Разновидность деревянных перекрытий
Как сделать деревянные двутавровые балки перекрытия своими руками — пошаговая инструкция
Прогиб балки: формула для дома или нагрузки на несущую часть конструкции
7. Строим эпюру изгибающих моментов Мx. Для этого определяем изгибающие моменты в характерных сечениях. Напомним, что изгибающий момент в рассматриваемом сечении равен сумме моментов всех сил (распределенных, сосредоточенных, в том числе и опорных реакций, а также внешних сосредоточенных моментов), расположенных только слева или только справа от этого сечения. Если любое из перечисленных силовых воздействий стремится повернуть левую часть балки по часовой стрелке, то оно считается положительным (со знаком «плюс»), если против — отрицательным (со знаком «минус»), а для правой части наоборот. В сечениях, соответствующих точкам приложения сосредоточенных моментов, необходимо определить два значения изгибающего момента: чуть левее рассматриваемой точки и чуть правее ее. Изгибающие моменты в этих точках обозначаются соответственно Млев и Мправ. В точках приложения сил определяется одно значение изгибающего момента. Полученные значения откладываются в некотором масштабе от нулевой линии. Эти значения соединяются в соответствии со следующими правилами: а) если на участке балки нет распределенной нагрузки, то под этим участком балки два соседних значения изгибающих моментов соединяются прямой линией; б) если к участку балки приложена распределенная нагрузка, то под этим участком значения изгибающих моментов для двух соседних точек соединяются по параболе.
Пример решения балки:
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
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.
Таблица расчета балок межэтажного и цокольного перекрытия
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.
Устройство чистых полов
6.6.1 Общие требования
6.6.1.1 Чистый пол должен предусматриваться во всех жилых помещениях.
6.6.1.2 В случаях, когда водопроницаемый чистый пол в помещениях ванных комнат, кухонь, прихожих и постирочных кладется по черному полу, который может повреждаться водой, под чистый пол следует укладывать гидроизолирующее покрытие с водопроницаемостью не более 0,068 мг/(Па×ч×м2), определяемой испытанием в соответствии с ГОСТ 26589.
6.6.1.3 Деревянные лаги, на которые укладывается настил чистого пола на бетонную плиту по грунту, должны иметь сечение не менее 18 ´ 38 мм и быть пропитанызащитным составом для древесины.
6.6.2 Основание плитного типа для пола
6.6.2.1 Основание плитного типа, укладываемое на черный пол, предусматривается при необходимости обеспечить ровную поверхность под чистое покрытие пола, например, когда черный пол выполнен из пиломатериалов, а покрытие предусмотрено из упругих материалов, паркета, керамической плитки или предусмотрена укладка напольного покрытия из нетканого синтетического волокна или покрытия коврового типа.
6.6.2.2 Основание плитного типа должно иметь толщину не менее 6 мм и должно быть выполнено из твердой фанеры, твердых древесно-волокнистых, древесно-стружечных, цементно-стружечных или гипсоволокнистых плит.
Основание плитного типа под наклеиваемую керамическую плитку должно иметь толщину не менее 6 мм, если балки под черным полом расположены с шагом менее 300 мм, и не менее 10 мм при шаге более 300 мм.
6.6.2.3 Основание плитного типа должно крепиться к черному полу скобками, половыми гвоздями или самонарезающими винтами, расположенными с шагом не более 150 мм по краям и 200 мм в других местах.
Гвозди для прибивания основания плитного типа должны быть длиной не менее 20 мм для основания пола толщиной 6 мм и не менее 25 мм для основания пола толщиной 8 мм.
Скобки для крепления основания плитного типа должны иметь:
– толщину стержня не менее1,2 мм и ширину наружной соединяющей части 4,0 мм;
– длину забиваемого стержня не менее 25 мм при толщине основания пола 6 мм и не менее 30 мм при большей толщине основания пола.
6.6.2.4 Если основание плитного типа устанавливают по черному полу из фанеры, древесно-волокнистых, древесностружечных, цементно-стружечных, гипсоволокнистых плит, то стыки плит основания должны быть смещены на 200 мм относительно стыков в находящемся подними черном полу.
6.6.2.5 Все отверстия, трещины или другие видимые дефекты на поверхности плит основания пола под приклеиваемыми к ним упругими или керамическими покрытиями должны заделываться, чтобы дефекты не проявлялись на поверхности чистого пола.
6.6.3 Дощатый пол
6.6.3.1 Толщина дощатого пола должна соответствовать таблице 6.5.
Таблица 6.5
Типы дощатого пола | Максимальное расстояние между балками перекрытия, мм | Минимальная толщина настила, мм | |
с черным полом | без черного пола | ||
Шпунтованные доски из древесины твердых пород (для применения только внутри зданий) | 400 | 16 | 19 |
600 | 16 | 32 | |
Шпунтованные доски из древесины мягких пород (для применения внутри и снаружи) | 400 | 19 | 19 |
600 | 19 | 32 | |
Рейки квадратного сечения из древесины хвойных пород (только для применения снаружи) | 400 | – | 25 |
600 | – | 40 |
6.6.3.2 Доски чистого пола нельзя укладывать параллельно настилу черного пола из пиломатериалов, если не предусмотрено отдельное дополнительное основание пола.
Если доски чистого пола настилаются без черного пола, они должны укладываться под прямым углом к балкам перекрытия таким образом, чтобы торцевые стыки досок размещались в шахматном порядке и находились на опорах.
Каждая доска чистого пола должна опираться не менее чем на две опоры.
6.6.3.3 Каждая доска пола прибивается не менее чем одним гвоздем по ширине доски с шагом гвоздей согласно таблице 6.6, кроме досок шириной более 250 мм, прибиваемых как минимум двумя гвоздями по ширине доски.
Таблица 6.6
Толщина настила чистого пола, мм | Минимальная длина гвоздей для пола, мм | Максимальный шаг гвоздей, мм |
19 и менее | 60 | 400 |
25 | 60 | 400 |
32 | 70 | 600 |
40 | 80 | 600 |
6.6.4 Клей, используемый для наклейки настила пола из паркетных щитов и клепок, должен подходить для соединения древесины с материалом черного пола.
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.
Перекрытие брусом
Назначение и разновидности
Брус для перекрытий используется в качестве несущих балок, которые передают нагрузку от всех находящихся в помещении предметов, включая собственный вес перекрытия, стенам сооружения. Эти балки служат опорой для половых лаг и основой для отделочного покрытия потолка.
Таким образом, мы видим, что перед нами конструкционный элемент, грамотное использование которого требует правильного расчета таких параметров, как:
сечение бруса для перекрытия
Важно подобрать ширину и высоту сечения, а также их соотношение;
длина балки по отношению к ее сечению. Существует максимальная длина перекрытия из бруса, и обычно она не превышает 6 метров, так как деревянный материал не может надежно справляться с пролетами больших размеров;
шаг расположения несущих элементов по перекрываемой площади
;
влажность пиломатериала. Это также очень важный параметр, от которого может зависеть успех всего мероприятия;
порода древесины
, используемая при изготовлении балок
Чаще всего это сосна;
качество пиломатериала. Важно следить за отсутствием трещин, большого количества сучков и других дефектов;
наличие, степень и состав комплексами
, включающими антисептики, фунгициды, антипирены и инсектициды.
Это также очень важный параметр, от которого может зависеть успех всего мероприятия;
порода древесины
, используемая при изготовлении балок. Чаще всего это сосна;
качество пиломатериала
Важно следить за отсутствием трещин, большого количества сучков и других дефектов;
наличие, степень и состав комплексами
, включающими антисептики, фунгициды, антипирены и инсектициды.
Для сооружения межэтажных конструкций обычно используют массивный четырехкантный материал из сосны северных пород. Наиболее популярные сечения – 100х100 мм, 150х100 мм, 150х150 мм, 200х150 мм, 200х200 мм.
Считается, что наибольшей несущей способностью обладают детали, высота которых превышает ширину как 7:5, а длина превышает высоту примерно в 24 раза.
Если говорить о разновидностях, то на практике применяют такие типы:
- Массивный пиломатериал. Обычно это хвойные породы: сосна, лиственница, пихта, ель, кедр. Отличаются высоким содержанием смол и стойкостью к влаге, достаточно высокой прочностью и доступностью, особенно в регионах с большими площадями лесов (Россия, Белоруссия, Канада, США, Скандинавские страны, Украина и т.д.).
- Клееный брус для перекрытий. Производится из ламелей (досок) радиального распила, которые склеивают с встречным направлением волокон. Цена таких балок высока, но их прочность, надежность и долговечность вне конкуренции.
- Сборный из досок. Если поставить на ребро две или более доски сечением 150х30 мм и сбить их гвоздями в шахматном порядке, то в результате мы получим даже более прочный аналог массива сечением 150х50 мм. Такой способ часто применяется в дачном строительстве.
- Современные клееные материалы в виде двутавров и прочих конструкционных деталей, спрессованные из стружки, ламелей, фрагментов и других отходов деревообработки. Прочны, практичны, но весьма дороги.
Расчёт параметров
Перед тем как перейти непосредственно к практическим работам, следует рассчитать все параметры балок, которые будут нести нагрузку от перекрытий. Для этого нам понадобятся такие величины:
| Основные величины | Определение значения |
| Длина | Для определения длины балки необходимо к длине пролета между ближайшими в комнате стенами прибавить двойную глубину закладки детали в стену. Обычно глубина закладки составляет 100 – 150 мм. Если деталь крепится кронштейном или стальным гнездом, тогда ее длина должна быть равной длине пролета (ширине комнаты) |
Для полов между жилыми этажами берут значение в 350 — 400 кг/м² в зависимости от количества мебели и жильцов
Сечение
Так как мы уже определили длину и действующую ожидаемую нагрузку, мы найдем и параметры размеров сечения.
Для этого длину разделим на 24 (найдем, какой брус использовать для перекрытия 6 метров) – 6000/24 = 250 мм, теперь (250х7) /5 = 178.6, округляем в большую сторону и получаем перекрытие пролета 6 метров брусом с сечением 250х180 мм.
Само собой, полученный размер мы подгоняем под имеющиеся в продаже стандарты в сторону увеличения, так как нестандартный пиломатериал стоит дороже
Шаг укладки
Может варьироваться от 30 до 120 см, подбирается с помощью отдельных расчетов или специальных справочных таблиц, так, чтобы относительный прогиб детали составлял не боле 1/350 длины для межэтажных и не более 1/250 длины для чердачных конструкций.
Обычно составляет 0.5 – 1 метр и подбирается под ширину плит утеплителя
Сдвоенные балки перекрытия. Перекрытия досками 200 на 50 и другие ходовые размеры
Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия
Общая нагрузка на элементы перекрытия складывается из собственного веса конструкции, веса от внутренних строительных изделий, опирающихся на балки, а также массы людей, мебели, бытовой техники и прочей хозяйственной утвари.
Полный расчёт, учитывающий все технические нюансы, достаточно сложен и выполняется специалистами при проектировании жилого дома. Для граждан, возводящих жильё по принципу «самостроя», более удобна упрощённая схема, в которую заложены требования СНиП, оговаривающие условия и технические характеристики деревянных материалов:
- длина опорной части балки, контактирующей с фундаментом или стеной, не должна быть меньше 12 см;
- рекомендуемое соотношение сторон прямоугольника 5/7, — ширина меньше высоты;
- допустимый прогиб для чердачного помещения составляет не более 1/200, межэтажные перекрытия – 1/350.
По СНиП 2.01.07–85 эксплуатационная нагрузка на чердачную конструкцию с лёгким утеплителем из минеральной ваты составит:
G = Q + Gn * k, где:
- k – коэффициент запаса прочности, обычно для строений малой этажности принимают значение 1,3;
- Gn – норматив для подобного чердака, равный 70 кг/м²; при интенсивном использовании чердачного пространства значение составит не менее 150 кг/м²;
- Q – нагрузка от самого чердачного перекрытия, равная 50 кг/м².
Пример расчёта
Дано:
- чердак в жилом доме, использующийся для хранения различного хозяйственного инвентаря;
- для утепления применён керамзит с лёгкой бетонной стяжкой.
Общая нагрузка составит G = 50 кг/м² + 150 кг/м² * 1,3 = 245 кг/м².
Исходя из практики, средние усилия на мансардном этаже не превышают значений в 300–350 кг/м².
Для межэтажных перекрытий величины находятся в диапазоне 400–450 кг/м², причём большее значение следует принимать при расчётах первого этажа.
Совет. При выполнении перекрытий целесообразно принимать значения нагрузок, превышающие расчётные на 30–50%. Это повысит надёжность конструкции в целом и увеличит общий срок эксплуатации.
Преимущества использования деревянных двутавровых балок для межэтажных перекрытий и стропильных систем:
- Экологичность
- Повышенная огнестойкость
- Продолжительный срок службы
- Высокие физико-технические параметры современных балок допускают использование их в пролетах большой длины
- Не изменяющиеся геометрические размеры и отсутствие таких недостатков деревянных конструкций как: кручение, деформация, усадка, растрескивание
- Может полностью заменить собой металлоконструкции, обеспечивая при этом идеальную поверхность пола и потолков
- Универсальность применения, легкость монтажа, экономия времени, трудозатрат и материалов
- Отсутствие необходимости в проведении «мокрых» работ в процессе сборки
Цена двутавровой балки зависит от ее высоты сечения и материала полок, могут монтироваться на больших площадях. При этом не нужно волноваться о появлении видимых дефектов, поскольку купить качественные двутавровые изделия – это значит обезопасить свой дом от усадки и трещин после них. Для работы с деревянными балками можно использовать обычный плотницкий инструмент. В стенах данного вида перекрытия можно легко прорезать отверстия, необходимые для прокладки систем инженерных коммуникаций. Производство деревянных двутавровых балок полностью оправдывает цели их применения:
- Устройство перекрытий цокольных и межэтажных;
- Стропильные системы;
- Устройство мансардных этажей
Расчет балок перекрытия
Расчет деревянных балок перекрытия в доме ведется по II предельному состоянию (по прогибам). Относительный прогиб 1/250 (по СНиП “Нагрузки и воздействия”). На практике это говорит о том, что балка перекрытия при нагружении ее равномерно распределенной нагрузкой 400 кг/м2 или 250, 200 кг/м2 в отдельных случаях, прогнется в центре на величину равную L/250, где L — расчетная длина балки (расстояние в свету между опорами).
Например, если расчетная длина балки 6 м (6000 мм), то прогиб в центре при максимальной нагрузке будет 6000/250 = 24 мм. Т.е. в данном примере 24 мм — максимально допустимый прогиб балки, при котором возможна комфортная эксплуатация перекрытия — не будет вибраций, скрипов, ощущения “батута”.
Ниже приведены таблицы соотношения типа двутавровых балок, шага их установки, расчетной нагрузки и максимального пролета, при которых выполняются данные условия.
- Балки серии W изготавливаются длиной 6 метров. Максимальный пролет, который они перекрывают 5,8м (при минимальном опирании 100 мм с двух сторон)
- Балки серии L изготавливаются длиной до 13,5 метров.
- Рекомендуемые шаги — 0,4 и 0,6 м для межэтажных перекрытий; 0,6 и 0,8 для чердачных перекрытий.
- Максимальный пролет — расстояние “в свету” между соседними опорами.
- Шаг балок — межосевое расстояние двух соседних балок.
Испытание механических свойств древесины на изгиб
Усредненная прочность всех пород деревьев при изгибе принято считать равной 1000 кгс/см2, что в два раза больше прочности на сжатие и примерно на 30% меньше прочности при продольном растяжении. При изгибе разные слои древесины испытывают разное напряжение — верхний слой получает сжатие, а нижний, напротив, — растяжение. В средней части образца, подвергаемого изгибу, находится нейтральная область, которая не испытывает никаких напряжений. Зона, испытывающая напряжение растяжения, начинает разрушаться в первую очередь – крайние волокна древесины разрываются.
Визуально определить прочность древесины на изгиб можно по характеру излома – качественные образцы будут иметь неровный излом с наличием большого количества щепы, а дефектная – почти ровный, без выступов и вмятин.
При изгибе одна часть заготовки подвергается сжатию, другая – растяжению, поэтому показатель сопротивления изгибу находится между показателями сопротивлений сжатия и растяжения. Отношение сопротивления сжатия к сопротивлению растяжения колеблется от 1.7 до 2.2 у разных пород дерева.
Влажность дерева также отражается на показателе сопротивления статическому изгибу – при изменении влажности на 1%, сопротивление изменяется на 4%.
По величине сопротивления ударному изгибу можно определить вязкость или хрупкость древесины. Если сопротивление невелико, древесина хрупкая, а высокий показатель сопротивления говорит о большой вязкости древесины.
Измеряют сопротивление ударному изгибу с помощью маятника, замеряя работу Q кг/м, которая требуется маятнику определенного веса для того, чтобы сломать испытуемый брусок. Само сопротивление вычисляют по формуле A = Q/bh2, в которой b и h – соответственно ширина и высота сечения образца в сантиметрах.
Испытание механических свойств древесины на изгиб
Как залить армопояс
Здесь два варианта:
- В опалубку.
- В специальные U-образные блоки.
Первый способ – традиционный. Собирается опалубка с креплением к стенам строения, в которую армирующий пояс будет заливаться толщиною 20-25 см. Предварительно в нее укладывается армирующий каркас из стальной сетки или арматуры.
Второй вариант – использование специальных блоков, которые укладываются на стены точно так же, как обычные. Только в них есть канавки, образующие общую канавку по всему периметру здания. В нее закладывается два-три стержня стальной арматуры и заливается бетонным раствором.
Если U-образные блоки вами не были найдены, то их можно изготовить своими руками из полнотелых блоков. Просто канавку надо вырезать, используя обычную пилу.
Типы межэтажных перекрытий
Особенности строительства перекрытий в кирпичном доме ↑
Утепление чердачного перекрытия по деревянным балкам
Пример расчета деревянной балки перекрытия.
Балочные деревянные перекрытия
Каркасом такого перекрытия являются деревянные балки (лаги), которые следует крепить на равномерном расстоянии друг от друга. Расчет этого расстояния производится в зависимости от сечения балки и ширины пролета между опорными стенами.
Специалисты уже давно произвели такой расчет. Расстояние между балками перекрытия подскажет таблица:
| Сечение (для деревянной балки)см х см | Ширина пролета перекрытия3 м | Ширина пролета перекрытия3,5 м | Ширина пролета перекрытия4 м | Ширина пролета перекрытия4, 5 м | Ширина пролета перекрытия5 м |
| Брус 5 х 16 | 0,8 м | 0,6 м | 0,45 м | – | – |
| Брус 6 х 20 | 1,25 м | 0,80 м | 0,70 м | 0,55 м | 0,45 м |
| Брус 10 х10 | 0,60 м | 0,45 м | 0,35 м | – | – |
| Брус 14 х 18 | – | – | – | 1,8 | 1,48 |
| Брус 15 х 20 | – | – | – | 2,4 | 2,0 |
| Брус 16 х 22 | – | – | – | – | 2,5 |
Конструкции балочных деревянных перекрытий прекрасно подойдут для постройки частного загородного дома.
Этот расчет справедлив для междуэтажного перекрытия из деревянных балок. Для чердачного перекрытия крепить брусы можно на расстоянии, превышающем этот расчет на 35%.
Если нет цельного бруса требуемого сечения, лаги можно изготовить из кругляка или досок. Для таких лаг кругляк обтесывается из двух сторон, а доски – скрепляются.
Если балки используются как лаги для пола следующего этажа, то, при толщине доски не более 28 мм, расстояние между лагами не должно превышать 50 см.
Если вы хотите строить коттеджный дом или частный дом своими руками, то нужно использовать именно балочную конструкцию из деревянных брусов. Такая конструкция очень легкая в монтаже, а также недорогая. Помимо этого, вам будет обеспечена отличная теплоизоляция и достаточно высокая прочность.
Изготавливаться эти лаги должны только из хорошей древесины и, желательно, чтобы это была хвойная порода. Брусы должны быть маслянистыми. Сечение лаг покажет расчет. У древесины лаг не должно быть дефектов.
Наиболее важным этапом при изготовлении брусов считается просушка материала и на это может уйти около 3 дней. Если вы плохо проведете просушку, то спустя какое-то время лаги очень сильно просядут или покоробятся.
В последнее время, огромной популярностью у застройщиков пользуются деревометаллические лаги и двутавровые балки, сделанные на основе клееного бруса. У этих материалов значительно снижены недостатки балок и лаг из обычной древесины – низкая механическая прочность, пожароопасность и подверженность разрушению микроорганизмами и термитами. Расчет сечения, длины и расстояния между такими балками необходимо смотреть в соответствующих таблицах.
