Расчет деревянных балок перекрытия
Опубликовано: 01.09.2018
Деревянные балки перекрытий — общая информация
Зачастую деревянные балки перекрытий используются в строительстве жилых домов. Отличительной особенностью таких построек является то, что они возводятся по каркасной технологии. Из названия элемента можно судить о том, что балки идут на выполнение перекрытий между этажами и чердачного перекрытия. 
В массе своей изготавливаются такие балки из хвойных пород дерева. После просушки и изготовления элемент покрывается антисептическим материалом. Балки изготовляются с разными сечениями самой различной длинной и высотой, в зависимости от потребности строителей.
К преимуществам элемента можно отнести:
Расчет сечения деревянной балки для перекрытия
простой монтаж и небольшой вес; широкая распространенность материала, из которого балка изготовляется; при использовании деревянных балок в помещении прекрасная звуконепроницаемость; балки не очень хорошо горят; невысокая стоимость; деталь поддается ремонту; балки внешне выглядят очень красиво; монтаж выполняется в течение дня.
Благодаря этим преимуществам деревянную балку можно приобрести в любой момент без предварительного заказа.
Расчет деревянного перекрытия
Впрочем, недостатки у детали тоже есть:
нет пропитки от горения и ее необходимо выполнять дополнительно; в сравнении с металлическими элементами такого же типа, балки из дерева менее прочные; деталь больше подвержена влаге и воздействию насекомых, нежели металлические изделия; в результате температурного перепада балки могут претерпеть незначительную деформацию.При изготовлении элемента необходимо учесть следующие требования:
Прочность материала – балка должна выдерживать серьезные нагрузки. Жесткость – элемент не должен терять форму. Шумоизоляция и защита от высоких температур. Пожарная безопасность – деталь необходимо пропитывать специальным негорючим составом.Подобные требования необходимы потому, что перекрытие – один из важнейших элементов во всем строении и малейшая деформация приведет к разрушению всего дома. Балки призваны распределять нагрузку равномерно и не дать этому произойти.
Виды и типы деревянных балок перекрытия
Деление балок из дерева происходит как по типам, так и по видам.
Выглядит оно следующим образом:
По назначению: Перекрытие в подвале и цокольном этаже – элемент особой прочности, поскольку на нем будет в дальнейшем стоять весь дом. Кроме этого, данное перекрытие будет являться основанием для напольного покрытия, что тоже станет дополнительной нагрузкой. Чердачное перекрытие – здесь у балок большой нагрузки не будет и лучше всего использовать небольшие элементы, чтобы конструкция не оказывала слишком большого давления на нижние балки. Также необходимо сохранить доступ к данным деталям, поскольку они будут часто подвергаться влиянию влажной среды и ветра и рано или поздно потребуют ремонта. Междуэтажное перекрытие – особенности такого элемента конструкции заключаются в том, что балки одновременно могут быть напольными перекрытиями и потолком. Для того, чтобы повысить звукоизоляцию и увеличить теплоизоляцию помещения, необходимо утеплить строение специальными материалами и зашить сверху доской и гипсокартоном. По виду: Клееные — изготавливаются из нескольких деталей путем склейки. Способны выдерживать повышенную нагрузку, и не имеют ограничений по длине. Срок службы у таких элементов очень большой. Балки обладают высокой прочностью, легкостью и устойчивостью к возгораниям. Цельномассивные – изготавливаются из дерева твердых пород и выполнены из целого бревна. Используются для пролетов до 5 метров.Требования к перекрытиям из дерева
Для того, чтобы построенный дом простоял долго лет и не доставил своим хозяевам никаких хлопот нужно учитывать несколько требований, которым должны соответствовать балки перекрытий:
Прежде всего, сам брус , из которого выполняется балка, должен быть выполнен из твердой породы дерева, которая обладает повышенной жесткостью и не поддается деформированию. Это необходимо для того, чтобы постройка могла в дальнейшем выдерживать большие нагрузки в виде верхних этажей, кровли.
Вес балки может превышать 350 кг на квадратный метр.
Допустимый размер балки – 7 метров.
При утеплении толщина материалов не должна превышать 25 см при перекрытии этажей с разным температурным режимом и 10 см, если утепляются балки между этажами с одинаковым температурным режимом.
Материал, из которого элемент изготовлен , должен быть максимально просушен и содержать влаги не более 20%. При необходимости используется гидроизоляция перекрытия путем применения специальной пленки.
Расчет деревянных балок перекрытия – специфика
Для того, чтобы правильно выполнить перекрытия в доме, стоит произвести предварительный расчет, чтобы в дальнейшем конструкция постройки была устойчивой и смогла эксплуатироваться длительное время.
Для этого необходимо учесть ряд моментов:
Возможные нагрузки . Здесь во внимание берется как постоянная нагрузка, так и переменная. К постоянной можно отнести вес перегородок и все конструкции, а под переменной понимается обстановка внутри дома и вес людей в нем проживающих. Жесткость или нормативный показатель прогиба . У любого материала есть свой уровень жесткости. Впрочем, для конкретного случая используется формула, которая позволяет рассчитать эту величину. Показатель не должен превышать соотношения 1/200 для чердачных перекрытий и 1/250 для межэтажных. Длина двутавровой балки не может превышать 5 метров для межэтажных перекрытий и 6 метров для чердачных. Толщина элемента должна составлять не менее 1/25 ее длины.Наиболее оптимальный вариант проведения предварительных подсчетов – это начать с выполнения чертежа будущей постройки.
Деревянные балки перекрытия – ГОСТы и СНиПы
Использование деревянных балок, их параметры, виды и место расположения регулируется следующими ГОСТами и СНиПами:
СНиП 2.01.07-85 – Нагрузки и воздействия СНиП 2.08.08-89 – Жилые здания СНиП 3.03.01-87 – Несущие и ограждающие конструкции СНиП П-25-80 – Деревянные конструкции СНиП П-26-76 — Кровли СНиП 23-01-99 – Строительная климатология СНиП 31-02-2001 – Дома жилые одноквартирные ГОСТ 8486-86 Е — Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия ГОСТ 13579-78 – Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия ГОСТ 16381-77 — Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие технические требования ГОСТ 24454-80 Е — Пиломатериалы хвойных пород. Размеры. ГОСТ 30244-94 — Материалы и изделия строительные. Метод испытания на возгораемость (горючесть) ГОСТ 30247. 1-97 – Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. ГОСТ 30403-96 – Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности.Как определить нагрузку, которая будет действовать на перекрытие?
Нагрузка на перекрытие формируется из собственного веса балки, дополнительных материалов (утеплителя, заполнителя, зашивки) и переменного веса – внутренне обстановки жилища, и веса людей, проживающих в доме. Также, очень много зависит от частоты эксплуатации помещения.
Чтобы учесть все нюансы и погрешности, специалисты проводят специальный расчет, позволяющий понять, какой вес будет воздействовать на устанавливаемые балки. Исчисление очень сложное и громоздкое, поэтому очень сложно выполнить его самостоятельно.
Однако, для этого существует упрощенный вариант:
К примеру , возьмем перекрытие для чердака, где никакой мебели не стоит, но куда помещаются ненужные вещи. В качестве утеплителя используется обычная минвата. Нагрузка обычно составляет 50 кг на один квадратный метр.
70х1,3 = 90 кг/кв.м , где 70 – норма нагрузки для такого вида перекрытия, кг/кв.м, 1,3 – коэффициент запаса.
Общая расчетная нагрузка, воздействующая на перекрытие, составит:
50+90=130 кг\кв.м . При округлении за норму берем 150 кг/кв.м . Увеличение происходит потому, что может быть использован более тяжелый утеплитель и обшивка.
В этом случае, общая нагруженность перекрытий составит:
50+150х1,3 = 245 кг/кв.м , округляем до 250 кг/кв.м .
Если на чердаке на будущее планируется отделка под мансарду, то стоит увеличить нагрузку до 350 кг на метр квадратный. Для определения нагрузки существуют всевозможные онлайн калькуляторы.
Что следует знать про нагрузку на балку?
Чтобы правильно выбрать параметры , сечение, и материал, из которого изготавливаются балки перекрытий, нужно предварительно ознакомиться с параметрами, которым должна соответствовать деталь.
Все будет зависеть от того , где балка будет располагаться, какая нагрузка на нее ляжет. Очень важно учесть и уровень деформации дерева. Чем мягче порода, тем выше уровень деформации.
Шаг и сечение балок деревянного перекрытия
При строительстве дома крайне важно учесть шаг и сечение деревянного покрытия. От того, насколько часто расположатся балки, будет зависеть устойчивость дома. Если шаг перекрытий получится значительный, то на каждую балку ляжет достаточно высокая нагрузка и постройка вряд ли будет надежной.
Слишком маленький шаг между балками приведет к повышенной жесткости конструкции и возможной деформации строения в будущем. Оптимальным вариантом считается шаг от 30 см до 1,2 метра. Это обусловлено еще и тем, что получившиеся ячейки будут прекрасно подходить под размер утеплителя.
Что касается сечения детали , то обычно используется деталь прямоугольной формы с сечением 1,4:1, при этом, ширина элемента может быть от 40 до 200 мм, а высота 100 — 300 мм.
Основные требования к балкам перекрытия
К главным требованиям можно отнести следующие:
Параметры детали: длина, ширина, высота, сечение. Уровень жесткости материала. Какая нагрузка ляжет на деталь. Горючестойкость. Влагостойкость, шумоизоляция.Пример расчета деревянной балки
Для того, чтобы рассчитать как будет зависеть нагрузка на балку от размера детали и шага, при установке можно воспользоваться следующими формулами:
Стандартные пролет для балки: 2,5 — 4 метра при прямоугольном сечении и отношении высоты к ширине 1,4:1. Нужно учесть , что в стену балка входит минимум на 12 см. При расчете необходимо учесть и собственный вес балки от 190 до 220 кг на метр квадратный.Чтобы просчитать величину прогиба при нагрузке необходимо воспользоваться формулой:
Мmax = (q х l в кв.) / 8 = 220х4 в кв./8 = 400 кг•м.кв .
Далее, переходим к расчету момента сопротивления древесины на прогиб по формуле:
Wтреб = Мmax / R . Для сосны этот показатель составит 800 / 142,71 = 0,56057 куб. м
R — сопротивление дерева, взято из СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) «Деревянные конструкции», введенные в эксплуатацию в 2011 г.
Выполненные расчеты помогут построить устойчивый и рассчитанный на длительную эксплуатацию дом.