Калькулятор балок – расчет для разнотипных конструкций

Балки в доме относятся обычно к стропильной системе или перекрытию, и, чтобы получить надежную конструкцию, эксплуатация которой может осуществляться без каких-либо опасений, необходимо использовать калькулятор балок.

Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия

Расстояние между стенами называется пролетом, и в помещении их насчитывается два, причем один пролет обязательно будет меньше другого, если форма комнаты не квадратная. Перемычки межэтажного или чердачного перекрытия следует укладывать по более короткому пролету, оптимальная длина которого – от 3 до 4 метров. При большем расстоянии могут потребоваться балки нестандартных размеров, что приведет к некоторой зыбкости настила. Оптимальным выходом в этом случае будет использование металлических поперечин.

Что касается сечения деревянного бруса, есть определенный стандарт, требующий, чтобы стороны балки соотносились как 7:5, то есть высота делится на 7 частей, и 5 из них должны составить ширину профиля. В этом случае деформация сечения исключается, если же отклониться от вышеуказанных показателей, то при ширине, превышающей высоту, получится прогиб, либо, при обратном несоответствии – загиб в сторону. Чтобы подобное не получилось из-за чрезмерной длины бруса, нужно знать, как рассчитать нагрузку на балку. В частности, допустимый прогиб вычисляется из соотношения к длине перемычки, как 1:200, то есть должен составлять 2 сантиметра на 4 метра.

Чтобы брус не провисал под тяжестью лагов и настила, а также предметов интерьера, можно выточить его снизу на несколько сантиметров, придав форму арки, в этом случае его высота должна иметь соответствующий запас.

Теперь обратимся к формулам. Тот же прогиб, о котором говорилось ранее, рассчитывается так: fнор = L/200, где L – длина пролета, а 200 – допустимое расстояние в сантиметрах на каждую единицу проседания бруса. Для железобетонной балки, распределенная нагрузка q на которую обычно приравнивается 400 кг/м2, расчет предельного изгибающего момента выполняется по формуле Мmax = (q · L2)/8. При этом количество арматуры и ее вес определяется по следующей таблице:

Площади поперечных сечений и масса арматурных стержней

 Диаметр,  мм

Площадь поперечного сечения, см2, при числе стержней

Масса 1 пог.м, кг

 Диаметр,  мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Проволочная и стержневая арматура

3

0.5

3

4

0.5

1

4

5

5

6

1.7

6

7

7

8

8

9

9

10

5.5

10

12

12

14

12.3

14

16

16

18

12.7

17.8

22.9

18

20

15.7

22

20

22

7.6

11.4

15.2

19

22

25

25

28

43.1

28

32

56.3

32

36

36

40

37.7

75.4

113.1

40

45

45

50

50

55

118.8

55

60

60

70

192.4

70

80

80

Семипроволочные канаты класса К-7

4.5

4.5

6

0.9

6

7.5

7.5

9

9

12

12

15

9.9

15

Читайте также:  Междуэтажное перекрытие по стальным балкам

Нагрузка на любую балку из достаточно однородного материала рассчитывается по ряду формул. Для начала высчитывается момент сопротивления W ≥ М/R. Здесь М – это максимальный изгибающий момент прилагаемой нагрузки, а R – расчетное сопротивление, которое берется из справочников в зависимости от используемого материала. Поскольку чаще всего балки имеют прямоугольную форму, момент сопротивления можно рассчитать иначе: Wz = b · h2 /6, где b является шириной балки, а h – высотой.

Основные требования к балкам перекрытия

  1. Балки изготавливают из древесины хвойных деревьев: она обладает достаточной прочностью. Влажность материала не должна превышать 14%: превышение этого параметра может стать причиной прогиба лаг под нагрузкой.
  2. Не допускаются пороки древесины, такие как синюшность, поражение плесенью, насекомыми-вредителями и грызунами.
  3. Перед укладкой балки обрабатывают антисептическим составом.
  4. Балка будет устойчива к изгибу, если ее стороны имеют соотношение по размерам как 7:5 (для брусьев).
  5. Прочность на изгиб определяется высотой лаг: чем больше значение этого параметра – тем большую нагрузку без прогиба выдержит балка.
  6. Чтобы перекрытие оставалось ровным даже под воздействием нагрузки, следует вытесать строительный подъем. Потолок нижнего яруса в этом случае будет иметь небольшой подъем в центральной части, но с увеличением нагрузки на перекрытие, он выровняется.
  7. При частой укладке лаг брусья и бревна допускается заменять досками, уложенными на ребро.
  8. Расход древесины будет более экономичным при изготовлении балок толщиной 50 и высотой 150… 180 мм. Ширина шага укладки при этом должна быть 400… 600 мм (это удобно для укладки плит утеплителя).
Основные требования к балкам перекрытия

В заключение – видеоурок с подробным изложением методики расчета балок перекрытия и других конструкционных элементов.

Как все устроено

Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна – невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.

Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию. От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.

Как все устроено
  1. Обеспечить их достаточную несущую способность при расчетных долговременных нагрузках;
  2. Выполнить эффективную межэтажную шумоизоляцию;
  3. Если речь идет о перекрытии над неотапливаемым подвалом или под неэксплуатируемым чердаком – организовать достаточно эффективную теплоизоляцию, соответствующую требованиям климатической зоны, в которой вы проживаете.

Первая задача решается подбором оптимальных сечения и шага балок. Максимальная длина деревянной балки перекрытия обычно ограничена 6 метрами – длиной поставляемого производителями бруса камерной сушки; при большем пролете сооружаются промежуточные несущие стены или опорные колонны.

Длина бруса ограничена размерами камер сушки.

Для решения второй и третьей задач межбалочное пространство заполняется утеплителем – стекло- или минеральной ватой, пенополистиролом, эковатой и прочими материалами. Их выбор – тема для отдельного исследования; на нем мы не станем заострять свое внимание.

Как все устроено

Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

  • На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .
Читайте также:  Какие перекрытия лучше — железобетонные или деревянные?

Крепление черепных брусков.

  • По ним без крепления укладываются доски толщиной от 25 мм.
  • По настилу расстилается пароизоляционная пленка . Она перекрывает и доски настила, и балки.
  • Между балками укладывается утеплитель .
  • Сверху он застилается гидроизоляцией (чаще всего в этой роли выступает обычный полиэтилен с проклеенными швами между полотнами).
  • По гидроизоляции настилается черновой пол – непосредственно по балкам (при достаточной толщине половой доски) или по перпендикулярным им лагам. В первом случае между балками и настилом набивается контробрешетка – рейка толщиной 20 мм, оставляющая под настилом просвет для вентиляции.
Как все устроено

Структура утепленного перекрытия.

Подшиваем потолок

Следующий этап предельно прост: на нижние полки деревянного двутавра укладывают подшивочную доску произвольной толщины, которая фиксируется произвольным способом. Доски также допускается укладывать с зазором, используя черновую подшивку как опору для теплоизоляции, особенно когда речь идет о плотных материалах вроде каменной ваты или ППС. Это несколько снизит собственный вес перекрытия.

Подшиваем потолок

Доски не следует подгонять слишком плотно, оставляйте по 3–5 мм зазор на деформацию при усушке. Если же вы хотите сразу заложить вагонку под лак, оставляя балки открытыми, потрудитесь изолировать утеплитель от просыпания и выветривания, оставляйте зазор на торцах реек не менее 2–3 мм.

Размеры деревянных двутавровых балок

Размеры и вес деревянной двутавровой балки регламентируются ГОСТ 30244-94 и 8486-86Е, а также некоторыми нормативами СНиП. К нормируемым показателям относится высота изделия, толщина и ширина полки и толщина перегородки;

  • высота деревянной двутавровой балки варьируется от 117,6 до 1013 мм;
  • ширина полки находится в диапазоне 64-320 мм;
  • толщина стенки варьируется от 3,8 до 19,5 мм;
  • вес изделия колеблется от 8,7 до 314,5 кг.

Важно! По нормам ГОСТ при изготовлении двутавра для перекрытия можно использовать доски хвойных пород не ниже 2 сорта.

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Задача перекрытий в здании – выполнять несущую и ограждающую функции, обеспечивать пространственную жесткость сооружения, его устойчивость, разделять этажи, соединять между собой стены, передавая им нагрузку. В малоэтажном строительстве есть несколько вариантов обустройства межэтажных перекрытий. Один из них – перекрытие по металлическим балкам. Их можно также использовать для устройства чердачных и подвальных перекрытий.

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Преимущества металлических перекрытий

Металлоконструкции в отличие от деревянных балок надежнее в плане пожаробезопасности, стойкости к биологической угрозе (плесень, грибок). Они:

  • значительно прочнее деревянных балок, при меньшей толщине выдерживают большие нагрузки. Их использование позволяет сэкономить место, дать больше полезного пространства;
  • могут быть уложены на пролеты до 24 метров. Двутавровое (швеллерное) сечение металлопроката сохраняет статичность, устойчиво к изменениям амплитуды перекрытий, не подвержено прогибам.

К недостаткам металлических перекрытий многие относят невысокие теплоизоляционные, звукоизоляционные параметры, а также вероятность коррозии. Предотвратить последнюю можно путем тщательной антикоррозийной обработки металла перед монтажом. Чтобы устранить недостатки по звукоизоляции, концы двутавров оборачивают войлоком, наглухо заделывают в кирпичные стены цементным раствором, фиксируют анкерными болтами.

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Большой вес металла, возможно, потребует применения крана при монтаже конструкции. Изменить размеры балок, обрезать или нарастить их, используя сварочный аппарат, будет очень трудно. Вследствие этого надо очень точно снимать размеры пролетов, прежде чем заказать металлопрокат на предприятии.

Читайте также:  Половые балки на бетон: монтаж и выравнивание лаг

Единственные ограничения в применении перекрытий по металлическим балкам – финансовая сторона, а также размер, тип строения. Несущая часть постройки, стены здания должны выдерживать вес металлопроката, поэтому прежде, чем покупать материалы, надо рассчитать нагрузки на балочные перекрытия.

Расчет балочных перекрытий

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

При выборе сечения двутавровых балок, швеллера или уголка учитывают шаг установки (не больше одного метра), ширину пролета, суммарную нагрузку от кровли и наката. Для чердачного перекрытия расчетное значение 75 кг/кв. м. При устройстве межэтажного и цокольного перекрытий рабочая нагрузка увеличивается практически вдвое (150 кг/кв. м), поэтому сечение сортового проката также увеличивают. Он должен обладать достаточной несущей способностью.

Виды межэтажных перекрытий по металлическим балкам

При строительстве частных домов, коттеджей накаты на перекрытие по металлическим балкам делают:

  • деревянными, когда проемы между швеллерами заполняют досками. Это вариант сгораемого заполнения;
  • с использованием облегченной железобетонной плиты (несгораемое наполнение);
  • монолитными;
  • монолитными на несущий профнастил, последний имеет высокий профиль и дополнительные ребра жесткости.
Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Устраивая деревянный настил по металлическим балкам, между двутаврами укладывают деревянные щиты. Снизу к ним прибивают дранку и оштукатуривают потолок нижнего этажа. Для обустройства пола верхнего этажа на стальные балки кладут деревянные лаги, а на них пол. В пространстве между полом и щитами устраивают гидроизоляцию соответствующих элементов, насыпают шумоизоляционный материал.

При использовании сборных железобетонных плит их укладывают на верхние и нижние полки двутавра, делая зачеканку цементным раствором нижних ж/б плит и насыпав на них звукоизоляцию. К балкам снизу приваривают сетку, по которой оштукатуривают потолок. Сверху можно положить ОСП, а затем пол.

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Ж/б монолит имеет лучшие характеристики в сравнении с ж/б плитами. Благодаря монолитной структуре, у него лучше параметры теплоизоляции и шумопоглощения. Приступая к расчетам монолитного перекрытия по металлическим балкам, за основу берите наружный периметр несущей стены. Для создания опалубки используйте водостойкую фанеру, удерживайте ее с помощью временных опор. Чтобы самостоятельно рассчитать толщину плиты, выбрать сортамент арматуры либо сетки для армирования, воспользуйтесь соответствующими справочниками и пособиями по проектированию и армированию железобетонных конструкций, СНИПами.

Изготовление монолитного перекрытия по профлисту – относительно новая технология. Поверх стальных балок крепят саморезами профнастил (несъемную опалубку), ими же крепятся листы между собой. Чтобы устранить проседание профлистов под них ставят временные опоры. Для увеличения прочности конструкции в пазы профлиста помещают армирующие стержни.

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Правильные расчеты, соблюдение технологии монтажа и качество материалов – все это определяет качество междуэтажного перекрытия.