Как произвести расчет однопролетных деревянных балок перекрытия?

Планируя строительство загородного коттеджа, владельцу приходится решать непростой вопрос выбора перекрытий. Одни подрядчики советуют ему использовать железобетонные панели, другие настаивают на использовании в качестве перекрытия деревянных балок.

Области применения и расчет деревянных перекрытий

Перекрытия по деревянным балкам рекомендуется применять:

  • в зданиях, построенных из древесины (каркасных и рубленых);
  • в дачных домах, рассчитанных на летнюю эксплуатацию;
  • в хозяйственных постройках (сараях, банях, мастерских);
  • в быстровозводимых домах сборно-разборного типа.

Кроме перечисленных вариантов, деревянные конструкции для межэтажных перекрытий можно использовать в коттеджах, предназначенных для круглогодичного проживания. Только в этом случае нужно использовать двухрядную систему установки балок, о которой мы рассказали выше.

Подбирать сечение бруса по принципу «чем толще, тем лучше», мы не советуем. Есть простая методика расчета, взятая из строительных нормативов.

Согласно ей, высота деревянной балки должна быть не меньше 1/25 размера перекрываемого пролета. Например, при 4-х метровом расстоянии между стенами нужно купить пиловочник с высотой сечения (Н) не менее, чем 400/25 = 16 см при толщине (S) 12 см. Для создания запаса прочности найденные параметры можно увеличить на 2-3 см.

Второй параметр, который нужно правильно выбрать — количество балок. Он зависит от их шага (расстояния между центральными осями). Зная сечение бруса и размер пролета, шаг определяют из таблицы.

Таблица. Выбор шага балок

Указанная в таблице расчетная нагрузка 350-400 кг/м2 является максимальной для второго этажа. Если он не будет жилым, то ее величина не превысит 250 кг/м2.

Планируя раскладку брусьев, нужно учесть, что два крайних должны отступать от торцевых стен не менее, чем на 5 см. Остальные балки распределяют по стенам равномерно (в соответствии с выбранным шагом).

Расчет металлической балки перекрытия

Бывают случаи, когда деревянные балки для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба.

Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.

Калькуляторы по теме:

  • Сбор нагрузок на балки перекрытия онлайн.

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Длина пролета (L) — расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.

Шаг балок (Р) — шаг по центру балок, через который они укладываются.

Вид перекрытия — в случае, если на последнем этаже Вы жить не будете, и он не будет сильно захламляться милыми Вашему сердцу вещами, то выбирается «Чердачное», в остальных случаях — «Междуэтажное».

Читайте также:  Гидроизоляция стыков бетонных плит и перекрытий

Длина стены (Х) — длина стены, на которую опираются балки.

Характеристики балки:

Длина балки (А) — самый большой размер балки.

Вес 1 п.м. — данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).

Расчетное сопротивление Ry — данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:

  • С235 — Ry = 230 МПа;
  • С255 — Ry = 250 МПа;
  • С345 — Ry = 335 МПа;

Но обычно в расчете используется Ry = 210 МПа для того, чтобы обезопасить себя от разного рода «форс-мажерных» ситуаций. Все-таки в России живем — привезут металлопрокат из стали не той марки и все…

Модуль упругости Е — этот параметр зависит от вида металла. Для самых распространенных его значение равно:

  • сталь — Е = 200 000 МПа;
  • алюминий — Е = 70 000 МПа.

Нагрузка:

Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие.

Цена за 1 т — стоимость 1 тонны металлопроката.

Результат

Расчет по прочности:

Wтреб — требуемый момент сопротивления профиля. Находится по сортаменту (есть ГОСТах на профили). Направление (х-х, y-y) выбирается в зависимости от того, как будет лежать балка. Например, для швеллера и двутавра, если Вы хотите их поставить (т.е. больший размер направлен вверх — [ и Ι), нужно выбирать «x-x».

Расчет по прогибу:

Jтреб — минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и Wтреб.

Другие параметры:

Количество балок — общее количество балок, которое получается при укладки их по стене X с шагом P.

Общая масса — вес всех балок длиной А.

Стоимость — затраты на покупку металлических балок перекрытия.

Назначение калькулятора

В частном строительстве в качестве лагов перекрытия используют деревянный брус. Дерево как строительный материал имеет больше достоинств, чем недостатков. Единственное, что настораживает при выборе – это горючесть древесины.

В корне неверно считать, что бетон не горит. Он начинает трескаться при температуре 250 – 300 градусов, а при температуре 550 градусов перекрытия осыпаются. Дерево, обработанное специальными составами, загорается очень медленно, и даже обугленные брусья могут служить надежной опорой еще многие годы.

Такая надежность возможна только в том случае, если брус уложен с запасом прочности. При эксплуатации деревянные брусья работают на изгиб и должны выдерживать постоянную нагрузку.

К таковым относится все, что лежит над перекрытием: пол, перегородки, мебель, техника люди и так далее. Нормы требуют нагрузки брать с запасом. Расчет деревянных балок перекрытия онлайн калькулятор осуществляет для того, чтобы найти такое сочетание длины и сечения, при которых прочность будет оптимальной.

Деревянные лаги в доме из бетонных блоков

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.

Читайте также:  Монолитное перекрытие по профнастилу из бетона своими руками

Расчет несущих балок

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)

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

Расчет несущих балок

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

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.

Расчет несущих балок

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

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).

Расчет несущих балок

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

Читайте также:  Способы усиления деревянных балок перекрытия

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/

Когда необходимо усиливать лаги?

Если хозяин дома заметил провисание верхнего этажа, то первое, что необходимо сделать, провести несложные измерения и оценить состояние конструкций, величину статической нагрузки, чтобы определить величину провисания потолка или изменения кривизны пола для принятия решения о необходимости усиления лаг.

Любые перекрытия под действием собственного веса, статической нагрузки установленных на них конструкций и предметов прогибаются с течением времени. Допустимая величина провисания принимается 1:300, то есть, если трехметровая балка прогнулась на 10 мм, поводов для беспокойства нет, но если эта величина больше, то необходимо принимать меры к устранению деформации и усилению конструкции.

Усиление металлоконструкций

Металлические конструкции, использованные в качестве балок межэтажного перекрытия, можно усилить при помощи дополнительных изделий из металлопроката при помощи сварки или болтового соединения. Для этого разбирается поверхность пола или потолка, если необходимо, под балки перекрытия заводятся регулируемые подпорки для устранения деформации, и производится усиление конструкции стандартными изделиями из металлопроката необходимого сечения, расчет которого выполняется с применением специальных таблиц и методик.

Усиление деревянных элементов

Существующие конструкционные элементы деревянного перекрытия в зависимости от их состояния можно усилить несколькими способами:

  1. При помощи накладок из бруса, выполнив несложный математический расчет, когда из табличного значения сечения необходимой балки перекрытия отнимается ширина существующего бруса. Брус и балка скрепляются при помощи болтов с металлическими накладками, препятствующими разрушению древесины в месте крепления и ослаблению конструкции. Существующая балка приподнимается домкратами до получения ровной поверхности пола, после чего накладка и балка скрепляются между собой;
  2. Используя в качестве накладок металлические полосы толщиной 10 мм и шириной на 10-20% меньше высоты бруса. Для предотвращения деформации полосы и снижения прочности количество крепежных болтов должно быть увеличено на 25% по сравнению с деревянными элементами. Накладки устанавливаются с одной или двух сторон балки в зависимости от величины нагрузки на несущие элементы пола верхнего этажа;
  3. Деревянные балки перекрытия, поврежденные насекомыми или гнилостными бактериями можно усиливать при помощи протезов, сваренных из прутка в виде пространственной фермы, или при помощи из швеллера необходимого размера. Швеллер, устанавливаемый в качестве протеза, подбирается из стандартного ряда металлопроката, а для изготовления пространственной прутковой фермы требуется выполнить достаточно сложный расчет прочности, который под силу только квалифицированному специалисту.
  4. Усиление несущей способности межэтажных конструкций можно выполнить путем установки дополнительного количества балок, но эти работы требуют изготовления отверстий в несущих стенах, что в некоторых случаях выполнить затруднительно.

Используя металлические элементы для усиления несущих межэтажных конструкций, особенно это касается разрушенных частей, подлежащих удалению, следует предусмотреть установку элементов, на которые будут закрепляться половые доски верхнего этажа. Крепление должно быть надежным и долговечным, исключающим возможность разбалтывания и появления скрипов.

Усиленные различными способами лаги позволяют увеличить грузоподъемность несущих межэтажных конструкций и общую безопасность эксплуатации существующих строений без значительных капиталовложений и большого объема строительных работ.