Дерево

Деревянные балки перекрытия

Основные аспекты расчета деревянных балок и перекрытий

Перекрытие – очень важный конструктивный элемент любого здания, будь то частный дом или здание большого предприятия. Больше всего вопросов вызывает технология перекрытия. О том, как выполняется монтаж балок перекрытия, какие нюансы стоит при этом учитывать, мы и поговорим в данном материале.

Общая характеристика балок из дерева

При строительстве именно деревянные балки перекрытий считаются самым экономичным вариантом. Их монтаж не вызывает особых трудностей. Материал характеризуется низкой теплопроводностью, особенно по сравнению с железобетонными, стальными балками.

Конечно, есть у дерева и свои недостатки. Например, невысокая механическая прочность. Если металл поражает коррозия, то дерево – различные грибки и микроорганизмы. Вот почему перед установкой необходимо тщательно обрабатывать их различными антипиренами и антисептиками.

Основные требования к перекрытиям

Что такое перекрытие? Так называется горизонтальная конструкция, которая разделяет пространство сооружения по высоте. Именно благодаря ему можно ставить в помещениях сколько угодно мебели, размещать оборудование. Кроме того, соединение балок прочно связывает несущие стены, делает сооружение более устойчивым. Деревянные балки перекрытий бывают цокольные, подвальные, чердачные и междуэтажные.

Балка перекрытия из дерева должна соответствовать следующим требованиям:

  1. Прочность. Поскольку речь идет о достаточно серьезных нагрузках, материал должен выдержать их. Учитывайте постоянное давление и переменное.
  2. Жесткость. Насколько используемый материал способен сопротивляться изгибу?
  3. Тепловая и звукоизоляция.
  4. Пожарная безопасность.

Разновидности перекрытий: какие бывают?

В зависимости от назначения, можно выделить такие разновидности перекрытий:

  1. Цокольное. Поскольку оно является основой для пола, к балкам предъявляются повышенные требования. Стоит ли говорить, насколько прочными они должны быть?

Небольшой совет. Если планируете строить гараж или подвал под 1-м этажом, перекрытие лучше делать по балкам, сделанным из металла. Дерево подвержено гниению, выдержать солидную нагрузку сможет далеко не всегда.

  1. Чердачное.
  2. Междуэтажное.

Деревянные балки перекрытий бывают:

  • Цельные. Производятся из твердых пород – как хвойных, так и лиственных.
  • Клееные. Благодаря данной технологии, возможно изготовление планок приличной длины – вплоть до двадцати метров. Обладают повышенной прочностью, способны выдержать очень большие нагрузки. Еще одна особенность – идеально гладкая поверхность. Благодаря ей, снизу дерево оставляют открытым – оно становится настоящей изюминкой помещения.

Тонкости расчетов

Итак, вы поставили цель определить, сколько балок понадобится для перекрытия. Чтобы сделать это, необходимо:

  1. Выполнить замеры пролета, который планируете перекрывать.
  2. Выяснить, какой способ крепежа на стене будет наиболее оптимальным.
  3. Рассчитать нагрузку.
  4. Подобрать нужный шаг и сечение, используя таблицы или специальный калькулятор.

Балки перекрытия: определение длины

Расчет длины выполняется в соответствии с размерами пролета, который будут перекрываться, а также глубиной заделывания в стены.

Как использовать балки перекрытия из бруса

Чтобы измерить длину пролета, воспользуйтесь рулеткой. Что касается глубины заделывания, во многом она зависит от материала.

Когда дом построен из кирпичей или блоков, балки перекрытия заделывают в «гнезда» глубиной 10 см и более (доска), 15 см и более (брус). Если сооружение деревянное, материал монтируется в отдельные зарубки глубиной минимум 7 см. Используете металлические крепления? В таком случае, длина балок и пролета будет одинаковой. Также допускается вариант, когда в процессе монтажа стропильных ног они выпускаются наружу, примерно на 30-40 сантиметров за пределы стен. Так формируется свес.

Оптимальным будет вариант, когда балки перекрытий деревянные используются для перекрытия пролетов в 250 – 400 сантиметров. Когда пролет достаточно длинный (более 4 метров), на помощь приходят современные конструкции из клееного бруса.

Как определить нагрузку?

Для начала давайте выясним, что представляет собой такая нагрузка. Она состоит из:

  • Нагрузки элементов перекрытия.
  • Эксплуатационного давления бытовых устройств, людей и пр. Расчет нагрузки достаточно громоздкий, обычно выполняется опытными специалистами. Однако вы всегда сможете сделать его самостоятельно. Предлагаем упрощенный вариант, с которым мы познакомим вас ниже.

А начнем мы с расчета перекрытия для чердака, на котором не планируется укладка крупногабаритных вещей, утеплитель будет легким (например, минеральная вата). Согласно предписанию СНиП 2.01.07-85, нагрузка составит:

  • 70 х 1,3 = 90 кг/м2. В данной схеме 70 – норма нагрузки в килограммах на один квадратный метр, а 1,3 – запас. Общая расчетная нагрузка рассчитывается следующим образом: Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кг\м2. Округлим полученное значение в лучшую сторону и получим 150 кг/м2.
  • Планируя другой, более громоздкий утеплитель, и хранение различных вещей на чердаке, нормативное значение нагрузки желательно увеличить до 150 килограмм на м2. Что касается общей нагрузки, она составит: 50+150х1,3 = 245 кг/м2.
  • Есть еще и третий вариант, когда чердак используют для обустройства мансарды. Расчетная нагрузка при этом возрастает до 300 кг/м2.

Запомните одно простое правило: жесткость и прочность всего перекрытия зависит скорее от высоты балок, нежели от ширины. Поскольку на конструкцию действуют два вида нагрузки (сосредоточенная и распределенная), проектировать перекрытия нужно с небольшим запасом прочности. Это гарантирует, что эксплуатация перекрытия будет не только долговечной, но и безопасной.

Деревянные балки перекрытий: как узнать шаг, сечение?

Когда знаешь нужную длину каждой балки перекрытия из дерева, расчетную нагрузку, несложно узнать сечение, шаг укладки. По мнению большинства инженеров и специалистов в области строительства, универсальным вариантом будет прямоугольное сечение с соотношением ширины/высоты 1:1,4 (S и H соответственно).

Ширина балок может варьироваться от 4 до 20 сантиметров, высота – от 10 до 30 см. Когда с этой целью используются бревна, их диаметр варьируется от 11 сантиметров до 30.

Теперь давайте поговорим о шаге балок. В зависимости от вида, он варьируется в пределах 30-120 сантиметров. Если здание каркасное, необходимо, чтобы шаг укладки был таким же, как шаг стоек. Это позволит добиться максимальной жесткости.

Подведем итог вышесказанного. Вы только что узнали, как рассчитывать шаг и длину деревянных балок перекрытия, выполнять некоторые другие расчеты. Данный материал будет полезен всем, кто занимается строительством или хотел бы лично проконтролировать правильность расчетов, выполненных другими специалистами.

Для того, чтобы построить деревянный дом, необходимо разбираться в материалах, используемых на всех этапах работ. Конечно, речь не идет о том, что вам, как заказчику, необходимо разбираться в мельчайших деталях, однако, иметь общее представление никогда не помешает.

В строительстве деревянных домов используется не только оцилиндрованное бревно, но брус и доска, относящийся к категории пиломатериалов.

Пиломатериалом принято считать продукцию, изготовленную из древесины на лесопильных предприятиях из круглых лесоматериалов. Бревна подвергаются распиливанию вдоль ствола с применением специальных станков и оборудования: ленточнопильного или круглопильного, затем полученные части делят вдоль или поперек, в зависимости от желаемого результата.

Пиломатериалы, в зависимости от их вида, имеют качественные и размерные характеристики, описанные в соответствующих нормативных документах.

К сортименту обрезного пиломатериала относятся следующие позиции:

— Брус представляет собой пиломатериал, параметры которого (толщина и ширина) составляют более 100 мм.

— Бруском называют пиломатериалы, толщина и ширина которых соотносится 1:2 и более, то есть, толщина составляет от 50 до 100 мм, а ширина — 100 мм и более.

— Доска — пиломатериалы, ширина которых больше двойной толщины.

Доска и брус естественной влажности используется для изготовления стропильной системы, брус можно использовать как межэтажные балки, доска как черновые полы и потолки.

Самым популярным материалом для изготовления традиционно считаются хвойные породы деревьев.

Расчет деревянных балок перекрытий

Деревянные балки перекрытий дома часто являются наиболее экономичным вариантом. Деревянные балки легки в изготовлении и монтаже, имеют низкую теплопроводность по сравнению со стальными или железобетонными балками. Недостатки деревянных балок — более низкая механическая прочность, требующая больших сечений, низкая пожаростойкость и устойчивость к поражению микроорганизмами. Поэтому, деревянные балки перекрытий требуется тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами. Современные варианты деревянных балок перекрытий — это балки из клееного бруса (как с вертикальным расположением ламелей, так и с горизонтальным), двутавровые деревянные клееные балки (как полностью деревянные, так и комбинация OSB и дерева), дерево-металлические балки перекрытий (комбинация дерева и пространственных силовых элементов из металла) и пространственные деревянные балки, элементы которых скрепленны металлозубчатыми пластинами.

Балки межэтажных перекрытий могут служить опорными балками для выступающих деревянных балконов.

Оптимальный пролет для деревянных балок — 2,5- 4 метра. Лучшее сечение для деревянной балки — прямоугольное с соотношением высоты к ширине 1,4:1. В стену балки заводят не менее чем на 12 см и гидроизолируют по кругу, кроме торца.

Балка 8 метров какое сечение

Желательно закрепить балку анкером, заделанным в стену.

При выборе расчета сечения балки перекрытия учитывают нагрузку собственного веса, которая для балок междуэтажных перекрытий, как правило, составляет 190-220 кг/м2, и нагрузку временную (эксплуатационную), её значение принимают равной 200 кг/м2. Балки перекрытия укладывают по короткому сечению пролёта. Шаг монтажа деревянных балок рекомендуется выбирать равным шагу установки стоек каркаса.

Таблица сечений деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки, при нагрузке 400кг/м2. — рекомендуется рассчитывать именно на эту нагрузку

 Пролёт (м)/
шаг установки (м)

2,0

2,5

3,0

4,0

4,5

5,0

6,0

0,6

75х100

75х150

75х200

100х200

100х200

125х200

150х225

1,0

75х150

100х150

100х175

125х200

150х200

150х225

175х250

Если вы не используете утеплитель или не планируете нагружать перекрытия (например, перекрытие необитаемого чердака), то можно использовать таблицу для меньших значений нагрузок деревянных балок перекрытий:

Таблица минимальных сечений деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и нагрузки, при нагрузках от 150 до 350 кг/м2

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

50х140

50х160

60х180

80х180

80х200

100х200

100х220

200

50х160

50х180

70х180

70х200

100х200

120х220

140х220

250

60х160

60х180

70х200

100х200

120х200

140х220

160х220

350

70х160

70х180

80х200

100х220

120х220

160х220

200х220

Пол — батут или ошибки при устройстве перекрытий

Допустимая нагрузка на плиту перекрытия — основной фактор при расчетах перекрытий домов. Согласно СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия", каждый квадратный метр перекрытия жилого здания должен выдерживать массу не менее чем 150 кг (150 кгс/м2). Прогиб балок допускается не более чем на 1/250 пролета.

При этом при проектировании жилых домов обычно делается многократный запас надежности по распределенной нагрузке, и в итоге расчеты ведутся исходя из цифры в 400 кг/м2 (без учета веса самого перекрытия). Благодаря такому запасу прочности, перекрытия в городских домах не обрушиваются даже после того, как кто-либо из жильцов дома размещает у себя в квартире бассейн или складирует поддоны с кирпичом.

В загородном домостроении в большинстве случаев перекрытия выполняются по деревянным балкам. К сожалению, каких-либо расчетов несущей способности таких перекрытий очень часто не производится: лишь бы хватило длины бруса или доски для перекрытия проема. При этом расстояние между балок примитивно подгоняется под ширину стандартного минераловатного утеплителя.

В результате могут получаться комнаты, пол в которых заметно прогибается даже под весом одного человека средней комплекции. Такие комнаты очень нравятся детям, ведь прыжки в их центре напоминают батут. Взрослым же в таких комнатах лучше не прыгать, поскольку велик шанс внезапно оказаться этажом ниже.

Так, в одном из домов пятиметровое перекрытие строители сделали из досок 50×150 мм, мотивируя это тем, что на базе стройматериалов других не было. В результате получилась комната, потенциально опасная для жизни, поскольку балки перекрытия имели пятикратную перегрузку по прогибу.

Свой дом — это не то место, где стоит мириться с прогибающимися полами, рискующими проломиться. Разница в цене между надежным перекрытием и перекрытием, опасным для жизни, крайне незначительна, а на фоне стоимости всего дома и вовсе незаметна. И все-таки, если по каким-то причинам приходится строить межэтажное перекрытие без профессионально выполненного расчета, то единственно правильным решением будет сделать его гарантированно избыточно надежным.

Для ориентира укажем, что в случае использования в качестве балок соснового бруса с шагом в 60 см для перекрытия длиной 6 м есть один-единственный вариант: использовать брус 200×200 мм. Для бруса 100×200 мм, поставленного на ребро, максимально доступная длина 4.9 м. Для бруса 150×150 мм максимум — 4,2 м.

Если же в качестве балок используется доска 50×200 мм, установленная на ребро, то при том же шаге перекрытие может быть максимум 3.9 м.

Типовые деревянные балки перекрытия 8 метров

Можно выиграть в каждом случае по длине еще 10-20 см, если ставить балки чаще, то есть с шагом не 60. а 50 см, но тогда использовать минеральную вату для утепления такого перекрытия будет неудобно.

В случае, когда надо перекрывать пролет более 6 м, следует использовать балки не из простого, а из клееного или LVL-бруса, двутавровых деревянных балок, металло-деревянных балок, консольных ферм и других специальных конструкций. С их помощью возможно делать перекрытия 10 и более метров. Разумеется, их сечение должно рассчитываться для каждого конкретного случая.

Оглавление:

  1. Требования к балкам деревянных перекрытий
  2. Размерные данные
  3. Устройство
  4. Разновидности деревянных перекрытий

В бревенчатых, брусовых и каркасных домах для межэтажных перекрытий используют деревянные балки. Их назначение — принять и равномерно распределить нагрузку верхнего этажа и кровли. От качества перекрытий зависит устойчивость и прочность всего строения, поэтому перед началом строительства важно осуществить грамотный расчет сечения бруса, его расположение относительно элементов дома. Следует учитывать особенности материала, ведь деревянные перекрытия подвержены горению, гниению, появлению трещин. Для того, чтобы этого избежать, брус обрабатывают антипиреновым составом и антисептиком.

Требования к балкам деревянных перекрытий

Брус должен обладать запасом прочности, чтобы выдерживать нагрузку жилого этажа, мансарды, кровли. Ее величина не должна превышать 350 кгс/м2. Перекрытия укладываются по ширине, если пролет имеет прямоугольную форму. Максимально допустимая длина балки составляет 7 м.

Если перекрываются этажи с разным температурным режимом, брус следует утеплять во избежание появления влаги и разрушения древесины изнутри. Толщина теплоизоляционного слоя должна быть не менее 25 см. Если утепляют балки между этажами с одинаковым температурным режимом, толщина утеплителя должна составить 10 см.

Важно, чтобы сами балки не имели переизбытка влажности при закупке материала.

Расчет деревянной балки чердачного перекрытия

Она должна составлять не более 20%. Если деревянные балки перекрытия располагаются над комнатами с избыточной влажностью, надо сделать гидроизоляцию бруса. Для этого применяется специальная пленка.

Размерные данные

Минимальное сечение бруса составляет 10х7 см (для пролета 2 м), а максимальное 25х18 (применяется для пролетов длиной 7 м). Для монтажа можно использовать также бревно диаметром 11-27 см при длине пролета 2-7 м соответственно. Лучшим соотношением сторон в сечении принято считать 7:5, однако на практике самые распространенные размеры бруса — 150х100 мм и 150х150 мм.

Устройство

По назначению данные конструкции разделяются на следующие виды:

  • цокольные,
  • межэтажные,
  • чердачные.

Цокольные и чердачные перекрытия требуют усиленной теплозащиты в силу высоких перепадов температур. Для межэтажных оборудуется качественная шумоизоляция, если на верхнем этаже будут находиться жилые комнаты. Конструктивно они состоят из следующих элементов:

  • балки,
  • подшивное перекрытие,
  • изоляционные слои,
  • накат,
  • пол.

Второй способ устройства деревянных перекрытий: между брусьями укладываются плиты минеральной ваты. Затем поперек них прикрепляются лаги, которые обшиваются накатом. Третий способ выполняют, как 2-ой, но добавляют еще 1 слой лаг и утеплитель между ними. Таким способом осуществляется усиление несущей способности всей конструкции.

Если устанавливаются балки перекрытия в деревянном доме, следует учитывать его усадку в течение года после возведения. Избежать деформации вследствие этого можно следующим способом: сочленения брусьев с наружными стенами закрепляются не жестко, а концы брусьев обрезают под 60º. В кирпичных стенах делают по-другому: в процессе возведения предусматривают специальные гнезда для закладки бруса. Между его концом и кирпичом должна находиться пропитанная битумом подкладка.

При монтаже деревянных перекрытий допускается наращивать балки. Для этого в месте соединения двух брусьев запиливают замок длиной 0,5-1 м. Элементы скрепляют между собой болтами. Конструкция будет более надежной, если концы наращенного бруса расположить на стене фасада. Кроме этого их надо пропитать битумом, а практически незаметное свободное пространство заложить утеплителем.

В целом конструкция перекрытия выглядит следующим образом:

  • крайние балки располагаются на опорном брусе (мауэрлате) или на верхней металлической обвязке;
  • следующие укладываются с шагом минимум 0,5 м (шаг тем меньше, чем больше длина пролета);
  • крепление к срубу осуществляется при помощи надставок, прикрепленных болтами;
  • между надставками при помощи длинных гвоздей закрепляются вкладыши.

Надставки применяются в случаях, когда уже уложена теплоизоляция, например, плиты минеральной ваты. Монтаж утеплителя снизу вверх осуществить легче и быстрее, поэтому часто используется такой прием. Для надставок берут брус 100 мм.

Разновидности деревянных перекрытий

Классический способ монтажа основан на устройстве несущей части из балок и заполнения пустого пространства. Для этого сбивают накат, состоящий из прилегающих плотно друг к другу щитов или досок. Следует отметить, что для работ часто используется не цельный или клееный брус, а деревянная двутавровая балка для перекрытий, отличающаяся легким весом и высокой прочностью. При помощи такой балки можно осуществить быстрый монтаж перекрытий.

Сама конструкция двутавровой балки делает ее отличным материалом для возведения каркасных домов. Таким образом, весь каркас и перекрытия собираются из одного материала, при этом монтаж не требует применения тяжелой техники. Конструкция двутавровой балки состоит из следующих элементов:

  • доски-полки из прочной древесины обеспечивают хорошие несущие характеристики;
  • пространство между ними занимает плита OSB; она удешевляет себестоимость изделия, уменьшает вес, что благоприятно сказывается на общем весе дома и его давлении на фундамент.

В заключение следует отметить преимущества деревянных перекрытий для частного домостроения. Домовладельцу не надо нанимать тяжелую технику вследствие небольшого веса бруса. Затраты на строительство минимальные, так как брус и доску можно приобрести из хвойных пород. Материал обладает высокими звукоизолирующими и теплосберегающими свойствами. Крепления осуществляются болтами или длинными гвоздями, что также является легким, быстрым и удобным способом монтажа.

Металло-деревянная балка

Главная / Проектирование стальных конструкций / Балки / Общая характеристика балок. Балочная клетка / Генеральные размеры

Генеральные размеры

Генеральными размерами балки являются ее расчетный пролет и высота сечения. Расчетный пролет балки l представляет собой расстояние между центрами опорных частей; таким образом, действительная длина балки lд всегда несколько больше расчетного пролета.

Расстояние l0 называется расстоянием в свету; оно обычно определяется условиями эксплуатации вооружения и обосновывается экономическими соображениями.

Генеральные размеры балок

Высоту сечения h назначают, исходя из оптимальных соотношений размеров сечения, обусловливающих минимальный расход стали (если нет специальных проектных требований, ограничивающих габариты балки), а также из условия обеспечения необходимой жесткости балки. Мерой жесткости балки является отношение ее прогиба к пролету (относительный прогиб), которое не должно превосходить заданной величины: f/l ≤ 1/n0.

Значения величины — 1/n0 для балок, имеющих различное назначение, устанавливаются нормами (смотрите Коэффициенты условий работы m).

Отношение прогиба балки к пролету находится в прямой зависимости от отношения высоты сечения к пролету. Обозначив постоянную равномерно распределенную нагрузку через р, а временную через q, найдем для разрезной балки наибольший изгибающий момент

где np и nq — соответствующие коэффициенты перегрузки.

Как указывалось в разделе Основы проектирования, при определении прогибов принимается нормативная нагрузка (без учета коэффициентов перегрузки).

Тогда с учетом формулы найдем прогиб от нормативной нагрузки, выраженный через расчетные напряжения в балке:

Из формулы получим зависимость относительного прогиба от высоты балки

Отсюда можно определить минимальную высоту балки

Учитывая необходимость полного использования в балке расчетного сопротивления материала (σ = R) и принимая во внимание, что R/E = 2100/(2,1*106) = 1/1000, а также полагая np = nq, приведем формулу к виду

В таблице приведены величины отношений минимальной высоты сечения балки к пролету в зависимости от значений относительного прогиба f/l = 1/n0, по которым может быть определена минимальная высота сечения балки.

Отношения минимальной высоты сечения балки к пролету в зависимости от прогиба (для балок из стали марки Ст. 3)

При высоте балки меньше указанной в таблице, нормативный относительный прогиб балки может быть также получен, но уже при пониженных напряжениях, т.

е. с перерасходом металла.

Минимально необходимая высота балки не всегда является наивыгоднейшей по расходу стали. Вопрос о наивыгоднейшей высоте балки разобран отдельно (смотрите Составные балки).

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Расчет листового настила

Плоский настил из металлического листа располагают и приваривают к полкам балок. Толщина настила назначается по расчету, чаще всего в зависимости от принятого допустимого прогиба, так как полное использование напряжений в листе при заданном прогибе не всегда возможно. Поэтому расчет листового настила ведется по нормативным нагрузкам. Особенность листового настила заключается в том, что по характеру своей…

Балочная клетка

При проектировании балочных конструкций, как правило, необходимо в зависимости от назначения балок составить схему их расположения, наметить генеральные размеры и определить приходящуюся на балки нагрузку. В случае необходимости перекрыть некоторую площадь поддерживающие перекрытие балки располагают обычно в двух направлениях. Такая конструкция, состоящая иногда из целой системы пересекающихся балок, называется балочной клеткой. На балочную клетку может…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *