Как выполнить расчет деревянных балок перекрытия?

Специалисты компании «ОПАЛУБКАРЕНТ» предоставляют комплекс услуг по проектированию и изготовлению опалубочных систем.

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.

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.

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые. Из названия второго вида следует, что они. Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Преимущества и недостатки

Балки ЖБИ обладают высокими техническими качествами, к которым можно отнести следующее:

  1. Высокую прочность.
  2. Стойкость к огню – элементы перекрытия из железобетона не поддерживают и не способствуют распространению пламени.
  3. Стойкость к воздействию влаги – конструкции не теряют своих качеств и не разрушаются в условиях повышенной влажности.
  4. Удобную форму, которая позволяет производить быстрый монтаж перекрытий.
  5. Высокую механическую, химическую и биологическую стойкость.
  6. Высокую стойкость к нагрузкам разного типа: на изгиб, на сжимание, на растягивание и вибрацию.
Преимущества и недостатки

Недостатки железобетонных балок перекрытия:

  1. Значительный вес конструкции;
  2. Высокая теплопроводность;
  3. Высокая цена;
  4. Необходимость задействовать при транспортировке и монтаже спецтехнику;
  5. Необходимость качественной подготовки основания.

Какими должны быть деревянные балки перекрытия

  1. При условии использования древесины в качестве материала, требования к ней существуют такие:
  2. конструкции должны быть изготовлены из хвойных деревьев, благодаря этому обеспечивается хорошая прочность. Также влажность древесины должна быть не более 14 %, чтобы лаг при нагрузке не прогибался;
  3. используемая при работе древесина не должна быть бракованная или пораженная плесенью либо же вредителями;
  4. не забывайте перед укладкой обрабатывать балку антисептиком;
  5. чтобы балка была устойчива к изгибам, соотношение ее сторон к размерам должно составлять 7 к 5;
  6. прочность на изгиб определяется тем, насколько высоки лаги, чем они выше, тем большую нагрузку может удержать балка не прогибаясь;
  7. чтобы перекрытие не прогибалось и не деформировалось даже под воздействием сильной нагрузки, следует сделать строительный подъем. Благодаря ему потолок нижней части будет несколько подниматься в центральной части, но при условии постоянной нагрузки, постепенно станет ровным;
  8. если укладывать лаги часто, бревна лучше заменить досками, которые укладываются поверх ребер;
  9. древесина будет расходоваться более разумно, если толщина балок составит 50 мм, а высота – от 150 до 180 мм, допустимая ширина шага – 400-600 мм соответственно.

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.

Монолитное перекрытие расчет опалубки

Таким образом можем подвести итоги расчета опалубки для монолитного перекрытия.

Монолитное перекрытие расчет опалубки
1 Стойка телескопическая 3,1 метра Шт 86
2 Унивилка Шт 86
3 Тренога Шт 43
4 Балка двутавровая 3 метра Шт 32
5 Балка двутавровая 2,65 метра Шт 62

Для точного расчета опалубки монолитного перекрытия во внимание всегда необходимо брать конкретный проект под конкретное перекрытие. Усредненные цифры по примеру формул не всегда дают для монолитного перекрытия точный расчет опалубки. Потратив немного времени, вы сможете самостоятельно или с помощью специалистов, произвести расчет опалубки на монолитные перекрытия, что значительно сэкономит ваши финансы и самое главное даст точный результат.

Стоимость аренды опалубки на телескопических стойках. Закажи по отличным ценам

Балочные металлические и железобетонные перекрытия

В качестве балок в таких конструкциях применяются:

  • двутавр;
  • швеллер;
  • уголок.

Швеллер и уголок для этих целей необходимо, предварительно, сварить определенным образом. Естественно, этому предшествует небольшой расчет.

К неоспоримым преимуществам таких металлических балок относятся:

В железобетонных перекрытиях в качестве балок могут использоваться двутавр, швеллер, а также уголок.

  1. Высокая надежность и долговечность.
  2. Пожаробезопасность и стойкость к биологическим врагам.
  3. Возможность безопасного перекрывания пролетов в 4 -6 метров.
Балочные металлические и железобетонные перекрытия

Расстояние между такими балками перекрытия может быть вдвое больше, чем между деревянными и регламентируется, чаще, размерами плит настила (расчет должен подтвердить, что плиты вынесут определенную нагрузку). Такие балки, напрямую, нельзя использовать в виде лаг для настила пола. К ним непросто (но возможно) подшивать потолок.

К сожалению, это не все недостатки перекрытия, использующего металлические конструкционные материалы. Еще к недостаткам такого перекрытия следует отнести:

  1. Образование ржавчины во влажных помещениях.
  2. Необходимость в грузоподъемных механизмах при монтаже.
  3. Хорошая звуко- и теплопроводность (с этими недостатками борются путем обертывания торцов металлических конструкций войлоком).

Накат на таких балках бывает не только из досок, но и из плит. Это могут быть облегченные железобетонные плиты или плиты из других легких и прочных строительных материалов – их применение регламентирует расчет.

Чтобы избежать коррозии несущих балок, используют железобетонные балки перекрытия. Такие балки укладывают на расстоянии 0,6 -1,0 м. Заполняют пространство между балками легкобетонными плитами или легкобетонными блоками. Поверх такого перекрытия делают стяжку под пол, а потолок штукатурят под побелку, покраску или обои.

Таблицы расчета перекрытий

Расчет деревянных балок перекрытия в доме ведется по II предельному состоянию (по прогибам). Относительный прогиб 1/250 (по СНиП «Нагрузки и воздействия»). На практике это говорит о том, что балка перекрытия при нагружении ее равномерно распределенной нагрузкой 400 кг/м2 или 250, 200 кг/м2 в отдельных случаях, прогнется в центре на величину равную L/250, где L — расчетная длина балки (расстояние в свету между опорами).

Читайте также:  Деревянный люк в подпол: чертежи и схема, как сделать своими руками

Например, если расчетная длина балки 6 м (6000 мм), то прогиб в центре при максимальной нагрузке будет 6000/250 = 24 мм. Т.е. в данном примере 24 мм — максимально допустимый прогиб балки, при котором возможна комфортная эксплуатация перекрытия — не будет вибраций, скрипов, ощущения «батута».

Ниже приведены таблицы соотношения типа двутавровых балок, шага их установки, расчетной нагрузки и максимального пролета, при которых выполняются данные условия.

Примечания:

  • Балки серии W изготавливаются длиной 6 метров. Максимальный пролет, который они перекрывают 5,8м (при минимальном опирании 100 мм с двух сторон)
  • Балки серии L изготавливаются длиной до 13,5 метров.
  • Рекомендуемые шаги — 0,4 и 0,6 м для межэтажных перекрытий; 0,6 и 0,8 для чердачных перекрытий.
  • Максимальный пролет — расстояние «в свету» между соседними опорами.
  • Шаг балок — межосевое расстояние двух соседних балок.

Таблица расчета балок межэтажного и цокольного перекрытия

Таблицы расчета перекрытий

Расчет нагрузки 400 кг/м2 для деревянных перекрытий

Высота балки, мм Тип балок / шаг балок Максимальные пролеты, м 0,3 0,4 0,5 0,6
240 Балка GreenLum-240W 4,95 4,50 4,16 3,93
300 Балка GreenLum-300W 5,80 5,35 4,96 4,70
360 Балка GreenLum-360W 5,80 5,80 5,75 5,38
400 Балка GreenLum-400W 5,80 5,80 5,80 5,80
240 Балка GreenLum-240L 5,45 4,95 4,55 4,30
240 Балка GreenLum-240L с полкой 89 мм 6,05 5,50 5,10 4,80
300 Балка GreenLum-300L 6,50 5,90 5,45 5,15
300 Балка GreenLum-300L с полкой 89 мм 7,20 6,55 6,10 5,75
360 Балка GreenLum-360L 7,45 6,75 6,30 5,90
360 Балка GreenLum-360L с полкой 89 мм 8,30 7,50 7,00 6,60
400 Балка GreenLum-400L 8,10 7,35 6,80 6,40
400 Балка GreenLum-400L с полкой 89 мм 9,00 8,15 7,50 7,10
460 Балка GreenLum-460L 9,00 8,15 7,50 7,10
460 Балка GreenLum-460L с полкой 89 мм 10,00 9,05 8,40 7,90
500 Балка GreenLum-500L 9,60 8,70 8,05 7,60
500 Балка GreenLum-500L с полкой 89 мм 10,60 9,60 8,95 8,40
600 Балка GreenLum-600L 11,00 9,95 9,25 8,70
600 Балка GreenLum-600L с полкой 89 мм 12,00 11,00 10,20 9,60

Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия

Расчет для нагрузки 200 кг/м2 без нагрузки на деревянные перекрытия от стропильной системы

Высота балки, мм Тип балок / шаг балок Максимальные пролеты, м 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
240 Балка GreenLum-240W 5,65 5,52 4,95 4,68 4,50
300 Балка GreenLum-300W 5,80 5,80 5,80 5,60 5,35
360 Балка GreenLum-360W 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80
400 Балка GreenLum-400W 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80
240 Балка GreenLum-240L 6,20 5,80 5,45 5,15 4,95
240 Балка GreenLum-240L с полкой 89 мм 6,90 6,45 6,05 5,75 5,50
300 Балка GreenLum-300L 7,40 6,90 6,50 6,15 5,90
300 Балка GreenLum-300L с полкой 89 мм 8,25 7,70 7,20 6,90 6,60
360 Балка GreenLum-360L 8,50 7,90 7,50 7,10 6,80
360 Балка GreenLum-360L с полкой 89 мм 9,45 8,80 8,30 7,90 7,55
400 Балка GreenLum-400L 9,25 8,60 8,10 7,70 7,40
400 Балка GreenLum-400L с полкой 89 мм 10,25 9,55 9,00 8,50 8,15
460 Балка GreenLum-460L 10,25 9,55 9,00 8,50 8,15
460 Балка GreenLum-460L с полкой 89 мм 11,40 10,60 10,00 9,50 9,05
500 Балка GreenLum-500L 11,00 10,15 9,55 9,10 8,65
500 Балка GreenLum-500L с полкой 89 мм 12,15 11,30 10,60 10,05 9,65
600 Балка GreenLum-600L 12,50 11,65 11,00 10,40 9,95
600 Балка GreenLum-600L с полкой 89 мм 13,30 12,90 12,15 11,55 11,05

Безбалочные перекрытия

Схема безбалочного перекрытия дома

Безбалочные перекрытия выполняют, одновременно, и несущую, и ограждающую (разделяющую) функции. В их конструкции нет балочных ригелей, и состоят они из монолитной плиты или нескольких плит или панелей. Существует три разновидности безбалочных перекрытий:

  1. Сборные.
  2. Монолитные.
  3. Сборно-монолитные.

Сборные перекрытия нельзя смонтировать своими руками, так как для этого требуется грузоподъемный механизм и стропальщики. Зато такое перекрытие быстро собирается и выдерживает большие нагрузки. Собирается оно из пустотелых или П-образных железобетонных плит. Для монтажа покрытий могут использоваться лаги из дерева.

Своими руками, чаще всего, изготавливают монолитное железобетонное перекрытие. Его можно выполнять постепенно и неспеша. Самым трудоемким и ответственным этапом в его выполнении является монтаж подвесной опалубки и армирование. Заливка слоя бетона в 8 – 12 см, по сравнению с этими кропотливыми работами, кажется отдыхом. Заливают бетон марки М200 своими руками, арматуру используют любую.

Для настилания пола на такую конструкцию, желательно, уложить деревянные лаги. Для настила линолеума или плитки лаги укладывать не надо.

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

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.