A2-ural.ru

Ремонт и стройка
46 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет балок перекрытия: что следует знать

Расчет балок перекрытия: что следует знать

Невозможно построить дом без соединительных элементов — перекрытий. Именно они являются опорной основой каждого этажа здания. Даже в том случае, если постройка одноэтажная, перекрытия служат в ней потолком и полом. Вся весовая нагрузка приходится именно на перекрытия. Вещи, которые находятся в помещениях, люди — весь этот груз должен быть с успехом выдержан. Следует учитывать и тот момент, что с каждым надстроенным этажом весовая нагрузка на низлежащие площади увеличивается. Вот почему так важен правильный расчет балок перекрытия.

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.

Расчет балок деревянного перекрытия

Для того, чтобы определить какое количество деревянных балок и каких размеров потребуется для устройства перекрытия необходимо:

  • замерить пролет, который они будут перекрывать;
  • определиться со способами их закрепления на стенах (на какую глубину они будут заходить в стены);
  • сделать расчет нагрузки, которая будет на них действовать при эксплуатации;
  • с помощью таблиц или программы-калькулятора подобрать подходящие шаг и сечение.

Теперь рассмотрим, как это можно сделать.

Длина деревянных балок перекрытия

Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.

В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм. При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету — расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся. Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.

Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м. Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать — 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые, а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использовать деревянные фермы.

Определение нагрузки, действующей на перекрытие

Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации. Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.

Для чердачного деревянного перекрытия, которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса — Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.

Читать еще:  Готовые и самодельные варианты шпателя для натяжных потолков

Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП 2.01.07-85) составит:

70х1,3 = 90 кг/м 2 , где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:

Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кгм 2 . Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м 2 .

В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2. В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:

50+150х1,3 = 245 кг/м 2 , округляем до 250 кг/м 2 .

При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м 2 .

В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 — 400 кг/м 2 .

Сечение и шаг балок деревянного перекрытия

Зная необходимую длину балок деревянного перекрытия (L) и определив общую расчетную нагрузку можно определить необходимое их сечение (или диаметр) и шаг укладки, которые связаны между собой. Считается, что лучшим является прямоугольное сечение балки деревянного перекрытия, с соотношением высоты (h) и ширины (s) как 1,4:1. Ширина балок, при этом, может быть в пределах 40-200 мм, а высота 100-300 мм. Высоту балок часто выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой толщине утеплителя. При использовании в качестве балок бревен их диаметр может быть в пределах 11-30 см.

В зависимости от вида и сечения используемого материала, шаг балок деревянного перекрытия может быть от 30 см до 1,2 м, но чаще всего он выбирается в пределах 0,6-1,0 м. Иногда его выбирают таким, чтобы он соответствовал размеру плит утеплителя, укладываемых в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка . Кроме этого, в каркасных зданиях, желательно, чтобы шаг укладки балок соответствовал шагу стоек каркаса — в этом случае будет обеспечена наибольшая жесткость и надежность конструкции.

Сделать расчет или проверку уже выбранных размеров деревянных балок перекрытия можно по справочным таблицам (некоторые приведены ниже) или используя онлайн калькулятор «расчет деревянных балок перекрытия», который легко найти в интернете, «забив» соответствующий запрос в поисковике. При этом необходимо учесть, что относительный их прогиб для чердачных перекрытий не должен быть более 1/250, а для междуэтажных – 1/350.

Таблица 1

Рекомендуемое сечение балок из бруса (s x h), в зависимости от шага их укладки и перекрываемого пролета, при общей расчетной нагрузке 350-400 кг/м 2 (междуэтажные перекрытия), мм:

ШагПролет

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.

Читать еще:  Как подобрать светодиодную ленту для подсветки потолка

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.

Устройство перекрытия по деревянным балкам своими руками

Деревянные балки перекрытия крепятся концами к стенам. Для мансардного перекрытия балки крепят к последнему венцу бревенчатой или брусовой стены. В стене делается отверстие по размеру балки во всю толщину стены. Балку обкладывают паклей.

Если балка существенно тоньше бревен стены (как бывает у чердачного перекрытия бани или хозблока), то допускается врубать балку не во всю толщину стены, а на 120-150 мм или глубже. Применяют способ врубки сковороднем.

Также можно крепить деревянную балку к стене или к ригелю соединением «ласточкин хвост», усиливая крепеж металлической скобой. Это соединение чаще всего применяют в доме из бруса. В деревянном доме балку к ригелю также крепят трапецевидным соединением, укрепляя соединение хомутами. Два вышеперечисленных соединения позволяют устроить ригель и балку на одном уровне. Самый простой способ прикрепить балку к ригелю своими руками: прибить к ригелю черепные бруски и установить на них балку. Здесь применяют черепные бруски сечением 50×50 мм.

В щитовом доме балки кладут на стену или в стене устраивают гнезда, в которые помещают концы деревянных балок. Гнезда для балок выпиливают строго на одном уровне. Гнездо делают глубиной 150-200 мм и шириной по ширине балки с зазорами между стенами до 10 мм. Деревянные балки укладывают на всю глубину гнезда, соответственно предварительно рассчитывают необходимую длину балок. Балки обрабатывают антисептическим раствором. Концы балок, входящие в гнезда, обкладывают паклей.

Также допускается крепить балку к стене при помощи металлического анкера. Анкер одним концом вставляют в гнездо в стене, другим — крепят шурупами к балке, при этом балка не входит в стену.

В кирпичном доме деревянные балки перекрытия тоже кладут на стену или в стене предварительно устраивают гнезда – место опоры концов балок. Гнезда для балок стараются делать на одном уровне. В кирпичном доме дно всех гнезд окончательно подводят под один уровень бетонным раствором, что несложно сделать своими руками. На высохший бетонный раствор укладывают два слоя рубероида или толя.

Гнездо устраивают шире на 60-100 мм, чем ширина балки, оставляя зазоры между стенами и деревянной балкой по 30-50 мм. Гнездо делают глубиной 200-250 мм, а балку укладывают на длину не менее 150 мм, оставляя зазор до стены около 30-50 мм. Балки покрывают антисептическим раствором. Концы деревянных балок, входящие в гнезда, просмаливают или обмазывают горячим битумом, не трогая торцевой спил. Затем оборачивают двумя слоями рубероида или пергамина, опять оставляя открытым торец балок.

Читать еще:  Натяжные потолки плюсы и минусы для здоровья

Когда балки уложены в гнезда, гнезда заливают бетонным раствором со щебнем и выравнивают по уровню стены.

Виды перекрытий

Каждую разновидность этого элемента сооружения, нужно тщательно рассчитать, чтобы в дальнейшем не прогнулся пол или потолок, не произошло геометрического изменения всей постройки, и чтобы прочность оказалась на должном уровне.

При вычислении, необходимо учитывать не только нагрузки, которым будет подвергаться эта часть постройки, но и материал, из которого она сделана. Это определяет ее несущую способность.

У разных материалов значения прочности разные, как и у поверхностей, которые в итоге будут получены с их применением. Есть несколько основных видов балок, которые используются наиболее часто:

Деревянные

Наиболее часто применяемое решение в частных домах. Как в брусовых, так и в бревенчатых или каркасных сооружениях.

Существует ряд ограничений на использование именно деревянных элементов:

  • Длина пролета. Обычно – не более пяти метров, если они используются для междуэтажных пролетов
  • Для чердачных помещений, длина пролета может составлять не более шести метров

Для всех деревянных деталей в строительстве, есть важный параметр – сечение. Какое конкретно потребуется для сооружения, определяется, исходя из нагрузки, которую будет получать этот элемент конструкции.

Например — при сооружении перекрытия шириной 3 метра и при используемых балках 6*20 расстояние между ними должно быть 1,25 м. для межэтажного перекрытия и 1,85 м. — для чердачного

Приведенные в таблице значения следует учитывать еще на этапе проектирования. Вместе с сечением, нужно учесть еще один параметр – расстояние между этими деталями дома. Оно будет тем меньше, чем больше ширина пролета.

Для расчета расстояния между конструктивными элементами, надо учесть еще и толщину досок, которые будут использованы для сооружения пола. При толщине, меньшей, чем 28 миллиметров, расстояние между деревянными балками не должно превышать 50 сантиметров.

Металлические

Перекрытия, сооруженные по металлическим балкам, получаются тоньше, достаточно надежны и служат дольше деревянных. Но применяются металлические балки перекрытия гораздо реже.

Вес и подверженность коррозии, ограничивают область их применения. Также, на применяемость этого типа конструктивных элементов, влияют более низкие звукоизолирующие и теплоизолирующие характеристики.

Но, есть и положительные качества таких конструкций:

  • Возможность создавать пролеты более 6 метров длиной
  • Негорючесть
  • Невосприимчивость к таким биологическим процессам, как гниение или плесень
  • Повышенная, по сравнению с деревянными, прочность

Несмотря на некоторые положительные характеристики, они не стали слишком популярны среди тех, кто строит свой дом. В основном, это произошло из-за достаточно высокой цены и необходимости применения специальной подъемной техники при строительстве.

Если же говорить о строительстве больших многоквартирных зданий, то здесь сыграла роль именно цена. Дома выходят достаточно дорогими. Но, при использовании технологии монолитного домостроения, выбор этого вида конструкций оправдан, так как там можно достигнуть экономии за счет других моментов в строительстве.

Железобетонные

Такой тип конструктивных элементов, применяется при строительстве многоэтажных сооружений. Экономически, их использование приносит ощутимое снижение затрат на строительство. Есть и другие плюсы:

  • Возможность создания больших, длиной до 7,5 метров, пролеты
  • Прочность полученной поверхности будет очень высокой

К минусам можно отнести только необходимость использования подъемной техники в виде кранов. Перекрытия создаются с использованием пустотных или легкобетонных плит.

Деревянные балки перекрытия – ГОСТы и СНиПы

Государственные стандарты регулируют все аспекты использования деревянных балок перекрытия вне зависимости от их вида или места использования.

Ниже представлена подборка наиболее важных документов по данной тематике.

Деревянные балки перекрытия – ГОСТ — СНиП

Заключение

В данной статье вы ознакомились с факторами, оказывающими влияние на выбор материала для устройства деревянных балок перекрытия. А также научились определять сечение и выполнять расчёт деревянных балок перекрытия.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector