Программы для архитекторов
Профессиональная работа по проектированию зданий и сооружений невозможна без использования технических программ для расчета перекрытия. Если строительство домов является основным занятием, стоит приложить усилия и изучить инструменты по проектированию.
Интерфейс программы ArchiCad для расчета перекрытия
Самыми распространенными техническими инженерными программами в проектных организациях являются ArchiCad, AutoCad, Лира, NormCAD и SCAD.
Плюсы инженерных программ по проектированию:
- Универсальность. Любая из программ может быть использована для построения и расчета всех видов перекрытий.
- Точность. При подсчете учитывается большое количество факторов, способных повлиять на нагрузку и прочность конструкции. Такая детальность в подсчетах позволяет получить максимально точные данные.
- Визуализация. Получив результат, строитель наглядно видит, что и как он должен смонтировать, чтобы получить гарантированный результат.
- Подготовка проектной документации. Для профессиональных застройщиков с помощью инженерных программ можно подготовить документацию, которая принимается всеми проверяющими органами.
Недостатки инженерных программ по проектированию:
- Утверждение, что подобные инструменты легко освоить — неверно. Зачастую для их использования необходимо специальное техническое образование, знание сопромата и унифицированных строительных норм.
- Объем информации: для работы с инженерными программами требуется обладать большим количеством данных, в противном случае можно получить неожиданный результат вычислений.
- Ограничение доступа: программы лицензированные, для использования необходима покупка прав на использование.
https://youtube.com/watch?v=NFQfR3oDW_o
Как рассчитать несущую способность и прогиб
Стоит признать, что за множество лет практики в строительном ремесле был выработан некий канон, который чаще всего используют для того, чтобы провести расчёт несущей способности:
Расчёт прогиба деревянной балки является частью, представленной выше формулы. Буква М указывает нам на данный показатель. Чтобы узнать параметр применяется следующая формула:
M=(ql 2 )/8
В формуле расчёта прогиба есть всего две переменных, но именно они в наибольшей степени определяют, какой в конечном итоге будет несущая способность деревянной балки:
- Символ q показывает нагрузку, которую способна выдержать доска.
- В свою очередь буква l — это длина одной деревянной балки.
Насколько важно правильно рассчитать прогиб
Этот параметр крайне важен для прочности всей конструкции. Дело в том, что одной стойкости бруса недостаточно для долгой и надёжной службы, ведь со временем его прогиб под нагрузкой может увеличиваться.
Прогиб не просто портит эстетичный вид перекрытия. Если данный параметр превысит показатель в 1/250 от общей длины элемента перекрытия, то вероятность возникновения аварийной ситуации возрастёт в десятки раз.
Расчет балок перекрытия
Самостоятельный расчет деревянной балки перекрытия – это долгое и нудное занятие, которое обязывает вас знать основы инженерных дисциплин и сопромата. Без определенных навыков и знаний, вручную подобрать материал, рассчитать необходимое сечение или шаг балки – не просто тяжело, а порой и невозможно. Тем не менее, мы попытаемся вам рассказать об основных характеристиках, которые нужны для вычислений и по какому алгоритму работает наш калькулятор.
Виды балок
В настоящее время, деревянные балки, используемые для изготовления перекрытий, можно разделить на два принципиально разных вида:
- цельные;
- клееные.
Исходя из названия становится понятно, что в первом случае, это будет цельный кусок древесины определенного типа сечения (чаще всего это брус на 2 или 4 канта), во втором случае, это клееная балка из досок или шпона LVL.
Несмотря на низкую стоимость, по ряду объективных причин, деревянные балки из цельной древесины в последнее время используются все реже. Качественные показатели этого материала значительно уступают клееному дереву: низкий модуль упругости способствует появлению больших прогибов в середине пролета (особенно это становится заметно при расстоянии между несущими стенами более 4 метров), при высыхании на балках появляются продольные трещины, которые приводят к уменьшению момента инерции прогиба, отсутствие пропитки подвергает древесину воздействиям вредителей и гниения.
Благодаря современным технологиям, клееные балки не имеют подобных недостатков. Их структура однородна и волокна ориентированы по всем направлениям – повышается общая прочность и модуль упругости материала, он получает защиту от растрескивания, а специальная пропитка обеспечивает повышенный уровень пожаробезопасности и устойчивости к влаге. Эти балки разрешено использовать при проемах в 6-9 м и можно рассматривать, как полноценный аналог железному перекрытию.
Цельная деревянная балка
Клееная балка из досок
Клееная балка из шпона
Обрезанное бревно
Подбор сечения балки
Для того чтобы подобрать сечение балки самостоятельно вручную, нужно иметь огромный багаж знаний в сфере сопромата, ведь вам потребуется применять на практике большое количество формул и коэффициентов, поэтому для начинающего мастера это достаточно сложная и не совсем нерациональная задача. Наш калькулятор должен помочь произвести приблизительный расчет деревянного перекрытия и сэкономить значительное количество времени. Однако пользователь должен понимать, что ни одна программа не заменит настоящего специалиста, так как принцип работы сервиса построен на обработке стандартных табличных величин и не может учитывать конкретных ситуаций.
Расчет балок перекрытия из дерева намного проще выполнить с помощью нашего калькулятора. Вам не нужно держать в голове много формул и переживать за неприведенную ошибку!
Технология монтажа деревянных перекрытий ↑
Брусы необходимо тщательно распределять, располагая их строго горизонтально и параллельно относительно друг друга. Шаг размещения брусков или досок должен быть по всей площади одинаковый.
Гвоздевая пластина
Допускаемый прогиб настила не должен превышать 1/350 длины балки, то есть на 3,5 м длины балки величина прогиба не должна быть более 10 мм. Если пролет велик, а сечение для создания необходимой прочности недостаточно, можно установить вертикальные колонны и построить дополнительно несущие стены. При монтаже добавочных колонн или несущих стен используют специальный перфорированный крепеж.
В местах соприкосновения слег с несущими элементами нужно стелить изолирующие материалы, к которым, например, относится демпферная лента. Можно использовать несколько слоев рубероида или листовой резины, что также послужит гидроизоляцией.
Перфорированная опора бруса
Часто стали использовать специальные кронштейны из перфорированного металла, благодаря которым монтаж балок можно выполнять встык с несущей стеной, собирать узлы стыковки ригелей и коротких брусков. К примеру, становится понятно, как сделать перекрытие второго этажа с проемом для расположения лестничного марша или проходом для дымохода.
У такого соединения имеются определенные достоинства:
- Т-образный узел отличается надежностью;
- монтаж делается быстро и без вырубки посадочного места в брусе, что сохраняет прочность конструкции;
- в стене нет необходимости создавать полость для упора балки, что не нарушает теплоизоляционных свойств стены;
- становится возможным использовать балки меньшей длины, чем ширина закрываемого проема.
Вариант монтажа с опорами
Далее крепят на установленные слеги настил с необходимыми слоями утеплителя. Количество слоев утеплителя и тип используемых материалов зависит от вида перекрытия.
Виды перекрытий и их устройство
Особенности строительства перекрытий в кирпичном доме ↑
Если свод монтируют к каменным стенам, необходимо концы балок обернуть рубероидом или обработать смолой, обеспечив гидроизоляцию. Проем в стене, который используется в качестве опоры для балок, поддерживающих деревянные перекрытия между этажами в кирпичном доме, создают такого размера, чтобы присутствовал зазор для вентиляции. Это позволит избежать образование конденсата и дольше сохранить древесину от разрушения.
Порядок работ при монтаже своими руками:
- В процессе строительства дома, не забывая, как нужно устанавливать балки перекрытия, в стенах на необходимой высоте устраивают ниши, имеющие глубину от 15 см до 20 см. Особенно удобно создавать ниши при постройке стен из двойного силикатного кирпича.
- Перед монтажом выполняют обрезку концов брусов под углом в 60°-70° для улучшения ее вентиляции после установки, производят дополнительную обработку специальными составами.
Выполнение среза конца балки
- Концы слег обрабатывают гидроизоляцией, не трогая торцы для обеспечения выхода влаги из дерева. При необходимости проводят обработку балок антисептиком и средством, повышающим огнестойкость.
- Выполняют укладку брусьев или досок в ниши с таким расчетом, чтобы между их торцами и стеной сохранялся зазор около 5 см для вентиляции.
- Каждую третью или четвертую балку фиксируют анкерным болтом к стене.
Анкерный болт
- Имеющийся зазор между стеной и брусом заполняют уплотнителем.
- Далее перпендикулярно к слегам нашивают бруски 50х50 или 40х40, получая обрешетку для крепления деревянных щитов либо облегченных бетонных панелей.
- Снизу к балкам можно прибить доски, панели или листовой гипсокартон.
- В устройстве деревянного перекрытия между этажами на деревянные щиты помещают необходимый изоляционный слой. В случае с чердаком могут взять такой сыпучий утеплитель, как керамзит. Можно использовать вариант, когда насыпают глиняно-песчаный слой, поверх которого распределяют слой песка либо шлака.
- Поверх утеплителя крепят лаги с шагом 50-70 см.
- К лагам прибивают струганные доски.
- В качестве альтернативы лагам и струганным доскам можно сделать бетонную стяжку с армированной сеткой.
- Выполняют окончательную отделку напольного покрытия и потолка.
Схема перекрытия
Правила монтажа в деревянном доме ↑
От того, из какого материала построено здание, зависит, как сделать перекрытие между этажами в доме. В возведении строения, имеющего деревянные стены, существуют также определенные нюансы.
Установка брусов из древесины своими руками выполняется по своеобразным маякам – первоначально монтируются крайние слеги, ориентируясь на которые затем крепят промежуточные. При закреплении крайних балок учитывают, что они должны располагаться не ближе 5 см к ближайшей стене. Используя этот промежуток, размещают слой утеплителя.
Ниши для опоры можно не готовить заранее – в построенных стенах, используя электрическую или бензопилу, вырезают необходимые углубления.
Ниши для перекрытий в деревянных стенах
Поэтапный монтаж пола в деревянном доме:
- Перед монтажом выполняют обрезку концов слег под углом в 60°-70° для улучшения ее вентиляции после установки, производят дополнительную обработку специальными составами.
- Обработав концы брусков битумом и обернув рубероидом, укладывают их в ниши. Начиная укладку с крайних балок, продолжают укладывать промежуточные с проверкой горизонтальности расположения уровнем.
- В процессе укладки каждый третий или четвертый брус крепится к стене с использованием анкерных болтов либо другого крепежа, например, скоб.
- Затем перпендикулярно к слегам закрепляют бруски 50х50 или 40х40, готовя обрешетку для монтажа деревянных щитов.
- Сверху нашивают черновые полы, для которых используют не струганные доски либо деревянные щиты.
- Выполняя монтаж перекрытий, снизу прибивают листовой материал или легкие доски.
- На черновом полу закрепляют изоляционный слой, в каждом случае выполняющий определенную задачу. Если оборудуется перекрытие дома 1 этажа, необходимо укладывать теплоизоляционный слой для защиты от холода из подвального помещения. А когда настилается пол на 2-ом этаже, достаточно обеспечить хорошую звукоизоляцию.
- Сверху утеплителя нашивают лаги, к которым затем крепят струганные доски чистового пола. Вместо досок можно использовать плиту ОСП.
- Завершающим верхним слоем может стать линолеум, керамическая плитка, ламинат или паркет.
Пример монтажа перекрытия в стене из газобетона
Расчет однопролетных деревянных балок перекрытия
Расчет деревянных балок перекрытия востребован как для жилых мансард, вторых этажей, так и для неэксплуатируемых чердаков. Низкая пожаробезопасность, устойчивость к поражению грибком деревянных конструкций компенсируется демократичной ценой, незначительным весом, ручным монтажом. Начиная расчет сечения, необходимо учесть несколько рекомендованных специалистами параметров:
Разновидности балок перекрытия.
- опирание на стену от 12 см;
- прямоугольное сечение с соотношением 7/5 (высота всегда больше ширины);
- пролет 4 – 2,5 м (размещение по короткой стороне прямоугольника);
- допустимый прогиб 1/200 (2 см на рекомендуемую длину).
Для удобства расчета применяют статическую нагрузку с запасом, равную 200 кг либо 400 кг на единицу площади для чердаков, эксплуатируемых помещений соответственно. Такой метод избавляет от длительных подсчетов эксплуатационных нагрузок – людей, мебели, домашней утвари. Чаще всего полы верхнего уровня опираются на лаги, поэтому фактически присутствуют сосредоточенные нагрузки. На практике количество лаг превышает 5-7, поэтому нагрузку принимают равномерно распределенной.
Расчеты сводятся к определению рационального сечения пиломатериала, обеспечивающего 20-30% прочностный запас при минимальном бюджете строительства. При большом шаге балок, укладке дощатого пола без лаг дополнительно вычисляется минимально возможное сечение половой доски.
Особенности металлических балок перекрытия
Для перекрытий металлические балки применяют не так часто, как деревянные, но среди их преимуществ можно назвать такие факторы, как более долгий по сравнению с деревом срок эксплуатации, огнеустойчивость и безопасное перекрывание пролетов в 5 метров.
В качестве металлических балок служат уголки, швеллеры и двутавры.
Расстояние между металлическими балками должно быть вдвое больше, чем между деревянными. Оно зависит от размеров плит настила, оказывающих определенную нагрузку. Также их нельзя применять как лаги для пола, да и подшить к ним потолок будет нелегко.
Однако, непопулярность использования металлических конструкций связана с такими недостатками, как:
- при повышенной влажности образовывается ржавчина;
- при монтаже следует применять грузоподъемник;
- необходимость устранения звукопроводности путем обертывания торцов при помощи войлока.
Чтобы не допустить появления коррозии на несущих конструкциях можно использовать железобетон, укладывать их следует на расстоянии около метра друг от друга, а полученное пространство между ними заполняют легкобетонными плитами или блоками. Сверху же перекрытие оснащают стяжкой под пол, а потолок штукатурят.
Как видите, произвести нужные расчеты при использовании балок перекрытия очень нелегко, но это можно сделать самому, не используя при этом специальные вычислители или калькуляторы.
Сдвоенные балки перекрытия. Перекрытия досками 200 на 50 и другие ходовые размеры
Вот какие балки на пролете 4 метра допускаются нормативами.Чаще всего при строительстве деревянных перекрытий используются доски и брус так называемых ходовых размеров: 50х150, 50х200, 100х150 и т.д. Такие балки удовлетворяют нормам ( после расчёта ), если планируется перекрывать проём не более четырех метров.
Для перекрытия длиной в 6 и более метров размеры 50х150, 50х200, 100х150 уже не подходят. Деревянная балка более 6 метров : тонкости
Балка для пролета 6 метров и более не должна делаться из бруса и досок ходовых размеров.
Следует запомнить правило: прочность и жёсткость перекрытия в большей степени зависят от высоты балки и в меньшей степени – от её ширины.
На балку перекрытия действует распределённая и сосредоточенная нагрузка. Поэтому деревянные балки для больших пролетов проектируются не «впритык», а с запасом по прочности и допустимому прогибу. Это обеспечивает нормальную и безопасную эксплуатацию перекрытия.
50х200 – перекрытие для проема 4 и 5 метров.
Для расчёта нагрузки, которую выдержит перекрытие, надо обладать соответствующими знаниями. Чтобы не углубляться в формулы сопромата (а при строительстве гаража это точно избыточно), обычному застройщику достаточно воспользоваться онлайн-калькуляторами по расчёту деревянных однопролётных балок.
Leo060147 Пользователь FORUMHOUSE
Самостройщик чаще всего не является профессиональным проектировщиком. Всё, что он хочет знать, – это какие балки нужно смонтировать в перекрытии, чтобы оно отвечало основным требованиям про прочности и надёжности. Это и позволяют высчитать онлайн-калькуляторы.
Пользоваться такими калькуляторам просто. Чтобы сделать расчеты необходимые значения, достаточно ввести размеры лаг и длину пролёта, которые они должны перекрыть.
Также для упрощения задачи можно применить готовые таблицы, представленные гуру нашего форума с ником Roracotta .
Roracotta Пользователь FORUMHOUSE
Я потратил несколько вечеров, чтобы сделать таблицы, которые будут понятны даже начинающему строителю:
Таблица 1. В ней представлены данные, которые отвечают минимальным требованиям по нагрузке для полов второго этажа – 147кг/кв.м.
Примечание: так как таблицы основаны на американских нормативах, а размеры пиломатериалов за океаном несколько отличаются от сечений, принятых в нашей стране, то применять в расчётах нужно графу, выделенную жёлтым цветом.
Таблица 2. Здесь приведены данные по усреднённой нагрузке для полов первого и второго этажей – 293 кг/кв.м.
Таблица 3. Здесь приведены данные под расчётную увеличенную нагрузку в 365 кг/кв.м.
Выбор номера профиля (примеры)
Согласно таблице, по которой осуществляется выбор номера по предполагаемой нагрузке, величины пролета и шага, выбираются следующие модели профилей:
- Номер 16 (при нагрузке 300 кг/м. п., пролет 6 м, шаг 1 м);
- Номер 20 (при нагрузке 400 и 500 кг/м. п., пролет 6 м, шаг 1,1 м и 1,2 м);
- Номер профиля 10 (при нагрузке 300 кг/м. п., пролет 4 м и 3 м, шаг 1 м).
Читать также: Перевод нв в hrc таблица
Расчетная нагрузка на двутавровую балку вычисляется так:
- 1. Давление на перекрытие, включая вес самого перекрытия, пересчитывается на 1 погонный метр балки.
- 2. Полученное число умножается на коэффициент надежности согласно ГОСТ 8239-89.
- 3. На основании нагрузки находят момент сопротивления (по таблице основных расчетных значений ГОСТ 8239-89).
- 4. По моменту сопротивления определяют номер профиля из сортамента согласно ГОСТ 8239-89. При этом лучше выбирать номер на 2 значения выше.
Следует отметить, что несущая способность учитывает именно расчетную нагрузку, но не нормативную. Также несущая способность берется при расчете на изгиб.
Прочностной расчет деревянной двутавровой балки
Сравнение несущих способностей, цены и свойств. Сравним несущие способности 2-х видов балок: деревянная двутавровая балка, деревянный брус.
Расчет будет по предельному состоянию (по потере эксплуатационных свойств и по прогибам). Важным и определяющим будет расчет по 2 предельному состоянию (по прогибам). Именно значение прогиба под нагрузкой при равных условиях загружения будет критерием сравнения.
Условия для расчета:
- Расчетная длина по расстоянию между соседними опорами — 5,8 м
- Нагрузка на 1 м2 перекрытия 400 кг
- Шаг балок 0,4 м
- Нагрузка на м.пог. балки 400кг/м2 х 0,4 = 160 кг
ДЕРЕВЯННАЯ ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА 300
Характеристики
Момент инерции 9 476,5 см4
Момент сопротивления 631,8 см3
Модуль упругости 12 000 МПа
Расчетное сопротивление 22,0 МПа
Цена за м.пог: 260 р Вес м.пог: 3,95 кг Качество: высокое Изготовение: 2-3 дня
СУХОЙ БРУС СЕЧЕНИЕМ 100Х240
Характеристики
Момент инерции 11 520,0 см4
Момент сопротивления 960,0 см3
Модуль упругости 9 000 МПа
Расчетное сопротивление 14,0 МПа
Цена за м.пог: 336 р (розница 14 400 р/м3) Вес м.пог: 10,8 кг Качество: низкое Изготовение: неизвестно
Производство двутавровой балки предполагает использование древесины хвойных пород и плит OSB. Этот вид перекрытия имеет высокую износоустойчивость, прочность и нагрузочную способность. Небольшой вес деревянных балок и перекрытий позволяет проводить строительные работы без применения специализированной подъемной техники и механизмов. С их помощью можно возводить дома даже в труднодоступных районах со сложными климатическими условиями. Построенные с использованием данных материалов здания, ветроустойчивы и способны выдерживать сейсмику в 9 баллов.
|
|
|
|
Виды креплений и соединений деревянных балок
В зависимости от конструкции и материала несущих стен деревянные балки крепятся:
- в предусмотренные в кирпичной или блочной кладке гнёзда, заглубив брус или бревно не менее 150 мм, а доску не менее 100 мм;
- на предусмотренные в кирпичной или блочной кладке полочки (уступы). Применяется в случае, если толщина стены второго этажа меньше, чем первого;
- в вырезанные пазы в бревенчатых стенах на глубину не менее 70 мм;
- к брусу верхней обвязки каркасного дома;
- к металлическим опорам-кронштейнам, закреплённым на стенах.
Если длины балки не хватает, можно её удлинить, соединив (срастив) по длине одним из известных способов с помощью деревянных штырьков и столярного клея. При выборе типа соединения руководствуйтесь направлением приложения нагрузки. Сращенные брусы желательно усилить металлическими накладками.
Расчет балок на прогиб. Алгоритм работы
На самом деле алгоритм, по которому делается подобный расчет, достаточно прост. В качестве примера рассмотрим несколько упрощенную схему проведения расчета, при этом опустив некоторые специфические термины и формулы. Для того чтобы произвести расчет балок на прогиб, необходимо выполнить ряд действий в определенном порядке. Алгоритм проведения расчетов следующий:
- Составляется расчетная схема.
- Определяются геометрические характеристики балки.
- Вычисляется максимальную нагрузку на данный элемент.
- В случае возникновения необходимости проверяется прочность бруса по изгибающему моменту.
- Производится вычисление максимального прогиба.
Как видите, все действия достаточно просты и вполне выполнимы.
Выбор материалов, расчет конструкции
Типы балок для перекрытий
Проектные работы включают планирование несущей конструкции, а также расчет и выбор материалов. Для различных перекрытий используется брусья соответствующего типа. Чаще всего деревянные балки типизируют по внешним характеристикам: сечению, составу и несущей способности:
- доска – простой конструкционный материал, применяемый при строительстве обрешетки и чернового пола;
- двутавровая балка – конструкционный материал с сечением в виде буквы Н. Двутавр позволяет сократить общий вес конструкции без потерь в несущей способности;
- LVL-брус – балка из клееного шпона, изготовленная методом склейки лущеных хвойных пород: сосны, ели, лиственницы. Отличается высокими показателями прочности при горизонтальной нагрузке. Используются при строительстве стропильных ног, балок межэтажных перекрытий, а также коньковых балок;
- комбинированная балка – клееный брус, в состав которого входит шпон из нескольких пород дерева;
- четырехкантовый брус – пиломатериал четырехугольной формы, имеющий 4 обработанные стороны, Наиболее популярен при возведении перекрытий любого типа;
- двухкантовый брус (лафет) – пиломатериал, имеющий 2 обработанные стороны противоположные друг другу. Несмотря на относительно низкие показатели прочности, лафет часто используется при возведении межэтажных перекрытий;
- оцилиндрованное бревно – фрезерованный пиломатериал из цельного куска древесины, отличающийся наивысшей несущей способностью. Максимальная нагрузка на 1 кв. м. балок данного типа составляет 500 кг. Однако из-за округлой формы оцилиндрованные бревна чаще применяют при возведении чердачных, а не межэтажных перекрытий.
При заготовке брусьев предпочтение отдается хвойным породам ввиду их повышенной прочности и устойчивости к гнилостным процессам. Аналогом ели, лиственницы и сосны могут также выступать акация, дуб или клен. Данные породы древесины отличаются низкими показателями влажности (от 12% до 14%). С годами прочность балочных перекрытий увеличивается благодаря испарению влаги с их поверхности. По истечение 5 лет усушки крепость бруса приближается к показателям прочности металлических балок.
Горизонтальные несущие конструкции бывают нескольких видов:
- межэтажное перекрытие по деревянным балкам;
- чердачное перекрытие;
- подвальное перекрытие.
После того, как будут определены тип и материал балок, строители приступают к расчету потенциального сечения. Выбор брусьев с тем или иным сечением напрямую зависит от таких показателей, как:
- потенциальная нагрузка (ПН) на 1 кв. м. – предполагаемая масса, которая будет оказывать постоянное/временное воздействие на несущую конструкцию. Рассчитать нагрузку можно самостоятельно с помощью одного из онлайн-калькуляторов;
- длина пролета (ДП);
- шаг – расстояние между соседними балками (50 см, либо 1 м).
Подходящее сечение бруса можно рассчитать по приведенным ниже таблицам. Для этого достаточно выбрать длину пролета, предполагаемую нагрузку и размер шага.
| ПН ДП | 150 | 250 | 350 | 450 |
| 2 м | 50×100 | 50×100 | 50×100 | 50×120 100×100 |
| 2.5 м | 50×100 | 50×120 100×100 | 50×130 100×120 | 100×100 |
| 3 м | 50×120 | 50×140 | 50×160 | 100×120 |
| 3.5 м | 50×140 100×100 | 50×160 100×130 | 50×180 100×150 | 100×160 |
| 4 м | 50×160 100×130 | 50×180 100×150 | 100×160 120×150 | 100×180 150×160 |
| 4.5 м | 50×180 100×140 | 100×160 130×150 | 100×180 150×160 | 100×200 150×180 |
| 5 м | 100×160 | 100×190 150×170 | 100×210 150×190 | 100×190 150×170 |
| 5.5 м | 100×180 | 100×190 150×160 | 100×200 150×180 | 100×220 150×200 |
| 6 м | 100×200 | 100×200 150×180 | 100×250 150×220 | 100×220 150×200 |
Табл. 1 — Сечение балок при шаге в 0.5 метра
| ПН ДП | 150 | 250 | 350 |
| 2 м | 100×100 | 100×110 | 100×120 |
| 2.5 м | 100×110 | 100×120 | 100×130 |
| 3 м | 100×120 | 100×130 | 100×150 |
| 3.5 м | 100×140 | 100×160 | 100×180 100×160 |
| 4 м | 100×160 | 100×190 150×150 | 100×200 120×180 |
| 4.5 м | 100×180 150×160 | 100×200 150×180 | 100×220 150×190 |
| 5 м | 100×190 150×170 | 100×210 150×190 | 100×230 150×200 |
| 5.5 м | 100×200 150×170 | 100×220 150×200 | 100×240 150×210 |
| 6 м | 100×220 150×200 | 120×230 150×210 | 120×250 150×230 |
Табл. 2 — Сечение балок при шаге в 1 метр.
Расчет количества балок для перекрытия производится по следующей формуле:
КБ = ДП/Ш, где:
- КБ – количество балок установленного сечения;
- ДП – длина пролета;
- Ш – шаг.
Общее число балок зависит от количества пролетов.
Виды балок для опалубки
Конструктивно балка в виде двутавра представляет собой пару полок, исполненных из бруса хвойных пород. Стойки изготавливаются из фанеры или клееного бруса. Элементы двутавра соединяются замком «шип-паз» и клеевым составом, устойчивым к воздействию влаги.
В странах Европы производят балки двух типов:
- UNI – стойки фанерные, для изготовления полок используется ель;
- OPTI – еловые полки, для стоек применяется LVI-брусок.
В отечественном производстве выделяют двутавр БДК-1, в котором под изготовление полок используют сосну, ель, лиственницу, а для стоек применяют березовый фанерный материал, отлично противостоящий воздействию влаги.
Почти все балки от различных изготовителей отличаются желтым оттенком, уровень влажности – от 9 до 13 процентов, показатель плотности равен 450 – 680 кг на кубический метр. Погонная масса балки от отечественного изготовителя несколько выше, чем у европейского аналога 6 кг против 5 – 5.5.
Наибольшим спросом пользуется двутавр 20 на 8 см. Кроме того, используют часто элементы, в которых ширина полок составляет 4 и 6.4 см, толщина стойки достигает 2.4 и 2.7 см. Толщина стойки, изготавливаемой из клееного бруса, не более 1 см.
Исходя из предполагаемого применения, балки бывают следующих видов:
- двутавр из металла или пластика для опалубочных конструкций под заливку фундаментных оснований или перекрытий;
- сплошные и решетчатые ригели. Универсальный вариант считающийся более крепким, чем двутавровая балка из древесного материала;
- выравнивающие балки. С их помощью придаются правильные формы всей опалубочной конструкции, выравниваются углы и стены.
Классические ошибки
Инженеры, не имеющие должного опыта, часто допускают некоторые ошибки при расчёте балок, а именно:
Слишком малое сечение, даже если оно и проходит по условиям прочности, может прогнуться больше нормативных значений, из-за чего перекрытие перестанет удовлетворять эксплуатационным требованиям.
- Наоборот, слишком большое сечение приведёт к перерасходу материалов и повышенным затратам при строительстве.
- Неверно выбранное защемление балки повлияет на результат расчёта.
- При расчёте необходимо приводить все единицы к единому модулю, а, в противном случае, результат окажется далёким от истины.
Чтобы не совершать типичные ошибки, следует выполнять расчёт в соответствии с алгоритмом и фиксировать все промежуточные результаты. После выполнения расчёта следует несколько раз проверить результат. Если возникают сомнения, лучше сравнить подобранное сечение балки с аналогичными примерами.
Как рассчитать необходимое количество балок
Число поперечных опор определяется нагрузками, приходящиеся на них, и максимальным прогибом чернового покрытия, выполненного, например, из доски или фанеры. На их жёсткость влияет собственная толщина изделий и шаг между точками опоры, то есть, расстояние от соседних балок.
Для помещения с малой эксплуатацией (чердак), допускается использовать доску толщиной не менее 25 мм, при шаге между опорами 0,6–0,75 метра. Межэтажное перекрытие жилой зоны целесообразно осуществлять половой доской с размером не менее 40 мм и расстоянием по ближайшим точкам крепления не более 1 метра.
Пример расчёта
Чердачное пространство. Длина между стенами составляет 5 метров. Слабая эксплуатационная нагрузка, – хранение всякой утвари. Настил осуществляется из обрезной сухой доски хвойных пород толщиной 25 мм. Принимая максимальный шаг в 0,75 метра, количество опорных точек должно составить:
5 м / 0,75 м = 6,67 шт., округляя до целого числа в большую сторону – 7 балок.
Тогда уточнённый шаг равен:
5 м / 7 шт = 0,715 м.
Межэтажное перекрытие. Длина между стенами 5 метров. Первый этаж с максимальной нагрузкой. Черновой пол выполняется из изделия с размером 40 мм. Шаг по опорам принимается в 1 метр.
Количество точек крепления составляет: 5 м / 1 м = 5 шт.
Совет. Несмотря на невысокую нагрузку, приходящуюся на чердачное пространство, целесообразно применять требования, относящиеся к межэтажным перекрытиям, — в будущем может появиться вероятность перестройки в жилое мансардное помещение.
Расчет балки на прогиб (изгиб)
Методика определения прогиба балки значительно проще. При распределенной нагрузке, применяется формула:
Прогиб балки (формула): f = (5 × q × l4 ) / (384 × E × I)
- q – величина нагрузки на перекрытие;
- l – величина пролета перекрытия;
- E – модуль упругости;
- I – момент инерции.
Первые два параметра нам известны, модуль упругости для древесины обычно принимается равным 100 000 кгс/м², хотя это и не всегда так, а момент инерции, в зависимости от формы сечения, рассчитывается по разным формулам. Для прямоугольника:
Момент инерции (формула): I = b × h3 /12
- b – ширина балки;
- h – высота балки.
Собирая все в кучу, мы получим итоговую формулу расчета прогиба балки:
Прогиб балки (итоговая формула): f = (5 × q × l4 ) / (384 × E × (b × h3 / 12))
После того, как вы получите искомое значение, нужно сравнить его с величиной допустимого (предельного) прогиба балки в долях от пролета. Этот параметр устанавливается СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»:
| Элементы конструкций | Максимальный прогиб балки, не более |
| 1. Балки междуэтажных перекрытий | L/250 |
| 2. Балки чердачных перекрытий | L/200 |
| 3. Перекрытия при наличии стяжки/штукатурки | L/350 |
Например, для межэтажных перекрытий при длине пролета равной 400 см мы получим условие – 400/250, т.е. предельно возможный изгиб в данной ситуации 1,6 см.
Если ваше значение f превышает его, необходимо изменять сечение балки в большую сторону, до тех пор, пока оно не станет меньше величины предельного прогиба.
Наш калькулятор прогиба деревянной балки сам подберет нужные параметры сечения и избавит вас от сложных громоздких вычислений.
Конечные параметры балки
После того, как вы подберете сечение при расчете на прочность и прогиб/изгиб, можно будет определить минимально допустимые параметры балки.
Предположим, что при расчете на прочность вы получили сечение – 165х150 мм, а при расчете на прогиб – 239х150 мм. Очевидно, что в подобной ситуации следует выбирать наибольшую величину, то есть значение на прогиб, поскольку если вы сделаете ровно наоборот, перекрытие выдержит нагрузку, но очень сильно деформируется и ни о каком ровном потолке не может быть и речи.
В результате расчета несущей способности деревянной балки, мы используем сечение равное 239х150 мм, но тут сталкиваемся с очередной проблемой – балок такого размера серийно никто не производит. В этом случае нужно производить округление обязательно в большую сторону, обычно кратно 50 мм, т.е. нам подойдет балка 250х150 мм. В некоторых ситуациях, можно обратиться к ГОСТ 24454-06, в нем указаны все типовые размеры материалов.
Расчет балки онлайн без знания сопромата – одно из главных преимуществ сервиса KALK.PRO.
Что нужно для того чтобы сделать правильный расчёт
Расчёт несущей способности и прогиба деревянных балок не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. Чтобы определить, сколько досок вам нужно, а также, какой у них должен быть размер необходимо потратить немало времени, или же вы просто можете воспользоваться нашим калькулятором.
Во-первых, нужно замерить пролёт, который вы собираетесь перекрыть деревянными балками
Во-вторых, уделите повышенное внимание методу крепления
Крайне важно, насколько глубоко фиксирующие элементы будут заходить в стену. Только после этого вы сможете сделать расчёт несущей способности вместе с прогибом и ряда других не менее важных параметров
Только после этого вы сможете сделать расчёт несущей способности вместе с прогибом и ряда других не менее важных параметров.
