Калькулятор балок – расчет для разнотипных конструкций

Назначение перекрытия – разделять этажи в доме, а также нести и распределять нагрузку от расположенных вверху составляющих – стен, крыши, коммуникаций, мебели, деталей интерьера.

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

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.

Требования к деревянным брусьям для перекрытий

В перекрытиях участвует не только брус, но и бревна, которые обтесывает с 3х сторон, также могут применять доски, скрепленные между собой.

Когда выбирают материал перекрытия, все элементы конструкции тщательно осматривают на наличие повреждений, дефектов, на наличие паразитов, к примеру, шашеля.

На качество деревянных заготовок влияет его просушка, поскольку уровень влажности не должен быть более 14%, в противном случае доски и бревна будут менее прочными и возможны прогибы в местах нагрузок. Типовой размер балки предполагает ее толщину в 1/24 от всей длины.

То есть при длине в 5 метров, ширина должна быть не менее 20 сантиметров. Если подобрать нужный диаметр не представляется возможным, необходимо скреплять между собой несколько балок.

Расчет нагрузок на перекрытие учитывает вес самого тяжелого, а также средние показатели давления обстановки дома, владельцев и прочих предметов.  Усредненное значение давление принимают 400 килограмм на квадратный метр.  К полученным показателям нужно добавить 30-40% для хорошего запаса прочности.

Каждая балка имеет прогиб,  минимальное значение которого – 1/300 от длины. В связи с этим, необходимо делать конструкции типа подъемов, чтобы снизить этот показатель. Лиственные породы дерева работаю на изгиб плохо при балочно-брусовом перекрытии, потому их не применяют для этих целей.

Что собой представляют деревянные двутавровые балки перекрытия

Из деревянных двутавровых балок перекрытия своими руками монтируют стропильные системы и сооружают перемычки между этажами.

Читайте также:  Как укладывать плиты перекрытия на фундамент?

Этот современный материал выпускается по международным стандартам с применением передовой технологии, позволяющей получить отличный строительный продукт нового поколения.

Это прекрасное решение для частного строительства всех типов конструкций, начиная от каркасного дома или блочной постройки и заканчивая деревянным теремом из сруба.

Сфера использования

Двутавровая балка встречается не только в частном строительстве, но и является неотъемлемым атрибутом на стройплощадках, где монтируют промышленные помещения, торговые центры, офисные здания и т. п. В малоэтажных домах этот деревянный элемент выступает как несущая конструкция в составе стропильной системы, на чердаках, мансардах стеновых и кровельных каркасах.

Пояса двутавровой балки сделаны из цельной древесины, а поперечина — из стружечной плиты

С помощью такого решения можно отказаться от перекрытий из досок, металлических профилей и ЖБ плит.

Такие балки состоят из комбинированных материалов: пояса созданы из цельной древесины, а поперечина выполнена из стружечной плиты.

Эти деревянные перекрытия более чем в три раза увеличивают жесткость стен, благодаря чему каркасное сооружение приобретает прочность, существенно не увеличивая вес.

Что собой представляют деревянные двутавровые балки перекрытия

Техническая характеристика

Современный материал для перекрытий выпускается в промышленных масштабах на новейшей заводской линии. Для его изготовления применяют клееный деревянный брус, тщательно просушенный в камере, и стружечную плиту (OSB, OSP). По конфигурации балка очень похожа на рельс и имеет такие особенности:

Стандартные размеры балки

  • фанера, из которой собраны боковые стойки, устойчива к влаге, ее толщина может варьироваться в диапазоне 24 – 27 мм. Также в состав балки входит полка из древесины, обработанная антисептическим средством;
  • фанерная стойка интегрируется в полки при помощи технологических пазов;
  • детали между собой соединены водотермостойким клеевым составом;
  • снаружи балка покрыта краской с водоотталкивающей способностью.

Самые востребованные размеры перекрытия:

  • габариты балки – 200х80 мм;
  • толщина фанерной перемычки – 27 мм.

Положительные характеристики

Удачная комбинация «дерево – стружечная плита — дерево» здесь отсутствуют те недостатки, которые встречаются у натуральной древесины. Двутавровое сечение служит своеобразным усилителем, благодаря чему прочность перемычки увеличивается многократно, и изделие по своим техническим характеристикам может смело становиться в один ряд с бетонными и ЖБИ перекрытиями.

Подбор сечения бруса

Крепление деревянных балок к стенам сруба.

Балки применяют прямоугольного или квадратного сечения. У прямоугольного бруса широкая сторона должна располагаться вертикально. Это повышает жесткость конструкции и уменьшает прогиб перекрытия. Наиболее распространенные сечения: 100×100 мм, 100×250 мм, 150×150 мм, 150х250 мм.

Исходя из проектного расчета, могут использоваться и другие сечения. Чтобы правильно подобрать сечение балки, надо рассчитать нагрузку на ее погонный метр. Она будет состоять из веса самого бруса, элементов конструкции перекрытия, мебели и предметов верхнего этажа, а также веса людей. Нагрузки надо округлять в большую сторону, создавая определенный запас прочности конструкции.

Нагрузки, кг/пог.м Сечение балок при длине пролета, м
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
150 5×14 5×16 6×18 8×18 8×20 10×20 10×22
200 5×16 5×18 7×18 7×20 10×20 12×22 14×22
250 6×16 6×18 7×20 10×20 12×20 14×22 16×22
350 7×16 7×18 8×20 10×22 12×22 16×22 20×00

Как рассчитать нужный диаметр бруса

Чтоб определиться с сечением деревянных элементов, нужно разбить длину помещения на шаг так, чтоб в результате получить цифру в пределах от 0,6 м до 1 м. Например, если длина помещения составляет 7,3 м, то ее необходимо разделить на 10, расчетный шаг будет 0,73 м. Затем, исходя из указанной в тексте таблицы, подбираем нужное для конкретного случая сечение деревянных балок.

Таблица 1. Сечение деревянных балок

Как рассчитать нужный диаметр бруса

Исходя из данных этой таблички, если длина пролета 4,0 м и шаг 0,6, то нужен брус с толщиной 100 мм, и высотой 200 мм. Истинная длина бруса увеличивается на размер его опирания с двух сторон, поэтому его длину рассчитываем так:

Цокольное перекрытие

Нельзя забывать, что ширина пролета для цокольного перекрытия по деревянному брусу не может быть больше 5 м. Также необходимо ответственно подходить к расчету нагрузок на деревянное перекрытие, так как неправильно подобранные показатели могут привести к провисанию потолка или его разрушению, что может повлечь не только материальные затраты, но и угрожать жизни людей.

Как рассчитать нужный диаметр бруса

Современные компьютерные программы позволяют выполнять расчеты нагрузки на перекрытия с достаточной точностью. Поэтому, если есть сомнения, можно перепроверить с их помощью предполагаемые вами показатели.

Читайте также:  Порядок работ по устройству монолитного перекрытия

Способы усиления балок перекрытия

Точно подобрать вариант поможет специалист. Перед принятием решения проводят визуальный осмотр конструкции. По возможности выполняют более точные испытания на прочность. После проверки выбирают оптимальный метод усиления, учитывая:

Способы усиления балок перекрытия
  • процент износа и повреждения;
  • условия работы;
  • конструктивные особенности здания и требования к помещениям (нужно ли сохранить свободное пространство, есть ли возможность уменьшить высоту помещения и т.п.).
Способы усиления балок перекрытия

Выделяют два пути увеличения несущей способности:

Способы усиления балок перекрытия
  • усиление сечения балок;
  • изменение условий работы (уменьшение пролета, шага несущих элементов или нагрузки).
Способы усиления балок перекрытия

При серьезных повреждениях рекомендуют совмещать два этих варианта.

Способы усиления балок перекрытия

Способы усиления балок перекрытия

Дополнительное опирание

В тех случаях, когда стропильную ногу необходимо разгрузить, подкосы или стойки устанавливают, как правило, не на балки перекрытия, а на лежень, который укладывается на несущие стены. Такую конструкцию называют наслонной.

Дополнительное опирание

Конструкции с опорой на несущие стены называются наслонными

Но, бывают случаи, когда строение не имеет ни внутренних несущих стен, ни колонн. В результате конструкцию можно сделать только висячей.

Дополнительное опирание

Классическая висячая система подразумевает опирание ноги только на две точки – мауэрлат или балку перекрытия и коньковый прогон. Однако если здание большое или кровля пологая с длинными скатами, может потребоваться усиление конструкции для предотвращения деформации скатов.

Схема устройства висячей системы

Дополнительное опирание

В таких ситуациях и приходят на помощь стойки и подкосы, установленные на перекрытия. Напомню, что подкосы, в отличие от стоек, устанавливаются под углом. Чаще всего их монтируют с двух сторон стойки, подпирающей коньковый прогон, но встречаются и другие варианты их расположения.

Стойки крепятся к стропилам при помощи зубчатых пластин

Расчет деревянного перекрытия

Расстояние между деревянными балками перекрытия определяется:

Во-первых, предполагаемыми нагрузками.

Расчет деревянного перекрытия

Нагрузка, в свою очередь может быть постоянной – вес перекрытия, вес перегородок между комнатами или вес стропильной системы.

А также переменной – она принимается равной 150 кг/ (Согласно СНиП «Нагрузки и воздействия»). К переменным нагрузкам относят вес мебели, оборудования, находящихся в доме людей.

Совет. Поскольку учесть все возможные нагрузки затруднительно, следует проектировать перекрытие с запасом прочности. Профессионалы рекомендуют добавлять 30-40 %.

Расчет деревянного перекрытия

Во-вторых, жесткостью или нормативной величиной прогиба.

Для каждого вида материала ГОСТом устанавливаются свои пределы жесткости. Но формула для расчета одинакова – отношение абсолютной величины прогиба к длине балки. Значение жесткости для чердачных перекрытий не должно превышать 1/200, для междуэтажных 1/250.

На величину прогиба оказывает влияние и порода древесины, из которой изготовлена балка.

Расчет деревянного перекрытия

Расчет перекрытия по деревянным балкам

Предположим, что расстояние между деревянными балками составляет 1 м.п. Общая длина балки 4 м.п. А предполагаемая нагрузка составит 400 кг/

Значит, наибольшая величина прогиба будет наблюдаться при нагрузке

Расчет деревянного перекрытия

Мmax = (q х l в кв.) / 8 = 400х4 в кв./8 = 800

Рассчитаем момент сопротивления древесины на прогиб по формуле:

Wтреб = Мmax / R. Для сосны этот показатель составит 800 / 142,71 = 0,56057 куб. м

Расчет деревянного перекрытия

R — сопротивление древесины, приведенное в СНиП II-25-80 (СП ) «Деревянные конструкции» введенные в эксплуатацию в 2011 г.

В таблице приведено сопротивление лиственницы.

Расчет перекрытия по деревянным балкам — таблица сопротивления древесины

Расчет деревянного перекрытия

Если используется не сосна, тогда значение следует скорректировать на переходящий коэффициент (приведен в СНиП II-25-80 (СП )).

Расчет перекрытия по деревянным балкам — переходящий коэффициент

Если учесть предполагаемый срок службы строения, то полученное значение нужно скорректировать и на него.

Расчет деревянного перекрытия

Расчет перекрытия по деревянным балкам — срок службы дома

Пример расчета балки показал, что сопротивление балки на прогиб может уменьшиться вдвое. Следовательно, нужно изменить ее сечение.

Расчёт деревянных балок перекрытия можно выполнить с применением выше приведенной формулы. Но можно использовать специально разработанный калькулятор расчета деревянных балок перекрытия. Он позволит учесть все моменты, не утруждая себя поиском данных и расчетом.

Расчет деревянного перекрытия

В-третьих, параметрами балки.

Длина деревянных балок перекрытия цельных может составлять не более 5 метров для междуэтажных перекрытий. Для чердачных перекрытий длина пролета может составлять 6 м.п.

Таблица деревянных балок перекрытия содержит данные для расчета подходящей высоты балок.

Расчет деревянного перекрытия

Таблица деревянных балок перекрытия для расчета высоты балок

Читайте также:  Правила укладки плит перекрытий на конструкцию

Толщина деревянных балок перекрытия рассчитывается исходя из предпосылки, что толщина балки должно быть не меньше 1/25 ее длины.

Например, балка длиной 5 м.п. должна иметь ширину 20 см. Если выдержать такой размер сложно, можно достичь нужной ширины путем набора более узких балок.

Расчет деревянного перекрытия

Следует знать: Если балки сложить рядом они выдержат нагрузку в два раза больше, а если сложить друг на друга — выдержат нагрузку в четыре раза больше.

Используя график, представленный на рисунке можно определить возможные параметры балки и нагрузку, которую она в силах вынести. Учтите, что данные графика пригодны для расчета однопролетной балки. Т.е. для того случая, когда балка лежит на двух опорах. Измеряя один из параметров можно получить желаемый результат. Обычно в качестве изменяемого параметра выступает шаг балок деревянного перекрытия.

Таблица для подбора сечения деревянных балок перекрытия

Расчет деревянного перекрытия

Итогом наших расчетов станет составление чертежа, который будет служить наглядным пособием при работе.

Чтобы качественно и надежно осуществить своими руками перекрытие по деревянным балкам, чертеж должен содержать все расчетные данные.

Расчет деревянного перекрытия

Некоторые рекомендации

Какой бы способ вы не использовали, следует помнить о некоторых правилах. Крепление стропил будет надежным, если:

  1. При монтаже использовались качественные материалы. Причем это относится не только к самим стропилам и балкам. Качественными должны быть и материалы, которые вы используете для крепежа (болты, скобы, хомуты, саморезы и так далее).
  2. Не следует спешить. Установка стропил и их крепление должно проходить строго с соблюдением технологии.
  3. Все используемые запилы нужно выполнять аккуратно и делать это нужно так, чтобы выступы на стропилах строго совпадали с выемками на балках перекрытия.

Для облегчения работы лучше сделать шаблон. Он выполняется при креплении первого стыка стропил. Далее по такому шаблону все выемки и выступы будут одинаковы. В результате крепить будет легче, и работа пройдет быстрее.

Некоторые рекомендации

Стоит помнить, что возведение крыши – эта работа сложная. Тут важно наличие опыта. Если вы делаете это впервые, то лучше заранее проконсультироваться со специалистом. А если нет вообще никакого опыта в работе с деревом, то крепить стропила к балкам перекрытия лучше доверить профессионалу. В этом случае крыша дома будет надежной и долговечной и не доставит вам хлопот при эксплуатации.

Видео по теме:

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.

  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.

Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

  • На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .

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.

Структура утепленного перекрытия.