Как выполняется расчет нагрузки на деревянную балку

При монтаже перекрытия важно сделать его надежным – необходимо верно подобрать точные габариты балок, которые используются в работе. При этом расчет размеров элементов чрезвычайно важен, поскольку от параметров балок зависит степень их прочности. Ширина элементов, изготовленных как из дерева, так и из металла, имеет прямую связь с шириной проектируемого перекрытия, а на параметры сечения влияют шаг, нагрузка и длина пролета.

Вычисление приблизительной нагрузки на перекрытие

Балки перекрытия, выполняя в конструкции несущую функцию, принимают на себя большую нагрузку, которая включает не только собственный вес, но и веса предметов, которые будут установлены на само перекрытие. Габариты балки перекрытия рассчитываются с помощью специальных калькуляторов, где учитываются все возможные аспекты.

Также рассчитать данные параметры можно и самостоятельно, следуя таким рекомендациям:

  • для чердачных конструкций не предусматривается большая нагрузка, поэтому она может быть рассчитана умножением коэффициента прочности 1,3 на 70, что является потенциальной наибольшей нагрузкой на метр квадратный;
  • при использовании толстых досок или тяжелого межбалочного утеплителя в формуле параметр 70 меняется на 150;
  • при обустройстве мансарды нагрузка увеличивается до 350-ти кг на метр квадратный;
  • если речь идет о межэтажном перекрытии, то нагрузка равна 400 кг на метр квадратный.

Особенности балочного перекрытия домов

Независимо от того, будете ли вы создавать перекрытия в своем доме самостоятельно или обратитесь за помощью к профессионалам, вам вряд ли удастся придумать что-то более эффективное, чем установка балок перекрытия. Видео о том, как правильно осуществлять такой монтаж и обо всех нюансах этого процесса, вы можете найти внизу этой страницы.

Балочные системы перекрытия имеют такие особенности:

  • Их основой являются деревянные или металлические элементы, которые опираются на несущие стены здания. Параметры их сечений зависят от дистанции между деталями и ширины пролетов, которые будут перекрываться. Просчитывая сечения балок, важно учесть ту нагрузку, которую им придется выдерживать.
  • Функциональность, надежность и безопасность балочного перекрытия зависит от выбора материала. Если выполняется установка металлических балок перекрытия, выбор не будет сложным, а вот при покупке деревянных балок выбирать их нужно очень тщательно. Использовать можно и лиственные породы деревьев, но, если будет такая возможность, лучше покупать хвойные. Они намного прочнее и выносливее, дольше служат и практически не деформируются. Главный показатель качества древесины – уровень ее влажности. Если дерево плохо просушили, оно уже в составе дома будет высыхать дальше. Это может привести к деформированию, как отдельных деталей, так и всей конструкции.
  • Материал, который будет использоваться для перекрытий в доме, должен быть без дефектов и изъянов. Если вы увидите на балках много сучков, трещин или гниль – не покупайте его. Такой материал станет началом разрушения здания еще до введения его в эксплуатацию. В тех местах, где балки соприкасаются со стенами, их нужно выровнять. Можно для этого использовать просмоленные кусочки древесины.
  • Создавая потолочное перекрытие из балок, не забудьте про необходимость усиления их стыков на внутренних стенах. Для этого можно использовать скобы, металлические хомуты или деревянные накладки. Их толщина должна превышать 4 сантиметра.
  • Один и тот же материал подойдет как для потолочных, так и для напольных и междуэтажных перекрытий.
Читайте также:  Утепление холодного чердачного перекрытия в частном доме

Калькулятор подбора деревянных двутавровых балок | I beams SIA

SIA I-beams производит износоустойчивые деревянные двутавры. Такие балки показали себя как незаменимый стройматериал при строительстве зданий в Северной Америке, понемногу они начинают завоевывать и рынки Европы.

Чтобы правильно произвести расчет необходимого количества балок, мы создали расчетный калькулятор, который вам поможет быстро и удобно рассчитать шаг между балками и их тип в зависимости от расстояния между стенами и от нагрузок в конкретном случае.

Как пользоваться калькулятором:

  1. Вводим расчетную длину пролета. Для балок перекрытия — это наибольший пролет, т.е. наибольшее расстояние между соседними стенами, на которые опирается балка. Для стропил кровли – это горизонтальное расстояние (проекция мест опоры, обычно расстояние между осями) между местами опора балки (сама балка длиннее, чем эта проекция, т.е. чем больше угол, тем длиннее балка).
  2. Для стропил кровли вводим угол наклона. Угол наклона – наклон стропил к горизонтали.
  3. Вводим шаг – это межцентровое расстояние между соседними балками.
  4. 4. Можно изменить постоянную нагрузку. В соответствии с нормативом EN 1991, постоянную нагрузку рассчитывают по плотности конструкции пола/перекрытия/крыши, помноженной на коэффициент надежности. Согласно EN 1990, коэффициент надежности для постоянных нагрузок — 1,35, а для временных — 1,5.
  5. Можно изменить временную нагрузку. В соответствии с нормативом EN 1991, величины временной нагрузки принимаются в зависимости от предполагаемого использования перекрытия. Для перекрытий жилых помещений можно принимать временную нагрузку 200 kg/m2. При расчете стропильной системы нагрузки от снега принимаются согласно LBN-003-1, таблица 16.2. Для Риги это равняется 125 kg/m2.

    *В расчетном калькуляторе включено определение расчетной нагрузки при соответствующих коэффициентах надежности: согласно EN 1990 для постоянных нагрузок это — 1,35 а для временных нагрузок — 1,5. В калькулятор вводятся нагрузки без учета коэффициентов надежности. – это повторение из п.4.

    *Величина используемой расчетной нагрузки будет индивидуальной — в зависимости от конкретной ситуации.

  6. Когда все упомянутые данные введены в таблицу, можно ознакомиться с результатом. Внизу находится табличка с имеющимися в нашем ассортименте балками. Зеленым цветом закрашены все балки, которые можно использовать, а красным – несущая способность которых не соответствует заданным вами параметрам. Чтобы изменить результат, советуем изменить шаг балок.

Формулы и элементы расчета

Калькулятор при расчетах использует следующие исходные данные:

    длина балки – это параметр, который закладывается проектом и зависит от расстояния между несущими стенами;сечение бруса – его ширина и высота, причем высота всегда должна быть больше для лучшего сопротивления специфическим изгибающим нагрузкам;порода дерева – от нее зависит пластичность и глубина прогиба балки, а соответственно, и максимально возможная нагрузка;предполагаемая нагрузка – берется из стандартов и зависит от типа помещения и количества жильцов.
Читайте также:  Если под кровлей нет перекрытия – как правильно усилить стропила

На лаги укладывается доска, формирующая перекрытие

Кроме исходных данных в калькуляторе заложена переменная – шаг бруса. Меняя его значение, можно подобрать оптимальный вариант размещения балок. В калькуляторе заложены справочные значения, характерные для каждого из выбранных параметров:

    разрушающее усилие – это величина постоянной нагрузки на балку, при достижении которой произойдет обрушение, зависит от габаритов бруса;распределенное усилие – зависит от величины предполагаемой нагрузки;прогиб в миллиметрах – максимально допустимая величина деформации, зависит от длины балки, величина приведена для сравнения, она не должна превышать расчетный прогиб;расчетный прогиб в миллиметрах – зависит от породы дерева.

В итоге после введения всех данных калькулятор сообщает о том, существует ли запас по прогибу и прочности при заданных пользователем параметрам.

Если запас есть, балку можно использовать, если нагрузка превышена, следует откорректировать один из параметров. Для справки в калькуляторе приведены такие величины, как крутящий момент и масса самой балки. Первый параметр интересен для общего развития, а вот вес полезно знать, так как от него зависит стоимость доставки леса на стройплощадку.

Щитовой дом с деревянным перекрытием

Заключение

В особых случаях в конструкции перекрытия можно предусмотреть цементно-песчаную стяжку. Для этого поверх утеплителя и гидроизоляции выкладывают два слоя стеклопластиковой армирующей сетки. Толщина стяжки должна быть не более 50 мм. Под такое основание на деревянном перекрытии можно укладывать наливные или декоративные 3D покрытия.

Рекомендуемые записи

Использование акрилового камня

Проекты домов из пеноблоков с мансардой

Вагонка для внутренней отделки

Гидроизоляция подвала изнутри своими руками

Мастика Технониколь гидроизоляционная

Что выбрать пеноплекс или техноплекс

Источники:

  • -zdaniya/perekrytiya/275-derevyannoe-perekrytie-vtorogo-etazha
  • -i-remont/
  • -vtorogo-etazha-po-derevyannym-balkam/
  • -derevyannogo-perekritiya-mezhdu-etazhami
  • -materialy/

Расчет несущих балок

Для определения сечения и шага балок необходимо рассчитать нагрузку на перекрытие. Сбор нагрузок выполняют по методике и с учётом коэффициентов, изложенных в СНиП –85 (СП ).

Расчет нагрузок

Общая нагрузка рассчитывается суммированием постоянной и переменной нагрузки, определённых с учётом нормативных коэффициентов. При практических расчётах сначала задаются определённой конструкцией, включающей и предварительную раскладку балок определённого сечения, а затем корректируют, исходя из полученных результатов. Так что на первом этапе выполните эскиз всех слоёв «пирога» перекрытия.

1. Собственная удельная масса перекрытия

Удельная масса перекрытия складывается из составляющих её материалов и делится на горизонтальную суммарную длину балок перекрытия. Для расчёта массы каждого элемента нужно рассчитать объём и умножить на плотность материала. Для этого воспользуйтесь таблицей 2.

Таблица 2

Наименование материала Плотность или насыпная плотность, кг/м 3
Асбоцементный лист 750
Базальтовая вата (минеральная) 50–200 (от степени уплотнения)
Берёза 620–650
Бетон 2400
Битум 1400
Гипсокартон 500–800
Глина 1500
ДСП 1000
Дуб 655–810
Ель 420–450
Железобетон 2500
Керамзит 200–1000 (от коэффициента вспенивания)
Керамзитобетон 1800
Кирпич полнотелый 1800
Линолеум 1600
Опилки 70–270 (от фракции, породы дерева и влажности)
Паркет, 17 мм, дуб 22 кг/м 2
Паркет, 20 мм, щитовой 14 кг/м 2
Пенобетон 300–1000
Пенопласт 60
Плитка керамическая 18 кг/м 2
Рубероид 600
Сетка проволочная 1,9–2,35 кг/м 2
Сосна 480–520
Сталь углеродистая 7850
Стекло 2500
Стекловата 350–400
Фанера клееная 600
Шлакоблок 400–600
Штукатурка 350–800 (от состава)
Читайте также:  Как правильно выбрать и какой стороной класть пароизоляцию

Для древесных материалов и отходов плотность зависит от влажности. Чем выше влажность — тем тяжелее материал.

К постоянным нагрузкам относятся и перегородки (стены), удельный вес которых принимается ориентировочно 50 кг/м 2 .

2. Переменная нагрузка

Обстановка комнаты, люди, животные — всё это переменная нагрузка на перекрытие. Согласно табл. 8.3 СП , для жилых помещений нормативная распределённая нагрузка составляет 150 кг/м 2 .

3. Суммарная нагрузка

Расчет несущих балок

Суммарная нагрузка не определяется простым сложением, необходимо принять коэффициент надёжности, который по тому же СНиП (п. 8.2.2) составляет:

  • 1,2 — при удельной массе меньше 200 кг/м 2 ;
  • 1,3 — при удельной массе больше 200 кг/м 2 .

4. Пример расчета

В качестве примера возьмём комнату длиной 5 и шириной 3 м. Через каждые 600 мм длины положим балки (9 шт.) из сосны сечением 150х100 мм. Перекроем балки доской толщиной 40 мм и настелим линолеум толщиной 5 мм. Со стороны первого этажа зашьём балки фанерой толщиной 10 мм, а внутри перекрытия уложим слой минеральной ваты толщиной 120 мм. Перегородки отсутствуют.

1 — балка; 2 — доска; 3 — утепленный линолеум 5 мм

Расчет постоянной удельной нагрузки на площадь комнаты (5 х 3 = 15 м 2 ) приведен в таблице 3.

Таблица 3

Материал Объем, м 3 Плотность, кг/м 3 Масса, кг Удельная нагрузка, кг/м 2
Брус (сосна) 9 х 0,15 х 0,1 х 3,3 = 0,4455 500 222,75 14,85
Доска (сосна) 15 х 0,04 = 0,6 500 300 20,0
Фанера 15 х 0,01 = 0,15 600 90 6,0
Линолеум 15 х 0,005 = 0,075 1600 120 8,0
Минвата 15 х 0,12-0,405 = 1,395 100 139,5 9,3
Итого: 58,15
С учетом k = 1,2 70
Расчет несущих балок

Переменная нагрузка — 150 х 1,2 = 180 кг/м 2 .

Общая нагрузка — 70 + 180 = 250 кг/м 2 .

Расчетная нагрузка на балку (qр) — 250 х 0,6 м = 150 кг/м (1,5 кг/см).

Расчёт допустимого прогиба

Принимаем допустимый прогиб межэтажного перекрытия — L / 250, т. е. для трёхметрового пролёта максимальный прогиб не должен превышать 330 / 250 = 1,32 см.

Так как балка обоими концами лежит на опоре, расчёт максимального прогиба ведётся по формуле:

  • h = (5 х qр х L4) / (384 х E х J)
  • qр — расчетная нагрузка на балку, qр = 1,5 кг/см;
  • L — длина балки, L = 330 см;
  • Е — модуль упругости, Е = 100 000 кг/см 2 (для древесины вдоль волокон по СНиП);
  • J — момент инерции, для бруса прямоугольного сечения J = 10 х 153 / 12 = 2812,5 см 4 .
Расчет несущих балок

Для нашего примера:

  • h = (5 х 1,5 х 3304) / (384 х 100000 х 2812,5) = 0,82 см

Полученный результат по сравнению с допустимым прогибом имеет 60% запас, что представляется чрезмерным. Следовательно, расстояние между балками можно увеличить, снизив их количество и повторить расчёт.

В заключение предлагаем посмотреть видео о расчёте перекрытия по деревянным балкам с помощью специальной программы: