Калькулятор для расчёта деревянных балок перекрытия

Нет времени читать? ЗакрытьОтправить эту статью вам на емейл?

Необходимые пояснения к расчетам

  • Высота и ширина определяют площадь сечения и механическую прочность балки.
  • Материал древесины: сосна, ель или лиственница – характеризует прочность балок, их стойкость к прогибам и излому, другие особые эксплуатационные свойства. Обычно отдают предпочтение сосновым балкам. Изделия из лиственницы применяют для помещений с влажной средой (бань, саун и т.п.), а балки из ели используют при строительстве недорогих дачных домов.
  • Сорт древесины влияет на качество балок (по мере увеличения сорта качество ухудшается).
    • 1 сорт. На каждом однометровом участке бруса с любой стороны могут быть здоровые сучки размером 1/4 ширины (пластевые и ребровые), размером 1/3 ширины (кромочные). Могут быть и загнившие сучки, но их количество не должно превышать половины здоровых. Также нужно учитывать, что суммарные размеры всех сучков на участке в 0,2 м должны быть меньше предельного размера по ширине. Последнее касается всех сортов, когда речь идет о несущей балочной конструкции. Возможно наличие пластевых трещин размером 1/4 ширины (1/6, если они выходят на торец). Длина сквозных трещин ограничивается 150 мм, брус первого сорта может иметь торцевые трещины размером до 1/4 ширины. Из пороков древесины допускаются: наклон волокон, крень (не более 1/5 площади стороны бруса), не более 2 кармашков, односторонняя прорость (не более 1/30 по длине или 1/10 — по толщине или ширине). Брус 1 сорта может быть поражен грибком, но не более 10% площади пиломатериала, гниль не допускается. Может быть неглубокая червоточина на обзольных частях. Обобщая вышесказанное: внешний вид такого бруса не должен вызывать какие-либо подозрения.
    • 2 сорт. Такой брус может иметь здоровые сучки размером 1/3 ширины(пластевые и ребровые), размером 1/2 ширины (кромочные). По загнившим сучкам требования, как и для 1 сорта. Материал может иметь глубокие трещины длиной 1/3 длины бруса. Максимальная длина сквозных трещин не должна превышать 200 мм, могут быть трещины на торцах размером до 1/3 от ширины. Допускается: наклон волокон, крень, 4 кармашка на 1 м., прорость (не более 1/10 по длине или 1/5 – по толщине или ширине), рак (протяжением до 1/5 от длины, но не больше 1 м). Древесина может быть поражена грибком, но не более 20% площади материала. Гниль не допускается, но может быть до двух червоточин на 1 м. участке. Обобщим: сорт 2 имеет пограничные свойства между 1 и 3, в целом оставляет положительные впечатления при визуальном осмотре.
    • 3 сорт. Тут допуски по порокам больше: брус может иметь сучки размером 1/2 ширины. Пластевые трещины могут достигать 1/2 длины пиломатериала, допускаются торцевые трещины размером 1/2 от ширины. Для 3 сорта допускается наклон волокон, крень, кармашки, сердцевина и двойная сердцевинаы, прорость (не более 1/10 по длине или 1/4 — по толщине или ширине), 1/3 длины может быть поражена раком, грибком, но гнили не допускаются. Максимальное количество червоточин — 3 шт. на метр. Обобщая: 3 сорт даже невооруженным глазом выделяется не самым лучшим качеством. Но это не делает его непригодным для изготовления перекрытий по про сорта читайте ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия;
  • Пролет – расстояние между стенами, поперек которых укладываются балки. Чем он больше, тем выше требования к несущей конструкции;
  • Шаг балок определяет частоту их укладки и во многом влияет на жесткость перекрытия;
  • Коэффициент надежности вводится для обеспечения гарантированного запаса прочности перекрытия. Чем он больше, тем выше запас прочности

Наш онлайн-калькулятор позволит вам рассчитать параметры деревянных балок и подобрать оптимальную конфигурацию перекрытия.

(Пока оценок нет)

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.

Читайте также:  Как крепить плитный утеплитель к профлисту?

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.

Сбор нагрузок на второстепенные балки

Наименование нагрузки

Нормативная

нагрузка, кгс/м2

γf

Расчетная

нагрузка, кгс/м2

1

Асфальт t = 3см, γ = 2200кг/ м3

66

1,3

85,8

2

Монолитная железобетонная плита перекрытия t = 10см, γ = 2500кг/м3

250

1,2

300

3

Собственный вес второстепенных балок

20

1,05

21

4

Полезная нагрузка

1100

1,2

1320

Итого

В соответствии с таблицей 1 суммарная нормативная нагрузка на второстепенные балки составит

кгс/м2,

а суммарная расчетная нагрузка будет равна

кгс/м2.

Каждой балке соответствует участок перекрытия (грузовая площадь), с которого она воспринимает нагрузку. Ширина этого участка равна шагу балок

(а = 2,16 м, рис.1). Преобразуем нагрузку с указанного участка перекрытия в равномерно распределенную по длине балки (в погонную нагрузку). Определяем погонную нормативную нагрузку на второстепенную балку:

и погонную расчетную нагрузку:

Расчетная схема второстепенной балки и эпюры внутренних усилий показаны на рисунке 2.

Рис.2. Расчетная схема второстепенной балки и эпюры внутренних усилий

Наибольший изгибающий момент .

Наибольше значение поперечной силы .

Опорная реакция второстепенной балки R1= 11 190 кгс.

В соответствии с таблицей 50* [1] принимаем второстепенные балки из стали С245 по ГОСТ 27772-88* (предполагая, что толщина проката менее 10мм) с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 2450кгс/см2 и с расчетным сопротивлением срезу Rs = 0,58Ry = 1421кгс/см2. Для балок технологической площадки коэффициент условий работы γc = 1 (таблица 6* [1]).

Момент сопротивления изгибу, требуемый для обеспечения прочности балки при ее работе в упругой стадии, согласно [1]: .

Сечение балки выбираем в виде горячекатаного двутавра №36 по ГОСТ 8239-72* (рис. 3), у которого момент сопротивления изгибу Wx = 743см3 больше, чем Wтр = 685,1см3. Остальные геометрические характеристики сечения: Sx = 423см3 – статический момент сдвигаемой части сечения относительно оси х; Ix = 13 380см4 – момент инерции сечения относительно оси х;

А = 61,9см2 – площадь поперечного сечения; tw = 7,5 мм – толщина стенки двутавра; толщина полки – 12,3мм (максимальная толщина проката в сечении).

рис. 3. Сечение второстепенной балки

Проверки для второстепенной балки

Проверяем прочность балки на срез согласно [1] по касательным напряжениям:

Прочность балки на срез обеспечена.

Принимаем конструктивное решение, обеспечивающее при опирании монолитной железобетонной плиты на верхний пояс балки надежную связь по всей длине балки между этим поясом и железобетонной плитой в горизонтальной плоскости. Такое закрепление можно создать, например, путем установки закладных деталей в монолитной плите с шагом не более значений, указанных в таблице 8* [1], с приваркой этих деталей к верхнему поясу балки. При принятии в проекте указанного конструктивного решения (или другого, также создающего непрерывное закрепление сжатого пояса балки в горизонтальной плоскости) общая устойчивость второстепенных балок будет обеспечена (п. * [1]) и выполнять проверку по [1] не требуется.

Проверку второстепенной балки на жесткость при изгибе проводим по формуле для относительного прогиба балки:

где – предельно допустимый относительный прогиб балки в соответствии с таблицей 19 [2];

– модуль упругости стали.

Жесткость балки достаточна.

Устройство монолитного перекрытия

Возможные схемы расположения листов для монолитного перекрытия по профнастилу.

Профилированные листы, арматура и бетон — составляющие, которые формируют монолитную бетонную плиту перекрытия. Такая конструкция, если она опирается на балочный каркас, распределяет нагрузку на колонны, а не на стены. Каждая колонна имеет свой фундамент. Другой вариант, когда поперечные балки не укладываются или, если устанавливаются, опираются на стены.

В таком случае монолитному перекрытию предстоит нагружать стены сооружения и фундамент. Металлические балки — двутавр (швеллер). Их края укрепляются в «карманах» стен (колонн) и привариваются к закладным. К балкам листы могут крепиться на внутреннюю полку, тогда расстояние между опорами для коротких листов выбирается не более 1,5 м. На швеллеры/двутавры профилированный материал также может устанавливаться на внешнюю полку сверху так, чтобы можно было размещать листы длинной до 6-ти м.

Устройство монолитного перекрытия

Они устанавливаются внахлест по длине. Под серединой листовых элементов размещается стационарная балка. Волны профиля должны быть перпендикулярны балкам, а расширениями гофра ориентируются вниз.

Читайте также:  Балка для опалубки: двутавровая, выравнивающая

При безбалочном варианте устройства гофролисты не будут иметь точек опоры посередине помещения. Обязательный элемент — объемное армирование, которое значительно повышает прочность монолита. Арматура соединяется сваркой с балками и колоннами. Для распределения раствора может ставиться внешняя съемная опалубка. Бетонирование формирует ровную поверхность плиты.

Как правильно выбрать балки для перекрытия?

Качественными и пригодными для использования в строительстве считаются балки, которые сушились на воздухе не менее трех лет. Выбирать этот материал нужно очень тщательно, ведь его качество окажет влияние на надежность и прочность всего здания. Больше всего профессиональным строителям нравится использовать для создания перекрытий круглый лес. Это очень прочный и надежный в эксплуатации материал, который не прогибается и не деформируется даже во время сильных нагрузок и сложных погодных условий.

Иногда установка балок перекрытия происходит с использованием бруса. Этот материал тоже неплохо справляется с функцией перекрытия, но его нельзя назвать надежным на все сто процентов. Это связано с тем, что брус изготавливают из сердцевинок деревьев, которые являются самой молодой, а, следовательно, и самой мягкой их частью. По твердости такой материал уступает другим вариантам, поэтому хорошо подумайте, прежде чем закупать его для перекрытия в своем доме.

Установка балок перекрытия всегда должна выполнять такие основные требования:

  • Хорошая теплоизоляция в тех случаях, если это перекрытие создается для отделения жилого помещения от подсобного. Если момент теплоизоляции не будет хорошо продуман и выполнен, в жилой комнате будет постоянно холодно, поскольку неотапливаемое помещение будет через перекрытие вытягивать из нее тепло.
  • Высокий уровень прочности. Перекрытие постоянно будет выдерживать большую нагрузку – мебель, жильцы и гости дома, осадки и т.д. Чтобы это все не разрушило здание в скором времени, установка балок перекрытия должна происходить в точном соответствии с технологией и обеспечивать конструкции хорошую прочность.
  • Звукоизоляция. Этот момент важен не столько для целостности и безопасности дома, как для комфортного проживания его жильцов и гостей. Особенно важным моментом является уровень звукоизоляции для междуэтажных перекрытий. Чтобы еще больше повысить этот уровень, стоит хорошо заделать места стыков материалов.
  • Вентиляция. Она особенно важна для перекрытия, расположенного над подвалом или цокольным этажом дома.

Древесина является не только надежным и качественным, но и экологически чистым материалом. Она точно не навредит здоровью человека, да и устанавливать ее намного проще, чем другие материалы. Поэтому установка балок перекрытия в деревянном доме и других типах зданий чаще всего производится именно с помощью деревянных балок. Если установка балок перекрытия будет сделана по всем правилам, то служить оно будет долго и эффективно.

Прогиб лаг

Заходя в некоторые, особенно старые, дома даже невооруженным глазом можно заметить прогиб потолков второго, или, что бывает реже, пола первого этажа, являющийся следствием неправильного расчета несущей способности лаги или превышения допустимой нагрузки на перекрытия. Как позывает практика эксплуатации многоэтажных домов постройки первой половины 50-х годов ХХ века, где использовались деревянные межэтажные перекрытия, к 2000-му году величина прогиба потолков составляла от 70 до 100 мм, что приводило к необходимости проведения капитальных ремонтов здания с усилением несущих элементов перекрытий. И это при условии, что проводится точный инженерный расчет нагрузок и сечения лаг на стадии проектирования. А что говорить об индивидуальной застройке, когда расчет несущей способности лаги производился «на глазок» по совету «грамотных» специалистов.

Очень часто на величину прогиба лаг влияет и качество применяемого материала, избыточная влажность древесины, недостаточная толщина металлопроката, из которого изготовлена балка, и еще множество различных причин, приводящих к провисанию, к примеру, перекрытия второго этажа под нагрузкой. Неверный расчет несущей способности может привести не только к возникновению прогиба лаги, но и полному разрушению конструкции и обрушению этажа вниз, причем когда этого никто не ожидает.

Согласование усиления перекрытий – обязательное или добровольное?

Так как перекрытия относятся к основным несущим конструкциям здания, любые виды работ на них требуют согласований. Это касается даже случаев, когда непосредственно на перекрытиях не ведутся строительные работы, однако воздействия и повышенные нагрузки на них можно устранить только усилением. Согласования обязательны в следующих случаях:

  • если усиление перекрытий предусматривает проект реконструкции жилого или нежилого здания – проект проходит экспертизу, после чего оформляется разрешение на строительство;
  • если проводится перепланировка или переустройство помещений в МКД – при проектировании нужно оформить технические заключение о состоянии несущих конструкций, а работы можно выполнять после согласований в МосЖилИнспекции.
Согласование усиления перекрытий – обязательное или добровольное?

Не нужно проходить согласование перепланировки, если строительные работы будут проводиться в нежилых зданиях. В этом случае проект утверждает сам собственник (заказчик).

Читайте также:  Описание процесса шлифовки старого паркета

Усиление перекрытий путем укрепления швов между отдельными плитами.

Заключение

Не бойтесь использовать современные строительные технологии, они дают возможность ставить долговечные и удобные дома при значительном уменьшении сметной стоимости. Двутавровые балки можно применять не только для перекрытия — их используют и при строительстве стропильной системы, несущих каркасов деревянных строений различного назначения и т. д.

Видео — Двутавровые балки перекрытия деревянные

К сожалению, отечественная строительная промышленность и технологии отстают от зарубежных на несколько десятилетий. То, что в развитых странах используется давно, для нас считается новинкой. Вы кратко узнали о физических характеристиках двутавровых балок, познакомились с технологией их изготовления и использования. Теперь следует воплощать свои знания в жизнь, начинайте с расчета стропильной системы, замените брусья двутавровыми балками перекрытия. Как делаются расчеты можно прочитать в статье на нашем сайте.

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

  • σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа

Проверка на жесткость, изгиб швеллера где относительный прогиб f/L должен быть менее 1/150 и определяется по выражению:

  • f/L = Мн∙L/(10∙Е∙Ix) = 60∙103∙620/(10∙2,1∙105∙4180) = 1/236

Условие жесткости обеспечивается. Следовательно, данный швеллер можно использовать для перекрытия по описанной схеме. Уменьшить номер швеллера можно, если хлысты укладывать с меньшим шагом.

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.

Как определить нагрузку, которая будет действовать на перекрытие

Перекрытие передает балкам нагрузку, которая суммируется из собственного веса конструкции (включая вес межбалочного утеплителя и подшивных досок) и веса предметов, размещенных на перекрытии. Точный расчет выполнить можно только силами специальной проектной организации. Более простые способы расчета доступны для самостоятельного выполнения по следующей схеме.

Как определить нагрузку, которая будет действовать на перекрытие
  1. Для чердачных перекрытий с подшивной доской (не несущих больших нагрузок, но утепленных минеральной ватой) справедливо утверждение о том, что на 1 м² в среднем действует нагрузка в 50 кг. В таком случае нагрузка на данное перекрытие будет равно: 1,3 × 70 = 90 кг/м² (согласно СНиП цифра 70 (кг/м²)– нормированная нагрузка для данного перекрытия; 1,3 – коэффициент запаса прочности). Общая нагрузка равна 90 + 50 = 130 кг/м².
  2. Если межбалочный утеплитель тяжелее, чем минеральная вата или использовалась подшивка из толстых досок, то нормативную нагрузку считают равной 150 кг/м². Тогда: 150 × 1,3 + 50 = 245 кг/м² — общая нагрузка.
  3. Для мансарды к числу составляющих факторов нагрузки прибавляется масса напольного покрытия, мебели и других предметов интерьера. Расчетная нагрузка в этом случае увеличивается до 350 кг/м².
  4. Если балки являются частью межэтажного перекрытия – расчетная нагрузка принимается равной 400 кг/м².