Подбор балок для деревянного потолочного перекрытия
Расчет балок чердачного перекрытия для частного дома
Чердачное перекрытие должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нужную нагрузку. На прочность перекрытия влияют несколько параметров, которые можно менять — величина пролета, поперечное сечение балок, шаг их установки, связи между балками…
Рассмотрим подробнее, как подобрать балки чердачного перекрытия для частного дома, методику их расчета, варианты конструкций.
Факторы определяющие нагрузку на перекрытие
Нагрузка на чердачное перекрытие создается:
-
весом самого перекрытия;
- временной эксплуатационной нагрузкой — людьми, грузами, которые могут находиться на перекрытии.
Если для создания чердачного перекрытия используется только деревянные детали и обычные легкие утеплители, то удельный вес самого перекрытия можно принять равным 50 кг/м кв. без детальных расчетов.
Если дополнительно используется стяжка и простенки, то их удельный вес нужно прибавить. Обычно, при использовании сухой стяжки и легких пустотелых межкомнатных перегородок, удельную нагрузку от деревянного перекрытия и этих конструкций принимают равной не менее 100 кг/м кв.
Определение нагрузки на чердачное перекрытие
Временная эксплуатационная нагрузка может быть разной в зависимости от предназначения и использования чердачного помещения.
- Если помещение совсем не эксплуатируется, то удельная эксплуатационная нагрузка согласно СНиП принимается не менее 100 кг/м кв. (75 кг х 1,3 — коэфф. надежности ).
Тогда общая удельная нагрузка на чердачное перекрытие составит 100 + 50= 150 кг/м кв.
Для межэтажного перекрытия временная эксплуатационная нагрузка согласно нормативов должна быть не менее 200 кг/м кв (150 кг х1,3).
Если неотапливаемый чердак должен служить складом не нужных вещей, то он приравнивается к межэтажному перекрытию.
Общая удельная нагрузка — 250 кг/м кв. (200+50).
- Если мансардный этаж будет жилым, и применяется стяжка пола (плавающий пол со звукоизоляцией) и легкие межсекционные перегородки, мебель, оборудование и прочее, то соответственно межэтажное перекрытие
будет с общей удельной нагрузкой 300 кг/м кв. (200 + 100 кг/м кв.).
Определение сечения и шага установки балок
Ранее были определены исходные данные для расчета:
— общая удельная нагрузка на чердачное перекрытие;
— величина пролета между несущими стенами;
Можно воспользоваться таблицами подбора балок для чердачного перекрытия, которые приведены в СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом»,
Для не эксплуатируемого чердака предлагается следующее сечение балок перекрытия и шаг их установки в зависимости от величины перекрытия. Но здесь временная эксплуатационная нагрузка принята 35 кг/м кв. – это весьма редкое посещение чердака только одним человеком. При этом обеспечивается прогиб балки не более 1/360 от длины пролета.
Следующая таблица для межэтажных перекрытий с удельной нагрузкой 240 кг/м кв. Максимальный прогиб балки также предусматривается не более 1/360 кг/м кв.
Также для проектирования балок существуют свои методики расчетов, а на любительском уровне применяются различные программы и калькуляторы. Можно ознакомиться: Калькулятор — Как узнать примерные размеры и сечение балок перекрытия для ознакомления
Какие связи нужно применять между балками из досок
Если в качестве балок используются деревянные доски (не шире 80 мм при высоте до 250 мм), то необходимо предусмотреть меры препятствующие скручиванию балок. Достаточно будет, если доски сверху и снизу будут обшиты (связаны между собой) сплошным настилом из листовых жестких материалов типа ДСП, ЦСП, ОСБ, фанера… толщиной не менее 12 мм, для шага установки балок не более 600 мм.
Стыки обшивки должны располагаться по центру балок. Крепление обшивок осуществляется саморезами с шагом 200 мм на глубину 40 мм.
В результате будет образован каркас, который не только препятствует скручиванию, но и увеличивает сопротивляемость на прогиб и склонность к вибрации.
С одной стороны также каркас может быть сформирован рейками контробрешетки, которые устанавливаются перпендикулярно к балкам с шагом не более 600 мм и сечением не менее 20Х90 мм. Обрешетка может быть обшита менее жестким материалом – ГВЛ, ГКЛ.
Если верхняя сплошная обшивка балок-досок не предусматривается, а также отсутствует контробрешетка, то упрочнение каркаса осуществляют вертикальными распорками. Они вставляются между балок и крепятся к ним металлическими уголковыми элементами, их сечение от 40Х100 мм. Шаг установки таких связей не более 2,1 метра, но обычно их ставят по местам стыка потолочной обшивки, при этом нижнюю контробрешетку не делают.
При выборе досок для перекрытия следует учитывать, что широкие ровные доски дороже чем узкие (при расчете за 1 м куб).
Высоту доски (высоту балки) нужно подбирать исходя из принятого решения о размещения всего слоя утеплителя и строительстве контрообрешетки.
Шаг балок может быть уменьшен, исходя из целесообразности закрепления обшивки, кратности размеру листов.
Какую древесину лучше выбрать для деревянных перекрытий и как правильно уложить балки?
Применительно к нашей теме эти слова звучали бы так: ни пола, ни потолка. И действительно, ни того ни другого не было бы у помещений без перекрытий. Но главное, что этот конструктивный элемент связывает между собой ограждающие стены здания и в немалой степени отвечает за его надежность
Одна из разновидностей перекрытий — деревянные балочные (бывают еще монолитные, сборные, кессонные и др.). Их сооружают как в брусовых, бревенчатых и каркасных домах, так и в возведенных из кирпича или бетонных блоков. Для начала разберемся, какими характеристиками должны обладать перекрытия.
На первом месте, разумеется, стоит прочность, ведь помимо собственного веса перекрытия несут на себе нагрузки от предметов обстановки и находящихся в помещении людей. В соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85, они должны быть рассчитаны на равномерно распределенную нагрузку не менее 150 кгс/м² (при проектировании ее значение для междуэтажных перекрытий обычно несколько завышают, а для чердачных, наоборот, занижают). Если планируется установить в помещении, например, котел, бильярдный стол или рояль, то при инженерных расчетах обязательно учитывают оказываемые ими сосредоточенные нагрузки.
Вторая важная характеристика — жесткость, то есть устойчивость к прогибу под воздействием нагрузок: не более 1/200 или 1/250 пролета для чердачных и междуэтажных перекрытий соответственно. Кроме того, конструкция должна быть стабильной и «не реагировать» на хождение людей, перестановку мебели и т. п.
Возлагаются на перекрытия и такие задачи, как защита от передачи воздушного и ударного шума из одной комнаты в другую; предотвращение утечки тепла из обогреваемого помещения в холодное (чердак, подвал) при разнице температур в них ≤10°С; а также создание препятствия для распространения в здании огня.
Плюсы и минусы деревянных перекрытий
Несомненные плюсы таких конструкций — легкость, быстрота сооружения и сравнительно невысокая стоимость. Ну а минусы типичны для древесины. Во-первых, балки чувствительны к изменениям температурно-влажностного режима, что чревато их деформацией. Во-вторых, дерево подвержено различным биопоражениям (гниль, грибок и пр.). По этой причине для изготовления балок следует использовать хорошо высушенный материал с влажностью не более 8–12%, в обязательном порядке обработанный специальными антисептическими препаратами, что позволит существенно продлить срок службы конструкций. Кроме того, действенной мерой по предотвращению преждевременной порчи древесины является поддержание в доме постоянного уровня температуры и влажности.
Нередко деревянные перекрытия проявляют нестабильность, заметно прогибаясь под нагрузками. Причиной этого, даже при использовании балок расчетной жесткости, является либо их неправильное расположение — не по ширине, а по длине проема, либо простое опирание на венец сруба вместо установки в выбранный в бревне паз
Еще один минус деревянных перекрытий заключается в их повышенной пожароопасности. Вследствие этого балки должны быть пропитаны огнезащитными составами, а по периметру проходящих сквозь перекрытия дымовых труб — устроены изоляционные короба, заполненные негорючей каменной ватой высокой плотности.
Обычная древесина или клееная?
Клееная балка
Используя для изготовления балок натуральную древесину естественной влажности (как правило, это изделия из сосны толщиной 50–80 мм и высотой 200–300 мм), необходимо учитывать следующие моменты. Первый: не прошедший принудительную сушку материал будет менять свои геометрические размеры в зависимости от внешних условий. Второй: не исключено, что он имеет скрытые пороки, что может отразиться на несущей способности конструкции. Третий: чтобы исключить боковые деформации, широкие балки придется снабжать распорками. И наконец, четвертый: перекрыть такими балками можно не более чем 6-метровый пролет, да и то с маленьким шагом.
Балки из клееной древесины, сырье для которой проходит тщательную сортировку и камерную сушку, имеют стандартные размеры от 140 × 50 до 200 × 200 мм и при равном сечении являются значительно прочнее обычных. Ими можно перекрывать пролеты длиной до 12 м. Кроме того, для укладки перекрытий в помещениях сложной геометрии, где потолочная конструкция играет к тому же еще и декоративную роль, выпускаются гнутоклееные балки.
Стоит отметить, что в последнее время вместо балок из цельной и клееной древесины отечественные застройщики все чаще стали использовать балки из LVL-бруса, OSB-плит, металлодеревянные и др.
Укладка балок
Сечение, а следовательно, и шаг установки балок — это расчетные величины, зависящие от длины пролета, проектных нагрузок, а также размера плит утеплителя, который укладывают в промежутки между балками.
Если согласно проекту балки должны быть расположены параллельно длинной стене, чтобы, например, стать элементом дизайна интерьера, то их сечение определяется особо. В этом случае обычно используют изделия из клееной древесины с металлическим армированием, предусматривают опорные колонны, усиливают конструкцию поперечными балками и др.
Узел соединения балки с венцом брусового или бревенчатого дома выполняют разными способами. Один из них — укладка балки в выбранный на 70 мм паз через промежуточный изоляционный слой (чтобы в результате трения не появлялся скрип). При подрубке конца балки — например, для замка «ласточкин хвост» и т. п. — ее сечение может быть уменьшено только на четверть (СНиП II-25-80), иначе возникает риск появления в ней продольных трещин и, как следствие, снижения несущей способности.
Коробка дома, сложенного из бруса или бревна, осаживается практически равномерно по всем стенам, а следовательно, перекоса перекрытий можно не опасаться
Вариант опирания деревянной балки на кирпичную стену
Также соединение выполняют с применением опорных элементов из оцинкованной стали — уголков, кронштейнов, Т-образных пластин и др., которые фиксируют к стене металлическими саморезами или шурупами-глухарями большого сечения, а к ним теми же саморезами крепят балку. Опоры могут быть скрытыми или оставаться на виду, если потолочная конструкция выступает в качестве интерьерной детали. При этом следует учитывать, что специалисты рекомендуют использовать такое соединение балок только с внутренними стенами, поскольку на ограждающей стене опорные элементы могут попасть в точку росы, что приведет к выпадению конденсата и появлению темных пятен на древесине.
Для устройства деревянных перекрытий в блочных и кирпичных домах в процессе кладки стен в них предусматривают специальные гнезда глубиной не менее 150 мм, куда вставляют балки. Предварительно их концы срезают под острым углом, чтобы древесина не насыщалась влагой, обрабатывают биозащитными препаратами и гидроизолируют двумя слоями рубероида или пергамина. Торец при этом должен оставаться открытым, чтобы ничто не мешало движению водяного пара. Углубление выстилают гидроизоляционным материалом, помещают внутрь утеплитель, кладут деревянную прокладку (также обработанную антисептиком) и вставляют туда балку, фиксируя ее анкерами. Обратите внимание: СНиПы запрещают глухую (закрытую) заделку деревянных конструкций в каменные стены, поэтому по краю гнезда необходимо предусмотреть воздушный зазор.
Как быть, если балка одним своим концом опирается на деревянную стену, а другим – на каменную? Ведь первая будет давать осадку, а вторая нет. Как в этом случае поведет себя перекрытие?
Чтобы не допустить его перекоса, практикуют следующее решение. Вдоль каменной стены ставят столбы (деревянные, бетонные и пр.), закрепляют на них винтовые домкраты, поверх кладут опорный брус, а на него – концы балок. Таким образом, подкручивая винты, можно выравнивать перекрытие, «подстраиваясь» под осадку деревянной стены. Сечение и шаг столбов – величины расчетные.
Что касается эстетической стороны вопроса, то столбы можно оставить на виду, вписав их в стилистику интерьера, а можно спрятать за обшивкой, только при этом нужно не забыть устроить в ней окошки для регулировки домкратов.
Конструкция перекрытия
Классическая система утепления перекрытия для холодного чердака
Самый распространенный вариант «пирога» деревянного перекрытия выглядит так. Прежде всего, между балками должен быть уложен утеплитель, решающий также задачу по звукоизоляции помещений. Как правило, это 50-миллиметровые плиты из каменного волокна, общая толщина слоя которых для междуэтажных перекрытий, согласно расчету, может достигать 150 мм.
Если балки перекрытия в декоративных целях частично выступают за плоскость потолка, то их оставшейся высоты может не хватать для укладки полноценного слоя теплоизоляции. В этом случае специалисты советуют «нарастить» балки деревянными брусками и уже в этот каркас класть утеплитель нужной толщины.
Практически непреодолимой преградой для распространения ударного и воздушного шума будет являться перекрытие, состоящее из двух не зависимых друг от друга контуров балок (они могут быть и разнонаправленными), заполненных эффективной изоляцией
Для защиты от увлажнения водяным паром утеплитель снизу покрывают пароизоляционной пленкой. Ее настилают так, чтобы она или огибала балки, или прилегала только к их нижней поверхности, формируя из нее сплошной, неразрывный слой с помощью перехлестной стыковки полотен и проклейки швов специальными лентами. Действуя по тому же принципу, сверху утеплитель защищают слоем гидроизоляции.
Со стороны нижерасположенного помещения по балкам выполняют, например, обшивку вагонкой либо сооружают каркасную подоснову для того или иного вида потолочной отделки, а сверху — делают обрешетку (или кладут лаги) для настила чернового и чистового пола.
Расчет деревянной балки перекрытия
Если в своем будущем доме Вы планируете устройство деревянного междуэтажного и чердачного перекрытия, то Вам необходимо знать расстояние между балками и их оптимальное сечение. А для этого делается специальный расчет. Без него Вы рискуете оказаться на нижележащем этаже или потратить на закупку материалов лишние деньги.
Конечно, расчет деревянных балок — это достаточно нудное и долгое занятие. Поэтому для ускорения процесса и для быстрой проработки сразу нескольких вариантов был создан данный калькулятор. С его помощью можно проверить несущую способность (расчет по прочности — I группа предельных состояний) и жесткость (расчет по прогибу — II группа предельных состояний) следующих балок:
- Тип 1 — цельная деревянная балка.
- Тип 2 — клееная балка из досок.
- Тип 3 — клееная балка из шпона LVL.
- Тип 4 — обрезанное бревно.
Рассчитывается балка на изгиб, как шарнирно опертая с равномерно-распределенной нагрузкой, в соответствии со СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) «Деревянные конструкции» [1], который можно скачать здесь. Для удобства некоторые таблицы необходимые для расчета вынесены в отдельную статью [2].
Кроме выше перечисленного данный калькулятор способен рассчитать общий объем балок и их стоимость.
Калькулятор
Калькуляторы по теме:
- Сбор нагрузок на балки перекрытия онлайн.
- Расчет прямоугольной трубы
- Расчет квадратной трубы
- Расчет двутавра
- Расчет швеллера
- Расчет уголка
Инструкция к калькулятору
Исходные данные
Тип 1
Длина пролета (L) — расстояние между двумя опорами балки. Например, для стен, это расстояние между двумя внутренними гранями этих стен.
Шаг балок (Р) — шаг, с которым предполагается укладывать балки. Обычно он составляет 500-1000 мм.
Вид перекрытия — здесь Вы должны выбрать, какое перекрытие (междуэтажное или чердачное) будет в данный момент рассчитываться. Для справки, чердачное — это перекрытие над последним этажом в случае, если чердак не жилой.
Длина стены (Х) — длина стены, на которую опираются балки с одной стороны.
Срок службы — предполагаемое время до замены балок.
Температура — максимальная температура, при которой будут эксплуатироваться конструкции.
Влажность — расшифровывается так: Эксплуатационная влажность древесины/Максимальная влажность воздуха при температуре 20 °С. Чаще всего, для жилых помещений — это до 12%/до 65%.
Материал — порода древесины, из которой сделана балка.
Длина (А), ширина (В), высота (Н) балки — размеры рассчитываемой балки.
Сорт древесины — из какого сорта древесины выполнена балка.
Пропитка — имеется ввиду глубокая пропитка антипиренами под давлением.
Коэф. mб — коэффициент для балок с высотой сечения более 50 мм. Выбирается по таблице 4 [2]. Если высота сечения балки ниже 50 мм, то ставится цифра 1.
Нормативные и расчетные нагрузки — максимальные нагрузки, которые действуют на балки перекрытия. Для сбора нагрузок Вы можете воспользоваться специальным примером.
Коэф. mд — вводится в случае, если напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок.
Цена за кубометр — стоимость 1 м3 пиломатериала .
Тип 2
Здесь и в последующих типах будут рассматриваться только новые переменные.
Толщина слоя (Т) — толщина досок , из которых склеивается балка.
Коэф. kw — коэффициент, определяемый по таблице 11 [2].
Тип 3
Тип балки — рассчитываются балки типа Ultralam (таблица 15 [2]).
Тип 4
Диаметр балки (D) — диаметр оцилиндрованного бревна, из которого была сделана балка путем его обрезки с одной или двух сторон.
Результат
Расчет по прочности:
Wбалки — момент сопротивления рассчитываемой балки.
Wтреб — требуемый момент сопротивления.
Запас — в случае, если Wбалки Wтреб — значение положительное, указывающее на сколько процентов сечение существующей балки больше требуемого.
Расчет по прогибу:
Fбалки — прогиб рассчитываемой балки заданного сечения.
Fmax — максимальный прогиб из условия жесткости в зависимости от вида перекрытия.
Запас — Fбалки Fmax — сечение балки не проходит для указанного пролета и шага балок.
Количество балок — получаемое количество балок, лежащих вдоль стены длиной X с шагом P.
Общий объем — общая кубатура балок.
Стоимость — количество затраченных средств на покупку данного пиломатериала.
Таблицы расчета перекрытий
Расчет балок перекрытия
Расчет деревянных балок перекрытия в доме ведется по II предельному состоянию (по прогибам). Относительный прогиб 1/250 (по СНиП «Нагрузки и воздействия»). На практике это говорит о том, что балка перекрытия при нагружении ее равномерно распределенной нагрузкой 400 кг/м2 или 250, 200 кг/м2 в отдельных случаях, прогнется в центре на величину равную L/250, где L — расчетная длина балки (расстояние в свету между опорами).
Например, если расчетная длина балки 6 м (6000 мм), то прогиб в центре при максимальной нагрузке будет 6000/250 = 24 мм. Т.е. в данном примере 24 мм — максимально допустимый прогиб балки, при котором возможна комфортная эксплуатация перекрытия — не будет вибраций, скрипов, ощущения «батута».
Ниже приведены таблицы соотношения типа двутавровых балок, шага их установки, расчетной нагрузки и максимального пролета, при которых выполняются данные условия.
- Балки серии W изготавливаются длиной 6 метров. Максимальный пролет, который они перекрывают 5,8м (при минимальном опирании 100 мм с двух сторон)
- Балки серии L изготавливаются длиной до 13,5 метров.
- Рекомендуемые шаги — 0,4 и 0,6 м для межэтажных перекрытий; 0,6 и 0,8 для чердачных перекрытий.
- Максимальный пролет — расстояние «в свету» между соседними опорами.
- Шаг балок — межосевое расстояние двух соседних балок.
Таблица расчета балок межэтажного и цокольного перекрытия
Расчет нагрузки 400 кг/м2 для деревянных перекрытий
| Высота балки, мм | Тип балок / шаг балок | Максимальные пролеты, м | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | ||
| 240 | Балка ICJ-240W | 4,95 | 4,50 | 4,16 | 3,93 |
| 300 | Балка ICJ-300W | 5,80 | 5,35 | 4,96 | 4,70 |
| 360 | Балка ICJ-360W | 5,80 | 5,80 | 5,75 | 5,38 |
| 400 | Балка ICJ-400W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 |
| 240 | Балка ICJ-240L | 5,45 | 4,95 | 4,55 | 4,30 |
| 240 | Балка ICJ-240L с полкой 89 мм | 6,05 | 5,50 | 5,10 | 4,80 |
| 300 | Балка ICJ-300L | 6,50 | 5,90 | 5,45 | 5,15 |
| 300 | Балка ICJ-300L с полкой 89 мм | 7,20 | 6,55 | 6,10 | 5,75 |
| 360 | Балка ICJ-360L | 7,45 | 6,75 | 6,30 | 5,90 |
| 360 | Балка ICJ-360L с полкой 89 мм | 8,30 | 7,50 | 7,00 | 6,60 |
| 400 | Балка ICJ-400L | 8,10 | 7,35 | 6,80 | 6,40 |
| 400 | Балка ICJ-400L с полкой 89 мм | 9,00 | 8,15 | 7,50 | 7,10 |
| 460 | Балка ICJ-460L | 9,00 | 8,15 | 7,50 | 7,10 |
| 460 | Балка ICJ-460L с полкой 89 мм | 10,00 | 9,05 | 8,40 | 7,90 |
| 500 | Балка ICJ-500L | 9,60 | 8,70 | 8,05 | 7,60 |
| 500 | Балка ICJ-500L с полкой 89 мм | 10,60 | 9,60 | 8,95 | 8,40 |
| 600 | Балка ICJ-600L | 11,00 | 9,95 | 9,25 | 8,70 |
| 600 | Балка ICJ-600L с полкой 89 мм | 12,00 | 11,00 | 10,20 | 9,60 |
Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия
Расчет для нагрузки 200 кг/м2 без нагрузки на деревянные перекрытия от стропильной системы
| Высота балки, мм | Тип балок / шаг балок | Максимальные пролеты, м | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | ||
| 240 | Балка ICJ-240W | 5,65 | 5,52 | 4,95 | 4,68 | 4,50 |
| 300 | Балка ICJ-300W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,60 | 5,35 |
| 360 | Балка ICJ-360W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 |
| 400 | Балка ICJ-400W | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 | 5,80 |
| 240 | Балка ICJ-240L | 6,20 | 5,80 | 5,45 | 5,15 | 4,95 |
| 240 | Балка ICJ-240L с полкой 89 мм | 6,90 | 6,45 | 6,05 | 5,75 | 5,50 |
| 300 | Балка ICJ-300L | 7,40 | 6,90 | 6,50 | 6,15 | 5,90 |
| 300 | Балка ICJ-300L с полкой 89 мм | 8,25 | 7,70 | 7,20 | 6,90 | 6,60 |
| 360 | Балка ICJ-360L | 8,50 | 7,90 | 7,50 | 7,10 | 6,80 |
| 360 | Балка ICJ-360L с полкой 89 мм | 9,45 | 8,80 | 8,30 | 7,90 | 7,55 |
| 400 | Балка ICJ-400L | 9,25 | 8,60 | 8,10 | 7,70 | 7,40 |
| 400 | Балка ICJ-400L с полкой 89 мм | 10,25 | 9,55 | 9,00 | 8,50 | 8,15 |
| 460 | Балка ICJ-460L | 10,25 | 9,55 | 9,00 | 8,50 | 8,15 |
| 460 | Балка ICJ-460L с полкой 89 мм | 11,40 | 10,60 | 10,00 | 9,50 | 9,05 |
| 500 | Балка ICJ-500L | 11,00 | 10,15 | 9,55 | 9,10 | 8,65 |
| 500 | Балка ICJ-500L с полкой 89 мм | 12,15 | 11,30 | 10,60 | 10,05 | 9,65 |
| 600 | Балка ICJ-600L | 12,50 | 11,65 | 11,00 | 10,40 | 9,95 |
| 600 | Балка ICJ-600L с полкой 89 мм | 13,30 | 12,90 | 12,15 | 11,55 | 11,05 |
Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия
Расчет для нагрузки 250 кг/м 2 с нагрузкой на перекрытие от стропильной системы
Калькулятор для расчёта деревянных балок перекрытия
Одним из самых популярных решений при устройстве межэтажных перекрытий в частных домах является использование несущей конструкции из деревянных балок. Она должна выдерживать расчетные нагрузки, не изгибаясь и, тем более, не разрушаясь. Прежде чем приступить к возведению перекрытия рекомендуем воспользоваться нашим онлайн-калькулятором и рассчитать основные параметры балочной конструкции.
Необходимые пояснения к расчетам
- Высота и ширина определяют площадь сечения и механическую прочность балки.
- Материал древесины: сосна, ель или лиственница – характеризует прочность балок, их стойкость к прогибам и излому, другие особые эксплуатационные свойства. Обычно отдают предпочтение сосновым балкам. Изделия из лиственницы применяют для помещений с влажной средой (бань, саун и т.п.), а балки из ели используют при строительстве недорогих дачных домов.
- Сорт древесины влияет на качество балок (по мере увеличения сорта качество ухудшается).
- 1 сорт. На каждом однометровом участке бруса с любой стороны могут быть здоровые сучки размером 1/4 ширины (пластевые и ребровые), размером 1/3 ширины (кромочные). Могут быть и загнившие сучки, но их количество не должно превышать половины здоровых. Также нужно учитывать, что суммарные размеры всех сучков на участке в 0,2 м должны быть меньше предельного размера по ширине. Последнее касается всех сортов, когда речь идет о несущей балочной конструкции. Возможно наличие пластевых трещин размером 1/4 ширины (1/6, если они выходят на торец). Длина сквозных трещин ограничивается 150 мм, брус первого сорта может иметь торцевые трещины размером до 1/4 ширины. Из пороков древесины допускаются: наклон волокон, крень (не более 1/5 площади стороны бруса), не более 2 кармашков, односторонняя прорость (не более 1/30 по длине или 1/10 — по толщине или ширине). Брус 1 сорта может быть поражен грибком, но не более 10% площади пиломатериала, гниль не допускается. Может быть неглубокая червоточина на обзольных частях. Обобщая вышесказанное: внешний вид такого бруса не должен вызывать какие-либо подозрения.
- 2 сорт. Такой брус может иметь здоровые сучки размером 1/3 ширины(пластевые и ребровые), размером 1/2 ширины (кромочные). По загнившим сучкам требования, как и для 1 сорта. Материал может иметь глубокие трещины длиной 1/3 длины бруса. Максимальная длина сквозных трещин не должна превышать 200 мм, могут быть трещины на торцах размером до 1/3 от ширины. Допускается: наклон волокон, крень, 4 кармашка на 1 м., прорость (не более 1/10 по длине или 1/5 – по толщине или ширине), рак (протяжением до 1/5 от длины, но не больше 1 м). Древесина может быть поражена грибком, но не более 20% площади материала. Гниль не допускается, но может быть до двух червоточин на 1 м. участке. Обобщим: сорт 2 имеет пограничные свойства между 1 и 3, в целом оставляет положительные впечатления при визуальном осмотре.
- 3 сорт. Тут допуски по порокам больше: брус может иметь сучки размером 1/2 ширины. Пластевые трещины могут достигать 1/2 длины пиломатериала, допускаются торцевые трещины размером 1/2 от ширины. Для 3 сорта допускается наклон волокон, крень, кармашки, сердцевина и двойная сердцевинаы, прорость (не более 1/10 по длине или 1/4 — по толщине или ширине), 1/3 длины может быть поражена раком, грибком, но гнили не допускаются. Максимальное количество червоточин — 3 шт. на метр. Обобщая: 3 сорт даже невооруженным глазом выделяется не самым лучшим качеством. Но это не делает его непригодным для изготовления перекрытий по балкам.Подробнее про сорта читайте ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия;
- Пролет – расстояние между стенами, поперек которых укладываются балки. Чем он больше, тем выше требования к несущей конструкции;
- Шаг балок определяет частоту их укладки и во многом влияет на жесткость перекрытия;
- Коэффициент надежности вводится для обеспечения гарантированного запаса прочности перекрытия. Чем он больше, тем выше запас прочности
Наш онлайн-калькулятор позволит вам рассчитать параметры деревянных балок и подобрать оптимальную конфигурацию перекрытия.
Как правильно сделать расчет перекрытия по деревянным балкам
Деревянные балки между этажами
Древесина – один из наиболее распространенных строительных материалов, который используется и для ответственных несущих конструкций и для отделочных работ. Устройство межэтажных и чердачных перекрытий жилых домов чаще всего производится с использованием балок из дерева.
Правильно произведенный расчет балки позволит обеспечить долговечную эксплуатацию и экологическую чистоту возводимого здания.
Как определить длину балки
Помещения в строящихся зданиях чаще всего имеют прямоугольную форму, что позволяет размещать несущие конструкции перекрытия параллельно наименьшей стене. Размер балки зависит не только от габаритов помещения, но и от материала из которого возводятся стены.
Глубина заделки балки в кирпичной стен составляет от 100 до 150 мм. При заделке в деревянную стену показатель заделки балки должен быть не менее 70 мм.
В ряде случаев для размещения несущих конструкций перекрытия используются различные крепежные элементы из металла. Это кронштейны различной конфигурации, уголки или разнообразные перфорированные пластинки и гвоздевые плитки. При применении крепежа длина балки почти всегда будет ровна пролету помещения или другими словами расстоянию между стенами.
Применяется и такое конструктивное решение, когда несущие элементы перекрытия являются частью стропильных конструкций. В этом случае балка является конструкцией для формирования свеса, то она опирается на мауэрлат и имеет выпуск за внешнюю грань каждой стены примерно на 500 мм. Это конструктивное решение может увеличить её длину примерно на 1 метр.
Производя подбор и расчет деревянных балок необходимо помнить, что самым оптимальным расстоянием, которое можно перекрывать, применяя эти конструктивные элементы, является 6 метровый пролет.
При необходимости перекрывать большие расстояния рекомендуется использование деревянных конструкций прямоугольного или двутаврового сечения изготовленных из клееного бруса или применять промежуточные конструкции, такие как стойки, колонны, декоративные арки и т.п.
Сбор нагрузок воздействующих на балки
Диапазон различного вида нагрузок действующих на несущие конструкции достаточно велик. Он различается исходя из целевого применения балки, то есть ответа на вопрос эта балка располагается в междуэтажном или чердачном перекрытии. Конструкции междуэтажных перекрытий несут нагрузку в основном только от веса самого перекрытия, от процесса жизнедеятельности людей которые там находятся и того производственного процесса который там проходит.
Так расчетная нагрузка на междуэтажное перекрытие в жилых зданиях равна 150кг/м2 х 1,3 = 195 кг/м 2 .
К оэффициент 1,3 обеспечивает надежность работы конструкции . Вес междуэтажного перекрытия включает вес балок, полов, конструкций потолка, утеплителя. При производстве расчетов вес междуэтажного перекрытия лучше всего рассчитывать в каждом случае индивидуально.
Нагрузка на чердачное перекрытие, эксплуатация которого не предусматривает 70 кг/м2 х 1,3 = 91 кг/м².
Вес самого чердачного перекрытия включает в себя вес балок, утеплителя, материала зашивки и составляет 50 кг/м2. В случае, если балка является не только чердачным перекрытием, но и входит в конструкцию стропильной системы здания, то её расчет производится в составе стропильных конструкций.
Делая расчет балки на прогиб особое внимание обратите на прогибы которые образуются в несущих конструкциях после того как их нагрузят в процессе эксплуатации.
Максимально допустимый показатель прогиба для междуэтажных перекрытий составляет 1/350 от длины балки, а для чердачных перекрытий 1/200.
В случае, когда величина прогиба превышает указанные величины, это может нанести существенные деформационные изменения в геометрии потолочных конструкций. Так при длине балки перекрытия 6 метров величина допустимого прогиба будет составлять 17 мм. Если предположить, что потолок в помещении будет из гипсокартонных плит, то образование трещин неминуемо. Поэтому производя расчет, следует сразу же учитывать материал, из которого будет выполняться конструкция потолка. Если заказчик для оформления потолка будет использовать подвесные конструкции типа «Армстронг», то беспокоиться не о чем, а если для отделки будут применяться материалы на основе гипса, минеральных вяжущих, то возможно стоит увеличить надежность перекрытия и увеличить сечение балок, чтобы полностью исключить возможность прогиба.
Определение сечения и шага балки
Для того, чтобы обеспечить несущую способность перекрытия очень важно правильно подобрать сечение балки (размеры высоты и ширины) и шаг (расстояние между балками уложенными на несущие стены. Наиболее широко распространены балки прямоугольного сечения. Они удобны при монтаже, позволяют достичь высокой степени точности при устройстве потолка и пола, создают достаточно жесткие конструкции гарантирующие надежность в эксплуатации.
Оптимальное соотношение высоты к ширине при подборе сечения считается 1,4х1. При подборе сечения балки отталкиваются от показателей той продукции, которые предлагает деревообрабатывающая промышленность, то есть используется брус с высотой от 150 мм до 300 мм и шириной от 40 мм до 200 мм.
На подбор высоты балки влияет толщина утеплителя применяемого в перекрытии, так как желательно, чтобы утеплитель находился внутри перекрытия достаточно плотно и со всех сторон был закрыт конструктивными элементами.
Шаг балок колеблется от 300 мм до 1200 мм. Его также устанавливают исходя из требований обеспечения конструктивной жесткости всех элементов здания. При подборе шага учитывают ширину утеплителя, особенно если он имеет листовое исполнение .
Если строящееся здание имеет деревянный каркас, то строители и проектировщики для обеспечения максимальной прочности и жесткости конструкции стараются совместить шаг стоек каркаса и шаг балок перекрытия.
Ремонт перекрытий в старом фонде
Демонтаж деревянного перекрытия между этажами
Для демонтажа деревянных балок перекрытия следует провести подготовительные работы.
Необходимо освободить смежные с перекрытием помещения . Установить на нижнем этаже инвентарные стойки и балки предназначенные для устройства плит перекрытия в типовом строительстве( в просторечии «жаки» и «бимсы»). В основание стоек разместить брус 100 х 100 мм для распределения давления стоек на несколько балок нижнего перекрытия. В демонтируемом перекрытии достаточно подпереть три балки подряд с шагом 1,5 м. После этого можно приступать к разборке конструкции перекрытия с верху вниз, начиная с покрытия пола, демонтажа лаг, удаления старой засыпки из межбалочного пространства, затем убрать доски подбора уложенные в паз между деревянными балками перекрытий.
Если ваше перекрытие(потолок нижнего помещения) оштукатурено по деревянной дранке, то необходимо после установки инвентарных подпорок отбить всю штукатурку в местах замены балок, демонтировать электропроводку, защитить приборы отопления и окна от случайно падающих предметов, а только затем приступать к разборке перекрытия.
Итак после удаления всех заполнений из межбалочного пространства у вас остаются голые деревянные балки перекрытия. Они подперты ранее установленными стойками и бимсами, можно приступать к их распилке в удобный размер, для опускания кусками на пол нижележащего помещения. Распиловку удобнее проводить цепной электро пилой.
Балки следует демонтировать начиная с ближайшей к торцевой стене, при этом необходимо аккуратно относиться к проложенным трубам отопления водопроводу и пр. коммуникациям. Перед распиловкой закрепляйте отрезаемые куски балки канатом или ручной талью, чтобы не ронять ее на пол и не пробить нижнее перекрытие.
Оставшиеся куски балок заделанных в стены, предварительно необходимо закрепить канатом, после чего отбойным молотком разбить гнезда с боков и сверху существующей балки, на 3-5 см по периметру, затем вынуть остатки балок из стен. Образовавшиеся гнезда в стенах, если в них не будут заводиться новые балки, необходимо заложить полнотелым кирпичом на растворе с заполнением всех пустот .
Монтаж бетонного перекрытия по металлическим балкам с опалубкой из профнастила.
Последовательность монтажа составных балок, крепления профнастила, армирования и бетонирования с поясняющими чертежами автор готов выслать после заполнения Вами заявки через контактную форму.Решения типовые.
Замена перекрытий
Представленная фотография показывает решение устройства перекрытия над сводчатой аркой. двутавровые балки опираются на несущие стены. По верх балок укладывается профнастил, затем армирование и 10 см бетонного перекрытия. Для того что бы небыло промерзания, по низу балок укладывается 200 мм Роквул-ЛайтБатс. На фотографии показаны резаные балки с парралельным усилением накладными пластинами. Можно спорить с проектировщиками, что в данном участке перекрытия, двутавровые балки вообще не нужны. Достаточно выровнять площадь керамзитом и по готовому основанию выполнить бетонную плиту. Соответственно для бетонирования выполнить армирование. Для опирания бетонного перекрытия необходимо сделать в несущих стенах штрабу глубиной 150-250 мм, забуриться и поставить анкера из арматуры д.10 мм с шагом 400 мм. Через 1,2м сделатьуглубления в существующие стены на 300 мм в которые проложить порядка 4-х арматур д.10 мм. после всех мероприятий Ваше бетонное перекрытие простоит еще лет 50-100.
Предельно допустимые значения параметров дефектов
для различной категории технического состояния
железобетонных балок и плит
| № п.п. | Вид разрушения | Категории | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 1. | Ширина раскрытия нормальных трещин (рис. 1а), мм | 0,1 | 0,3 | 0,5 | 1,0 | более 1,0 |
| 2. | Ширина раскрытия наклонных трещин (рис. 1б), мм | — | 0,2 | 0,3 | 0,4 | более 0,4 |
| 3. | Прогиб балок (рис. 1в) | — | 1/150 | 1/100 | 1/75 | более 1/50 |
| То же, подкрановых балок | — | 1/400 | 1/300 | 1/200 | более 1/200 | |
| 4. | Снижение прочности бетона (рис. 1г), % | — | — | 20 | 30 | более 30 |
| 5. | Уменьшение поперечного сечения арматуры в результате коррозии (рис. 1г), % | — | 5 | 10 | 20 | более 20 |
Потолки из дранки
Перекрытия в старом фонде домов, в Санкт-Петербурге выполнен по разным схемам. Перекрытия в домах дореволюционной постройки выполнены практически по типовой схеме. Надподвальные перекрытия в основном сводчатые из обожженого кирпича. Между несущими стенами уложены рельсы с шагом 1,2-1,3 м в качестве балок перекрытия. Между рельсами выполнены своды в четверть кирпича
Сводчатое перекрытие в четверть 
Сводчатое перекрытие в полкирпича
Для защиты от пожара все конструкции оштукатурены. По верху кирпичного свода укладывалась теплоизоляция из шлака, а затем доска чернового пола после чего паркет.
А междуэтажные перекрытия выполнены по другой схеме.
Если подробно по слойно то снизу вверх штукатурка на известковом растворе, дранка прибитая к доскам чернового потолка, черновой потолок из доски дюймовки прибитой к деревянным балкам толщиной около 30 см, между балками в пазы уложена доска 50-70 мм толщиной, на доску засыпан шлак для тепло-звукоизоляции, по верху балок набита доска чернового пола затем паркет.
Устройство и монтаж перекрытий по деревянным балкам
Устройство и монтаж перекрытий по деревянным балкам. Деревянные балочные перекрытия
Перекрытия относятся к важнейшим конструктивным элементам любого частного или загородного дома. В этой статье попробуем максимально подробно рассмотреть особенности устройства и монтажа перекрытий по деревянным балкам.
Перекрытием называют горизонтальную конструкцию, разделяющую пространство здания по высоте. Перекрытия воспринимают нагрузки от мебели, оборудования и находящихся в помещении людей, а также связывая между собой несущие стены, служат элементами, обеспечивающими устойчивость строения.
В зависимости от места расположения различают перекрытия подвальные, цокольные, междуэтажные и чердачные. По своей конструкции перекрытия бывают безбалочными или балочными.
Какие требования предъявляют к перекрытиям?
Перекрытия должны обладать прежде всего необходимой прочностью, чтобы выдерживать собственный вес и действующие на них нагрузки (равномерно распределенные или сосредоточенные).
Согласно СНиП 2.01.07-85 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ (а точнее, в более актуальной редакции свод правил СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»), перекрытия в жилых зданиях должны выдерживать равномерно распределенную нагрузку не менее 200 кг/м². Вместе с тем на практике междуэтажные перекрытия в частном загородном доме обычно рассчитываются на более высокую нагрузку, а чердачные — на меньшую. Особый расчет нужен тогда, когда предполагаются сосредоточенные нагрузки значительной величины — ванна большого объема, спа-бассейн, котел, рояль и пр.
Другое требование — перекрытие должно быть жестким, то есть не прогибаться под действием нагрузок (допустимый прогиб — от 1/200 пролета для чердачных перекрытий до 1/250 пролета для междуэтажных), а также не быть зыбким, то есть не колебаться при перемещении мебели или движении людей.
Для повышения жесткости перекрытия деревянные балки укрепляют распорками
Деревянные балки укреплены распорками, которые повышают жесткость конструкции
Кроме того, перекрытия призваны обеспечивать защиту комнаты от проникновения в нее воздушного и ударного шума из помещений, расположенных выше или ниже. В конструкции балочного перекрытия для погашения шума предусматривают плиты из минераловатного утеплителя, устанавливаемые в промежуток между опор. От толщины изоляционного слоя зависит уровень шума в помещении. Обычно создают слой утепления толщиной 150 мм.
Бывают случаи, когда балки перекрытия должны частично оставаться в интерьере, а толщина их скрытых за подшивкой потолка частей недостаточна, чтобы уложить между ними плиты требуемой для обеспечения хорошей толщины изоляции. Тогда можно установить поверх балок каркас из деревянных брусков, также заполненный плитами из минеральной ваты. Наиболее эффективное в плане звукоизоляции решение — перекрытие, состоящее из двух контуров деревянных балок (как вариант — разнонаправленных), не имеющих контакта между собой. Каждый контур заполняют звукоизоляционным материалом.
Перекрытие должно быть теплоизолированным в том случае, когда оно разделяет помещения с разницей температур
Устройство и монтаж перекрытий по деревянным балкам
В нашей статье мы подробно поговорим об устройстве конструкций из бруса. Разберемся, какие балки и доски лучше выбрать, как правильно спроектировать и закрепить деревянное перекрытие между этажами. Наш обзор окажется особенно полезен тем, кто планирует строительство малоэтажного дома из дерева – коттеджа или дачи из бруса, бревна, панелей.
Устройство перекрытия по деревянным балкам
Такая конструкция разделяет этажи между собой, служит горизонтальной связью для стен дома, выступает в роли основы для укладки пола и монтажа материалов потолочной отделки. Простые типы деревянных межэтажных перекрытий состоят из четырех слоев – балка, накат, утеплитель и пол. Такая конструкция обойдется недорого и лучше всего подойдет для дачных домов. Для жилых загородных коттеджей лучше выбрать вариант чуть посложнее. Устройство такого деревянного перекрытия включает уже 7 слоев:
- наполное покрытие;
- контррейки;
- слой пароизоляции;
- балки;
- утеплитель межу опорными элементами;
- основа потолка из досок;
- потолочная отделка нижнего этажа.
В итоге даже многослойная конструкция будет иметь малый вес. Благодаря сравнительно небольшим затратам денег на покупку балок и досок, а также времени и усилий на их монтаж, такое перекрытие является чуть ли не самым востребованным решением в сфере индивидуального строительства. Особенно когда речь идет о возведении популярных в последнее время каркасных коттеджей и многоэтажных частных домов из бруса. Последний вариант мы и рассмотрим подробнее, уделив особое внимание пиломатериалам из сибирской лиственницы. Попробуем разобраться, насколько такой выбор оправдан.
Материалы для межэтажных перекрытий
Балочная конструкция изготавливается из погонажных пиломатериалов, чаще всего бруса с сечением 100х150 и 150х200 мм. Балка из бревен – явление устаревшее, такое деревянное перекрытие подойдет только для чердачных неэксплуатируемых помещений.
Для изготовления балок используют хвойные и лиственные породы. Стоит покупать только сухой лес – ровные пиломатериалы без коры и дефектов. Если вы хотите сделать долговечное межэтажное перекрытие в помещении шириной 4,5-5 метров, рекомендуем выбрать сибирскую лиственницу. Это рекордно прочная древесина, которая способна выдерживать огромные нагрузки, не теряет своих эксплуатационных преимуществ с годами. Балочные конструкции из лиственницы не боятся агрессивного воздействия, в том числе и биологического – грибков, жуков-короедов и гнилостных бактерий. Специалисты подтвердят, что это существенный плюс, поскольку для балок особую опасность представляет черная плесень, которая интенсивно размножается в межэтажных полостях и стенах деревянных домов.
Лиственница – отличный выбор и для напольного покрытия. Для устройства монолитного и прочного перекрытия из деревянных балок лучше всего подойдет обрезная доска шириной 100-150 мм и толщиной не меньше дюйма. Такой износоустойчивый настил прослужит десятилетиями.
Способ монтажа деревянных балок перекрытия
Стоит сразу уточнить, что данная статья не является универсальным руководством по установке деревянного перекрытия на балках своими руками. Мы лишь вкратце опишем технологию монтажа и расскажем, как крепить опорные элементы правильно. Параметры перекрытия должен рассчитывать исключительно профессиональный проектировщик – индивидуально для каждого конкретного дома. Только так вы сможете создать конструкцию, которая выдержит требуемую нагрузку.
Опорные элементы устанавливаются только на несущие и достаточно прочные конструкции: крепить балку нужно так, чтобы перекрытие опиралось как на наружные стены, так и на внутренние (для некоторых домов только на наружные). Важное условие профессионального монтажа и безопасной эксплуатации – соблюдение правильного интервала при укладке. Устройство межэтажного перекрытия для деревянного дома средних размеров подразумевает установку балок на расстоянии не менее 600-800 мм. Чем больше помещение и длиннее опорный элемент, тем меньше расстояние межу его осями. Для деревянных домов с прямоугольными пролетами используют поперечное крепление балок – укладку проводят вдоль самой короткой стороны здания.
В завершение стоит сказать, что такая технология оправдывает себя в 9 из 10 случаев, если учитывать, что деревянные балки перекрытия уступают по некоторым характеристикам металлическим и железобетонным, а межэтажные конструкции из них обладают определенными ограничениями.
Чтобы вам было легче определиться с выбором метода монтажа, вкратце перечислим ограничения и недостатки балочной конструкции:
- допустимая максимальная длина деревянной балки без монтажа дополнительных опор – 4500 мм (отличается для некоторых типов изделий);
- допустимая ширина пролета для межэтажных перекрытий – 5000 мм, для чердачного помещения – 6000 (если это неэксплуатируемый чердак);
- древесина должна выдерживать нагрузку более 200 кг/м² (включая собственный вес);
- допустимый прогиб составляет 1/250 длины для цокольных и межэтажных пролетов (1/200 для чердачных);
- такой материал обладает меньшей механической прочностью (по сравнению с металлом и железобетоном);
- относительно высокая пожароопасность (некоторым видам дерева требуется дополнительная антипиреновая обработка);
- необходима защита от воздействия грибков, плесени или насекомых-древоточцев (сибирской лиственнице антисептическая обработка не нужна);
- высокие требования к качеству сушки леса (под воздействием влажности, критических нагрузок и перепадов температуры происходит деформация сырой древесины);
- зыбкость – если балки имеют недостаточное сечение или монтаж перекрытия проводится с нарушением технологии, могут возникнуть колебания от переменных нагрузок.
Большинство перечисленных недостатков легко компенсировать, правильно подобрав материалы и разработав индивидуальный проект строительства деревянного дома.
По поводу сибирской лиственницы вас всегда готов проконсультировать наш менеджер. Свяжитесь с ним по указанному телефону, чтобы вместе подобрать оптимальное решение.
