Фото строителей на балке в Америке и свойства деревянных балок перекрытия

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 2.01.07–85 (СП 20.13330.2011).

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/м3
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/м2
Паркет, 20 мм, щитовой	14 кг/м2
Пенобетон	300–1000
Пенопласт	60
Плитка керамическая	18 кг/м2
Рубероид	600
Сетка проволочная	1,9–2,35 кг/м2
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/м2.

2. Переменная нагрузка

Обстановка комнаты, люди, животные — всё это переменная нагрузка на перекрытие. Согласно табл. 8.3 СП 20.13330.2011, для жилых помещений нормативная распределённая нагрузка составляет 150 кг/м2.

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/м2;
1,3 — при удельной массе больше 200 кг/м2.

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 м2) приведен в таблице 3.

Таблица 3

Материал	Объем, м3	Плотность, кг/м3	Масса, кг	Удельная нагрузка, кг/м2
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/м2.

Общая нагрузка — 70 + 180 = 250 кг/м2.

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)

где:

qр — расчетная нагрузка на балку, qр = 1,5 кг/см;
L — длина балки, L = 330 см;
Е — модуль упругости, Е = 100 000 кг/см2 (для древесины вдоль волокон по СНиП);
J — момент инерции, для бруса прямоугольного сечения J = 10 х 153 / 12 = 2812,5 см4.

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:

рмнт.ру

27.03.17

Выбор материалов по виду древесины и размерам ↑

При возведении частного дома, когда сооружается межэтажное перекрытие по деревянным балкам своими руками, успех дела во многом зависит от правильности выбора строительного материала. Брусы, являющиеся опорой всей конструкции, не только воспринимают собственный вес – на них давит масса настила, воздействуют эксплуатационные нагрузки.

Перекрытие в доме

Что учитывать при выборе пиломатериала ↑

Для таких целей рекомендуется выбирать древесину хвойных пород или лиственницы, так как такой материал обладает лучшей прочностью относительно древесины лиственных пород. Бруски, доски либо бревна должны быть сухими – допускается влажность, не превышающая 14%. Обычно такую влажность пиломатериал приобретает за год при создании правильных условий хранения.

Замер влажности древесины

У балок не должно быть большое количество сучков, желательно отбраковывать лес, имеющий ярко выраженные косослой либо свилеватость – волокна должны располагаться вдоль бруса или доски. Хорошо, если была проведена обработка пиломатериала антисептиком и составом, повышающим огнестойкость древесины.

Косослой

Свилеватость

Подбор брусков или бревен по размерам ↑

В зависимости от того, где используются деревянные перекрытия, необходимо делать выбор брусков или досок по размерам сечения, от которого зависит надежность конструкции. Если строится межэтажная площадка, то к сечению предъявляются одни требования, а когда выполняется постройка чердака, толщина балок может быть меньше. Подбирая материал, можно руководствоваться таблицами, дающими возможность рассчитать сечение используемых досок, бревен или бруса.

Расчет сечения бруса в зависимости от длины пролета при ориентировочной нагрузке 350-400 кг/м²

Расчет диаметра бревна в зависимости от длины пролета при нагрузке в 400 кг/м²

Хотя можно не брать повышенное значение нагрузки на полы, если в помещении не планируется размещать большое количество мебели или других предметов интерьера. В этом случае поможет другая таблица, помогающая подбирать сечение балок, учитывая загруженность напольного покрытия в помещении.

Выбор сечения бруса в зависимости от нагрузки и ширины пролета

Подготовка брусков или досок к укладке ↑

Грамотно выбрав материал, приступают к монтажу межэтажного настила. Правильно сделанное деревянное перекрытие в доме обеспечивает крепость всего каркаса строения, а для этого необходимо точно отмерить длину балок и выверено их расположить.

Из подобранного по сечению материала подготавливаются брусы с точным размером, включающим расстояние «запаса», который будет играть роль опоры конструкции на несущие стены. Для опоры необходимо использовать не менее 10 см бруска, а в качестве опорной площадки обычно используют не менее 2/3 толщины стены.

Длина пролета, в котором укладывается перекрытие, для безопасности не должна составлять более 6 м. Идеальное перекрываемое расстояние должно соответствовать 4-5 м. Когда готовится проект дома, проектировщик старается расположить несущие конструкции из древесины таким образом, чтобы брусы располагались параллельно меньшей стороне помещения либо строения.

Рассчитывая шаг, с которым укладываются подготовленные бруски или доски, необходимо использовать данные, отраженные в СНиП 2.01.07-85. Согласно этому документу, нужно руководствоваться следующими значениями допустимой суммарной нагрузки:

для межэтажных перекрытий, включая цокольные 350-400 кг/м²;
для не нагружаемого чердачного помещения 130-150 кг/м²;
для используемого чердачного помещения до 250 кг/м².

Расчет шага распределения брусков или досок

Чтобы правильно распределить слеги, можно использовать таблицу расчета шага, позволяющего сделать перекрытие второго этажа по деревянным балкам достаточно прочным.

Распределение балок под перекрытие

Расчет балки на прогиб (изгиб)

Методика определения прогиба балки значительно проще. При распределенной нагрузке, применяется формула:

Прогиб балки (формула): f = (5 × q × l4 ) / (384 × E × I)

q – величина нагрузки на перекрытие;
l – величина пролета перекрытия;
E – модуль упругости;
I – момент инерции.

Первые два параметра нам известны, модуль упругости для древесины обычно принимается равным 100 000 кгс/м², хотя это и не всегда так, а момент инерции, в зависимости от формы сечения, рассчитывается по разным формулам. Для прямоугольника:

Момент инерции (формула): I = b × h3 /12

b – ширина балки;
h – высота балки.

Собирая все в кучу, мы получим итоговую формулу расчета прогиба балки:

Прогиб балки (итоговая формула): f = (5 × q × l4 ) / (384 × E × (b × h3 / 12))

После того, как вы получите искомое значение, нужно сравнить его с величиной допустимого (предельного) прогиба балки в долях от пролета. Этот параметр устанавливается СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»:

Элементы конструкций	Максимальный прогиб балки, не более
1. Балки междуэтажных перекрытий	L/250
2. Балки чердачных перекрытий	L/200
3. Перекрытия при наличии стяжки/штукатурки	L/350

Например, для межэтажных перекрытий при длине пролета равной 400 см мы получим условие – 400/250, т.е. предельно возможный изгиб в данной ситуации 1,6 см.

Если ваше значение f превышает его, необходимо изменять сечение балки в большую сторону, до тех пор, пока оно не станет меньше величины предельного прогиба.

Наш калькулятор прогиба деревянной балки сам подберет нужные параметры сечения и избавит вас от сложных громоздких вычислений.

Конечные параметры балки

После того, как вы подберете сечение при расчете на прочность и прогиб/изгиб, можно будет определить минимально допустимые параметры балки.

Предположим, что при расчете на прочность вы получили сечение – 165х150 мм, а при расчете на прогиб – 239х150 мм. Очевидно, что в подобной ситуации следует выбирать наибольшую величину, то есть значение на прогиб, поскольку если вы сделаете ровно наоборот, перекрытие выдержит нагрузку, но очень сильно деформируется и ни о каком ровном потолке не может быть и речи.

В результате расчета несущей способности деревянной балки, мы используем сечение равное 239х150 мм, но тут сталкиваемся с очередной проблемой – балок такого размера серийно никто не производит. В этом случае нужно производить округление обязательно в большую сторону, обычно кратно 50 мм, т.е. нам подойдет балка 250х150 мм. В некоторых ситуациях, можно обратиться к ГОСТ 24454-06, в нем указаны все типовые размеры материалов.

Расчет балки онлайн без знания сопромата – одно из главных преимуществ сервиса KALK.PRO.

Подробности

Применение цельного бруса и досок

В случае использования деревянного цельного бруса или досок для обустройства перекрытия длину пролета стоит выбрать в пределах от 4 до 6 метров, что в 2 раза меньше от максимальной дистанции при применении конструкций из клееного бруса для строительства. Элементы из зафиксированных между собой досок довольно часто делают прямиком на строительном объекте.

Клееный брус

Для того, чтобы увеличивать прочность или размер цельных балок, их стоит скреплять между собой вручную при установке перекрытий. Для тех же целей используют сделанный на предприятии клееный брус. Он сделан из нескольких скрепленных между собой брусков. Толщина каждого из элементов может быть отрегулирована числом склеенных между собой изделий. Клееный брус делают на специальных заводах способом прессования, причем его длина достигает до 12 метров. Изделия в готовом виде сохраняют свойства и характеристики цельного пиломатериала, в них можно вбить гвозди без утраты прочность или разрезать их на составляющие нужных размеров. Единственным минусом таких типов конструкций считается высокая цена. Требуется тщательно все просчитать перед монтажом перекрытий на первом этаже по балкам из древесины.

Как своими руками сделать клееный элемент

Есть несколько вариация для самостоятельного изготовления клееного бруса:

Скрепление ламелей с применением специализированных элементов, а еще вставок из металла.
Склеивание пары деталей в виде буквы Z.
Скрепление 3 элементов в единую конструкцию.

После этого стоит нанести клей тонким слоем (в 0.1-0.2 см) на зачищенные и заранее обработанные поверхности. Нижнюю и верхнюю доски стоит укладывают на центральный брус так, чтобы они были расположены в единой плоскости. Для фиксирования элементов применяют струбцины, которые монтируют на балке спустя каждые 0.5 метров. Время отвердевания клеевого состава прописано производителем (как правило, не более 2 дней).

Ремонт или смена отдельных балок при разборке перекрытия

Демонтаж деревянного перекрытия

состоит:

из удаления засыпки (утеплителя),
разборки подборов (наката ),
разборки подшивки потолка и балок .

Смену отдельных балок

при разборкедеревянного перекрытия производят с соблюдением следующих правил:

подшивку аккуратно вырезают в пределах двух пролетов, смежных с балкой;
накат со смазкой и засыпкой удаляютв пределах двух пролётов , смежных с балкой;
разрушенную балку удаляют и в случае поражения домовым грибком сжигают;
для удобства закладки новой балки гнездо во второй стене расширяют и углубляют;
гнезда в кладке антисептируют;
снятые детали наката и подшивку тщательно осматривают для выявления грибка и антисептируют;
площадь сечения балки проверяют на соответствие условиям прочности и жёсткости (влажность материала не должна превышать 20%);
концы балки антисептируют, оборачивают толем и опирают на кладку;
временно углубленное и уширенное гнездо в кладкевнутренней стены тщательно заделывают кирпичом;
верх балки плотно соприкасаютс полом или с половыми лагами ;
накат, смазку, засыпку и подшивку после установки балки восстанавливают;
отклонение балки от плоскостии подшивки потолка допускается не более чем на2 мм .

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Виды натяжных потолков

Что нужно для того чтобы сделать правильный расчёт

Расчёт несущей способности и прогиба деревянных балок не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. Чтобы определить, сколько досок вам нужно, а также, какой у них должен быть размер необходимо потратить немало времени, или же вы просто можете воспользоваться нашим калькулятором.

Во-первых, нужно замерить пролёт, который вы собираетесь перекрыть деревянными балками

Во-вторых, уделите повышенное внимание методу крепления

Крайне важно, насколько глубоко фиксирующие элементы будут заходить в стену. Только после этого вы сможете сделать расчёт несущей способности вместе с прогибом и ряда других не менее важных параметров

Только после этого вы сможете сделать расчёт несущей способности вместе с прогибом и ряда других не менее важных параметров.

Длина

Важно ! Если деревянные балки заделываться в стены — это напрямую влияет на их длину и все дальнейшие расчёты. При подсчёте особое значение имеет материал, из которого сделан дом

Если это кирпич, доски будут монтироваться внутрь гнёзд. Приблизительная глубина около 100—150 мм

При подсчёте особое значение имеет материал, из которого сделан дом. Если это кирпич, доски будут монтироваться внутрь гнёзд. Приблизительная глубина около 100—150 мм.

Когда речь идёт о деревянных постройках параметры согласно СНиПам сильно меняются. Теперь достаточно глубины в 70—90 мм. Естественно, что из-за этого также изменится конечная несущая способность.

Если в процессе монтажа применяются хомуты или кронштейны, то длина брёвен или досок соответствует проёму. Проще говоря, высчитайте расстояние от стены до стены и в итоге сможете узнать несущую способность всей конструкции.

Важно ! При формировании ската крыши брёвна выносятся за стены на 30—50 сантиметров. Это нужно учесть при подсчёте способности конструкции противостоять нагрузкам

К сожалению, далеко не всё зависит от фантазии архитектора, когда дело касается исключительно математики. Для обрезной доски максимальная длина шесть метров

. В противном случае несущая способность уменьшается, а прогиб становится больше.

Само собой, что сейчас не редкость дома, у которых пролёт достигает 10—12 метров. В таком случае используется клееный брус. Он может быть двутавровым или же прямоугольным

. Также для большей надёжности можно использовать опоры. В их качестве идеально подходят дополнительные стены или колоны.

Совет ! Многие строители при необходимости перекрыть длинный пролёт используют фермы.

Каркасный дом из двутавровых балок

Применение двутавров в домостроении позволяет в четыре раза увеличить прочную конструкцию стен, по сравнению с простыми каркасными строениями. В итоге здание, выстроенное по канадской технологии из этого материала, получается надежным и облегченным, а возведение дома – сравнительно недорогим и с сокращенными сроками.

Достоинства такого строения:

Ровные стены внутри и снаружи дома;
Увеличенная прочность и устойчивость остова;
Отсутствие прогиба, кручения и гниения перекрытия;
Длительный срок службы;
Сравнительно невысокая стоимость строительства здания из двутавровых балок.

К тому же при возведении каркаса дома можно незаметно установить в проемах изделия все коммуникационные магистрали и электропроводку.

Технология монтажа балок перекрытия

Монтаж балок перекрытия целесообразно укладывать вдоль более короткой стены под прямым углом к более длинной стене. Не забывайте про ограничение ширины пролета между стенами. Этим параметром определяется приходящаяся на балку нагрузка. Чем больше ширина пролета, тем чаще должны быть установлены балки. Для междуэтажного перекрытия ширина пролета должна составлять не более 5 м, для чердачного не более 6 м. Не стоит пренебрегать технологическими расчетами нагрузок на деревянные балочные перекрытия. Это чревато провисанием потолка или проломом перекрытия, что повлечет не только финансовый ущерб, но и создаст угрозу для здоровья и жизни людей, находящихся в здании. Это типовая технология монтажа балок, теперь переходим к следующему этапу.

Выбор материалов по виду древесины и размерам ↑

При возведении частного дома, когда сооружается межэтажное перекрытие по деревянным балкам своими руками, успех дела во многом зависит от правильности выбора строительного материала. Брусы, являющиеся опорой всей конструкции, не только воспринимают собственный вес – на них давит масса настила, воздействуют эксплуатационные нагрузки.

Перекрытие в доме