Балка в строительстве: виды, сечения, материал и маркировка

Перекрытия – это один из элементов возводимого дома, сильно влияющий на крепость постройки. В зависимости от материала они бывают деревянными и железобетонными (монолитными, сборными, сборно-монолитными). Для изготовления конструкционного элемента в частном малоэтажном строительстве часто выбирают деревянные бруски, доски или бревна, так как сооружение перекрытий из дерева отличается меньшей трудоемкостью при монтаже и его можно выполнять без специальных навыков.

Калькулятор балок: на чем он основывается

При приближении к этапу возведения перекрытия возникает необходимость грамотно рассчитать допустимую нагрузку для уже построенной конструкции. При этом необходимо учесть, что правильно высчитанная длина и толщина балок позволяет установить максимально прочную и долговечную стропильную систему.

Нужно отметить, что таким стандартным проблемам, как частичное разрушение и проседание перекрытия способствуют следующие моменты:

  • Прогиб поперечин.
  • Дефекты дерева.
  • Чересчур большой шаг непосредственно между лагами и др.

Поэтому необходимо рассчитать нагрузку, которую будут создавать сами балки собственным весом. В целом на рассматриваемые системы давление оказывается на кручение, изгиб сечения, а также прогиб по длине.

При расчетах нужно учитывать также и климат местности, поскольку немалая нагрузка ложиться на стропила при сильном ветре, выпадении снега и т.д. Важным моментом является длина шага: малый увеличит вес конструкции, большой же станет причиной ослабевания конструкции в целом.

Рассчитываем нагрузку перекрытие из балок

Пролет – определенное расстояние между стенами. Если помещение не квадратное, то один пролет всегда короче второго. По правилам, перекрытие нужно делать по меньшему пролету. Это позволяет обустроить максимально прочную систему.

Сам брус, по стандарту должен иметь сечение 7 к 5 (высота к ширине). При таком подходе исключается деформация изделия. Прогиб же может быть максимум 2 см при длине балки 4м (то есть соотношение должно быть не больше 1 к 200).

Ниже приведены формулы, которые чаще всего используются при проведении необходимых расчетов. Прогиб можно найти, воспользовавшись такой формулой: f=L/200. Где f – нормальный прогиб, L – размер (длина) пролета, а 200 – это допустимое по нормам расстояние в см на 1 единицу проседания.

Площади поперечных сечений и масса баллок

Кроме этого, определяется момент сопротивления по формуле: W ≥ M/R. Где R представляет собой расчетное сопротивление, а М – максимальный изгибающий момент конкретной прилагаемой нагрузки. Для прямоугольных же балок можно воспользоваться формулой: W=b*h²/6/ Где h – высота, а b – ширина бруса.

Нагрузка на балку: нюансы

Особое внимание нужно уделять конструкциям, в которых перекрытие выполняет роль, как пола, так и потолка. В таких ситуациях не нужно пренебрегать лагами и точным расчетом подходящей длины шага.

Еще при корректном подходе учитывается масса утеплителя и других элементов. Стандартной полезной нагрузкой считается 150 кг/м². Для чердака этот показатель снижают до 75 кг/м².

Предложенный онлайн калькулятор позволит получить, максимально приближенные к точным, данные. В случае сомнений и вопросов обращайтесь к менеджерам компании «АртСтрой».

Расчёт

Для расчёта стропил можно использовать калькулятор расчёта стропильной системы с приподнятой затяжкой. При использовании калькулятора необходимо высоту установки затяжки задать ‘0’, и убедиться, что используется наложение балок. Остальные параметры задаются в соответствии с характеристиками рассчитываемой стропильной системы. Калькулятор позволяет подобрать сечение досок для стропил, шаг стропил и вычисляет потребное количество гвоздей для соединения балок перекрытия со стропилами.

Для расчёта балок перекрытия в простейшем случае — неэксплуатируемый чердак и отсутствие промежуточных несущих стен — можно использовать этот же калькулятор. Однако при наличии промежуточных несущих стен и/или использовании чердачного помещения для каких-либо нужд расчёт балок перекрытия необходимо выполнять отдельно, например, с помощью калькулятора расчёта перекрытия с деревянным каркасом. При этом расчёт производится для наибольшего погона, а шаг балок указывается равным шагу стропил.

Читайте также:  Межэтажные перекрытия по деревянным двутавровым балкам

Правила укладки балок перекрытия

Если возводится кирпичное здание, то для устройства в нем межэтажных перекрытий в стенах оставляют специальные отверстия, которые предусмотрительно оставляют во время кладки стен. Если дом строится деревянный, то отверстия, в которые впоследствии будут прокладываться балки, просто вырубаются в нужных местах. Укладка балки должна быть произведена таким образом, чтобы опорная длина концов, заходила на в проемы не менее, чем на 15 см.

Горизонтальность укладки проверяется уровнем или ватерпасом. Чтобы выдержать точное расстояние между устраиваемыми балками, можно использовать отрезок рейки нужной длины. Она и будет служить показателем того расстояния, через которое следует установить следующую балку. Крепить эти опорные элементы следует через каждые два бруса. Производятся они с помощью анкеров.

Для выравнивания балок по горизонтали в проемы, в которые они укладываются, можно подкладывать под их концы деревянные плашки. Не следует забывать и об утеплении при производстве этих работ. Все свободное пространство, которое остается в проемах после устройства в него балки. следует заполнить утеплителем. Обычно в этих целях используется стекловата.

Также важно сделать гидроизоляцию. Поэтому в каждый проем прокладываются куски рубероида в два слоя или плотного полиэтилена. Расположить балки можно как в параллельном, так и перекрестном направлении. Но последнее довольно сложно в монтаже, и на практике используется редко.

Расчет балок перекрытия

В основу расчета сечения бруса, который послужит опорной балкой, заложено следующее правило: сечение опоры должно быть не меньше 1/25 его длины. Например, если длина бруса составляет 6 метров, то толщина его должна быть не менее 25 см. Форма помещения, над которым возводится перекрытие зачастую прямоугольной формы.

Целесообразнее укладывать балки таким образом, чтобы длина их была наименее короткой. То есть опорой для их концов должны служить проемы в самых длинных стенах этого помещения. Например, если его размеры 3/6 метров, то балки следует устанавливать длиной в три метра. Но это условная цифра, так как она обозначает только ширину пролета.

Сама же балка должна быть больше на 50-60 см. по той причине, что должна опираться на стены обоими концами не менее, чем на 25 см. Далее, чтобы произвести правильный расчет балок перекрытия следует учесть весовую нагрузку. Для жилых зданий ее средняя величина 400 кг/м2

Для чердачного перекрытия эта величина может быть вдвое меньшей. Далее в расчет закладывается расстояние между балками. Оно может быть как 1 метр, 75 см. или другое. Оптимальная ширина пролета для деревянных балок — 2,5- 4 метра. Лучшая форма бруса — прямоугольная, с соотношением высоты балки к ее ширине 1,4:1.

Далее по специальной формуле рассчитывается максимальный изгибающий момент. Если расстояние между балками будет 1 метр, то он составит 80000 кг/см. Существуют специальные таблицы, в которых приведены средние показатели для некоторых пород дерева, учтено процентное соотношение влажности древесины, коэффициент срока ее службы и многие другие показатели.

Все это можно найти на специализированных сайтах или в литературе по строительству домов. В том случае, если на балки перекрытия будут сначала опираться лаги, а потом уже доски, то следует рассчитать и сечение лаг.

Смотрите также:

  • Почему арендатор участка не может вступить в СНТ?
  • Правила укладки балок перекрытия
  • Как забрать документы у бывшего председателя СНТ?
  • Какая высота забора из евроштакетника должна быть между участками?
  • Кому грозит штраф за выращивание картофеля?
  • Дача на селе. Садоводческим землям могут сменить статус земли
  • Конституционный суд разрешил садоводам и дачникам разводить домашнюю живность на своем участке
  • Изготовление

    Если ваш строительный объект небольшой, то возможно рациональнее создать железобетонную балку самостоятельно.

    Для этого поступаем следующим образом:

    1. Выкладываем дно опалубки для бетонного изделия из прочного деревянного щита.
    2. Затем формируем стенки, для которых можно взять более тонкие доски.
    3. Простилаем с внутренней стороны полиэтиленовую плёнку. Это поможет впоследствии легче отделить дерево от застывшего бетона.
    4. Устанавливаем армированные пояса в нижней и верхней части конструкции.
    Изготовление

    Совет: прутья между собой рекомендуется связывать мягкой проволокой, а не приваривать друг к другу сварочным аппаратом. Сварка уменьшает их эластичность.

    Использование проволоки для фиксации армированных прутьев

    1. Замешиваем раствор из цемента, песка и гравия в соотношении 1:2:4 соответственно. Воды добавляем в два раза меньше количества получившейся сухой смеси.
    Читайте также:  Плиты перекрытия: виды, особенности, маркировка по ГОСТу, цены

    Совет: для осуществления замеса лучше всего применить бетономешалку. Она позволит достигнуть требуемой однородности и ускорит процесс.

    Изготовление

    Оборудование для замешивания бетона

    1. Заполняем получившейся смесью подготовленный объём. При этом не следует растягивать заливку на несколько этапов во избежание образования холодных швов.
    2. Бетон пробиваем стальным прутом в нескольких местах и осуществляем вибропрессование, чтобы удалить возможные воздушные карманы внутри раствора.
    3. Накрываем конструкцию полиэтиленовой плёнкой и смачиваем водой до полного застывания, которое произойдёт через четыре недели. После чего снимаем опалубку и можем использовать балку по назначению.

    Балочные металлические и железобетонные перекрытия

    В качестве балок в таких конструкциях применяются:

    • двутавр;
    • швеллер;
    • уголок.

    Швеллер и уголок для этих целей необходимо, предварительно, сварить определенным образом. Естественно, этому предшествует небольшой расчет.

    К неоспоримым преимуществам таких металлических балок относятся:

    В железобетонных перекрытиях в качестве балок могут использоваться двутавр, швеллер, а также уголок.

    1. Высокая надежность и долговечность.
    2. Пожаробезопасность и стойкость к биологическим врагам.
    3. Возможность безопасного перекрывания пролетов в 4 -6 метров.
    Балочные металлические и железобетонные перекрытия

    Расстояние между такими балками перекрытия может быть вдвое больше, чем между деревянными и регламентируется, чаще, размерами плит настила (расчет должен подтвердить, что плиты вынесут определенную нагрузку). Такие балки, напрямую, нельзя использовать в виде лаг для настила пола. К ним непросто (но возможно) подшивать потолок.

    К сожалению, это не все недостатки перекрытия, использующего металлические конструкционные материалы. Еще к недостаткам такого перекрытия следует отнести:

    1. Образование ржавчины во влажных помещениях.
    2. Необходимость в грузоподъемных механизмах при монтаже.
    3. Хорошая звуко- и теплопроводность (с этими недостатками борются путем обертывания торцов металлических конструкций войлоком).

    Накат на таких балках бывает не только из досок, но и из плит. Это могут быть облегченные железобетонные плиты или плиты из других легких и прочных строительных материалов – их применение регламентирует расчет.

    Чтобы избежать коррозии несущих балок, используют железобетонные балки перекрытия. Такие балки укладывают на расстоянии 0,6 -1,0 м. Заполняют пространство между балками легкобетонными плитами или легкобетонными блоками. Поверх такого перекрытия делают стяжку под пол, а потолок штукатурят под побелку, покраску или обои.

    Особенности металлических балок перекрытия

    Для перекрытий металлические балки применяют не так часто, как деревянные, но среди их преимуществ можно назвать такие факторы, как более долгий по сравнению с деревом срок эксплуатации, огнеустойчивость и безопасное перекрывание пролетов в 5 метров.

    В качестве металлических балок служат уголки, швеллеры и двутавры.

    Расстояние между металлическими балками должно быть вдвое больше, чем между деревянными. Оно зависит от размеров плит настила, оказывающих определенную нагрузку. Также их нельзя применять как лаги для пола, да и подшить к ним потолок будет нелегко.

    Однако, непопулярность использования металлических конструкций связана с такими недостатками, как:

    1. при повышенной влажности образовывается ржавчина;
    2. при монтаже следует применять грузоподъемник;
    3. необходимость устранения звукопроводности путем обертывания торцов при помощи войлока.

    Как видите, произвести нужные расчеты при использовании балок перекрытия очень нелегко, но это можно сделать самому, не используя при этом специальные вычислители или калькуляторы.

    Расчёт нагрузки и размеров деревянных балок

    Перед возведением здания необходимо рассчитать нагрузку и длину балочных перекрытий. Для лучшей прочности перекрытия при строительстве нужно использовать деревянные балки с немного большим, чем расчётный, запасом прочности.

    Выбор ширины или толщины балки в зависимости от длины

    Расчёт нагрузки и размеров деревянных балок

    Чтобы правильно произвести расчёт нагрузки на балку перекрытия, нужно:

    1. Знать расстояние между стенами и шаг между балками.
    2. Вычислить постоянную нагрузку, складывающуюся из массы балок, утеплителя и материалов, из которых изготовлен пол и потолок.

      Для вычисления необходимо сложить удельный вес на кв. метр всех стройматериалов

    3. Временную нагрузку. К ней относятся масса мебели и находящихся в здании людей. Как правило, её считают равной 150 кг/м2.
    4. Высчитать предполагаемую нагрузку на 1 м2 перекрытия (сумма временных и постоянных показателей).

    Так как для расчёта требуется знать нагрузку на погонный метр, нужно предполагаемую нагрузку на 1 м2 умножить на расстояние между балками. Далее, полученную цифру умножают на квадрат расстояния между несущими стенами и делят на 8. Так проводят расчёт нагрузки балочного перекрытия.

    Читайте также:  Заливка перекрытия между этажами: излагаем детально

    Mmax = (q*L2)/8

    Где:

    Расчёт нагрузки и размеров деревянных балок
    • q — полная нагрузка на кв. м;
    • L2 — квадрат расстояния между стенами.

    При проектировании каркаса перекрытия нужно уделить внимание пространственной жёсткости, которая во многом зависит от показателей прогиба балочного перекрытия.

    Расчёт деревянной балки на прогиб проводят по формуле: W = Mmax / R, где M – максимальная нагрузка, а R – сопротивление древесины из СП от 2020 г. (актуальная редакция СНиП II-25-80). Для древесины 2 сорта её принято считать равной 130 кг/см2.

    Из формулы W = b*h2/6, зная показатель W, вычисляем сечение перекрытия. Достаточно задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

    Расчёт нагрузки и размеров деревянных балок

    Прогиб деревянного перекрытия при вычисленной нагрузке не должен быть больше соотношения к длине балки 1:350 для подвальных и межэтажных перекрытий, а для чердачных и мансардных – 1:250.

    Размер балок зависит от расстояния между несущими стенами. Для определения необходимой длины балки к этой величине прибавляют 40 см, примерно по 15–20 см с каждой стороны. Профессиональные строители рекомендуют для устройства перекрытия использовать балки с сечением равным 4–5% длины пролёта.

    Способы крепления балки к стене

    Для создания надёжной конструкции все балки должны быть прочно закреплены в несущих стенах. Это можно сделать несколькими способами. Одни используются, как и сами деревянные перекрытия, несколько столетий, другие стали возможны относительно недавно.

    Первый способ — традиционный. Применяется для кирпичных домов или построенных из бруса. Балки помещают внутрь стены в специально сделанную нишу на глубину от 10 до 15 см с соблюдением нескольких правил:

    • рекомендуемая глубина составляет 2/3 толщины несущей стены;
    • часть балки, соприкасающаяся со стенками ниши, закрывается рубероидом в два слоя;
    • торцевые части обрезаются под углом примерно 60° для доступа воздуха к дереву;
    • расстояние между балкой и стенками ниши составляет не менее 5,5 см;
    • балка ложится на обработанную антисептиком деревянную подложку;
    • пустое пространство заделывается утеплителем;
    • боковые стороны замазываются цементным раствором;
    • каждая пятая (можно чаще) балка дополнительно закрепляется к стене анкером.

    Если этот способ крепления применяется для деревянных домов, глубина ниши составляет не более 7 см с обязательной укладкой изоляции между стеной и балкой. Это снижает вероятность появления скрипа.

    Второй способ состоит в использовании специальных металлических крепежей:

    • уголков;
    • хомутов;
    • кронштейнов.

    Выбранный крепеж фиксируется к стене и к балке с помощью саморезов или дюбелей. Иногда металлическое крепление может использоваться для усиления конструкции.

    Этот способ позволяет устанавливать деревянные балки быстрее и проще. При этом традиционный вариант до сих пор остаётся самым надёжным.

    Основная часть работы

    В процессе работы вам понадобится несколько помощников, чтобы процесс оставался непрерывным. Один человек должен постоянно мешать раствор, чтобы избавить его от пузырьков воздуха. Проверьте гидроизолятор на предмет видимых повреждений. Заливка представляет собой непрерывный процесс, во избежание создания дополнительного давления на несущие конструкции. Если человек знаком с техникой заливки, то группа из трех человек должна справиться с объемом работы за полдня.

    Для этого этапа вам понадобится:

    Устройство перекрытия по металлическим балкам.

    • лом;
    • раствор из цемента, воды и песка (1:сколько потребуется:3);
    • армирующий прут необходимого диаметра;
    • совковая лопата;
    • вода;
    • проволока;
    • штыковая лопата;
    • обычная полиэтиленовая пленка.

    Нет необходимости использовать двойную обрешетку, для такого перекрытия будет достаточно и одинарной. Закрепить ее необходимо на середине плиты с шагом в полметра, для этого понадобятся металлические скобы, которые многие делают сами из обычного прута. Только с использованием мягкой металлической проволоки могут производиться различные связи.

    Арматура не должна иметь возможности двигаться, поэтому закрепить ее необходимо основательно.

    Опытный строитель знает, что пробовать делать такой раствор самостоятельно не имеет смысла, так как процесс заливки должен оставаться непрерывным и производиться за один раз, его проще заказать. Быстрота износа также зависит от равномерности застывания раствора, в случае несоблюдения необходимых норм, износ будет довольно скорым.