Разумеется, что прочность фанеры 10 мм будет ниже, чем у листов с толщиной 12 мм . Эти особенности тоже нужно учитывать.

Как самому рассчитать прочность фанеры?

Учитывать прочность фанеры необходимо при обустройстве кровли, строительстве несущей конструкции, во время изготовления мебели (стеллажа, шкафа и т. д.) или укладки напольного покрытия. Это поможет определить какую нагрузку она сможет выдержать и подобрать подходящие материалы.

Произвести необходимые вычисления вам помогут специальные онлайн-калькуляторы, еще можете обратиться за помощью к специалисту или произвести расчет прочности фанеры самостоятельно, чтобы убедиться в правильности своего выбора.

Для этого используют формулу определения прогиба фанерного листа, которая выглядит следующим образом:

f = k1ql4/(Eh3), где:

• k1 - расчетный коэффициент;
• Е - модуль упругости древесины;
• h - толщина фанерного листа;
• l - длина;
• q - значение плоской нагрузки.

На первый взгляд формула кажется простой, но мы советуем быть внимательными в расчетах и несколько раз перепроверить полученный результат. Данные для расчетов вы сможете найти в интернете.