Расчет балок перекрытия
Планируя строительство перекрытия, для начала следует рассчитать конструкцию его основы, то есть длину балок, их количество, оптимальное сечение и шаг расположения. От этого будет зависеть, насколько безопасным окажется ваше перекрытие и какую нагрузку оно сможет выдерживать при эксплуатации.
Длина балок
Длина балок зависит от ширины пролета, а также от способа крепления балок. Если балки будут закреплены на металлических опорах, их длина будет равняться ширине пролета. При заделке в пазы стен, длину балок рассчитывают, суммируя величину пролета и глубину заведения двух концов балки в пазы.
Шаг расположения балок
Расстояние между осями балок выдерживают в пределах 0,6-1 м.
Количество балок
Расчет количества балок выполняют следующим образом: планируют размещение крайних балок на расстоянии минимум 50 мм от стен. Остальные балки размещают в пространстве пролета равномерно, в соответствии с выбранным интервалом (шагом).
Сечение балок
Балки могут иметь прямоугольное, квадратное, круглое, двутавровое сечение. Но классическим вариантом все же является прямоугольник. Часто используемые параметры: высота – 140-240 мм, ширина – 50-160 мм.
Выбор сечения балки зависит от ее планируемой нагруженности, ширины пролета (по короткой стороне помещения) и интервала размещения балок (шага).
Нагруженность балки высчитывают, суммируя нагрузку ее собственного веса (для междуэтажных перекрытий – 190-220 кг/м2) с временной (эксплуатационной) нагрузкой (200 кг/м2). Обычно, для эксплуатируемых перекрытий, нагрузку принимают равной 350-400 кг/м2. Для чердачных неэксплуатируемых перекрытий можно брать меньшую нагрузку, вплоть до 200 кг/м2. Специальный расчет необходим, если предполагаются значительные сосредоточенные нагрузки (например, от массивной ванны, бассейна, котла и т.п.).
Балки укладывают вдоль короткого пролета, максимальная ширина которого – 6 м. На большем пролете неизбежно провисание балки, которое приведет к деформации конструкции. Однако и в такой ситуации есть выход. Для поддерживания балок на широком пролете устанавливают колонны и опоры.
Сечение балки напрямую зависит от ширины пролета. Чем больше пролет, тем более мощную (и прочную) балку необходимо выбирать для перекрытия. Идеальный пролет для перекрытия балками составляет до 4 м. Если пролеты шире (до 6 м), то использовать необходимо нестандартные балки с увеличенным сечением. Высота таких балок должна составлять не менее 1/20-1/25 от величины пролета. Например, при пролете 5 м нужно использовать балки с высотой 200-225 мм при толщине 80-150 мм.
Конечно, самостоятельно выполнять расчеты балок необязательно. Можно воспользоваться готовыми таблицами и диаграммами, в которых указаны зависимости размеров балок от воспринимаемой нагрузки и ширины пролета.
После выполнения расчетов можно приступать к устройству перекрытия. Рассмотрим весь технологический процесс, начиная с фиксирования балок на стены и, заканчивая, финишной обшивкой.
Инструкция к калькулятору
Наш сервис предоставляет на выбор два вида расчета однопролетных балок перекрытия. В первом случае, вам предлагается рассчитать сечение балки при известном шаге между ними, во втором случае, вы можете узнать рекомендуемое значение шага между балками при выбранных характеристиках сечения. Разберем работу калькулятора на примере, когда ваша задача заключается в нахождении сечения балки.
Для расчета вам понадобится знать ряд обязательных начальных параметров. В первую очередь это характеристики самой балки:
- ширина сечения (толщина), мм;
- длина пролета балки (на изображении BLN), м;
- вид древесины (сосна, ель, лиственница…);
- класс древесины (1/К26, 2/К24, 3/К16);
- пропитка (есть, нет).
В случае, если вы не знаете толщину предполагаемой балки, в первом блоке следует выбрать пункт «Известно соотношение высоты сечения балки к её ширине — h/b» и указать значение 1,4. Эта наиболее оптимальная величина, которая получена эмпирическим методом и указывается во многих справочниках.
Затем нужно указать условия, в которых будет эксплуатироваться перекрытие:
- температурный режим ( 50 °C);
- влажностный режим;
- присутствуют постоянные повышенные нагрузки или нет.
После этого, сконфигурируйте конструкцию и заполните поля калькулятора:
- длина стены дома по внутренней стороне, м;
- шаг между балками, см;
- полная длина балки (на изображении BFL), м;
- нагрузка на балку, кг/м 2 ;
- предельный прогиб в долях пролета.
При необходимости впишите стоимость одного кубометра древесины, для того чтобы узнать общую стоимость всех пиломатериалов.
Также, обратим внимание, что обычно шаг балки не делают меньше 0,3 м, так как это нецелесообразно с экономической точки зрения и больше 1,2 м, так как возможен прогиб чернового пола со всеми вытекающими последствиями. Когда вы нажмете кнопку «Рассчитать», сервис произведет расчет балки онлайн и выведет на экране рекомендуемые значения сечения подобранной балки
Когда вы нажмете кнопку «Рассчитать», сервис произведет расчет балки онлайн и выведет на экране рекомендуемые значения сечения подобранной балки.
Кроме того, в блоке «Результаты расчета» вы сможете узнать:
- параметры балки при расчете на прочность;
- параметры балки при расчете на прогиб;
- максимальный прогиб балки, см.
Квалифицированный расчет перекрытия по деревянным балкам — залог долговечности сооружения и безопасность для вашей семьи.
Преимущества и недостатки по сравнению с плитами перекрытия
Деревянные балки могут похвастаться своей легкостью и простотой в установке. Бытует ошибочное мнение, что под легкие перекрытия из дерева не нужен армирующий слой. Это в корне не верно.
Важно!Для газобетонных стен в независимости от вида перекрытия всегда необходим армопояс!
В случае с деревянными перекрытиями его возведение распределит нагрузку от балок по всему периметру стен и предотвратит растрескивание газобетона от точечных нагрузок.
Плюсами деревянных балок являются:
- Экологичность, так как дерево — это возобновляемый натуральный материал.
- Небольшая масса.
- Низкая теплопроводность по сравнению с бетонными конструкциями.
- Невысокая цена по сравнению с другими видами перекрытий.
- Большой ассортимент в выборе.
- Простота установки балок.
Отрицательные стороны у древесины тоже имеются:
- Недолговечность. Рано или поздно даже самые хорошие перекрытия могут начать гнить.
- Малопрочность — дерево не сможет выдержать столько веса, сколько смогло бы перекрытие из бетона.
- Горючесть (натуральные материалы легко воспламеняются).
Важно!Несмотря на такие значительные отрицательные качества, дерево все равно выбирают намного чаще, и вот почему: специальные составы для пропитки древесины смогут продлить срок службы, уберечь от гниения и воспламенения. А малая прочность искореняется благодаря использованию большего количества балок и уменьшения шага прокладки.
Теперь рассмотрим бетонные перекрытия и их недостатки:
Теперь рассмотрим бетонные перекрытия и их недостатки:
- Первым и наиболее существенные минусом является дороговизна перекрытия из бетона. Мало того, что сами перекрытия стоят недешево, для их установки и перевозки потребуется и специальная техника (кран). Так что и за установку придется выложить определенную денежную сумму. У деревянных перекрытий этот минус отсутствует — установку можно произвести самостоятельно. Если балки небольшие, то достаточно будет и двух-трех человек. Чем они тяжелее и массивнее, тем большее количество людей придется задействовать.
- Высокий вес. Мы уже говорили, что для монтажа потребуется специальная техника. А ещё потребуется более дорогой фундамент.
Как видите, все недостатки связаны лишь с ценой. Чтобы принять окончательное решение, ознакомьтесь со статьей про плиты перекрытия в газобетонном доме.
Требования
Несмотря на требования к теплоустойчивости чердака, в нем должна сохраняться минимальная, естественная вентиляция. Достигается это за счет создания вентиляционных решеток во фронтоне или за счет окон на чердаке.
Как не парадоксально, но сосульки и промерзания на чердаке возникают именно по причине отсутствия вентиляции. Влага, накапливаемая за счет воздушных потоков с комнаты, не имеет выхода и начинает замерзать. Кроме того, вентиляция на чердаке не позволяет скапливаться огромному количеству снега и осадков на крыше.
Вентиляция должна присутствовать и между утеплителем на самом перекрытии. Сам утеплитель изолируют с обеих сторон гидро- и пароизоляторами, но между ними все равно должен оставаться небольшой зазор, хотя бы в 1 см, чтобы шла циркуляция воздуха и теплоизолиционный материал не гнил (если это минеральная вата), и сами балки не находились в постоянной влаге от конденсата.
Воздух все равно будет проникать через древесные волокна, но в меньшей степени. Для этого под утеплителем прокладывают слой мембранной пароизоляции, которая способна поглощать влагу, но не передавать ее утеплительному материалу.
И последний фактор, шумоизоляция, крайне важен в домах с деревянным перекрытием. Дерево само по себе шумопередающий материал, поскольку в нем присутствуют микрополости. И любой скрип и шум с чердака будет слышен во всем доме. С данной задачей хорошо справляется слой минеральной ваты не менее 150 мм.
Монтаж двутавровой деревянной балки
Перед монтажом изделие обрабатывают антипиренами и антисептиком. Для установки двутавра в перекрытиях подсобных построек особым умением обладать не нужно. Если же предполагается строительство деревянного здания в несколько этажей, лучше обратиться к специалистам.
Монтаж двутавровых балок имеет некоторые особенности:
для заведения балки в стену в ней нужно сделать отверстия – в деревянных или бревенчатых стенах их вырубают, в кирпичных или бетонных во время кладки образуют специальные ниши для них;
ниши выстилают рубероидом, чтобы обеспечить гидроизоляцию, балку при укладке в гнездо обмазывают любым водоотталкивающим составом – битумной мастикой, например;
опорные концы балки для перекрытий должны составлять не менее 150 мм, это нужно учитывать при вычислении длины изделия;
монтаж начинают от края одной стены, лишь затем закрепляют промежуточные двутавры;
важно добиться получения горизонтальной поверхности для выравнивания двутавровых балок допускается использовать деревянные плашки, которые подкладывают в ниши при монтаже;
каждый третий двутавр фиксируют анкерами или распорками;
свободное пространство в нишах утепляют минватой или заливают цементным составом.
Потолочные балки после возведения крыши подшивают гипсокартоном, вагонкой, досками. Форма двутавра очень удобная для крепления утеплителя.
Монтаж
При сборке опалубочной конструкции рекомендуется соблюдать технологические требования и знать главные правила монтажных работ. Алгоритм действий состоит из определенных этапов:
- предварительно готовится площадка;
- выставляются специальные треноги, выдерживается установленный интервал между ними, не превышающий полутора метров. Здесь следует учесть нагрузочные усилия на всю конструкцию;
- устанавливают стойки, на верхних концах которых укреплены держатели, по ним будет выполняться монтаж двутавровых балок;
- ригели поперечного типа фиксируются по продольным, более удлиненным, шаг размещения таких элементов составляет пятьдесят – шестьдесят сантиметров;
- по ригелям крепятся вертикально боковые щиты, все щели между элементами устилаются полиэтиленовой пленкой;
- выкладываются горизонтальные щиты, создающие палубу, выверяется горизонтальное расположение.
Как создать надежное основание для стропил?
Первый шаг, который вам нужно сделать – построить прочное основание для таких стропил. Например, если у балок перекрытия нет никакой подпорки (хотя бы в виде промежуточной стены дома), тогда стропильные фермы на ней нужно организовывать только по принципу висячих. Если же опора есть, стропила можно смело опирать прямо на балку без каких-либо вспомогательных элементов.
Говоря простым языком, если балка в чердачном перекрытии установлена надежно и имеет свои опоры, то на нее можно установить и стропила, а если всего этого нет, тогда стропила есть смысл крепко соединить с самими балками и подвесить как единую систему. В противном случае перед строительством крыши вам нужно подпереть балки изнутри помещения, для чего существует три разных строительных способа:
- Самая простая классическая подпорка состоит из затяжки, одной подбалки и подкосов. Затяжка подвешивается посередине. Такие подвесные системы применяются сегодня чаще всего при больших пролетах.
- Двойная подпорка состоит из затяжки, подвесок, двух подкосов и ригеля, который служит распоркой между досками.
- Существует даже тройная подпорка, которая представляет собой отдельные три подвесные системы, или одну двойную подвесную систему и одну простую. Это уже сложная стропильная система.
Идеально, если вы также сможете рассчитать такие балки на прогиб и растяжение, насколько они готовы удерживать на себе всю крышу. Для этого существуют специальные онлайн-калькуляторы и формулы, хотя также будет достаточно для собственного спокойствия пригласить опытного плотника.
Причины ослабления несущих способностей перекрытия
Не только течение времени может быть виновно в том, что перекрытие провисает, появляются скрипы и вибрация. Есть ряд возможных причин этого явления:
- использование при строительстве недостаточно прочных материалов – размеры доски или бруса меньше рекомендуемых, некондиционная древесина, пиломатериалы из «мертвого леса» и т. п.;
- увеличение нагрузки на перекрытие пот отношению к расчетной из-за изменения назначения помещений, чердак превратился в мансарду – необходимо усилить балки;
- применение при укладке перекрытия материалов естественной влажности – в этом случае по мере высыхания бруса или доски происходит его деформация и растрескивание;
- протечки на крыше – попадающая на плоскость перекрытий влага постепенно разрушает древесину, да еще и «открывает ворота» бактериальной флоре, плесени, грибку;
- повреждение массива балки при монтаже или хранении;
- некомпетентность строителей.
Также на древесину пагубно влияют любые перепады влажности и температур, отсутствие специальной антисептической обработки, попадание агрессивных химических сред и поражение насекомыми. Иногда колония муравьев может уничтожить несущие элементы перекрытия менее, чем за один летний сезон.
Совет для тех, кто только начал строиться: не допускайте перечисленных выше явлений чтобы не ремонтировать балки перекрытия досрочно. Но если неприятность уже произошла, придет провести работы по устранению последствий и укреплению перекрытия и его несущих элементов.
Чтобы определить состояние несущих балок, необходимо рассчитать предельно допустимый прогиб элемента. Норма – 1/300 часть от длины балки. То есть, при длине 3 метра прогиб в центральной части не должен превышать 10-12 мм. Если значение больше – требуется ремонт – усиление и укреплении несущего компонента перекрытия.
О качестве и прочности деревянных балок перекрытия
Проектировщики в расчётах балок перекрытия закладывают стройматериалы с заданными характеристиками и нормами эксплуатации, опираясь на законы прикладной механики и сопромата. Зная это, возникает вопрос: как обходились без этих знаний строители индивидуальных домов лет сто назад? При этом построенные ими дома здравствуют и поныне.
Объяснение простое: они оставляли намного больший запас прочности используемым материалам. Чуть позже, советские ГОСТы сознательно рассчитывались и утверждались с большими, иногда до 100% запасами прочности. Это неэкономно, иногда громоздко и вычурно, но надёжность была в приоритете, и всегда останется важнейшим показателем в строительстве. Сегодня подобная практика заменяется точным расчетом деревянной балки — это позволяет не переплачивать за излишнюю, невостребованную прочность.
Несущие двутавровые балки перекрытийИсточник orgtorg.org
Сравнение со старыми способами выглядело бы неуместно в описании балок перекрытий, если бы не одно обстоятельство.
Покупая на рынке брус или балку определённого размера, с предварительно рассчитанными характеристиками, частный застройщик без большого опыта зачастую приобретает не тот материал, который гарантирует надёжность.
Балки перекрытияИсточник informer.by
Множество на первый взгляд незначительных нюансов могут свести на нет все расчёты:
- большая влажность;
- безответственное хранение;
- скрытые дефекты;
- пересортица;
- плохие линейные геометрические параметры;
- заранее обусловленные болезни древесины.
Вывод и выход здесь один: рынок всегда попытается обмануть начинающего строителя, поэтому лучший способ сэкономить — это доверить работу профессионалу.
Установка балок перекрытияИсточник lineyka.net
Балки в деревянном доме
Балки выполняют в производственных условиях из бруса: массивного или клеёного, преимущественно из деревьев хвойных пород. До применения в строительстве их высушивают не менее года. Он должен быть своими руками очищен от сучков и трещин. Брус берут с прямоугольным сечением, при этом учитывают, что способность выдерживать большие нагрузки зависит от высоты деревянного бруса, а не от его ширины. Идеальное соотношение сторон 7/5. Одни и те же детали в зависимости от укладки меняют способность выдерживать нагрузки, так, если они уложены рядом, то выносят меньшую нагрузку, чем уложенные в высоту, одна на другую.
Конструкция деревянного междуэтажного перекрытия
Скрепляют их своими руками зубчатыми пластинами из металла, средние части укладывают в частном доме на внутренние стены, а концы балок на внешние по направлению от внешних сторон к центру. Шаг рассчитывают предварительно, сейчас для расчётов разработаны специальные компьютерные программы.
Обычно основная нагрузка составляет 200-230 кг/м2 ,переменная – 200 кг/м2 . Дополнительных подпорок не нужно, если длина балки не больше 6 м. Идеальное расстояние между стенами от 2,5 до 4 метров.
Устройство крайних деревянных балок своими руками можно сделать с помощью выравнивания по рейке или нити, и постоянно проверяют нивелиром или уровнем.
Выбираем материал для устройства межэтажных перекрытий
Есть 3 вида перекрытий для домов разной этажности:
- подвальное (цокольное, нижнее);
- чердачное (верхнее);
- межэтажное.
Любое из них состоит из 2 конструктивных элементов: опор (балок) и обшивки (настила). В зависимости от назначения деревянных перекрытий для их устройства используют разные материалы. Поскольку все они состоят из древесины, монтажные работы можно выполнить своими руками, не привлекая сложную грузоподъемную технику.
Деревянные перекрытия можно выстраивать только в том случае, если ширина пролета между конструктивными элементами здания составляет не более 8 м.
Критерии выбора балок
В качестве опорных элементов используют следующие материалы:
- цельный брус;
- сбитые доски;
- окоренные бревна.
Стандартное сечение балок — 150/150 мм или 20/150 мм для бруса, 140/240 или 5/20 мм для досок. Можно использовать клееный брус. По прочности на изгиб он не уступает цельному, а зачастую и превосходит его. Любой выбранный для устройства деревянных перекрытий материал должен быть хорошо высушенным и не иметь изъянов в виде трещин, сучков и червоточин.
Бревна выбирают, постукивая по ним обухом топора. Дерево должно издавать при этом чистый и звонкий звук. Рекомендуется использовать хвойные сорта древесины, так как они работают на изгиб значительно лучше лиственных. Длина балок должна быть такой, чтобы была возможность уложить опору в предназначенные для этой цели гнезда в стенах.
Требования к деревянным перекрытиям
- конструкция должна быть прочной и безупречно выдерживать предполагаемые нагрузки;
- все элементы перекрытия в деревянном доме должны быть рассчитаны на такой срок службы, который соответствует планируемому периоду эксплуатации здания;
- межэтажные перекрытия должны предусматривать наличие тепло-и звукоизоляционной составляющей.
Расчет предполагаемой нагрузки
Перед началом работ выполняют расчеты, которые помогают определить требуемое сечение балок, шаг между ними, количество пиломатериала. Для этой цели либо используют специальные программы, либо ориентируются на стандартные показатели. Они таковы:
- Для полетов, ширина которых не превышает 2200 мм, берут балки сечением 75х100 мм.
- Для пролетов в 3200 мм — сечением 100х175 мм или 125х200 мм.
- Для пролетов шириной 500 мм — балки сечением 50х225 мм.
Опоры укладывают с шагом не менее 60 см. Если балки крупного сечения, расстояние между ними увеличивают до 1 м. Монтаж перекрытия начинают от одной из коротких стен дома. Брусья (бревна) должны быть уложены перпендикулярно длинным стенам.
Устройство
По назначению данные конструкции разделяются на следующие виды:
- цокольные,
- межэтажные,
- чердачные.
Цокольные и чердачные перекрытия требуют усиленной теплозащиты в силу высоких перепадов температур. Для межэтажных оборудуется качественная шумоизоляция, если на верхнем этаже будут находиться жилые комнаты. Конструктивно они состоят из следующих элементов:
- балки,
- подшивное перекрытие,
- изоляционные слои,
- накат,
Второй способ устройства деревянных перекрытий: между брусьями укладываются плиты минеральной ваты. Затем поперек них прикрепляются лаги, которые обшиваются накатом. Третий способ выполняют, как 2-ой, но добавляют еще 1 слой лаг и утеплитель между ними. Таким способом осуществляется усиление несущей способности всей конструкции.
Если устанавливаются балки перекрытия в деревянном доме, следует учитывать его усадку в течение года после возведения. Избежать деформации вследствие этого можно следующим способом: сочленения брусьев с наружными стенами закрепляются не жестко, а концы брусьев обрезают под 60º. В кирпичных стенах делают по-другому: в процессе возведения предусматривают специальные гнезда для закладки бруса. Между его концом и кирпичом должна находиться пропитанная битумом подкладка.
При монтаже деревянных перекрытий допускается наращивать балки. Для этого в месте соединения двух брусьев запиливают замок длиной 0,5-1 м. Элементы скрепляют между собой болтами. Конструкция будет более надежной, если концы наращенного бруса расположить на стене фасада. Кроме этого их надо пропитать битумом, а практически незаметное свободное пространство заложить утеплителем.
В целом конструкция перекрытия выглядит следующим образом:
- крайние балки располагаются на опорном брусе (мауэрлате) или на верхней металлической обвязке;
- следующие укладываются с шагом минимум 0,5 м (шаг тем меньше, чем больше длина пролета);
- крепление к срубу осуществляется при помощи надставок, прикрепленных болтами;
- между надставками при помощи длинных гвоздей закрепляются вкладыши.
Надставки применяются в случаях, когда уже уложена теплоизоляция, например, плиты минеральной ваты. Монтаж утеплителя снизу вверх осуществить легче и быстрее, поэтому часто используется такой прием. Для надставок берут брус 100 мм.
Разновидности деревянных перекрытий
Классический способ монтажа основан на устройстве несущей части из балок и заполнения пустого пространства. Для этого сбивают накат, состоящий из прилегающих плотно друг к другу щитов или досок. Следует отметить, что для работ часто используется не цельный или клееный брус, а деревянная двутавровая балка для перекрытий, отличающаяся легким весом и высокой прочностью. При помощи такой балки можно осуществить быстрый монтаж перекрытий.
Сама конструкция двутавровой балки делает ее отличным материалом для возведения каркасных домов. Таким образом, весь каркас и перекрытия собираются из одного материала, при этом монтаж не требует применения тяжелой техники. Конструкция двутавровой балки состоит из следующих элементов:
- доски-полки из прочной древесины обеспечивают хорошие несущие характеристики;
- пространство между ними занимает плита OSB; она удешевляет себестоимость изделия, уменьшает вес, что благоприятно сказывается на общем весе дома и его давлении на фундамент.
В заключение следует отметить преимущества деревянных перекрытий для частного домостроения. Домовладельцу не надо нанимать тяжелую технику вследствие небольшого веса бруса. Затраты на строительство минимальные, так как брус и доску можно приобрести из хвойных пород. Материал обладает высокими звукоизолирующими и теплосберегающими свойствами. Крепления осуществляются болтами или длинными гвоздями, что также является легким, быстрым и удобным способом монтажа.
Чтобы перекрытие было максимально надежным, следует подбирать точные размеры балок, используемых для работы. Так, например, расчет деревянных балок – неизменная часть работы перед их изготовлением, в расчет при этом берут длину балок и их сечение. Длина как деревянных, так и металлических балочных конструкций, зависит от ширины планируемого перекрытия, а сечение нужно просчитывать в зависимости от шага, нагрузки и длины пролета.
В Интернете можно найти специальные онлайн калькуляторы, помогающие выполнить расчеты онлайн, но далеко не все доверяют калькулятору, поэтому мы расскажем, по каким формулам и как именно производится расчет балок перекрытия.
Техническая характеристика
Современный материал для перекрытий выпускается в промышленных масштабах на новейшей заводской линии. Для его изготовления применяют клееный деревянный брус, тщательно просушенный в камере, и стружечную плиту (OSB, OSP). По конфигурации балка очень похожа на рельс и имеет такие особенности:
Стандартные размеры балки
- фанера, из которой собраны боковые стойки, устойчива к влаге, ее толщина может варьироваться в диапазоне 24 – 27 мм. Также в состав балки входит полка из древесины, обработанная антисептическим средством;
- фанерная стойка интегрируется в полки при помощи технологических пазов;
- детали между собой соединены водотермостойким клеевым составом;
- снаружи балка покрыта краской с водоотталкивающей способностью.
Самые востребованные размеры перекрытия:
- габариты балки – 200х80 мм;
- толщина фанерной перемычки – 27 мм.
