Как выполняется расчет нагрузки на деревянную балку

Балочное перекрытие является многоэлементной системой, которая несет не только механические нагрузки, но и призвана служить теплоизоляционной и звукопоглощающей прослойкой между этажами, подвалом и крышей.

Вычисление приблизительной нагрузки на перекрытие

Балки перекрытия, выполняя в конструкции несущую функцию, принимают на себя большую нагрузку, которая включает не только собственный вес, но и веса предметов, которые будут установлены на само перекрытие. Габариты балки перекрытия рассчитываются с помощью специальных калькуляторов, где учитываются все возможные аспекты.

Также рассчитать данные параметры можно и самостоятельно, следуя таким рекомендациям:

Вычисление приблизительной нагрузки на перекрытие
  • для чердачных конструкций не предусматривается большая нагрузка, поэтому она может быть рассчитана умножением коэффициента прочности 1,3 на 70, что является потенциальной наибольшей нагрузкой на метр квадратный;
  • при использовании толстых досок или тяжелого межбалочного утеплителя в формуле параметр 70 меняется на 150;
  • при обустройстве мансарды нагрузка увеличивается до 350-ти кг на метр квадратный;
  • если речь идет о межэтажном перекрытии, то нагрузка равна 400 кг на метр квадратный.

Крепление балок к стене

Балки перекрытия могут соединяться со стенами несколькими способами.

В кирпичных или брусовых домах концы балок заводят в пазы («гнезда»). Если используются брусья или бревна, то глубина заложения балок в стены должна составлять не менее 150 мм, если доски – не менее 100 мм.

Крепление балок к стене

Части балок, соприкасающиеся со стенками «гнезда», гидроизолируют, оборачивая их двумя слоями рубероида. Торцы балок срезают под 60° и оставляют неизолированными, чтобы обеспечить свободное «дыхание» древесины.

При заведении в «гнездо», между балкой и стеной (со всех сторон) оставляют вентиляционные зазоры в 30-50 мм, которые заполняют теплоизоляцией (паклей, минеральной ватой). Балку опирают на основание паза через антисептированную и гидроизолированную деревянную дощечку толщиной 30-40 мм. Боковые стороны паза можно засыпать щебнем или замазать цементным раствором на 4-6 см. Каждую пятую балку дополнительно скрепляют со стеной при помощи анкера.

В деревянных домах балки заглубляют в пазы стен не менее, чем на 70 мм. Чтобы предотвратить появление скрипов, между стенками паза и балкой прокладывают гидроизоляционный материал. В некоторых случаях балки врезают в стены, выполняя соединения типа «ласточкин хвост» и т.п.

Крепление балок к стене

Также балки можно закрепить на стене с помощью опор из металла — стальных уголков, хомутов, кронштейнов. Они соединяются со стенами и балками саморезами или шурупами. Данный вариант крепления является наиболее быстрым и технологичным, однако менее надежным, чем при заведении балок в пазы стен.

Какие инструменты понадобятся для монтажа балочного перекрытия?

Установка балок перекрытия в доме из газобетона, кирпича и других материалов не состоится без перфоратора, уровней разного размера, сварочного аппарата, болгарки, рулетки, шлифмашинки, молотка, стамески и топора. Самые объемные и дорогие инструменты из этого списка лучше взять в аренду, если вы не работаете строителем, а просто выполняете работы по построению своего жилья. Список этих инструментов может меняться или дополняться в зависимости от материала, из которого делают перекрытие.

Делая монтаж балочного перекрытия своими руками, не забывайте о таких правилах:

  • Требования пожарной безопасности должны выполняться целиком и полностью, от этого зависит жизнь и здоровье всех, кто будет проживать в этом здании. Следуя этим требованиям, не меньше 40 сантиметров расстояния должно быть между дымоходом и ближайшей к нему балкой.
  • Точки соприкосновения балок со стенами всегда надо обрабатывать антисептиками, просмаливать их и покрывать рубероидом. Это поможет уберечь древесину от гниения и разрушения.
  • Каждая вторая балка должна хорошо крепиться на стене несущего типа. Это даст всей конструкции необходимый уровень жесткости, а зданию в целом – желаемую надежность. Иногда для этой цели в кладку вмуровывают стальные анкеры.

Если для создания балочных перекрытий или выполнения других строительных работ вам понадобится помощь настоящих профессионалов, обращайтесь в компанию «ИнноваСтрой». Мы всегда рады сотрудничеству!

Принципы крепления стропил к балкам

На этапе подготовки к строительству выполняется расчет стропил и балок перекрытия. При проектировании кровельного каркаса следует учитывать климатические особенности региона, в первую очередь – характерные снеговые и ветровые нагрузки. На основании табличных данный и требований СНиПа относительно допустимых величин прогиба, выполняется расчет сечений элементов стропильной системы – балок кровли, стропил, деталей ферм.

Горизонтальные балки укладываются на стены или мауэрлат перпендикулярно длине здания. При проектировании следует учитывать, что балки с обеих сторон должны не менее чем на 40 см выходить за плоскость стены. Чтобы обеспечить необходимую точность, в первую очередь монтируются крайние балки, а затем их концы попарно соединяются натянутыми шнурами, относительно которых укладываются остальные балки. Ближе к концам в балках выполняются специальные пазы для надежного крепления стропил.

Принципы крепления стропил к балкам

Существуют различные способы крепления стропил к балкам перекрытия. Важно исключить соскальзывание стропила с опоры. Для этого применяются соединения с пазами и шипами, вырубаемыми в обоих элементах, либо используется металлический крепеж.

Болтовое соединение подразумевает использование комплекта, состоящего из болта, гайки и шайбы. На выступающем конце балки перекрытия с тыльной стороны делается треугольный вырез таким образом, чтобы его гипотенуза располагалась под углом, соответствующим углу наклона стропила. Под тем же углом запиливается нижняя часть стропильной ноги.

Читайте также:  Возведение фундамента из плит перекрытия

Установив стропило срезом на балку, его следует зафиксировать гвоздями, а затем перпендикулярно плоскости стропильной ноги высверлить сквозное отверстие для болта таким образом, чтобы его можно было пропустить снизу через вырез, выполненный в балке. На болт надевается шайба и узел фиксируется гайкой.

Принципы крепления стропил к балкам

Соединение со сквозными отверстиями ослабляет деревянные элементы, поэтому чаще применяются соединения с зубом, упором, шипом.

Рассматривая варианты, как крепить стропила к балкам, следует отметить, что конфигурация крепления зависит от угла наклона скатов кровли. Для крыш с крутыми скатами, испытывающими пониженную снеговую нагрузку, достаточно применять крепления с одинарным зубом. Двойной зуб используется при монтаже крыш с углом наклона скатов менее 35 градусов. Данный вид крепления дает возможность не только увеличить площадь опоры, но и добиться высокой прочности узла.

Врубка с использованием метода одинарного зуба чаще всего выполняется с дополнительным вырезом шипа, препятствующего боковым сдвигам стропила под нагрузками. В этом случае под шип следует предусмотреть соответствующее гнездо в балке. Чтобы не ослабить балку, глубина гнезда должна составлять 1/3-1/4 от толщины балки. Вырез выполняется не менее чем за 25 см от края балки перекрытия, чтобы избежать сколов.

Двойной зуб обычно дополняется двумя шипами, упором с шипом или без него, замочным соединением. Чаще всего у обоих зубов глубина врезки одинакова, но при необходимости применяется и врезка на разную глубину. К примеру, дополненный шипом первый зуб врубается на треть толщины опорной балки, а второй – на половину.

Принципы крепления стропил к балкам

Сами по себе пазы не могут удержать стропильные ноги, находящиеся под нагрузкой. Помимо врубки соединительный узел укрепляют металлическим крепежом. Для неподвижных соединений гвозди вбиваются под углом. Могут использоваться металлические накладки, хомутовые соединения. Соединение стропила с балкой (при любой технологии его выполнения) дополнительно следует зафиксировать кованой проволокой, которая закрепляется на анкере, вмонтированном в стену.

Соединение стропил с балкой будет надежным, если :

  • применяется качественный крепеж (металлические элементы из прочного материала с антикоррозийной обработкой);
  • аккуратно выполняются запилы и врубки (использование вкладышей и прокладок снижают прочность узла, со временем они могу вылететь или деформироваться);
  • запилы и врубки выполняются по шаблонам;
  • применяется специальный стропильный крепеж.

Предлагаем ознакомиться Гидроизоляция печной трубы на крыше из металлочерепицы

Принципы крепления стропил к балкам

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,

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.

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.

Чтобы перекрытие было максимально надежным, следует подбирать точные размеры балок, используемых для работы. Так, например, расчет деревянных балок – неизменная часть работы перед их изготовлением, в расчет при этом берут длину балок и их сечение. Длина как деревянных, так и металлических балочных конструкций, зависит от ширины планируемого перекрытия, а сечение нужно просчитывать в зависимости от шага, нагрузки и длины пролета.

В Интернете можно найти специальные онлайн калькуляторы, помогающие выполнить расчеты онлайн, но далеко не все доверяют калькулятору, поэтому мы расскажем, по каким формулам и как именно производится расчет балок перекрытия.

Читайте также:  Пароизоляция чердака в деревянном перекрытии

Требования к межэтажным перекрытиям

Межэтажные перекрытия обязаны выдерживать постоянные и переменные нагрузки, то есть кроме собственного веса выдерживать вес мебели и людей. Они должны быть достаточно жёсткими и не допускать превышение максимального прогиба, обеспечивать достаточную шумо- и теплоизоляцию.

Перед работой советуем ознакомиться с материалами, изложенными в СНиП II-25–80 (СП ), там много полезной информации.

Требования к межэтажным перекрытиям

Удельные нагрузки от мебели и людей для жилого помещения принимаются согласно нормам. Однако если планируется установка чего-то массивного, например, аквариума на 1000 л или камина из натурального камня, это обязательно нужно учитывать.

Жесткость балок определяется расчётом и выражается в допустимом изгибе на длину пролёта. Допустимый изгиб зависит от вида перекрытия и материала покрытия. Основные предельные прогибы, определяемые СНиП, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Элементы конструкций Предельные прогибы в долях пролёта, не более
1. Балки междуэтажных перекрытий 1/250
2. Балки чердачных перекрытий 1/200
3. Покрытия (кроме ендов):
а) прогоны, стропильные ноги 1/200
б) балки консольные 1/150
в) фермы, клееные балки (кроме консольных) 1/300
г) плиты 1/250
д) обрешётки, настилы 1/150
4. Несущие элементы ендов 1/400
5. Панели и элементы фахверха 1/250
Примечания: 1. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролёта. 2. При наличии строительного подъёма предельный прогиб клееных балок допускается увеличивать до 1/200 пролета.
Требования к межэтажным перекрытиям

Учтите, что напольное покрытие в виде керамической плитки или бетонной стяжки, склонной к растрескиванию, могут ещё более ужесточить требования по допустимому прогибу, особенно при достаточно длинных пролётах.

Чтобы снизить нагрузки на балки, следует при возможности располагать их параллельно коротким стенам, с одинаковым шагом. Максимальная длина пролёта при перекрытии их деревянными балками — 6 м.

Расчет балок перекрытий

Деревянные балки перекрытий

Деревянные балки перекрытий 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 и термитами (если они водятся в вашей местности).

Поэтому, деревянные балки перекрытий требуется тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами, например ХМ-11 или ХМББ производства фирмы Антисептик (С-Петербург).

Как расчитать необходимое сечение деревянной балки перекрытий?

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. Желательно закрепить балку анкером, заделанным в стену.

При выборе сечения балки перекрытия учитывают нагрузку собственного веса, которая для балок междуэтажных перекрытий, как правило стоставляет 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.

Для расчета минимального и оптимального сечения деревянной балки перекрытия можно воспользоваться он-лайн калькулятором Романова для деревянных балок перекрытий

Ниже приведены несколько таблиц, со значениями минимальных сечений деревянных балок для различных нагрузок и длинн пролетов:

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

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.

Если вы используете вместо балок прямоугольного сечения круглы бревна, можно пользоваться следующей таблицей:

Минимальный допустимый диаметр круглых бревен, используемых в качестве балок междуэтажных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг на 1 м2

Если вы хотите перекрыть большие прогоны, то рекомендуем воспользоваться опытом с сайта Околоток.

Стальные (металлические) двутавровые балки перекрытий

Расчет балок перекрытий

Двутавровая металлическая балка перекрытий обладает рядом неоспоримых преимуществ, только при одном недостатке — высокой стоимости.

Металлической двутавровой балкой можно перекрыть большие пролеты со значительной нагрузкой, металлическая стальная балка негорюча и устойчива к биологическим воздействиям.

Однако, металлическая балка может корродировать при отсутствии защитного покрытия и наличия в помещении агрессивных сред.

Для расчета параметров двутавровой металлической балки можно воспользоваться хорошей программой расчета Beam

Вес одного метра двутавровой балки можно посмотреть в таблице веса двутавровых балок

В большинстве случаев в самодеятельном строительстве при расчетах в вышеуказанной программе или других ей подобных, следует считать, что металлическая балка имеет шарнирные опоры (то есть концы не фиксированы жестко — например, так как в каркасной стальной конструкции).

Нагрузку на перекрытие со стальными двутавровыми металлическими балками с учетом собственного веса следует рассчитывать, как 350 (без стяжки) -500 (со стяжкой) кг/м2Шаг между двутавровыми металлическими балками рекомендуется делать равным 1 метру.

В случае экономии возможно увеличение шага между металлическими балками до 1200 мм.

Таблица для выбора номера двутавровой металлической балки при различном шаге и длине прогонов

Железобетонные балки перекрытий

При устройстве железобетонных балок нужно использовать следующие правила (по Владимиру Романову):

  1. Высота железобетонной балки должна быть не менее 1/20 длины проема. Делим длину проема на 20 и получаем минимальную высоту балки. Например при проеме в 4 м высота балки должна быть не менее 0,2 м.
  2. Ширину балки рассчитывают исходя из соотношения 5 к 7 (5 — ширина, 7 — высота).
  3. Армировать балку следует минимум 4 прутками арматуры d12-14 (снизу можно толще) — по два сверху и снизу. Таблицы соотношения длины и массы арматуры различного сечения.
  4. Бетонировать за один раз, без перерывов, чтобы ранее уложенная порция раствора не успела схватиться до укладки новой порции. С бетономешалкой бетонировать балки сподручнее, чем заказывать миксер. Миксер хорош для быстрой заливки больших объемов.
Читайте также:  Металлоформы Пустотных плит ПК. Формы для плит перекрытия

Вес строительной арматуры или сколько метров арматуры в тонне. Вес арматуры длиной 11,75 м. Вес арматуры диаметром от 5,5 до 32 мм. 

Вес двутавра и количество метров в тонне двутавра

Популярность: 22%

Основная часть работы

В процессе работы вам понадобится несколько помощников, чтобы процесс оставался непрерывным. Один человек должен постоянно мешать раствор, чтобы избавить его от пузырьков воздуха. Проверьте гидроизолятор на предмет видимых повреждений. Заливка представляет собой непрерывный процесс, во избежание создания дополнительного давления на несущие конструкции. Если человек знаком с техникой заливки, то группа из трех человек должна справиться с объемом работы за полдня.

Для этого этапа вам понадобится:

Устройство перекрытия по металлическим балкам.

  • лом;
  • раствор из цемента, воды и песка (1:сколько потребуется:3);
  • армирующий прут необходимого диаметра;
  • совковая лопата;
  • вода;
  • проволока;
  • штыковая лопата;
  • обычная полиэтиленовая пленка.

Нет необходимости использовать двойную обрешетку, для такого перекрытия будет достаточно и одинарной. Закрепить ее необходимо на середине плиты с шагом в полметра, для этого понадобятся металлические скобы, которые многие делают сами из обычного прута. Только с использованием мягкой металлической проволоки могут производиться различные связи.

Арматура не должна иметь возможности двигаться, поэтому закрепить ее необходимо основательно.

Опытный строитель знает, что пробовать делать такой раствор самостоятельно не имеет смысла, так как процесс заливки должен оставаться непрерывным и производиться за один раз, его проще заказать. Быстрота износа также зависит от равномерности застывания раствора, в случае несоблюдения необходимых норм, износ будет довольно скорым.

Момент сопротивления швеллера при проектировании перекрытий

При проектировании перекрытий, несущих металлоконструкций не достаточно одного прочностного расчета нагрузки на швеллер. Чтобы обеспечить надежность проектируемой конструкции, необходимо также произвести расчет на жесткость швеллера. Прогиб в данном случае не должен превышать допустимое значение. Эта проверка профиля является обязательной при проектировании перекрытий для жилых и прочих помещений. Для примера возьмем ту же балку, что и ранее. Распределенная нагрузка, действующая на нее, составляет 50 кгс/м или 500 Н/м. Момент инерции швеллера 10П имеет значение Ix = 175 см4. При проверке балки на жесткость, определяется ее относительный прогиб по формуле:

М – изгибающий момент, Н∙м L = 1000 см – длина хлыста E = 2,1∙105 МПа – модуль упругости стали Ix = 175 см4 – момент инерции сечения швеллера

Момент сопротивления швеллера, изгибающий момент равен: М = q∙L2/8 = 500∙102/8 = 6250 Н∙м.

Тогда относительный прогиб швеллера 10П составит: f/L = 6250∙1000/(10∙2,1∙105∙175) = 0,017 = 1/59

Если сравнивать с допустимыми значениями относительно прогиба согласно СНиПам, то данный швеллер нельзя использовать для межэтажных перекрытий, так как там допустимое значение составляет 1/200. Следовательно, несмотря на обеспечение прочности данной конструкции, необходимо подбирать больший профиль швеллера, и проверять его на жесткость.

Швеллер — это один из видов фасонного стального проката. В поперечном сечении он имеет форму буквы «П». Такая форма обеспечивает швеллеру такие показатели жесткости, которые делают возможным его употребление в самых разных отраслях — от тяжелого машиностроения до строительства дачных домиков. Швеллеры применяются в автомобиле- и вагоностроении, из них делают различные опоры и ограждения, ими укрепляют входные ворота и оконные проемы.

По каким правилам рассчитывается нужное сечение бруса?

На подбор сечения сруба для стропильной системы влияет несколько параметров:

  • какая длина стропильной стройки;
  • расстояние между каждым последующим брусом;
  • полученные результаты расчетов нагрузки для соответствующего района.

На сегодняшний день для каждого определенного района существуют специальные таблицы с уже внесенными данными по нагрузочным значениям для стропильных систем. Как пример можно привести Московскую область:

  • чтобы установки мауэрлат можно применить брус сечением не ниже 100х100,150х100 и 150х150;
  • брус 200х100 можно использовать для диагональных ендов и стропильных опор (ног);\
  • прогоны можно создать с древесины 100х100, 150х100 или 200х100;
  • сруб 150х50 станет оптимальным решением для затяжки;
  • в качестве стоек лучше всего использовать сруб 150х150 или 100х100;
  • стропило 150х50 подойдет для карниза, подкосов или же кобылки;
  • ригели лучше всего установить со стропил 150х100 или 200х100;
  • В качестве обшивки или лобовой можно применить доску не менее 22х100.

Указанные выше данные являются оптимальными, то есть менее этого значения материал применять нельзя. Также все размеры указаны в миллиметрах.

Подведем итог

Для создания надежной и долговечной деревянной конструкции нужно тщательно просчитать все возможные нагрузки, после чего только приобретать брус. Если правильность расчетов у вас вызывает сомнения лучше всего воспользоваться услугами профессионала или же применить специальную программу, которой будет вычислена допустимая нагрузка на брус (150х150, 100х100 и др.).

Сегодня для строительства используются разнообразные материалы, но чаще всего пользуются спросом деревянные балки. Они применяются для сооружения стропильной системы, для организации перекрытий чердаков, подвалов и между этажами. Именно деревянные конструкции используются при сооружения пола по лагам. Этот материал отличается прочностью, возможностью выдерживать многочисленные нагрузки, экологичностью и относительно невысокой стоимостью. Если используется деревянная балка, необходимо предварительно провести расчеты, касающиеся , их длины. Если опыта нет, то работу лучше доверить специалистам.