Особенности расчета деревянного перекрытия

Основные аспекты расчета деревянных балок и перекрытий

Перекрытие – очень важный конструктивный элемент любого здания, будь то частный дом или здание большого предприятия. Больше всего вопросов вызывает технология перекрытия. О том, как выполняется монтаж балок перекрытия, какие нюансы стоит при этом учитывать, мы и поговорим в данном материале.

Общая характеристика балок из дерева

При строительстве именно деревянные балки перекрытий считаются самым экономичным вариантом. Их монтаж не вызывает особых трудностей. Материал характеризуется низкой теплопроводностью, особенно по сравнению с железобетонными, стальными балками.

Конечно, есть у дерева и свои недостатки. Например, невысокая механическая прочность. Если металл поражает коррозия, то дерево – различные грибки и микроорганизмы. Вот почему перед установкой необходимо тщательно обрабатывать их различными антипиренами и антисептиками.

Основные требования к перекрытиям

Что такое перекрытие? Так называется горизонтальная конструкция, которая разделяет пространство сооружения по высоте. Именно благодаря ему можно ставить в помещениях сколько угодно мебели, размещать оборудование. Кроме того, соединение балок прочно связывает несущие стены, делает сооружение более устойчивым. Деревянные балки перекрытий бывают цокольные, подвальные, чердачные и междуэтажные.

Балка перекрытия из дерева должна соответствовать следующим требованиям:

1. Прочность. Поскольку речь идет о достаточно серьезных нагрузках, материал должен выдержать их. Учитывайте постоянное давление и переменное.
2. Жесткость. Насколько используемый материал способен сопротивляться изгибу?
3. Тепловая и звукоизоляция.
4. Пожарная безопасность.

Разновидности перекрытий: какие бывают?

В зависимости от назначения, можно выделить такие разновидности перекрытий:

1. Цокольное. Поскольку оно является основой для пола, к балкам предъявляются повышенные требования. Стоит ли говорить, насколько прочными они должны быть?

Небольшой совет. Если планируете строить гараж или подвал под 1-м этажом, перекрытие лучше делать по балкам, сделанным из металла. Дерево подвержено гниению, выдержать солидную нагрузку сможет далеко не всегда.

1. Чердачное.
2. Междуэтажное.

Деревянные балки перекрытий бывают:

• Цельные. Производятся из твердых пород – как хвойных, так и лиственных.
• Клееные. Благодаря данной технологии, возможно изготовление планок приличной длины – вплоть до двадцати метров. Обладают повышенной прочностью, способны выдержать очень большие нагрузки. Еще одна особенность – идеально гладкая поверхность. Благодаря ей, снизу дерево оставляют открытым – оно становится настоящей изюминкой помещения.

Тонкости расчетов

Итак, вы поставили цель определить, сколько балок понадобится для перекрытия. Чтобы сделать это, необходимо:

1. Выполнить замеры пролета, который планируете перекрывать.
2. Выяснить, какой способ крепежа на стене будет наиболее оптимальным.
3. Рассчитать нагрузку.
4. Подобрать нужный шаг и сечение, используя таблицы или специальный калькулятор.

Балки перекрытия: определение длины

Расчет длины выполняется в соответствии с размерами пролета, который будут перекрываться, а также глубиной заделывания в стены. Чтобы измерить длину пролета, воспользуйтесь рулеткой. Что касается глубины заделывания, во многом она зависит от материала.

Когда дом построен из кирпичей или блоков, балки перекрытия заделывают в «гнезда» глубиной 10 см и более (доска), 15 см и более (брус). Если сооружение деревянное, материал монтируется в отдельные зарубки глубиной минимум 7 см. Используете металлические крепления? В таком случае, длина балок и пролета будет одинаковой. Также допускается вариант, когда в процессе монтажа стропильных ног они выпускаются наружу, примерно на 30-40 сантиметров за пределы стен. Так формируется свес.

Оптимальным будет вариант, когда балки перекрытий деревянные используются для перекрытия пролетов в 250 – 400 сантиметров. Когда пролет достаточно длинный (более 4 метров), на помощь приходят современные конструкции из клееного бруса.

Как определить нагрузку?

Для начала давайте выясним, что представляет собой такая нагрузка. Она состоит из:

• Нагрузки элементов перекрытия.
• Эксплуатационного давления бытовых устройств, людей и пр. Расчет нагрузки достаточно громоздкий, обычно выполняется опытными специалистами. Однако вы всегда сможете сделать его самостоятельно. Предлагаем упрощенный вариант, с которым мы познакомим вас ниже.

А начнем мы с расчета перекрытия для чердака, на котором не планируется укладка крупногабаритных вещей, утеплитель будет легким (например, минеральная вата). Согласно предписанию СНиП 2.01.07-85, нагрузка составит:

• 70 х 1,3 = 90 кг/м2. В данной схеме 70 – норма нагрузки в килограммах на один квадратный метр, а 1,3 – запас. Общая расчетная нагрузка рассчитывается следующим образом: Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кгм2. Округлим полученное значение в лучшую сторону и получим 150 кг/м2.
• Планируя другой, более громоздкий утеплитель, и хранение различных вещей на чердаке, нормативное значение нагрузки желательно увеличить до 150 килограмм на м2. Что касается общей нагрузки, она составит: 50+150х1,3 = 245 кг/м2.
• Есть еще и третий вариант, когда чердак используют для обустройства мансарды. Расчетная нагрузка при этом возрастает до 300 кг/м2.

Запомните одно простое правило: жесткость и прочность всего перекрытия зависит скорее от высоты балок, нежели от ширины. Поскольку на конструкцию действуют два вида нагрузки (сосредоточенная и распределенная), проектировать перекрытия нужно с небольшим запасом прочности. Это гарантирует, что эксплуатация перекрытия будет не только долговечной, но и безопасной.

Деревянные балки перекрытий: как узнать шаг, сечение?

Когда знаешь нужную длину каждой балки перекрытия из дерева, расчетную нагрузку, несложно узнать сечение, шаг укладки. По мнению большинства инженеров и специалистов в области строительства, универсальным вариантом будет прямоугольное сечение с соотношением ширины/высоты 1:1,4 (S и H соответственно).

Ширина балок может варьироваться от 4 до 20 сантиметров, высота – от 10 до 30 см. Когда с этой целью используются бревна, их диаметр варьируется от 11 сантиметров до 30.

Теперь давайте поговорим о шаге балок. В зависимости от вида, он варьируется в пределах 30-120 сантиметров. Если здание каркасное, необходимо, чтобы шаг укладки был таким же, как шаг стоек. Это позволит добиться максимальной жесткости.

Подведем итог вышесказанного. Вы только что узнали, как рассчитывать шаг и длину деревянных балок перекрытия, выполнять некоторые другие расчеты. Данный материал будет полезен всем, кто занимается строительством или хотел бы лично проконтролировать правильность расчетов, выполненных другими специалистами.

Особенности расчета деревянного перекрытия

Перед сооружением прочного и надежного деревянного перекрытия необходимо выполнить ряд расчетов, чтобы определить параметры конструкции. Основная цель расчета – вычислить оптимальное соотношение размера сечения балок и расстояния между ними в конструкции перекрытия.

Схема монтажа деревянных балок перекрытия.

Определение основных параметров

Длина определяется в зависимости от параметров здания. Она приравнивается к ширине пролета, который нужно перекрыть. В свою очередь, для вычисления сечения учитываются длина пролета, расстояние между балками и величина нагрузки, оказываемой на них.

Перед выполнением расчетов проводится измерение исходных параметров конструкции. Также следует заранее продумать особенности конструкции: глубину погружения элементов в стены и способ их крепления.

Длина деревянных балок

Таблица расчета деревянного перекрытия.

За длину балок деревянного перекрытия принимается ширина пролета, который будет перекрываться с учетом запаса на углубление в стены для закрепления. Глубина погружения в стены определяется с учетом материалов, использованных для строительства дома, и типа пиломатериалов, используемых для изготовления балок. Для кирпичных или блочных стен глубина заделывания элементов будет оставлять 10 см при условии использования доски и 15 см при использовании бруса. Для изготовления перекрытия в деревянном доме балки устанавливаются в зарубки в стенах на глубину не менее 7 см.

Если для закрепления балок будут использованы специальные вспомогательные крепежные элементы (кронштейны, хомуты, уголки), то можно принимать за длину балок размер перекрываемого пролета. В этом случае достаточно измерить расстояние между противоположными стенами, на которые будут устанавливаться балки.

В некоторых конструкциях для формирования ската крыши балки выходят из стен наружу. При этом ноги стропильной системы крыши крепятся непосредственно к балкам перекрытия. Выпуск наружу должен составлять 30-50 см.

Оптимальная величина пролета, пригодного для перекрытия деревянными балками, составляет от 2,5 до 4 м. Максимальная допустимая длина пролета, перекрываемого необрезной доской или брусом, 6 м. Для перекрытия пролетов от 6 до 12 м требуется использовать только современный прочный материал – клееный брус. Из него могут быть выполнены двутавровые или прямоугольные балки. Использовать доску или обычный брус можно только при условии установки промежуточных опор, на которые будут опираться балки. В качестве промежуточных опор могут быть установлены колонны или внутренние стены.

Расчет нагрузки на перекрытие

Таблица допустимых значений балок перекрытий.

На деревянное перекрытие оказываются нагрузка его собственного веса, эксплуатационная нагрузка, которая включает в себя вес мебели, пола, предметов обихода и людей, ходящих по перекрытию. Эксплуатационная нагрузка напрямую зависит от типа перекрытия, которым определяются особенности оказываемой на него нагрузки.

Как правило, расчет нагрузки на перекрытия производится на этапе проектирования специалистами, но выполнить его можно и самостоятельно. Прежде всего, учитывается вес материалов, из которых изготовлено перекрытие. Например, чердачное перекрытие, утепленное легким материалом (например, минеральной ватой), с легкой подшивкой выдерживает нагрузку от собственного веса в пределах 50кг/м². Эксплуатационная нагрузка определяется в соответствии с нормативными документами. Для чердачного перекрытия из деревянных основных материалов и с легкими утеплителем и подшивкой эксплуатационная нагрузка в соответствии со СНиП 2.01.07-85 вычисляется таким путем: 70*1,3=90 кг/м². 70 кг/м² в этом расчете – это нагрузка в соответствии с нормативами, а 1,3 – коэффициент запаса.

Общая нагрузка вычисляется путем сложения: 50+90=140 кг/м². Для надежности цифру рекомендуется округлить немного в большую сторону. В данном случае можно принимать общую нагрузку за 150 кг/м².

Изображение 1. Таблица определения минимального допустимого сечения при шаге в 0,5 м.

Если чердачное помещение планируется интенсивно эксплуатировать, то требуется увеличить в расчете нормативное значение нагрузки до 150. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом: 50+150*1,3=245 кг/м². После округления в большую сторону – 250 кг/м². Также следует проводить расчет таким образом, в случае если используются более тяжелые материалы: утеплители, подшивка для заполнения межбалочного пространства.

Если на чердаке будет обустраиваться мансарда, то необходимо принимать во внимание вес пола и мебели. В этом случае общая нагрузка может составить до 400 кг/м².

Расстояние между балками и их сечение

После измерения длины (L) пролета и деревянных балок, соответственно, можно переходить к основной части вычислений и рассчитать шаг укладки балок и их сечение (или диаметр для круглых элементов). Эти две величины взаимосвязаны, поэтому вычисления для их определения производятся одними и теми же математическими действиями.

Оптимальной формой сечения считается прямоугольная.

Изображение 2. Таблица определения минимального допустимого сечения при шаге в 1 м.

При этом стороны прямоугольника должны относиться друг к другу в соотношении 1:4:1. Высота должна быть больше ширины. Выбор высоты элементов часто зависит от толщины используемого утеплителя. Высота и ширина прямоугольных элементов могут быть в пределах 10-30 см и 4-20 см, соответственно. Если перекрытие будет укладываться из бревен, то величина их диаметра должна вписываться в интервал 11-30 см.

Шаг между элементами может составлять 30 см минимум и 1,2 м максимум. Для удобства его монтажа стараются при расчете подогнать ширину листов подшивки или плит утеплителя. Если взводится каркасное здание, то рекомендуется принимать шаг, равный расстоянию между стойками каркаса.

Для определения минимального допустимого сечения при шаге в 0,5 м и 1 м можно воспользоваться таблицами (изображения 1, 2).

Таким образом, расчет и исполнение перекрытия по деревянным балкам – это ответственная задача, от эффективного решения которой напрямую зависит надежность всего дома. Эти вычисления проводятся в соответствии с существующими утвержденными нормами. При возникновении спорных случаев или некоторых сомнений в точности всегда необходимо округлять полученные значения в большую сторону.

Это позволит избежать катастрофических последствий для дома. Если владельцы дома сомневаются в своих способностях рассчитать все требуемые значения, то им нужно обратиться за помощью к профессионалам.

Особенности, типы и расчет деревянных балок перекрытия

Балки перекрытия из дерева обеспечивают не только прочность горизонтальной конструкции. Перекрытие предназначено для придания жесткости всему зданию. Именно по этой причине выбору несущих элементов и их установке стоит уделить особое внимание.

Плюсы и минусы перекрытия из дерева

Для монтажа перекрытия своими руками необходимо подготовиться. Пол в доме должен опираться на прочную и жесткую конструкцию. Перед началом работ придется изучить требования к элементам, особенности их расчета и типы сечений.

Можно выделить следующие преимущества деревянного перекрытия:

• привлекательный внешний вид, возможность сделать деревянный пол без дополнительных мероприятий;
• небольшой вес, снижение нагрузки на стены и фундаменты, экономия на строительстве;
• возможность проведения ремонтов в процессе эксплуатации;
• скорость монтажа, выполнение работ без дополнительных машин и механизмов.

Деревянные балки не утяжеляют конструкцию и быстро монтируются

Но также стоит выделить и недостатки:

• горючесть древесины, потребность в специальной пропитке антипиренами;
• меньшая по сравнению с железобетонными или металлическими элементами прочность;
• усадка и деформации при перепадах температур и влажности;
• подверженность гниению, грибку и плесени при повышенной влажности, необходимо выполнять обработку антисептиками на стадии строительства и периодически в течение срока службы.

Требования к деревянному перекрытию

Деревянные балки перекрытия должны соответствовать следующим требованиям:

• соответствие размеров сечения нагрузке, пролету и шагу, для этого нужен расчет балок;
• хорошая прочность и жесткость;
• пожарная безопасность;
• отсутствие серьезных дефектов древесины и повреждений.

Для работы необходимо заготовить качественный материал

Также существуют определенные требования к материалу, из которого изготовлены балки. Рекомендуется выбирать древесину хвойных пород. Она содержит много смолы, поэтому лучше сопротивляется различным микроорганизмам. Лучшим материалом считаются те деревья, которые выросли в суровых условиях. Плотность ствола у них выше. По этой причине закупать стоит сосну или ель, которые выросли в северных регионах страны.

Также нужно обратить внимание на время заготовки. Лучшим считается период в конце зимы. В это время дерево находится в спящем состоянии, в нем меньше соков, поэтому и влажность материала будет меньше.

Какими бывают деревянные перекрытия

Балки перекрытия деревянные используются практически для всех уровней дома. Балочный каркас необходимо предусмотреть для следующих типов конструкции:

• подвальное или цокольное перекрытие (пол первого этажа);
• междуэтажное перекрытие;
• чердачное перекрытие.

Толщина несущего бруса для чердака составляет от 10 до 20 см

От типа зависит нормируемая полезная нагрузка, которая берется в расчет деревянных балок перекрытия. Также разница будет в толщине утеплителя и его необходимости.

Между балками над подвалом обычно укладывают от 5 до 15 см минеральной ваты, пенопласта или экструдированного пенополистирола. В междуэтажных конструкциях достаточно будет предусмотреть пару сантиметров для звукоизоляции. На холодном чердаке требуется больше всего материала. Здесь толщина может составлять от 10 до 20 см. Точные значения зависят от климатического района строительства.

Между балками подвального перекрытия укладывают минеральную вату

Иногда подвальное перекрытие предпочитают делать не из дерева, а из металла и железобетона. В этом случае в качестве несущих балок используют двутавр или швеллер, а бетон заливают в опалубку из профлиста. Такой вариант будет надежнее при вероятности подтопления. Также он будет лучше сопротивляться сырости из подвала.

Какие бывают балки

Существует несколько признаков, по которым проводят классификацию деревянных балок перекрытий: по размерам, материалу, типу сечения. Длина балок перекрытия зависит от расстояния между стенами. К этой величине нужно прибавить запас на опирание с двух сторон. Оптимально нужно предусмотреть по 200—250 мм.

По материалу элементы разделяют на следующие виды:

• из цельного бруса или доски;
• из клееного бруса.

Из клееного бруса изготавливают гнутые балки

Последние стоят существенно дороже. Но зато такой материал подойдет для перекрытия больших пролетов. Обычная балка может работать на 4—6 м, в то время как клееная хорошо справляется с расстояниями 6—9 м. Клееный брус практически не дает усадки, пожаробезопасен и устойчив к действию влаги. Можно изготовить не только линейные элементы, но и гнутые. Существенным недостатком такого материала будет наличие ненатуральных компонентов (клей).

Сечение балок может быть следующих типов:

• квадратное;
• прямоугольное;
• двутавровое.

Последнее имеет уширенные элементы в верхней и в нижней части. В середине сечения оно уменьшено до максимально возможных размеров. Такой вариант позволяет рационально использовать древесину и сократить ее расход. Но изготовить такой элемент непросто. По этой причине двутавр не так часто применяют в строительстве.

Чаще всего применяют брус прямоугольной формы

Оптимальным вариантом станет прямоугольник. При этом длинная сторона располагается вертикально, а короткая — горизонтально. Это обусловлен тем, что увеличение высоты лучше влияет на прочность, чем ширины. Устанавливать балку из доски плашмя практически бесполезно.

Самым невыгодным из представленных может считаться квадратное сечение. Оно меньше всех подогнано под эпюру усилий в элементе.

Также для перекрытия можно использовать бревна. Но этот вариант не получил популярности. Сечение из доски намного выгоднее и удобнее в монтаже, поэтому используется намного чаще.

Расчеты

Расчет сечения позволит не сомневаться в прочности и жесткости конструкции. При этом определяется максимальная длина, которая допускается при каком-либо сечении. Чтобы выполнить расчёт, нужны следующие данные:

• длина деревянной балки перекрытия (точнее, расстояние между несущими стенами);
• расстояние между балками (их шаг);
• нагрузка на конструкцию.

Для расчета нужно знать расстояние между балками, ширину пролета и нагрузку на конструкцию

Нагрузка складывается из двух значений: постоянного и временного. Постоянное включает в себя массу самих балок (пока предварительную), утепление, подшивка потолка, черновой и чистый пол. Временная нагрузка — это масса людей и мебели. По нормативным документам для жилых помещений она принимается равной 150 кг/м2. Для чердака можно взять меньше, но рекомендуется — такую же. Это не только обеспечит определенный запас прочности, но и даст возможность в будущем переоборудовать свой чердак в мансарду без реконструкции несущих элементов.

Балочный каркас следует рассчитывать по таким формулам:

• Mmax = (q*l2)/8;
• Wтреб = Мmax/130.

В этих формулах q — это нагрузка на кв. м перекрытия, которая включает в себя массу конструкций и 150 кг полезного значения. При этом указанные величины требуется умножить на расстояние между балками. Это вызвано тем, что для вычислений нужно нагружение на погонный метр, а изначально величина рассчитана на квадратный. l2 — расстояние между несущими стенами, на которые опирается прогон, взятое в квадрате.

Зная Wтреб, можно подобрать сечение перекрытие. W = b*h2/6. Зная W, можно легко составить уравнение с одной неизвестной. Здесь достаточно лишь задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

Чаще всего деревянная балка уже имеет известную ширину. Удобнее изготавливать ее из доски шириной 50 или 100 мм. Также можно рассмотреть вариант с составным сечением. Его изготавливают из нескольких досок толщиной 50 мм.

Расчетом в указанном случае находят необходимую высоту элемента. Но бывают такие случаи, что нужно вписаться в определенный пирог перекрытия, чтобы не уменьшить высоту помещений. В этом случае в качестве известной величины в уравнение добавляют высоту сечения, а находят ширину. Но чем меньше высота, тем более неэкономичным будет каркас перекрытия.

Для стягивания двух или трех досок между собой удобно использовать металлические шпильки. При этом при закручивании гаек обязательно используют более широкие шайбы. Они предотвращают вдавливание металла в более мягкое дерево. Между деревом и стальными крепежами нужно обязательно предусмотреть изоляцию. Для этого можно использовать такой материал, как ТЕХНОЭЛАСТ марки ЭПП.

Деревянные бруски перед монтажом необходимо гидроизолировать

Перед использованием деревянных элементов их обрабатывают антисептическим составом. Это нужно для предотвращения заплесневения и загнивания. Также рекомендуется выполнить обработку антипиренами, которые повысят пожарную безопасность. При опирании прогонов на стену из кирпича или бетона их концы оборачивают техноэластом, линокромом, гидроизолом или рубероидом.

Строительные калькуляторы — ProstoBuild.ru

• Просмотров: 0
• Автор: PavlovAlexey
• Дата: 1-12-2018, 10:25

Пример расчета деревянного перекрытия

Основной задачей расчета деревянного перекрытия является подбор сечения и шага деревянных балок. Шаг деревянных балок обычно принимают 0.5-1.5м, а сечение приходится рассчитывать. Непосредственно этой задачей мы и будем заниматься в данном примере.

Расчет перекрытия будем вести между 1-ым и 2-ым этажами. Зададимся исходными данными.

1. Размер перекрытия 4х6 м (балки располагаем по стороне 4 метра)
2. Шаг балок – 0.6 м
3. Порода древесины – сосна
4. Сорт древесины – 2 сорт
5. Состав перекрытия:

a. Балка перекрытия (для примерного подсчета нагрузки от собственного веса возьмем сечение 200х100)
b. Черепной брусок 40х40 (крепим к балке перекрытия)
c. Щит наката толщиной 20 мм
d. Шумоизоляция толщиной 140 мм (пусть плотность равна 100 кг/м3)
e. Черновой пол толщиной 50 мм
f. Чистовой пол толщиной 15 мм

Для начала соберем распределенную нагрузку на балку.

Все постоянные и временные нагрузки на балку сведем в таблицу:

Сперва найдем все нормативные нагрузки на площадь (кг/м2) – столбец №3.

3.1 Для определения нормативной нагрузки в кг/м2 для балок перекрытия воспользуемся следующим методом: найдем массу всех балок перекрытия и разделим на площадь, которую они перекрывают (4,8х4м).
Масса одной балки – 0.2м * 0.1м * 4м * 500 кг/м3 = 40 кг
Масса всех балок – 40 кг * 9 шт = 360 кг
Нормативная нагрузка в кг/м2 от балок перекрытия – 360 кг / 4,8м / 4м = 18,75 кг/м2

3.2 Для определения нагрузки от черепного бруска воспользуемся тем же методом:
Масса одного бруска – 0,04м * 0,04м * 4м * 500 кг/м3 = 3,2 кг
Масса всех брусков – 3,2 кг * 18 шт = 57,6 кг
Нормативная нагрузка в кг/м2 от черепного бруска – 57,6 кг / 4,8м / 4м = 3 кг/м2

3.3 Щит наката – 0,02 м * 500 кг/м3 = 10 кг/м2
3.4 Шумоизоляция – 0,14 м * 100 кг/м3 = 14 кг/м2
3.5 Черновой пол – 0,05 м * 500 кг/м3 = 25 кг/м2
3.6 Чистовой пол (паркет) – 0,015 м * 650 кг/м3 = 9,75 кг/м2
3.7 Полезную нагрузку на перекрытие 2-ого этажа найдем в СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» таблица 8.3. Нормативное значения равномерно распределенной нагрузки будет как для квартир жилых зданий и равна 1,5 кПа или 150 кг/м2.

Запишем все полученные значения в 3-ий столбец таблицы.

После того, как нашли нагрузку на площадь – переведем ее в нагрузку на погонный метр балки. Сделать это легко, нужно просто умножить нагрузку на площадь (столбец №3) на грузовую ширину балки 0,6м (шаг между балками).

4.1 Балки перекрытия – 18,75 кг/м2 * 0,6 м = 11,25 кг/м
4.2 Черепной брусок – 3 кг/м2 * 0,6 м = 1,8 кг/м
4.3 Щит наката – 10 кг/м2 * 0,6 м = 6 кг/м
4.4 Шумоизоляция – 14 кг/м2 * 0,6 м = 8,4 кг/м
4.5 Черновой пол – 25 кг/м2 * 0,6 м = 15 кг/м
4.6 Чистовой пол (паркет) – 9,75 кг/м2 * 0,6 м = 5,85 кг/м
4.7 Полезная нагрузка – 150 кг/м2 * 0,6 м = 90 кг/м

Так же сведем все полученные значения в 4-ый столбец таблицы и просуммируем их, для дальнейшего определения прогиба данной балки.

Далее, руководствуясь разделами 7 и 8 СП 20.13330.2016, расставим коэффициенты надежности по нагрузке (чем меньше вероятность точного подсчета нагрузки, тем больше коэффициент надежности по нагрузке).

Для заполнения 6-ого столбца таблицы перемножим 3-ий и 5-ые столбцы.
Для заполнения 7-ого столбца таблицы перемножим 4-ый и 5-ые столбцы.
Значения в 7-ом столбце просуммируем для дальнейшего расчета на прочность.
Все эти нагрузки Вы также могли бы посчитать в нашем калькуляторе по сбору нагрузок на балку.

Как видно на рисунке – наша посчитанная расчетная нагрузка 174,96 кг/м практически совпадает с нагрузкой в калькуляторе 172,5 кг/м.

При расчете балки на прочность будем руководствоваться СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» и основная наша формула будет выглядеть следующим образом:

Формула говорит о том, что максимально изгибающий момент в балке M, деленный на момент сопротивления сечения Wрасч, должен быть не более расчетного сопротивления дерева на изгиб Rи.
Зная M и Rи мы найдем Wрасч, а зная Wрасч, мы сможем найти геометрические размеры сечения нашей балки.
Максимальный изгибающий момент M в нашем случае мы можем найти по простой формуле:

где q – расчетная нагрузка на метр балки (174,96 кг/м)
L – пролет балки (по факту он будет чуть-чуть меньше наших 4 метров за счет величины опирания балки, но мы будем принимать 4 м)

Также максимальный момент можно рассчитать у нас в калькуляторе балки.

Расчетное сопротивление дерева на изгиб Rи найдем по формуле

Сильно вникать в формулу не будем, но если кратко, то берется расчетное сопротивление в идеальных условиях и умножается на ряд коэффициентов, которые чаще всего уменьшают нам расчетное сопротивление. В нашем случае, согласно пунктов 6.1 и 6.9 СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции», мы умножаем на следующие коэффициенты:

Mдл = 0.66 – коэффициент, характеризующий режим работы балки (для совместного действия постоянной и кратковременной нагрузки).
Mв = 0.9 – нормальные условия эксплуатации (влажность древесины меньше 12%, максимальная относительная влажность воздуха при 20 градусах – 65%)
Mт = 0,85 – для температуры воздуха в эксплуатируемом помещении 22 градуса
Mсс = 0,9 – для срока службы сооружения 75 лет
По таблице 3 данного СП расчетное сопротивление для 2 сорта древесины равно 19,5 МПа. Умножим это сопротивление на вышеперечисленные коэффициенты.

8,86 Мпа – это то сопротивление, которое мы дальше будем принимать в расчетах.

Зная максимально изгибающий момент М и расчетное сопротивление дерева на изгиб Rи, найдем момент сопротивления сечения Wрасч как для прямоугольного сечения:

Зная формулу момента сопротивления W, можем задать ширину либо высоту сами и найти неизвестную величину, либо задать отношение высоты к ширине и решить уравнение.

Где b – ширина сечения, h – высота сечения

Рассмотрим 1-ый вариант и зададим ширину сечения b= 75 мм.

Принимаем h = 200 мм. Следовательно, имеем сечение 200х75 мм, которое проходит по прочности.
Для интереса можем узнать момент сопротивления в этом калькуляторе

Как видно на рисунке, полученное значение 500 000 мм3 получилось больше нашего расчетного 394 943 мм3, а значит, мы все сделали правильно!

Конечно же, у нас был и калькулятор расчета балки на прочность, в котором можно сразу получить ответ. Давайте же проверим результат и там:

Прочность на рисунке обеспечена с небольшим запасом, как и у нас в расчете.
Далее рассчитаем данное сечение на прогиб.

Если балка проходит по прочности, это совсем не значит, что она проходит по прогибу. Может получиться так, что балка сильно провисла, но прочность свою не потеряла, но из-за большого прогиба, человек будет крайне некомфортно себя чувствовать в таком помещении. Поэтому (и не только) прогибы не должны превышать значений, установленных в СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Придерживаться будем таблице Д.1 из вышеуказанного СП:

Для балок пролетом 3 метра максимальный прогиб L/150, а для балок пролетом 6 метров – L/200. Методом интерполяции найдем отношение для нашей балки (4 метра).

А, значит, максимальный прогиб = L/167 = 4000 / 167 = 23,95 мм.

Теперь найдем фактический прогиб нашей балки от нормативной нагрузки на метр, которая у нас получилась 138,3 кг/м, по следующей формуле:

где q = 138,3 кг/м или 1,383 Н/мм
L = 4000 мм
E – модуль упругости дерева 10000 Мпа
I – момент инерции прямоугольного сечения (b*h*h*h/12 = 75*200*200*200/12 = 50000000 мм4, также это значение можно найти в калькуляторе моментов инерции)

Получаем, что фактический прогиб 9,22 мм меньше предельного прогиба 23,95 мм, а, значит, балка сечением 200х75 мм проходит по прогибу.
Прогиб балки проверим еще у нас в расчете:

Прогиб в программе (9,77 мм) почти совпал с посчитанным прогибом (9,22 мм).

Вывод.
Деревянная балка сечением 200х75 мм проходит как по прочности, так и по прогибу.
В ближайшее время еще сделаю онлайн расчет по расчету/подбору балок для деревянного перекрытия, так что подписывайтесь на обновления и не забывайте поблагодарить автора, мне это будет очень приятно.

Виды деревянных балок перекрытия — расчет балки на изгиб, прочность и нагрузку

Стены и перекрытия – основные элементы любого строительства.

Назначение перекрытия – разделять этажи в доме, а также нести и распределять нагрузку от расположенных вверху составляющих – стен, крыши, коммуникаций, мебели, деталей интерьера.

Можно выделить несколько видов перекрытия: металлическое, железобетонное и деревянное.

Более подробно остановимся на деревянных перекрытиях, поскольку именно они получили наибольшее распространение в частном строительстве.

Деревянное балочное перекрытие обладает преимуществами и недостатками

Плюсы:
красивый внешний вид;
малый вес дерева;
ремонтопригодность;
высокая скорость монтажа.

Минусы:
-без специальной защитной пропитки горючи;
-низкая прочность по сравнению с железобетонными или металлическими балками;
-подвержены воздействию влаги, грибка и живых организмов;
-могут деформироваться от перепадов температур

Материал для деревянных балок перекрытия должен обладать определенными свойствами и соответствовать требованиям:

*прочность. Материал перекрытия должен выдерживать возможные нагрузки. Следует учитывать воздействие как *постоянных нагрузок, так и переменных;
*жесткость. Означает способность материала сопротивляться изгибу;
*звуко- и теплоизоляция;
*пожарная безопасность.

Типы и виды деревянных перекрытий — классификация
1. По назначению

Подвальное и цокольное перекрытие по деревянным балкам
Основное требование к такому перекрытию – высокая прочность. Поскольку в данном случае, балки будут служить основой для перекрытия пола и соответственно, должны выдерживать значительную нагрузку.

Совет. Если под первым этажом будет располагаться гараж или большой подвал лучше делать деревянное перекрытие по металлическим балкам. Поскольку деревянные подвержены гниению и не всегда могут выдержать значительную нагрузку. Или же уменьшить расстояние между балками.

Чердачное перекрытие по деревянным балкам
Принцип конструктивного устройства может быть независимым или являться продолжением крыши, т.е. частью стропильной системы. Первый вариант более рационален, т.к. является ремонтопригодным, плюс, обеспечивает лучшую звукоизоляцию.

Междуэтажное перекрытие по деревянным балкам
Конструктивная особенность заключается в эффекте два в одном – балки перекрытия между этажами с одной стороны являются лагами для пола, а с другой, опорами для потолка. Пространство между ними заполняется тепло- и звукоизоляционными материалами, с обязательным использованием пароизоляции. Пирог снизу обшивается гипсокартоном, а сверху застилается половой доской.

Деревянные балки перекрытия также различаются между собой, и каждый вид имеет свои преимущества.
*Цельные (цельномассивные) деревянные балки перекрытия
Для их изготовления применяется массив дерева твердых пород хвойных или лиственных деревьев.

*Межэтажные перекрытия по деревянным балкам, могут быть выполнены цельными только при незначительной длине пролета (до 5 метров).

*Клееные деревянные балки перекрытия
Снимают ограничение по длине, поскольку данная технология изготовления позволяет реализовать балки перекрытия большой длины.

За счет повышенной прочности деревянные клееные балки применяются в тех случаях, когда требуется выдержать повышенную нагрузку на перекрытие.

Сечение деревянных балок перекрытия
Как показывает практика, сечение балок деревянного перекрытия оказывает существенное влияние на способность балки выдерживать несущую нагрузку. Поэтому, необходимо предварительно выполнить расчет сечения деревянных балок перекрытия.

Деревянные балки перекрытия прямоугольного или квадратного сечения
В деревянных домах в качестве межэтажных балок в декоративных целях может использоваться бревно.

Деревянные балки перекрытия круглого сечения (или овального)
Как правило используются для устройства чердачных перекрытий. Круглая балка отличаются высокой устойчивостью на изгиб (зависит от диаметра).

Максимальная длина деревянной балки перекрытия из оцилиндрованного бревна составляет 7, 5 м.п.

Деревянные двутавровые балки перекрытия
Могут быть изготовлены из массива дерева, или в сочетании ОСБ и фанеры. Активно используются в каркасном строительстве.

Деревянные двутавровые балки перекрытия
Преимущества деревянных двутавровых балок:
точные размеры;
возможность использования на длинных пролетах;
исключена возможность деформирования;
малый вес;
уменьшение мостиков холода;
возможность закрепить коммуникации;
возможность монтажа своими руками без привлечения специальной техники;
широкая сфера применения.
Недостатки:
-высокая стоимость;
-неудобны для утепления плитами.

Правильный подбор сечения деревянной балки должен быть включен в расчетный план, в противном случае, конструкция перекрытия окажется недостаточно или избыточно жесткой (лишняя статья расходов).

Расчет деревянного перекрытия
Расстояние между деревянными балками перекрытия определяется:

Во-первых, предполагаемыми нагрузками.
Нагрузка, в свою очередь может быть постоянной – вес перекрытия, вес перегородок между комнатами или вес стропильной системы.

А также переменной – она принимается равной 150 кг/м.кв. (Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»). К переменным нагрузкам относят вес мебели, оборудования, находящихся в доме людей.

Совет. Поскольку учесть все возможные нагрузки затруднительно, следует проектировать перекрытие с запасом прочности. Профессионалы рекомендуют добавлять 30-40 %.
Во-вторых, жесткостью или нормативной величиной прогиба.
Для каждого вида материала ГОСТом устанавливаются свои пределы жесткости. Но формула для расчета одинакова – отношение абсолютной величины прогиба к длине балки. Значение жесткости для чердачных перекрытий не должно превышать 1/200, для междуэтажных 1/250.

На величину прогиба оказывает влияние и порода древесины, из которой изготовлена балка.

Расчет перекрытия по деревянным балкам
Предположим, что расстояние между деревянными балками составляет 1 м.п. Общая длина балки 4 м.п. А предполагаемая нагрузка составит 400 кг/м.кв.

Значит, наибольшая величина прогиба будет наблюдаться при нагрузке

Мmax = (q х l в кв.) / 8 = 400х4 в кв./8 = 800 кг•м.кв.

Рассчитаем момент сопротивления древесины на прогиб по формуле:

Wтреб = Мmax / R. Для сосны этот показатель составит 800 / 142,71 = 0,56057 куб. м

R — сопротивление древесины, приведенное в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) «Деревянные конструкции» введенные в эксплуатацию в 2011 г.

В таблице приведено сопротивление лиственницы.

Если используется не сосна, тогда значение следует скорректировать на переходящий коэффициент (приведен в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)).

Пример расчета балки показал, что сопротивление балки на прогиб может уменьшиться вдвое. Следовательно, нужно изменить ее сечение.

Расчёт деревянных балок перекрытия можно выполнить с применением выше приведенной формулы. Но можно использовать специально разработанный калькулятор расчета деревянных балок перекрытия. Он позволит учесть все моменты, не утруждая себя поиском данных и расчетом.

В-третьих, параметрами балки.
Длина деревянных балок перекрытия цельных может составлять не более 5 метров для междуэтажных перекрытий. Для чердачных перекрытий длина пролета может составлять 6 м.п.

Таблица деревянных балок перекрытия содержит данные для расчета подходящей высоты балок.

Толщина деревянных балок перекрытия рассчитывается исходя из предпосылки, что толщина балки должно быть не меньше 1/25 ее длины.

Например, балка длиной 5 м.п. должна иметь ширину 20 см. Если выдержать такой размер сложно, можно достичь нужной ширины путем набора более узких балок.

Следует знать:
Если балки сложить рядом они выдержат нагрузку в два раза больше, а если сложить друг на друга — выдержат нагрузку в четыре раза больше.
Используя график, представленный на рисунке можно определить возможные параметры балки и нагрузку, которую она в силах вынести. Учтите, что данные графика пригодны для расчета однопролетной балки. Т.е. для того случая, когда балка лежит на двух опорах. Измеряя один из параметров можно получить желаемый результат. Обычно в качестве изменяемого параметра выступает шаг балок деревянного перекрытия.

расчетов станет составление чертежа, который будет служить наглядным пособием при работе.

Чтобы качественно и надежно осуществить своими руками перекрытие по деревянным балкам, чертеж должен содержать все расчетные данные.

Устройство перекрытия по деревянным брусьям: правила расчета и монтажа

Навигация по странице

Перекрытия представляют собой конструкции в виде горизонтальных плоскостей, разделяющих этажи в многоэтажном здании или чердачное помещение от жилого в одноэтажном доме. В состав деревянного перекрытия в большинстве случаев входят несущие деревянные балки, настил пола, теплоизоляционное заполнение и отделочное покрытие потолка. Надежность конструкции обуславливают тщательный подбор материалов и точный расчет параметров ее составных элементов. [toc>

Особенности устройства перекрытия

Для изготовления балок чаще используют брусья прямоугольных сечений. Длина брусьев, а также высота и ширина их сечения зависит от предполагаемой нагрузки на балочную конструкцию. Брусья можно заменить досками, сколоченными гвоздями в шахматном порядке таким образом, чтобы их толщина соответствовала сечению брусьев. Также можно использовать обтесанные, хорошо просушенные бревна.

Важно! Значение влажности древесины должно быть не более 14%. В случае превышения данного показателя в дальнейшем возможно прогибание брусьев под нагрузкой.

Для брусьев используют древесину хвойных пород деревьев, обладающую достаточной устойчивостью к прогибанию. Не допускается использование древесины, имеющей видимые изъяны, с наличием синюшности, пораженную плесенью, грызунами или насекомыми. Прежде чем укладывать балки, древесину покрывают антисептическими и защитными средствами.

Монтаж перекрытий в сооружениях из пеноблоков

В доме из пеноблоков возможно обустройство различных конструкций, разделяющих уровни здания. Наиболее часто для этого используют сугубо деревянные материалы. Значительно реже по деревянным балкам располагают блоки из пеноматериала. Для их производства необходимо как минимум 4 компонента: песок, цемент, пена и вода.

Важно! Перекрытия из пеноблоков имеют определенные преимущества. Они характеризуются высокими тепло- и звукоизоляционными качествами, а также доступной ценой.

Для монтажа каркасного перекрытия в стене из пеноблоков устанавливают резьбовые анкеры. В брусьях проделывают отверстия, размер которых соответствует размерам шпилек. Предварительно кладут на анкеры куски рубероида, деревянные подушки и насаживают балки. На шпильки с резьбой надевают шайбы и крепко затягивают гайками.

Последовательность расчета параметров балок

Деревянные балки являются основной несущей частью внутренней горизонтальной ограждающей конструкции, поэтому следует внимательно отнестись к выбору древесины. Для обеспечения безопасности в доме размеры брусьев должны рассчитываться с особой точностью. При их монтаже необходимо руководствоваться следующими правилами:

• При расчете количества балок, их длины и параметров сечения учитывают площадь будущего перекрытия, предполагаемую нагрузку и шаг их установки. Предварительно необходимо определиться с глубиной введения брусьев в стену и особенностями их крепления.
• Высота балок прямоугольного сечения находится в пределах 14-24 см, толщина — 5-16 см. Оптимальное соотношение размеров сторон брусьев равно 7:5, при этом учитывается удельный вес перекрытия.
• Шаг укладки брусьев может быть равен 60, 80 или 100 см.
• В стены сооружений из кирпича и пеноблоков, брусья закладываются на глубину от 15 см, доски от 7 см. Глубина установки балок в деревянные стены должна составлять не менее 7см.
• Длина балки может соответствовать ширине пролета, когда она устанавливается на металлические держатели.
• Ширина пролета, на котором планируется устройство перекрытия по балкам, обычно варьирует в пределах от 2 до 5 метров. Максимально допустимая длина деревянных брусьев или досок равна 6 метров. При необходимости установки балок длинной более 6 метров применяют клееный брус либо возводят дополнительную перегородку, выполняющую роль промежуточной опоры.

Только следуя рекомендациям и правильно выполнив расчет всех параметров элементов перекрытия можно обеспечить надежность, безопасность, а также долговечность несущих конструкций в доме.

Определение общей нагрузки

На балки оказывается нагрузка, включающая вес перекрытия со всеми его составляющими элементами, а также тяжесть расположенных на горизонтальной плоскости предметов. Произвести точный расчет помогут специалисты проектных организаций.

Чтобы самостоятельно вычислить размеры элементов конструкции, можно руководствоваться более простыми способами выполнения расчетов:

• Прочность балок прямопропорциональна значению их высоты — чем выше брусья, тем больший вес выдержит перекрытие.
• Для балок перекрытия в доме между этажами предполагаемая нагрузка составляет минимум 400 кг/м².
• На балки перекрытий между чердачным помещением и жилым, с теплоизоляцией минеральной ватой и обшивкой из досок собственный (удельный) вес перекрывающей конструкции составляет около 50 кг/м². Максимально возможный вес в данном случае рассчитывается согласно нормированной правилами СНиП нагрузки для данного типа конструкции, учитывая запас прочности, и равняется примерно 130 кг/м².
• Если использовался утеплитель, вес которого больше веса минеральной ваты или предполагается устройство настила из более толстых досок, средняя нагрузка будет равна 150 кг/м². В таком случае полученная в ходе расчетов общая нагрузка составляет 245 кг/м².
• Учитывая вес отделочного напольного материала, мебели, дополнительных перегородок и других элементов интерьера, расчетная нагрузка для жилой мансарды достигает 350 кг/м².

[table />Произвести расчёт и определить размеры конструктивных элементов безопасного перекрытия можно также при помощи современной вычислительной техники, а также предназначенных для данных целей программ. Самостоятельно выполнить расчет общей нагрузки можно используя установленные значения удельного веса различных типов перекрытия, которые содержит таблица 1.

Определение шага и сечения деревянных балок

Выполнив расчет по определению длины балок и общей нагрузки на перекрывающую конструкцию, вычисляют размер расстояния между соседними балками (шаг), а также ширину и высоту их сечения. Если вместо брусьев используются бревна, выполняют расчет их диаметра.

Следующие правила помогут определить данные величины:

• Рекомендовано соотношение ширины брусьев к высоте 1:1,4. Толщина (ширина) их варьирует от 0,4 до 2 метров. На значение высоты влияет толщина используемого теплоизоляционного материала. Высота брусьев и диаметр бревен обычно имеют значения от 10 до 30 см.
• Учитывая размеры теплоизоляционного полотна, шаг расположения балок может составлять от 30 до 120 см. Устройство в доме каркасных перекрытий предполагает шаг укладки брусьев на расстоянии расположения стоек конструкции. От величины данного показателя зависит толщина досок настила. Если шаг равен 1 метру, целесообразно использовать доски толщиной 4 см. При уменьшении шага можно уменьшить и толщину досок.
• Для наиболее экономичного варианта рекомендовано использование брусьев высотой около 16 см и шириной 5 см. Шаг их укладки должен составлять 40-60 см.
• Допустимый размер изгиба брусьев для чердачных помещений равен соотношению 1/200, для горизонтальных ограждений между этажами — 1/350 (изгиб/длина пролета).
• Выполнить расчет параметров сечения поможет таблица, содержащая соответствующую справочную информацию.

Таблица 2 отображает минимальное сечение прямоугольных деревянных брусьев перекрытия для различных суммарных нагрузок.

Балки перекрытия — виды, особенности, устройство

Балки перекрытия – это опорные несущие конструкции в доме, необходимые для распределения различных типов нагрузок от вышележащих элементов и сооружений: предметов интерьера, верхних этажей, крыши. В зависимости от габаритов строения и типа предполагаемой эксплуатации, межэтажные перекрытия возводят либо из металлических двутавров, либо из более дешевых деревянных балок (цельных, клееных).

Для большинства частных домов, перекрытия на основе балок являются более практичной и эффективной альтернативой монолитным перекрытиям.

Что такое балка перекрытия?

Балка перекрытия – закрепленная опорами прямолинейная несущая конструкция с горизонтальным или наклонным расположением. Все получаемые нагрузки от балок переходят к опорам, в роли которых могут выступать стены, колонны, с последующим распространением между прочими конструктивными элементами сооружения. Верхняя часть балки обычно выступает полом для верхнего помещения, нижняя играет роль потолка для комнаты снизу.

Требования к балкам

Надежное перекрытие подразумевает подбор определенных параметров для балок (длина, толщина, шаг. ), которые выводятся теоретическим путем с помощью специальных расчетов и, в свою очередь, зависят от материала, площади и формы поперечного сечения, а также от способа крепления.

Для частного строительства особенно востребованы балки перекрытия из дерева, сочетающие в себе высокую прочность, надёжность и лёгкость монтажа. Стальные, ж/б и комбинированные вариации задействуются, как правило, в промышленном строительстве и при обустройстве объектов, на которых предполагается повышенная нагрузка на балки.

Однако в любом случае, перед началом возведения сооружения необходимо проверить:

• Балку на прочность. То есть рассчитать совокупные нагрузки на перекрытие. Стандартные величины для чердачного перекрытия – 105 кг/м 2 , межэтажного – 210 кг/м 2 , в исключительных случаях до 400 кг/м 2 .
• Балку на жесткость. То есть рассчитать балку на прогиб и он должен не превышать значений указанных в таблице:

Выполнить подобные операции самостоятельно без профильного образования достаточно сложно, поэтому если вас интересует расчет балки онлайн – вы можете рассчитать все необходимые величины на нашем функциональном калькуляторе. Программа не требует специальных навыков.

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Деревянные балки

Их чаще всего выбирают в качестве перекрытий в домах из дерева, бруса, в кирпичных домах и домах, построенных из газосиликатных блоков для мансардных перекрытий, а также в случаях, если хотят сэкономить на материалах, либо если мощность фундамента не рассчитана на тяжелые перекрытия между этажами, а также при нестабильных грунтах на участке.

Основной материал, используемый для балок подобной вариации – древесина лиственной и хвойной породы, тщательно просушенная и прошедшая специальную обработку, что позволяет улучшить её эксплуатационные и технические параметры. Подобное балочное перекрытие включает в себя непосредственно сами балки, утеплитель, накат и пол.

Преимущества:

• удобство и простота монтажа;
• приемлемая стоимость;
• незначительный вес изделия.

Недостатки:

• высокий уровень огнеопасности;
• подверженность поражению жуком-короедом;
• возможное гниение конструкции с течением времени;
• конструкция перекрытия по деревянным балкам применяется только до четвертого этажа.

С целью упрощения расчета деревянной балки и выбора для нее сечений и шага мы приводим таблицу, которая поможет определиться с предварительным выбором сечений для однопролетных деревянных балок. Вам остается только собрать нормативные нагрузки:

При монтаже деревянные балки перекрытия укладываются на поперечные опоры, которыми может служить дополнительный брус, либо армопояс, залитый по периметру кладки стены. Поперечные опоры служат для равномерного распределения нагрузки на стены, и далее на фундамент дома. Части балок, укладываемые на стены, оборачиваются гидроизоляционным материалом. Обычно используют рубероид, при этом торцы не изолируют, что позволяет балке «дышать».

Самое главное при выборе материала для перекрытий по деревянным балкам — внимательно подбирать качественную древесину без трещин, повреждений, хорошо высушенную, с пропиткой от возгорания и гнили, а также с подходящим для постройки расчетным сечением балок.

В частном строительстве частая практика — использование монолитных бетонных перекрытий, либо других видов наиболее прочных перекрытий на нижних этажах постройки, и одновременное использование балочных перекрытий на более высоких этажах — например, мансарде. Делается это с целью облегчения общих нагрузок на фундамент.

Стальные балки

Металлические балки перекрытия выполнены из высокопрочного стального сплава по технологии горячего или холодного катания. Конструктивно представлены в виде двутавра, швеллера или уголка, при этом двутавровые балки имеют наибольшую востребованность и популярность. Укладка возможна, как «плашмя», так и на ребро.

Преимущества:

• допустимы пролеты большей длины, нежели при использовании балок из дерева;
• стойкость к воздействиям биологического характера и гниению;
• огнеустойчивость.

Недостатки:

• высокая цена;
• возможно образование коррозии;
• низкие звуко- и теплоизоляционные параметры;
• для монтажа требуется специальная техника.

Железобетонные балки

Железобетонные балки перекрытия – оптимальный вариант для крупномасштабного строительства, способный выдержать даже существенные внешние нагрузки при большой длине обустраиваемого пролёта. Нагрузочные параметры представлены на очень высоком уровне.

Преимущества:

• отсутствие прогибов;
• повышенная несущая способность;
• формирование длинных пролётов с различными формами.

Недостатки:

• сложность монтажа;
• потребность задействования специализированной техники.

Комбинированные балки

Комбинированная балка выполнена на основе сразу нескольких материалов, например, дерева и ОСП. Их использование распространено в частном строительстве при создании каркасных домов. Изделия могут иметь различную форму, но наибольшую распространённость имеет комбинированная двутавровая балка, способная эффективно сопротивляться разного рода внешним нагрузкам, выдерживая даже значительные напряжения.

Преимущества:

• отличные прочностные данные;
• стойкость к деформированию;
• незначительный вес.

Недостатки:

• высокая цена;
• неудобство утепления плитным материалом.

Технические характеристики – как не ошибиться при выборе

Деревянные балки эффективны при закрытии пролёта в 2,5-4 м. Максимальная длина – 6 м, при большей протяжённости не обойтись без монтажа опорных колонн или иных конструкций.

Крепление стропил к балкам перекрытия из дерева осуществляется посредством стальных пластин, уголков и скользящих опор. При определении сечения за стандарт принимают общую нагрузку в 350-400 кг/м 2 для перестраховки. Оптимальное соотношение высоты и ширины изделия 1,4:1. Необходимая длина деревянных балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать, дополнительно нужно учесть размеры заступов на стену — не менее 12 см, для бруса — не менее 15 см.

Ширина доски для балки варьируется в пределах 4-20 см, высота 10-30 см, диаметр брёвен может достигать 11-30 см. В зависимости от габаритов балки, шаг укладки составляет 0,3-1,2 м (как правило, 0,6-1 м).

Расстояние между балками перекрытия из металла колеблется в пределах 1-1,2 м. Номер (размер) балки при нагрузке в 400 кг/м 2 выбирается исходя из длины обустраиваемого пролёта и шага укладки. Так, при пролёте в 6 м и шаге 1-1,2 м оптимален 20 двутавр (высота 20, ширина 10 см); пролёт 4 м, шаг 1-1,2 м — №12 (высота 12, ширина 6,4 см); пролёт 3 м, шаг 1-1,2 м — №10 (высота 10, ширина 5,5 см).

Современная бетонная балка перекрытия способна закрыть проём длиной в 3-7,5 м, а укладка проводится с шагом в 1-1,5 м. Минимальная высота элемента составляет 1/20 часть длины пролёта, ширина рассчитывается исходя из пропорции 5:7 (5 — ширина, 7 — высота).

Размеры балок перекрытия комбинированного типа могут быть самыми разными. Для серии W наибольшая длина составляет 6 м, категория L предусматривает длину до 13,5 м. Основное отличие между группами заключается в типе бруса. В первом случае это струганое изделие, прошедшее камерную сушку, во втором — клееные балки перекрытия, соединённые из отдельных элементов посредством особой технологии, что придаёт итоговому продукту повышенную жёсткость, прочность и надёжность.

Расчет балок перекрытия

Услуги по разработке проектной документации для строительства зданий в Москве предусматривают множество нюансов. Один из обязательных этапов проектирования жилых, хозяйственных и промышленных строений – расчет перекрытий объекта. Данные работы выполняются «с нуля», или же перед капремонтом – в этом случае конструкции-перекрытия рассматриваются как самостоятельный элемент.

Типы горизонтальных перегородок в строительстве загородного жилья

Сейчас разнообразие таких систем очень велико, часто применяются комбинированные решения. Существует несколько типов классификации межэтажных и потолочных перекрытий здания:

1. • Стройматериалы: металлические, бетонные, деревянные.
2. • Виды монтажа: монолитные и сборные.
3. • Конструкционные типы: плиты, балки, своды.
4. • Место размещения: междуэтажные, подвал-чердак, чердак-комнаты.

В большинстве случаев несущая способность здания зависит не только от фундамента и стен, но и от перекрывающей системы, так как она принимает на себя часть нагрузки. Исключение – только чердачные перегородки.

Требования при разработке и возведении несущих конструкций

Нагрузка в доме распределяется по вертикальным и горизонтальным компонентам. К первой конфигурации относится ленточный фундамент-основание и стены, ко второму – фундамент плиточного типа и перекрывающие элементы. Для строительства или капитального ремонта учитывается следующее:

1. • Масса и прочность несущих частей.
2. • Количество этажей.
3. • Возможность возведения новых межкомнатных перегородок.

По прочности и весу соблюдается прямая пропорция. Чем больше этажей, тем значительнее давление (распределенное и сосредоточенное) на ключевые элементы. При ремонте подбор ведется с учетом имеющихся стеновых сооружений и основания. Необходимо учитывать даже такие нюансы, как количество людей в помещении, предметы мебели. Только после профессиональных расчетов межэтажных перекрытий утверждается проектная документация.

Разработка плана для вашего дома

Предварительные вычисления можно сделать самостоятельно – на специализированных интернет-сервисах можно найти соответствующие программы. На нашем сайте тоже имеется такой калькулятор – расчет перекрытий он сделает оперативно и точно. При продуманном подходе к проектированию можно добиться заметной экономии.

В качестве примера можно привести простой одноэтажный дом с подвальным гаражом (наклонный въезд). Нижняя перегородка будет армированной железобетонной, верхняя – из древесины, бруса. Железобетон хорошо защищен от влаги, повышает прочность строения. Использование перекрытия из бруса в верхней части объясняется теплоизоляционными характеристиками, простотой установки. Единственное требование – обеспечение надлежащей пожарной безопасности.

Методики вычислений, реализованные в онлайн-калькуляторах

Определяется фактический объем работ, требуемых для реализации проекта. ПО ориентируется на актуальные нормативы по всем объектам, на текущие расценки на материалы и работы. Необходимо лишь указать материал перекрытия (например, железобетонную плиту) и размерные значения, после чего онлайн-калькулятор расчета несущих конструкций и перекрытий предоставит расчетные данные.

Если планируется использовать деревянные балки, программа укажет, что стройматериал ниже по стоимости, но монтажные работы обойдутся дороже. Провести расчет плиты перекрытия вы можете на нашем сайте c помощью калькулятора расчета строительства здания. Так вы получите приблизительную оценку стоимости по материалам и услугам строителей, сможете подобрать оптимальные по цене/качеству предложения на рынке.

Нюансы расчета балок перекрытия

Балочные системы получили наибольшее распространение, изготавливаются из стали, бетона, дерева. Стальные швеллера предназначены для высокопрочных построек, бетонные отличаются простотой монтажа и небольшой теплопроводностью, деревянные максимально доступны по цене. Ведущие технические показатели — количество, глубина крепления, допустимая нагрузка, шаг, сечение. Должна быть учтена арматура – стальная одного из трех классов, композитная (стеклокомпозит, углепластик, армидокомпозит, базальтокомпозит).

Чтобы быстро провести онлайн-расчет балок перекрытий, вы можете воспользоваться специальным строительным калькулятором на нашем сервисе. В первую очередь указывают два ключевых параметра:

1. • Длина. Показатель описывает габариты перекрываемого пролета, с небольшим запасом для монтажа на стены.
2. • Толщина. Прочность зависит не только от стройматериала, но и от сечения.

Рекомендуемый размер сечения опоры (шарнирные, консольные, с защемлением) – от 1/25 длины и более. Общее количество можно определить с помощью нашего онлайн-калькулятора. При этом для деревянных комплектующих указываются размеры пролета и способ монтажа, определяются моменты инерции и сопротивления, модули упругости дерева и армирования, прочность на срез (двутавры, коробчатые сечения стенок).

Если есть какие-либо затруднения, наши специалисты готовы оказать всеобъемлющую консультационную поддержку.

Особенности расчета несущей способности конструкций перекрытия

В ходе подготовки проекта здания, особенно в части устройства пола и кровли, должны приниматься во внимание все факторы, сказывающиеся на нагрузке. Это требуется даже в том случае, когда используется монолитное перекрытие, наиболее прочное и долговечное. Проектные вычисления – обязательная стадия, проводимая согласно действующим стандартам и нормам. Нормативные значения различаются для квартир, лестниц, балконов, чердаков, техэтажей, террас, кровли.

Оценить несущую способность нужно в следующих ситуациях:

1. • Увеличение веса (например, при создании надстроек).
2. • Деформирование сооружения.
3. • Износ стройматериалов.
4. • Масштабная перепланировка или реконструкция.

Первые действия специалистов – анализ схемы строения, в комплексе и по отдельным частям, а также подбор крепежа. После этого оцениваются технические параметры: сечение, опоры, пролеты, степень нагрузки, величина прогиба (расчетного, относительного). По итогам всех проведенных операций подготавливается отчет.

При корректной методологии объект будут соответствовать всем нормам, повысится безопасность процесса строительства, удастся выявить все возможные риски появления дефектов. Как результат – постройка будет прочной и устойчивой, рассчитанной на десятилетия эксплуатации.

Расчет деревянного перекрытия

Сначала о нагрузках. По таблице 3.3 СНиП 2.01.07-85* временная нагрузка на перекрытие считается равной 150 кг/м². То есть на каждом квадратном метре перекрытия можно будет разместить 150 кг дополнительного веса сверх постоянных нагрузок. К постоянным нагрузкам относят вес самого перекрытия с напольными конструкциями и вес межкомнатных перегородок. Мебель, санитарно-техническое оборудование и вес людей относят к временным нагрузкам.

Какую величину нагрузки выбрать для устройства деревянного перекрытия? Проще всего провести аналогию с чем-то хорошо знакомым. Например, в наших квартирах используются железобетонные перекрытия с несущей способностью от 400 до 800 кг/м². В последнее время применяются в основном плиты перекрытия с несущей способностью 800 кг/м². Стоит ли принимать к расчету деревянного перекрытия такую нагрузку? Наверное, нет. Как показывает практика, нагрузка на перекрытие чаще всего, не превышает 350–400 кг/м². Однако это не исключает того, что вы, проектируя перекрытие под свои конкретные нужды, примите другую величину нагрузки. В любом случае, все возможные нагрузки лучше учесть заранее и спроектировать перекрытие с небольшим (не более 40%) запасом прочности, чем потом, при возникшей необходимости, заниматься его упрочнением.

Для подбора сечений балок перекрытия, нагрузку исчисляемую в килограммах на квадратный метр нужно перевести в нагрузку, на погонный метр длины балки. Мы легко можем представить себе, например, квадратный лист железа со сторонами длинной в 1 м. Если мы надавим на этот лист весом в 400 кг и подложим под его середину деревянную балку, то на один метр длинны этой балки будет давить сила 400 кг. Это очевидно. А если мы подложим под лист две балки и распределим их под серединами половин листа, то на метр длины балок будет давить вес по 200 кг. Это тоже очевидно. Положив под лист три балки и равномерно раздвинув их, получим нагрузку на каждую балку уже по 133 кг. Таким образом, изменяя количество балок расположенных под одним квадратным метром, мы можем изменять давящую на них нагрузку и тем самым уменьшать сечение балок. Либо наоборот, разместить под двумя (тремя, четырьмя и т.д.) квадратными метрами одну балку и увеличить ее сечение.

Балки перекрытия рассчитываются не только по несущей способности, но еще и на прогиб. Жить в доме, в котором над головой прогнулось перекрытие, будь оно хоть трижды прочным — неприятно. Нормативная величина прогиба балки не должна превышать 1/250 ее длины.

Несущая способность древесины известна, сечения и длины балок то же не составляют тайны — их тысячи раз просчитывали до нас. Поэтому для определения сечения балок при известном пролете (длине от опоры до опоры) можно применить график изображенный на рисунке 37. При использовании графика нужно задать нагрузку и ширину балки и по ним определить ее высоту, для данного пролета балки. Либо зная длину пролета балки и размеры ее сечения, определить какую нагрузку она может выдержать. Изменяя шаг установки балок добиться требуемой величине нагрузки.

рис. 37. График для определения сечений деревянных балок

График предназначен для расчета однопролетных балок, т. е. балок лежащих на двух опорах. Также можно использовать программку для расчета деревянных балок. Если будут применены двухпролетные балки (на трех опорах) или балки нестандартной длины, то можно попробовать программу для расчета наслонных стропил. Методика расчета балок и стропил почти одинакова. Правда, используя эту или другие подобные компьютерные программы нужно хотя бы понимать, что делаешь. В противном случае, лучше обратиться к инженерам-конструкторам.