Online расчеты балок деревянных. Как использовать балки перекрытия из бруса. Сечение деревянных балок перекрытия
Стены и перекрытия – основные элементы любого строительства.
Назначение перекрытия – разделять этажи в доме, а также нести и распределять нагрузку от расположенных вверху составляющих – стен, крыши, коммуникаций, мебели, деталей интерьера.
Можно выделить несколько видов перекрытия: металлическое, железобетонное и деревянное.
Более подробно остановимся на деревянных перекрытиях, поскольку именно они получили наибольшее распространение в частном строительстве.
Деревянное балочное перекрытие обладает преимуществами и недостатками
Плюсы:
- красивый внешний вид;
- малый вес дерева;
- ремонтопригодность;
- высокая скорость монтажа.
Минусы:
- без специальной защитной пропитки горючи;
- низкая прочность по сравнению с железобетонными или металлическими балками;
- подвержены воздействию влаги, грибка и живых организмов;
- могут деформироваться от перепадов температур.
Материал для деревянных балок перекрытия должен обладать определенными свойствами и соответствовать требованиям:
- прочность. Материал перекрытия должен выдерживать возможные нагрузки. Следует учитывать воздействие как постоянных нагрузок, так и переменных;
- жесткость. Означает способность материала сопротивляться изгибу;
- звуко- и теплоизоляция;
- пожарная безопасность.
Типы и виды деревянных перекрытий - классификация
1. По назначению
Основное требование к такому перекрытию – высокая прочность. Поскольку в данном случае, балки будут служить основой для перекрытия пола и соответственно,
должны выдерживать значительную нагрузку.
Совет. Если под первым этажом будет располагаться гараж или большой подвал лучше делать деревянное перекрытие по металлическим балкам. Поскольку деревянные подвержены гниению и не всегда могут выдержать значительную нагрузку. Или же уменьшить расстояние между балками.
Принцип конструктивного устройства может быть независимым или являться продолжением
крыши, т.е. частью стропильной системы. Первый вариант более рационален, т.к.
является ремонтопригодным, плюс, обеспечивает лучшую звукоизоляцию.
Конструктивная особенность заключается в эффекте два в одном – балки перекрытия между этажами с одной стороны являются лагами для пола, а с другой, опорами для потолка.
Пространство между ними заполняется тепло- и звукоизоляционными материалами, с
обязательным использованием пароизоляции. Пирог снизу обшивается гипсокартоном,
а сверху застилается половой доской.
2. По виду
Деревянные балки перекрытия также различаются между собой, и каждый вид имеет свои преимущества.
Цельные (цельномассивные) деревянные балки перекрытия
Для их изготовления применяется массив дерева твердых пород хвойных или лиственных деревьев.
Межэтажные перекрытия по деревянным балкам, могут быть выполнены цельными только при незначительной длине пролета (до 5 метров).
Клееные деревянные балки перекрытия
Снимают ограничение по длине, поскольку данная технология изготовления позволяет реализовать балки перекрытия большой длины.
За счет повышенной прочности деревянные клееные балки применяются в тех случаях, когда требуется выдержать повышенную нагрузку на перекрытие.
Преимущества клееных балок:
- высокая прочность;
- возможность перекрывать большие пролеты;
- легкость монтажа;
- незначительный вес;
- длительный срок службы;
- отсутствие деформации;
- пожарная безопасность.
Максимальная длина деревянной балки перекрытия такого вида достигает 20 метров погонных.
Поскольку клееные деревянные балки имеют гладкую поверхность, их часто не зашивают снизу, а оставляют открытыми, создавая в комнате стильный дизайн интерьера.
Сечение деревянных балок перекрытия
Как показывает практика, сечение балок деревянного перекрытия оказывает существенное влияние на способность балки выдерживать несущую нагрузку. Поэтому, необходимо предварительно выполнить расчет сечения деревянных балок перекрытия.
В деревянных домах в качестве межэтажных балок в декоративных целях может использоваться бревно.
Как правило используются для устройства чердачных перекрытий. Круглая балка отличаются высокой устойчивостью на изгиб (зависит от диаметра).
Максимальная длина деревянной балки перекрытия из оцилиндрованного бревна составляет 7, 5 м.п.
Могут быть изготовлены из массива дерева, или в сочетании ОСБ и фанеры. Активно используются в каркасном строительстве.
Преимущества деревянных двутавровых балок:
- точные размеры;
- возможность использования на длинных пролетах;
- исключена возможность деформирования;
- малый вес;
- уменьшение мостиков холода;
- возможность закрепить коммуникации;
- возможность монтажа своими руками без привлечения специальной техники;
- широкая сфера применения.
Недостатки:
- высокая стоимость;
- неудобны для утепления плитами.
Правильный подбор сечения деревянной балки должен быть включен в расчетный план, в противном случае, конструкция перекрытия окажется недостаточно или избыточно жесткой (лишняя статья расходов).
Материал подготовлен для сайта www.сайт
Расчет деревянного перекрытия
Расстояние между деревянными балками перекрытия определяется:
Во-первых, предполагаемыми нагрузками.
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/м.кв. (Согласно СНиП 2.01.07-85 «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 %.
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 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/м.кв.
Значит, наибольшая величина прогиба будет наблюдаться при нагрузке
Мmax = (q х l в кв.) / 8 = 400х4 в кв./8 = 800 кг м.кв.
Рассчитаем момент сопротивления древесины на прогиб по формуле:
Wтреб = Мmax / R. Для сосны этот показатель составит 800 / 142,71 = 0,56057 куб. м
R - сопротивление древесины, приведенное в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) «Деревянные конструкции» введенные в эксплуатацию в 2011 г.
В таблице приведено сопротивление лиственницы.
Если используется не сосна, тогда значение следует скорректировать на переходящий коэффициент (приведен в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)).
Если учесть предполагаемый срок службы строения, то полученное значение нужно скорректировать и на него.
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.
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.
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.
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.
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.
Деревянные балки перекрытия – ГОСТы и СНиПы
Государственные стандарты регулируют все аспекты использования деревянных балок перекрытия вне зависимости от их вида или места использования.
Ниже представлена подборка наиболее важных документов по данной тематике.
Заключение
В данной статье вы ознакомились с факторами, оказывающими влияние на выбор материала для устройства деревянных балок перекрытия. А также научились определять сечение и выполнять расчёт деревянных балок перекрытия.
Дата публикации: 03.03.2018 00:00
Какие нагрузки выдержит брус?
Брус и бревно издавна использовали на Руси для строительства домов. Деревянные строения имеют целый ряд преимуществ:
- Простота возведения здания.
- Высокая скорость постройки;
- Низкая стоимость.
- Уникальный микроклимат. Деревянный дом «дышит», в нем воздух намного легче и приятнее;
- Отличные эксплуатационные характеристики;
- Деревянный дом хорошо держит тепло. Он теплее кирпичных зданий в 6 раз, а строений из пенобетона в 1, 5 раза;
- Различные виды и размеры этого пиломатериала позволяют воплотить в жизнь самые разнообразные проекты и дизайнерские идеи.
Этот вид строительного материала представляет из себябревно прямоугольного сечения. Он считается самым дешевым пиломатериалом и в то же время очень удобным для строительства.
Изготавливают брус из пиловочных бревен, хвойных пород.
- Двухкантный - обработаны (срезаны у бревна) только две противоположные стороны, а другие две оставлены закругленными.
- Трёхкантный. Здесь срезаны три стороны.
- Четырёхкантный-срезаны 4-истороны.
Размеры:
Стандартная длина бруса - 6 метров. Клееный брус - это сборная конструкция, поэтому здесь длина может достигать 18 метров.
Размеры сечения
- Толщина от 100 до 250 мм. Размер шага сечения 25 мм, то есть толщина равняется 100, 125.
- Ширина от 100 мм до 275 мм.
К выбору сечения бруса нужно подходить с особой тщательностью. Ведь от того какую нагрузку сможет выдержать этот строительный материал будет зависеть безопасность здания.
Для правильного подсчета нагрузки существуют особые формулы и программы.
1. Постоянные. Это те нагрузки на брус, которые оказывает вся конструкция здания, вес утеплителя, отделочных материалов и кровли.
2. Временные. Эти нагрузки могут быть кратковременными, редкими и длительными. Сюда относятся движения грунта и эрозия, ветровые, снеговые нагрузки, вес людей при строительных работах. Снеговые нагрузки разные, они зависят от региона возведения строения. На севере снежный покров больше, поэтому нагрузка на брус будет выше.
Чтобы расчет нагрузки оказался верным в формулу (ее можно найти в интернете) надо вводить оба типа нагрузок, характеристику строительного материала, его качество, влажность. Особенно тщательно нужно высчитать нагрузку на брус при возведении стропиловки.
Какую нагрузку выдерживает брус 150х150 Брус сечением 15 на 15 см широко используют при возведении зданий. Его применяют для изготовления подпорок, опалубка и для возведения стен, так как он выдерживает большие нагрузки. Но размер 15 на 15 лучше использовать для строительства домов в южных районах, на севере понадобиться дополнительное утепление стен, так как этот пиломатериал хранит тепло только при температуре воздуха -15 градусов. Но если использовать клееный брус этого размера, то он по своим теплосберегающим свойствам будет равняться брусу сечением 25 на 20 см.
Какую нагрузку выдерживает брус 100 на 100 мм
Этот брус уже не такой надежный, он выдерживает нагрузку меньше, поэтому его основное применение- изготовление стропиловки и перекрытия между этажами. Необходим он и при сооружении лестниц, изготовления подпорок, арок, оформления мансард, потолка дома. Можно из него сделать и каркас панельного одноэтажного дома.
Какую нагрузку выдерживает брус 50 на 50 мм
Брус 50х50 мм очень востребован. Без этого размера не обойтись при , та как он является вспомогательным материалом. Он, конечно, не подойдет для возведения стен, так как он выдерживает малую нагрузку, но для возведения обрешеток для внешней отделки стен, каркасов, перегородок необходим именно этот размер. Из бруса 50 на 50 делается каркас стены, на который потом прикрепляется гипсокартон. Здесь можно использовать самые разнообразные крепления от гвоздей до скоб или проволоки.
Программа расчета деревянных балок перекрытия — небольшой и удобный инструмент, который упростит основные расчеты по определению сечения бруса и шага его установки при устройстве межэтажных перекрытий.
Инструкция по работе с программой
Рассмотренная программа небольшая и дополнительной установки не требует.
Интерфейс программы
Чтобы было понятнее, рассмотрим каждый пункт программы:
- Материал — выбираем требуемый материал бруса или бревна.
- Тип балки — брус или бревно.
- Размеры — длина, высота, ширина.
- Шаг балок — расстояние между балками. Изменяя данный параметр (как и размеры) можно добиться оптимального соотношения. . Как правило, расчет нагрузки на перекрытия производится на этапе проектирования специалистами, но выполнить его можно и самостоятельно. Прежде всего, учитывается вес материалов, из которых изготовлено перекрытие. Например, чердачное перекрытие, утепленное легким материалом (например, минеральной ватой), с легкой подшивкой выдерживает нагрузку от собственного веса в пределах 50 кг/м². Эксплуатационная нагрузка определяется в соответствии с нормативными документами. Для чердачного перекрытия из деревянных основных материалов и с легкими утеплителем и подшивкой эксплуатационная нагрузка в соответствии со СНиП 2.01.07-85 вычисляется таким путем: 70*1,3=90 кг/м². 70 кг/м². В этом расчете берется нагрузка в соответствии с нормативами, а 1,3 – коэффициент запаса. : 50+90=140 кг/м². Для надежности цифру рекомендуется округлить немного в большую сторону. В данном случае можно принимать общую нагрузку за 150 кг/м². Если чердачное помещение планируется интенсивно эксплуатировать, то требуется увеличить в расчете нормативное значение нагрузки до 150. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом: 50+150*1,3=245 кг/м². После округления в большую сторону – 250 кг/м². Также следует проводить расчет таким образом, в случае если используются более тяжелые материалы: утеплители, подшивка для заполнения межбалочного пространства. Если на чердаке будет обустраиваться мансарда, то необходимо принимать во внимание вес пола и мебели. В этом случае общая нагрузка может составить до 400 кг/м².
- При относительном прогибе. Разрушение деревянной балки обычно происходит от поперечного изгиба, при котором в сечении балки возникают сжимающие и растягивающие напряжения. Вначале древесина работает упруго, затем возникают пластические деформации, при этом в сжатой зоне происходит смятие крайних волокон (складки), нейтральная ось опускается ниже центра тяжести. При дальнейшем росте изгибающего момента пластические деформации растут и происходит разрушение в результате разрыва крайних растянутых волокон. Максимальный относительный прогиб балок и прогонов покрытий не должен превышать 1/200. — это нагрузка, взятая с плиты (полная) плюс собственный вес ригеля.
Просто необходимо произвести расчет деревянных балок перекрытия. Онлайн-калькулятор, который мы представляем в этом обзоре, поможет справиться с этой задачей просто и быстро.
В частном домостроении есть 3 вида конструкций, которые необходимо подбирать по расчету. Это фундамент, перекрытие и крыша. Конечно, вы можете сделать это и без расчета, опираясь на свой опыт или из опыт своих друзей и знакомых. Но тогда вы рискуете своей безопасностью или своим "кошельком". Другими словами, конструкции могут не выдержать тех нагрузок, которые на них приходятся, или они возводятся с большой надежностью, чем требуется, и на это идут лишние деньги.
Расчет балок должен происходить в следующей последовательности:
1. Сбор нагрузок на балку.
Для тех же, кому нужно рассчитать балку междуэтажного или чердачного перекрытия и кто не хочет заниматься сбором нагрузок, существует универсальный метод. Он заключается в том, что для междуэтажного перекрытия можно принять расчетную нагрузку равную 400 кг/м2, а для чердачного - 200 кг/м2.
Но иногда эти нагрузки могут быть сильно завышены. Например, когда строится небольшой дачный домик, на втором этаже которого будут располагаться две кровати и шкаф, нагрузку можно взять и 150 кг/м2. Только это исключительно на Ваше усмотрение.
2. Выбор расчетной схемы.
Расчетная схема подбирается в зависимости от способа опирания (жесткая заделка, шарнирное опирание), вида нагрузок (сосредоточенные или распространенные) и количества пролетов.
3. Определение требуемого момента сопротивления.
Это так называемый расчет по первой группе предельных состояний - по несущей способности (прочности и устойчивости). Здесь определяется минимальное допустимое сечение деревянной балки, при котором эксплуатация конструкций будет происходить без риска наступления их полной непригодности к эксплуатации.
Примечание : в расчете используются расчетные нагрузки.
4. Определение максимально допустимого прогиба балки.
Это расчет по второй группе предельных состояний - по деформациям (прогибу и перемещениям). По данному расчету определяется сечение деревянной балки в зависимости о предельного прогиба, при превышении которого будет нарушена нормальная их эксплуатация.
Примечание : в расчет используются нормативные нагрузки.
Теперь конкретнее. Для того, чтобы рассчитать деревянную балку перекрытия, Вы можете воспользоваться специальным калькулятором или примером ниже.
Пример расчета деревянной балки перекрытия.
Расчет выполняется в соответствии со СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) "Деревянные конструкции" и применением таблиц .
Исходные данные.
Материал - дуб 2 сорта.
Срок службы конструкций - от 50 до 100 лет.
Состав балки - цельная порода (не клееная).
Шаг балок - 800 мм;
Длина пролета - 5 м (5 000 мм);
Пропитка антипиренами под давлением - не предусмотрена.
Расчетная нагрузка на перекрытие - 400 кг/м2; на балку - q р = 400·0,8 = 320 кг/м.
Нормативная нагрузка на перекрытие - 400/1,1 = 364 кг/м2; на балку - q н = 364·0,8 = 292 кг/м.
Расчет.
1) Подбор расчетной схемы.
Так как балка опирается на две стены, т.е. она шарнирно оперта и нагружена равномерно-распределенной нагрузкой, то расчетная схема будет выглядеть следующим образом:
2) Расчет по прочности.
Определяем максимальный изгибающий момент для данной расчетной схемы:
М max = q p ·L 2 /8 = 320·5 2 /8 = 1000 кг·м = 100000 кг·см,
L - длина пролета.
Определяем требуемый момент сопротивления деревянной балки:
W треб = γ н/о ·M max /R = 1,05·100000/121,68 = 862,92 см 3 ,
где: R = R и ·m п ·m д ·m в ·m т ·γ с c = 130·1,3·0,8·1·1·0,9 = 121,68 кг/см 2 - расчетное сопротивление древесины, подбираемое в зависимости от расчетных значений для сосны, ели и лиственницы при влажности 12% согласно СНиП - таблицы 1 и поправочных коэффициентов:
m п = 1,3 - коэффициент перехода для других пород древесины, в данном случае принятый для дуба (таблица 7 ).
m д = 0,8 - поправочный коэффициент принимаемый в соответствии с п.5.2. , вводится в случае, когда постоянные и временный длительные нагрузки превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок.
m в = 1 - коэффициент условий работы (таблица 2 ).
m т = 1 - температурный коэффициент, принят 1 при условии, что температура помещения не превышает +35 °С.
γ сс = 0,9 - коэффициент срока службы древесины, подбирается в зависимости от того, сколько времени вы собираетесь эксплуатировать конструкции (таблица 8 ).
γ н/о = 1,05 - коэффициент класса ответственности. Принимается по таблице 6 с учетом, что класс ответственности здания I.
В случае глубокой пропитки древесины антипиренами к этим коэффициентам добавился бы еще один: m a = 0.9.
С остальными менее важными коэффициентами вы можете ознакомится в п.5.2 СП 64.13330.2011.
Примечание: перечисленные таблицы вы можете найти здесь.
Определение минимально допустимого сечения балки:
Так как чаще всего деревянные балки перекрытия имеют ширину 5 см, то мы будем находить минимально допустимую высоту балки по следующей формуле:
h = √(6W треб /b) = √(6·862,92/5) = 32,2 см.
Формула подобрана из условия W балки = b·h 2 /6. Получившийся результат нас не удовлетворяет, так как перекрытие толщиной более 32 см никуда не годится. Поэтому увеличиваем ширину балки до 10 см.
h = √(6W треб /b) = √(6·862,92/10) = 22,8 см.
Принятое сечение балки: bxh = 10x25 см.
3) Расчет по прогибу.
Здесь мы находим прогиб балки и сравниваем его с максимально допустимым.
Определяем прогиб принятой балки по формуле соответствующей принятой расчетной схеме:
f = (5·q н ·L 4)/(384·E·J) = (5·2,92·500 4)/(384·100000·13020,83) = 1,83 см
где: q н = 2,92 кг/cм - нормативная нагрузка на балку;
L = 5 м- длина пролета;
Е = 100000 кг/см2 - модуль упругости. Принимается равным в соответствии с п.5.3 СП 64.13330.2011 вдоль волокон 100000 кг/см2 и 4000 кг/см 2 поперек волокон не взирая на породы при расчете по второй группе предельных состояний. Но справедливости ради нужно отметить, что модуль упругости в зависимости от влажности, наличия пропиток и длительности нагрузок только у сосны может колебаться от 60000 до 110000 кг/см2. Поэтому, если вы хотите перестраховаться, то можете взять минимальный модуль упругости.
J = b·h 3 /12 = 10·25 3 /12 = 13020,83 см 4 - момент инерции для доски прямоугольного сечения.
Определяем максимальный прогиб балки:
f max = L·1/250 = 500/250 = 2,0 см.
Предельный прогиб определяется по таблице 9 , как для междуэтажных перекрытий.
Сравниваем прогибы:
f балки = 1,83 см < f max = 2,0 см - условие выполняется, поэтому увеличения сечения не требуется.
Вывод: балка сечением bxh = 10x25 см полностью удовлетворяет условиям по прочности и прогибу.