Деревянные балки перекрытия: расчёт расстояния, шага, сечения

Междуэтажные перекрытия

Настил (черный пол) выполняется из досок толщиной 3,5-4 см. Когда настил служит одновременно и чистым полом, ширина досок берется не более 8-12 см (половой брусок); сколачивают их в шпунт. При наличии чистого пола доски настила могут иметь ширину 20-22 см; сколачивание их производится в четверть или впритык. Укладку настила осуществляют непосредственно на балки или на лаги. Первый способ экономичен (отсутствуют лаги), дает меньшую конструктивную высоту перекрытия. Второй способ позволяет выверстывать поверхность под настил, улучшает звукоизоляционные качества перекрытия (настил опирается на балки только в отдельных точках), упрощает вентиляцию перекрытия.

Лаги из пластин 18/2 см или 16/2 укладывают плоской гранью вверх на расстоянии 70-80 см с небольшой подрезкой (1-2 см). Между балками и лагами для звукоизоляции помещают упругие подкладки (пакет из нескольких слоев толя или войлока, обернутого толем). Смазку применяют при деревянных накатах для закрытия швов и щелей, а также для звукоизоляции.

Материал для смазки — мятая глина, отощенная песком, чтобы уменьшить растрескивание.

Некоторые наиболее применяемые в Белоруссии типы перекрытий перекрытия с одним настилом — простейшее решение деревянных перекрытий. По балкам укладывают одиночный или лучше, двойной настил; накат и подшивка отсутствуют. Вследствие низкой звукоизоляции этот тип перекрытия применим лишь в облегченном строительстве (рис. 6), перекрытия с подшивками без наката (рис. 7) характеризуется отсутствием наката. Меньший по сравнению с накатным решением расход материалов — основное достоинство данной конструкции. Звукоизоляционный слой располагается (если нужно) на подшивке.

Подшивка из досок толщиной 2-2,5 см. По подшивке делается смазка, поверх которой укладывается слой изоляции. Снизу доски покрывают мокрой или сухой штукатуркой. Возможна подшивка чистой доской под проолифку с укладкой по подшивке пергамина или правовая школа: толя, прибиваемого мелкими гвоздями, с последующей укладкой легкого звукоизоляционного утеплителя.

Перекрытия с подрезным накатом (рис. 8). Подрезной накат объединяет простой накат и подшивку. Опорой для наката служат черепные бруски 4х4 см, прибиваемые к боковым граням балок. Более совершенный тип — щитовой накат из отходов и досок, горбылей и т. д. Щиты выполняют из двух сплошных рядов или одного нижнего сплошного и верхнего разреженного. Ширина щитов 40-80 см, длина 200 см. Деревянные накаты покрывают сверху смазкой и слоем изоляции, снизу их оштукатуривают.

Перекрытия с простым накатом (рис. 9). Простой накат проще подрезного, и на его изготовление идет меньше материала. При потолках с открытыми балконами простому накату нужно отдать предпочтение. Простой накат выполняется из дерева со смазкой и изоляционным слоем. Подшивка является декоративным элементом и может быть сделана легкой: чисто деревянной или со штукатуркой мокрым способом, или сухой штукатуркой и другими отделочными материалами.

Вентиляция междуполья необходима в основном на первый период после постройки здания для просушивания древесины. Вентиляция междуполья обеспечивается металлическими решетками, врезанными в пол.

При укладке настила непосредственно по балкам для тех же целей следует устраивать щелевой плинтус.

Противопожарные разделки устраивают в местах прохода через деревянные перекрытия дымоходов. Толщина разделки должна быть при периодической топке 25 см, при непрерывной — 38 см (рис. 10).

Чердачные перекрытия. Конструкции чердачных перекрытий легко получаются из перекрытий междуэтажных; следует удалить настил и уложить теплоизоляционный слой, толщину которого определяют теплотехническим расчетом.

Информация

Балка с любым поперечным сечением – это основополагающий элемент объемных конструкций, а деревянная балка – важный компонент зданий и сооружений. Постоянные и временные перекрытия и консоли повсеместно выполняются из брёвен, бруса или собранных в пакет досок.

Балки способны успешно воспринимать статические и динамические нагрузки: работающий человек, оборудование и имущество, интерьер и мебель уверенно размещаются на перекрытии. Предварительный расчёт прочности как оценка несущей способности призван обезопасить возводимое сооружение от поломки и придать ему необходимую жесткость – основу долговечности.

Стандартная оценка заключается в применении специализированных методик расчёта. Для этого потребуется комплексное знание механики, сопротивления материалов и других инженерных тонкостей. Гораздо проще и быстрее – провести расчет деревянной балки онлайн, с помощью отдельного инструмента в виде простого калькулятора.

Проверка балки на прогиб теперь выполняется за считанные секунды – что кардинально ускоряет работу специалиста и снижает затраты времени.

Возможности инструмента

Калькулятор прогиба деревянной балки позволяет оценить основные параметры планируемого пролётного элемента:

размеры поперечного сечения;
длину самой балки;
её прогиб под планируемой нагрузкой.

Параллельно учитывается сорт древесины, что немаловажно из-за прямой зависимости между качеством пиломатериалов и механическими свойствами изделия. Точность величины прогиба как отклонения от прямолинейности зависит от типа закрепления расчётного элемента

Жёсткая заделка обоих концов, наличие шарнирных соединений или вовсе свободный конец означают разное поведение материала балки

Точность величины прогиба как отклонения от прямолинейности зависит от типа закрепления расчётного элемента. Жёсткая заделка обоих концов, наличие шарнирных соединений или вовсе свободный конец означают разное поведение материала балки.

Мастеру достаточно понять, как будет закрепляться каждый элемент перекрытия, измерить геометрию участка и оценить нагрузку – этого хватит для укрупнённого расчёта. Если нет точного значения приходящейся на пол массы, можно применить среднестатистические значения:

перекрытие между этажами – до 400 кг/кв. метр;
чердачное перекрытие – до 200 кг/кв. метр.

Порядок расчёта

Сорт пиломатериала.

Оценивается по внешнему виду и наличию дефектов, прописывается в документации по качеству на партию товара.

Для справки: сопротивление сортов древесины Приняты на основании СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции»

1-ого сорта — 9 МПа,
2-ого сорта — 8.34 МПа
3-его сорта — 5.56 МПа.
Тип заделки концов.

Нужно определить, как будет закрепляться расчётная балка:

Тип нагрузки.

Расчет деревянной балки на прочность онлайн-калькулятор проводит комплексно – для чего важен характер давления.

Линейные размеры сечения.

Необходимо задать размеры поперечного сечения — и определить таким образом мощность балки. Калькулятор работает с наиболее распространёнными типами сечения – прямоугольным и квадратным (при задании одинаковых ширины и высоты).

Длина балки.

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.

Требуется рассчитать балку междуэтажного перекрытия над первым этажом в частном доме.

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·L2/8 = 320·52/8 = 1000 кг·м = 100000 кг·см,

где: q_p— расчетная нагрузка на балку;

L — длина пролета.

Определяем требуемый момент сопротивления деревянной балки:

W_треб = γ_н/о·M_max/R = 1,05·100000/121,68 = 862,92 см3,

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/см2 — 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·h2/6. 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 = 10×25 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·L4)/(384·E·J) = (5·2,92·5004)/(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/см2 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·h3/12 = 10·253/12 = 13020,83 см4 — 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 = 10×25 см полностью удовлетворяет условиям по прочности и прогибу.

Расчеты максимального прогиба

Для рассматриваемого случая с равномерно распределенной нагрузкой максимальный прогиб рассчитывается по формуле:

f=-5*q*l^4/384*E*J.

В этой формуле величина Е — это модуль упругости материала. Для древесины Е=100 000 кгс/м².

Подставляя полученные ранее величины, получаем, что максимальный прогиб деревянной балки сечением 0,15х0,2 м и длиной 4 м будет равен 0,83 см.

Если принять расчетную схему с сосредоточенной нагрузкой, то формула для подсчета прогиба будет другая:

f=-F*l^3/48*E*J, где:

F — сила давления на брус, например, вес печи или другого тяжелого оборудования.

Модуль упругости Е для разных видов древесины различен, эта характеристика зависит не только от породы дерева, но и от вида бруса — цельные балки, клееный брус или оцилиндрованное бревно имеют различные модули упругости.

Подобные вычисления могут производиться с различными целями. Если вам нужно просто узнать, в каких пределах будут находиться деформации элементов конструкции, то после определения стрелки прогиба дело можно считать завершенным. Но если вас интересует, насколько полученные результаты соответствуют строительным нормам, то необходимо выполнить сравнение полученных результатов с цифрами, приведенными в соответствующих нормативных документах.

Балка является основным элементом несущей конструкции сооружения.

При строительстве важно провести расчет прогиба балки. В реальном строительстве на данный элемент действует сила ветра, нагружение и вибрации

Однако при выполнении расчетов принято принимать во внимание только поперечную нагрузку или проведенную нагрузку, которая эквивалентна поперечной

При расчете балка воспринимается как жесткозакрепленный стержень, который устанавливается на двух опорах.

Если она устанавливается на трех и более опорах, расчет ее прогиба является более сложным, и провести его самостоятельно практически невозможно.Основное нагружение рассчитывается как сумма сил, которые действуют в направлении перпендикулярного сечения конструкции. Расчетная схема требуется для определения максимальной деформации, которая не должна быть выше предельных значений. Это позволит определить оптимальный материал необходимого размера, сечения, гибкости и других показателей.

Расчет несущих балок

Для определения сечения и шага балок необходимо рассчитать нагрузку на перекрытие. Сбор нагрузок выполняют по методике и с учётом коэффициентов, изложенных в СНиП 2.01.07–85 (СП 20.13330.2011).

Расчет нагрузок

Общая нагрузка рассчитывается суммированием постоянной и переменной нагрузки, определённых с учётом нормативных коэффициентов. При практических расчётах сначала задаются определённой конструкцией, включающей и предварительную раскладку балок определённого сечения, а затем корректируют, исходя из полученных результатов. Так что на первом этапе выполните эскиз всех слоёв «пирога» перекрытия.

1. Собственная удельная масса перекрытия

Удельная масса перекрытия складывается из составляющих её материалов и делится на горизонтальную суммарную длину балок перекрытия. Для расчёта массы каждого элемента нужно рассчитать объём и умножить на плотность материала. Для этого воспользуйтесь таблицей 2.

Таблица 2

Наименование материала	Плотность или насыпная плотность, кг/м 3
Асбоцементный лист	750
Базальтовая вата (минеральная)	50–200 (от степени уплотнения)
Берёза	620–650
Бетон	2400
Битум	1400
Гипсокартон	500–800
Глина	1500
ДСП	1000
Дуб	655–810
Ель	420–450
Железобетон	2500
Керамзит	200–1000 (от коэффициента вспенивания)
Керамзитобетон	1800
Кирпич полнотелый	1800
Линолеум	1600
Опилки	70–270 (от фракции, породы дерева и влажности)
Паркет, 17 мм, дуб	22 кг/м 2
Паркет, 20 мм, щитовой	14 кг/м 2
Пенобетон	300–1000
Пенопласт	60
Плитка керамическая	18 кг/м 2
Рубероид	600
Сетка проволочная	1,9–2,35 кг/м 2
Сосна	480–520
Сталь углеродистая	7850
Стекло	2500
Стекловата	350–400
Фанера клееная	600
Шлакоблок	400–600
Штукатурка	350–800 (от состава)

Для древесных материалов и отходов плотность зависит от влажности. Чем выше влажность — тем тяжелее материал.

К постоянным нагрузкам относятся и перегородки (стены), удельный вес которых принимается ориентировочно 50 кг/м 2 .

2. Переменная нагрузка

Обстановка комнаты, люди, животные — всё это переменная нагрузка на перекрытие. Согласно табл. 8.3 СП 20.13330.2011, для жилых помещений нормативная распределённая нагрузка составляет 150 кг/м 2 .

3. Суммарная нагрузка

Суммарная нагрузка не определяется простым сложением, необходимо принять коэффициент надёжности, который по тому же СНиП (п. 8.2.2) составляет:

1,2 — при удельной массе меньше 200 кг/м 2 ;
1,3 — при удельной массе больше 200 кг/м 2 .

4. Пример расчета

В качестве примера возьмём комнату длиной 5 и шириной 3 м. Через каждые 600 мм длины положим балки (9 шт.) из сосны сечением 150х100 мм. Перекроем балки доской толщиной 40 мм и настелим линолеум толщиной 5 мм. Со стороны первого этажа зашьём балки фанерой толщиной 10 мм, а внутри перекрытия уложим слой минеральной ваты толщиной 120 мм. Перегородки отсутствуют.

1 — балка; 2 — доска; 3 — утепленный линолеум 5 мм

Расчет постоянной удельной нагрузки на площадь комнаты (5 х 3 = 15 м 2 ) приведен в таблице 3.

Таблица 3

Материал	Объем, м 3	Плотность, кг/м 3	Масса, кг	Удельная нагрузка, кг/м 2
Брус (сосна)	9 х 0,15 х 0,1 х 3,3 = 0,4455	500	222,75	14,85
Доска (сосна)	15 х 0,04 = 0,6	500	300	20,0
Фанера	15 х 0,01 = 0,15	600	90	6,0
Линолеум	15 х 0,005 = 0,075	1600	120	8,0
Минвата	15 х 0,12-0,405 = 1,395	100	139,5	9,3
Итого:	58,15
С учетом k = 1,2	70

Переменная нагрузка — 150 х 1,2 = 180 кг/м 2 .

Общая нагрузка — 70 + 180 = 250 кг/м 2 .

Расчетная нагрузка на балку (qр) — 250 х 0,6 м = 150 кг/м (1,5 кг/см).

Расчёт допустимого прогиба

Принимаем допустимый прогиб межэтажного перекрытия — L / 250, т. е. для трёхметрового пролёта максимальный прогиб не должен превышать 330 / 250 = 1,32 см.

Так как балка обоими концами лежит на опоре, расчёт максимального прогиба ведётся по формуле:

h = (5 х qр х L4) / (384 х E х J)

qр — расчетная нагрузка на балку, qр = 1,5 кг/см;
L — длина балки, L = 330 см;
Е — модуль упругости, Е = 100 000 кг/см 2 (для древесины вдоль волокон по СНиП);
J — момент инерции, для бруса прямоугольного сечения J = 10 х 153 / 12 = 2812,5 см 4 .

Для нашего примера:

h = (5 х 1,5 х 3304) / (384 х 100000 х 2812,5) = 0,82 см

Полученный результат по сравнению с допустимым прогибом имеет 60% запас, что представляется чрезмерным. Следовательно, расстояние между балками можно увеличить, снизив их количество и повторить расчёт.

В заключение предлагаем посмотреть видео о расчёте перекрытия по деревянным балкам с помощью специальной программы:

Оценка статьи:

Сохранить себе в:

Расчет чердачного перекрытия по деревянным балкам Ссылка на основную публикацию

Применение деревянных ферм, достоинства и недостатки

Фермы перекрытий, выполненные из дерева, выглядят, как два параллельно находящиеся друг над другом бревна или бруска, которые соединены между собой опорами, находящимися по отношению к этим бревнам или брускам под углом или вертикально. Основная задача, которую решают фермы – это перекрытие длинных пролетов, если монтаж дополнительных опорных стоек невозможен.

Деревянные фермы перекрытий

Для изготовления ферм применяются разработанные таблицы и программы, где учитываются тип соединений, шаг монтажа, сечение деталей конструкции и ее общие габариты. Зачастую, фермы изготавливаются промышленным способом с применением высокоточного оборудования. Наряду с этим, можно изготовить ферму своими руками.

Деревянные стропильные фермы

Сравнивая деревянные балки и фермы перекрытий можно определить достоинства и недостатки, которыми обладают фермы. К преимуществам можно отнести:

способность накрыть пролет значительного размера без дополнительных опорных стоек;
незначительную массу, что влечет за собой небольшую нагрузку на несущие элементы здания;
высокая прочность и неподатливость к прогибам, что влечет за собой длительную эксплуатацию подшивочного и напольного материалов;
простота монтажа на любые несущие элементы здания, независимо от материала, из которого они изготовлены;
возможность изменять ширину шага укладки фермы;
возможность монтажа внутренних коммуникационных линий;
прекрасная звуковая изоляция;
красиво выполненные фермы можно не зашивать и использовать как элемент декора.

Деревянные фермы могут послужить оригинальным декоративным элементом Кроме достоинств, фермы обладают некоторыми недостатками, к которым можно отнести следующие:

за счет конструктивных особенностей, значительно увеличивается толщина межэтажных перекрытий;
значительные трудозатраты при изготовлении фермы своими руками, необходимость наличия специального оборудования;
высокая цена на готовую конструкцию.

Проектирование деревянной ферм

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.

Расчет перекрытия по деревянным балкам — таблица сопротивления древесины

Если используется не сосна, тогда значение следует скорректировать на переходящий коэффициент (приведен в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)).

Расчет перекрытия по деревянным балкам — переходящий коэффициент

Если учесть предполагаемый срок службы строения, то полученное значение нужно скорректировать и на него.

Расчет перекрытия по деревянным балкам — срок службы дома

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.

Таблица деревянных балок перекрытия для расчета 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.

Таблица для подбора сечения деревянных балок 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.

Расчёт перекрытий из деревянного бруса

Чтобы посчитать сечение деревянной балки — необходимо собрать нагрузку, действующая на балку. В зависимости от длительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам относятся:

собственный вес деревянной балки;
собственный вес перекрытия, чердачного перекрытия и т.д.;

К временным нагрузкам относятся:

длительная нагрузка (полезная нагрузка, принимается в зависимости от назначения здания);
кратковременная нагрузка (снеговая нагрузка, принимается в зависимости от географического расположения здания);
особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д. В рамках данного калькулятора не учитывается);

Нагрузки на балку разделяют на два типа: расчетные и нормативные. Расчетные нагрузки применяются для расчета балки на прочность и устойчивость (1 предельное состояние). Нормативные нагрузки устанавливаются нормами и применяется для расчета балки на прогиб (2 предельное состояние). Расчетные нагрузки определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент нагрузки по надежности. В рамках данного калькулятора расчетная нагрузка применяется при определении прогиба балки в запас.

Нагрузки можно собрать на нашем сайте.

После того как собрали поверхностную нагрузку на перекрытие, измеряемой в кг/м2, необходимо посчитать сколько из этой поверхностной нагрузки на себя берет балка. Для этого надо поверхностную нагрузку умножить на шаг балок(так называемая грузовая полоса).

Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 400кг/м2, а шаг балок 0,6м. Тогда распределенная нагрузка на деревянную балку будет: Qраспр.= 400кг/м2 * 0,6м = 240кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор

2. Выбор предельного прогиба

В зависимости от назначения балки и ее пролета задаем вертикальный предельный прогиб по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия) Пункт2.а. Смысл вертикального прогиба заключается в следующем: например, прогиб l/250 означает, что для балки длинной 4м предельный вертикальны прогиб равен fult = 4м / 250 = 0,016м = 16мм в месте максимального прогиба для балки. Для балки на двух опорах загруженной равномерно или с сосредоточенной нагрузкой посередине балки — максимальный прогиб будет посередине пролета. Для консольной балки максимальный прогиб — на свободном конце балки.

3. Задание ширины искомого сечения балки.

В зависимости от конструктивных требований задаем ширину сечения балки. Расчет деревянной балки сводится к тому, что необходимо подобрать требуемую высоту hтр сечения деревянной балки, которое способно выдержать заданную нагрузку и не превысить заданный предельный прогиб.

Алгоритм расчета деревянной балки, используемый в данном калькуляторе

По заданной нагрузке и пролету производится построение эпюры моментов и поперечной силы. Эпюра поперечной силы находится для информации (чтобы знать какая нагрузка давит на опоры балки) и в расчете не используется. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.

2. Расчет по прочности и прогибу

После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и hтр и из таблицы рекомендуемого сортамента выбрать подходящее сечение высотой равное hтр деревянной балки по ширине сечения (b) и по Wтр. Следует отметить, что калькулятор подбирает именно по Wтр, нахождение hтр сделано для наглядности, чтобы видеть какая высота сечения должна быть. Для подбора деревянной балки по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента пиломатериалов подбирают подходящее сечение.

3. Подбор деревянной балки из таблицы сортамента пиломатериалов по ГОСТ 244454-80

Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается сечение с большей выстой сечения.

Деревня Глазово, дом 7

По своему проекту мне требовалось собрать составную балку, закрывающую пролёт 4-е метра и являющуюся в дальнейшем частью стропил. Исходный пиломатериал — доска 50*100*3000, сухая, строганная.

Ошибка с балкой может быть катастрофой. Падать с высоты 2,5 метра на обрешетник основания мне совсем не хотелось. Поэтому, все балки после сборки подвергались испытанию и измерялся прогиб в центре при статичной нагрузке в 75-ть килограммов.

Первый тип балки испытания провалил полностью. Т.е. прогиб составил более 10-и сантиметров. Ошибка была в том, что центральную доску я использовал метровой длины.

Выводы были сделаны и я собрал балку с 3-х метровой центральной доской. К ней крепились по 2-е доски(длиной — 2,2м) с каждой стороны.

Центр балки:

12-ть76-и миллиметровых самореза с каждой стороны дополняли 6-ть спиц:

Прогиб в центре, при статичной нагрузки в 75-ть килограмм, у данной балки составил 1,4 сантиметра. Попрыгал на ней — вроде держит. Т.е. уже получился более-менее рабочий вариант, но хотелось большего. Поэтому, следующую балку собрал из 4-х досок(первая из 5-и собиралась). Саморезы вкручивал немного отступив от центра. Использовал только две шпильки, которые являлись дополнительным крепежом для короткой доски с каждой стороны. Центральная часть таким образом вообще получилась без стыков:

Прогиб у данной балки составил 1,3 сантиметра. Т.е. я выиграл по сравнению с предыдущим типом целый миллиметр и сильно упростил сборку.

Коли пошла такая пьянка, решил испытать ещё один вариант балки. Между досками проложил оцинкованную листовую сталь, толщиной 2,5 миллиметра:

Мой образ в голове подсказывал, что сталь будет препятствовать дереву растягиваться при нагрузки сверху в нижней части и сдавливаться в верхней части. Плотно зажатый между досок лист стали не будет скручиваться.

Балка с металлическими листами показала рекордно низкий прогиб при статичной нагрузке — 1,1 сантиметра. Значительно активнее сопротивлялась при прыжках на ней. Выигрыш в 2-а миллиметра не стоил затраченных усилий и средств на модификацию.

Единственную балку со стальными листами решил разместить в середине крыши. Возможно, при более сильных нагрузках и при более длинном пролёте использование листовой стали — оправдано. В моём случае — это барство.

Но я не остановился на этом, на следующий день собрал балку, только уже скреплял доски не 76-и миллиметровыми саморезами, а 120-и миллиметровыми. Результат прогиба — не изменился и составил — 1,3 сантиметра.

Таким образом, в моём случае, для пролёта 4-е метра, используя 3-х метровую доску. Оптимальнее всего собирать балку из 4-х досок. 3-и целиковые, кладутся друг на друга, смещая каждую на 70 сантиметров от предыдущей. 4-ую доску, распиливаем на 2-а куска длиной 1,4 метра и доставляем с двух сторон. Саморезы — не менее 76-и миллиметров.

Когда балка будет являться частью стропил она будет прогибаться ещё меньше. Когда на перекрытия настелю пол и снизу обошью потолком — прогиб вообще не будет заметен.

Расходы:

1) Изоспан АП(70 кв.м) — 1’447 рублей 20 копеек. 2) Саморез 5*100 — 300 штук — 687 рублей. 3) Доска 50*100*3000(сухая, строганная) — 27 штук — 5’572 рубля 80 копеек. 4) Антисептик, бесцветный, Олимп, 2,7 литра — 2 шт. — 730 рублей. 5) Уголок крепёжный 70*70*55 — 4 штуки — 126 рублей 72 копейки. 6) Саморез 5*120 — 200 штук — 578 рублей. 7) Лист оцинкованной стали, 2,5 мм — 485 рублей.

Итого: 9’626 рублей 72 копейки.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

10.1. При расчете строительных конструкций по прогибам (выгибам) и перемещениям должно быть выполнено условие

(25)

где f — прогиб (выгиб) и перемещение элемента конструкции (или конструкции в целом), определяемые с учетом факторов, влияющих на их значения, в соответствии с пп. 1-3 рекомендуемого приложения 6;

fu — предельный прогиб (выгиб) и перемещение, устанавливаемые настоящими нормами.

Расчет необходимо производить исходя из следующих требований:

а) технологических (обеспечение условий нормальной эксплуатации технологического и подъемно-транспортного оборудования, контрольно-измерительных приборов и т.д.);

б) конструктивных (обеспечение целостности примыкающих друг к другу элементов конструкций и их стыков, обеспечение заданных уклонов);

в) физиологических (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях);

г) эстетико-психологических (обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций, предотвращение ощущения опасности).

Каждое из указанных требований должно быть выполнено при расчете независимо от других.

Ограничения колебаний конструкций следует устанавливать в соответствии с нормативными документами п. 4 рекомендуемого приложения 6.

10.2. Расчетные ситуации, для которых следует определять прогибы и перемещения, соответствующие им нагрузки, а также требования, касающиеся строительного подъема, приведены в п. 5 рекомендуемого .

10.3. Предельные прогибы элементов конструкций покрытий и перекрытий, ограничиваемые исходя из технологических, конструктивных и физиологических требований, следует отсчитывать от изогнутой оси, соответствующей состоянию элемента в момент приложения нагрузки, от которой вычисляется прогиб, а ограничиваемые исходя из эстетико-психологических требований — от прямой, соединяющей опоры этих элементов (см. также п. 7 рекомендуемого приложения 6).

10.4. Прогибы элементов конструкций не ограничиваются исходя из эстетико-психологических требований, если не ухудшают внешний вид конструкций (например, мембранные покрытия, наклонные козырьки, конструкции с провисающим или приподнятым нижним поясом) или если элементы конструкций скрыты от обзора. Прогибы не ограничиваются исходя из указанных требований и для конструкций перекрытий и покрытий над помещениями с непродолжительным пребыванием людей (например, трансформаторных подстанций, чердаков).

Примечание. Для всех типов покрытий целостность кровельного ковра следует обеспечивать, как правило, конструктивными мероприятиями (например, использованием компенсаторов, созданием неразрезности элементов покрытия), а не повышением жесткости несущих элементов.

10.5. Коэффициент надежности по нагрузке для всех учитываемых нагрузок и коэффициент динамичности для нагрузок от погрузчиков, электрокаров, мостовых и подвесных кранов следует принимать равными единице.

Коэффициенты надежности по ответственности необходимо принимать в соответствии с обязательным приложением 7.

10.6. Для элементов конструкций зданий и сооружений, предельные прогибы и перемещения которых не оговорены настоящим и другими нормативными документами, вертикальные и горизонтальные прогибы и перемещения от постоянных, длительных и кратковременных нагрузок не должны превышать 1/150 пролета или 1/75 вылета консоли.