Расчет балок перекрытия: что следует знать

Балочная система представляет собой многоэлементную конструкцию, где каждому элементу отводится своя роль: силовые нагрузки берут на себя балки — несущие элементы, а пространство между балками заполняется материалом, обеспечивающим ограждающие функции.

Подробный обзор

Преимущества деревянных балок перекрытия

Схема балки перекрытия.

  1. Малый вес конструкций. Его легко выдерживают стены и фундамент, а при монтаже можно обойтись без грузоподъемных механизмов.
  2. Простота монтажа. Работа посильна для людей без высокой строительной квалификации.
  3. Высокие теплоизоляционные свойства.
  4. Хорошая надежность, прочность и долговечность.
  5. Меньшая стоимость по сравнению с конструкциями из других материалов.

Для изготовления брусьев можно применять древесину как хвойных, так и лиственных пород дерева. Но особое внимание надо обратить на качество древесины:

  1. Отсутствие сучков и трещин. Брус работает на изгиб, и любая трещина снижает несущую способность. Это приводит к прогибу перекрытия или его полному разрушению.
  2. Отсутствие гнили или поражения паразитами. Эти факторы постепенно распространяются в теле конструкции даже после обработки защитными средствами и уменьшают возможность выдерживать нагрузки;
  3. Влажность. Деревянные брусья должны быть просушены на открытом воздухе в течение не менее 3 месяцев при высокой температуре и низкой влажности воздуха.

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.

Чердачное перекрытие при холодном чердаке

Чердачное помещение может быть тёплым или холодным.

В холодном чердаке крыша не утепляется, и отопление не предусматривается. Чтобы холодный воздух из такого чердака не проникал в помещение под чердаком, чердачное перекрытие утепляют.

Однако из жилого тёплого подчердачного помещения в большей или меньшей степени тёплый воздух всё равно диффузирует (приникает) в чердак, неся с собой водяной пар. Пар поднимается выше и, сталкиваясь с холодной внутренней поверхностью крыши, превращается в конденсат. Иногда капли конденсируемой влаги настолько обильны, что, собираясь в ручейки, текут по стенам. Появляется сырость, плесень, грибок и прочие явления, ухудшающие не только влажностный и санитарный режим дома, но и разрушающие конструкции стен и крыши. Ясно, что это недопустимо.

Меры борьбы с появлением конденсата различны. Для начала нужно уменьшить, а по возможности отсечь поступление пара в объём чердака. Это делается с помощью пароизоляционных материалов, укладываемых со стороны подчердачного тёплого помещения, т. е. под утеплителем. Чердак, не используемый как жилое помещение, не требует полной звукоизоляции и высококачественной отделки пола, поэтому некоторые элементы чердачного перекрытия могут быть в него не заложены. Как решает этот вопрос одна из крупных проектных московских фирм показано на рисунке.

При желании сделать чердачное перекрытие таким же, как и междуэтажное, нужно настелить под утеплителем не любой рулонный материал (вспомним, что в обычном междуэтажном перекрытии он играл роль барьера от осыпи звукоизолирующего материала), а именно пароизоляционный.

Если пар всё-таки проникает через неплотности конструкции или иные пути, что чаще всего и происходит, то принимаются конструктивные меры: например, устраиваются продухи для проветривания крыши, о чём будет рассказано в разделе «Крыши».

При тёплом чердаке в конструкцию крыши закладывается утеплитель (подробнее об этом говорится в разделе «Крыши»), а чердачное перекрытие не утепляют.

Расчет балок, выполненных из дерева

Планируя монтировать деревянное перекрытие, нужно рассчитать необходимое число балок и их габариты.

Для этого надо:

  • знать расстояние между стенами, на которые они будут монтироваться;
  • вычислить предполагаемую нагрузку на балки после того, как они будут установлены;
  • зная указанные величины, рассчитать величину сечения и шаг их установки.

Монтаж деревянных балок перекрытия

Определение величины балок

Величина балки складывается из суммарных величин. Эти величины включают:

  • расстояние между стенами;
  • длину балки, которая будет встроена в глубину стены.

Величина пролета определяется при помощи измерительных принадлежностей, например, рулетки. В зависимости от материала, из которого изготовлена стена (дерево, бетон, кирпич и т.д.), будет зависеть глубина укладки балок.

Деревянные балки являются конструкционными элементами с несущими функциями

Если здание кирпичное, то запас под деревянные балки должен быть более 10 см. Если здание построено из дерева, то под балочный пролет для второго этажа делают специфические пазы, которые имеют глубину 6-10 см. В случае, когда деревянным конструкциям предназначено стать основой для стропильной системы, они должны быть длиннее, чем пролет здания, на 5-7 см.

Важно!

Перекрытие деревянными балками должно находиться в пределах от 2,5 до 4 м. Максимальная длина пролета не должна превышать шести метров. Если перекрытие превышает эту величину, то устанавливаются конструкции из клееного бруса.

Установка балок перекрытия – важный и ответственный этап стройки

Расчет нагрузки на деревянную балку

Нагрузка, как и величина балок, состоит из суммы нескольких элементов. Это суммарная масса элементов пролета и деталей интерьера, которые будут расположены в комнате верхнего этажа. К элементам, которые входят в перекрытие между этажами, можно отнести деревянные балки, лаги, утеплитель, напольное и потолочное покрытие, паро- и гидроизоляцию. К элементам интерьера относится мебель, бытовая техника. Сюда же включается возможное количество жильцов, которые будут постоянно пользоваться этажом. Зачастую, расчет нагрузок проводится специальными учреждениями.

Для самостоятельного расчета несущей способности применяется схема:

  1. Перекрытие чердачного помещения с подшивкой. Если в качестве утеплителя применяется минвата, то собственная нагрузка лежит в пределах 50 килограмм на квадратный метр. Стандарты СНиП обозначают нормативную нагрузку для перекрытия в пределах 70 килограмм на квадратный метр и запас прочности для него с коэффициентом 1,3. Общая нагрузка рассчитывается просто: 70 кг х 1,3+50 кг = 130 килограмм на метр квадратный.
  2. Утеплителем служит не минвата, а материал с большим весом. Или при подшивке применялись толстые доски. В этом случае нормативная нагрузка увеличивается до 150 килограмм на квадратный метр. Соответственно, изменится общая нагрузка: 150 кг х 1,3+50 кг = 245 килограмм на квадратный метр.
  3. Для мансарды нормативная нагрузка будет составлять 350 кг на квадратный метр.
  4. Для балок, которые выполняют функцию перекрытия между первым этажом и вторым норматив составляет 400 кг на метр квадратный.

Конструкция деревянного перекрытия

Расчет величины сечения и шага монтажа балок

Определившись с величиной нагрузки, которая ляжет на балку и, посчитав ее длину, можно рассчитать шаг монтажа и величину сечения (или же диаметр). Эти величины связаны относительно друг друга и обозначаются по установленным стандартам:

  1. Сечение балок находится в соотношении ширины и высоты, как 1 к 1,4. В зависимости от нагрузки, балка должна иметь ширину от 5 до 20 см и высоту от 10 до 30 см. Если для перекрытия применяется бревно, то диаметр сечения должен быть в пределах от 10 до 30 см. Кроме этого, существуют специальные таблицы, которые дают точные размеры сечения в зависимости от длины и предполагаемых нагрузок.
  2. При расчете сечения необходимо учесть, что наибольший прогиб балок перекрытия между этажом и чердаком не должен быть более 1/200, а между нижним и вторым этажом не превышать 1/350.
  3. Монтаж балок проводиться с шагом, который лежит в пределах от 30 до 120 см. В основном применяют шаг укладки перекрытия через каждые 60, 80, 100 см. Зачастую, шаг выбирают по величине утеплительного материала. Если здание каркасное, то шаг проводят с учетом расположения каркасов.

Для повышения жесткости перекрытия деревянные балки укрепляют распорками

Читайте также:  Руководство по монтажу водоотводных бетонных лотков

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Основные типы и методы усиления деревянных перекрытий приведены в порядке увеличения трудозатрат и длительности на выполнение работ.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Тип усиления без изменения условий работы

Усиление деревянными накладками

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Способ применяется в том случае, когда дерево повреждено. Накладки устанавливаются с двух сторон от балки из бруса (по бокам или сверху и снизу), максимально плотно к ней и скрепляются (затягиваются) насквозь болтом. При этом важно обработать поврежденный участок и накладки противогрибковым раствором. В критическом случае, если участок поврежден сильно – его лучше удалить. Чтобы усилить балку нужно крепить накладку по всей ее длине.

Усиление пролетов металлическими накладками (пластинами) или прутковыми протезами

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Стальные пластины используются вместо деревянных, описанных выше. Металл также нужно обработать антикоррозионным раствором. Схема устройства показана на рисунке.

Усиление пролетов балок металлическими накладками и прутковыми протезами

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление перекрытия углеволокном (углепластиком)

Современная технология усиления (армирование углеродным волокном). Углеволокно (ленты, листы, пластины, нити, ткань) наклеивается в несколько слоев, пока не будут достигнуты требуемые показатели жесткости балки. Удобство работы и легкость материала приводят к тому, что углепластик приобретает популярность как эффективное средство для восстановления балок и строительных конструкций.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Ниже приведена схема армирования (усиления) балок перекрытия углеволокном.

Усиление балок углеволокном Усиление балок углеволокном — схема Усиленные балки углеродным волокном

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление на торцах деревянными или металлическими протезами

Технология позволяет усилить балку в местах стыка с несущей стеной. Это именно то место, где, за счет перепадов температур повреждение древесины происходит быстрее.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

На схеме ниже показана технология усиление протезами из швеллера, прокатного профиля

Усиление протезами из швеллера, прокатного профиля Усиление протезами из швеллера, прокатного профиля — 2

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Монтаж пруткового протеза

Прутковый протез системы Дайдбекова выполняется из двух спаренных ферм, которые изготавливаются из обрезков арматурной стали сечением (диаметром) 10-25 мм. Длина протеза должна быть на 10% больше двойной длины сгнившего конца балки, но не более 1,2 м.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Устройство пруткового протеза

  1. Установить временные опоры под перекрытие на расстоянии 1-1,5 м от несущей стены, состоящие из стоек и прогона.
  2. Разобрать перекрытие снизу на ширину 75 см и сверху – 1,5 м от стены.
  3. Отрезать поврежденный участок балки (0,5м)
  4. Завести заготовку протеза вертикально в междуэтажное перекрытие и повернуть в горизонтальное положение, сначала надвигая на балку, затем, в обратную сторону задвигая в нишу стены.
  5. Сместить и прибить гвоздями сдвижную планку.
Способы усиления деревянных балок перекрытия

Установка пруткового протеза

Усиление балок шпренгельными затяжками

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление перекрытий — установка шпренгелей

Тип усиления с изменением условий работы

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление деревянных перекрытий такими способами предусматривает существенную перестройку несущей конструкции балочных пролетов.

Изменение условий работы конструкций

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Изменение схемы работы

Если нет возможности усилить деревянные балки перекрытия, можно попытаться их разгрузить, т.е., распределить нагрузку с существующих балок на дополнительно установленные элементы.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление перекрытий путем установки опор под несущие балки

Опоры, подпирающие балки снизу, являются хорошим способом перераспределить нагрузку с балки на опору.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление перекрытий — установка опор

Усиление перекрытий путем установки дополнительных балок

Если существующие лаги находятся в целости и сохранности, увеличить их несущую способность можно посредством увеличения их количества. Установка дополнительных деревянных балок позволит увеличить нагрузку на конструкцию. Устанавливая новые лаги нужно обязательно защитить их торцы рубероидом, чтобы избежать повреждения.

Усиление перекрытий — установка дополнительных балок

Надеемся, что из приведенных способов усиления деревянных балок перекрытия вы подберете именно тот, который решит вашу проблему наилучшим образом и с минимальными затратами.

Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб

Замкнутые профили, какими являются квадратные, прямоугольные и круглые трубы, — это вариант для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание предать будущему сооружению хорошую эстетичность. Например, каркас козырька, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем тот же козырек, сваренный из уголков.

2. Инструкция к калькулятору

На данной странице Вам представлен калькулятор способный подбирать сечение квадратной трубы по прочности и деформациям. Другими словами, с помощью данного калькулятора Вы можете произвести расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные для строительных конструкций».

Рассчитать квадратную трубу можно для следующих расчетных схем:

  • Тип 1 — балка с одним пролетом с приложенной на нее равномерно распределенной нагрузкой.
  • Тип 2 — жестко защемленная консоль с равномерно распределенной нагрузкой.
  • Тип 3 — балка лежащая на двух опорах с выведенной консолью с одной стороны.
  • Тип 4 — однопролетная шарнирно опертая балка с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
  • Тип 5 — то же самое, что и тип 4, только с двумя сосредоточенными нагрузками.
  • Тип 6 — консоль с жестким защемлением с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
Читайте также:  Если под кровлей нет перекрытия – как правильно усилить стропила

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.

Исходные данные

Длина пролета (L) — пролет через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:

Fmax — максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.

Перекрытия по деревянным балкам в газобетонном доме: виды бруса, расчет и монтаж

Газобетонные блоки по праву считаются самым инновационным материалом для строительства коттеджей, дач и домов. Сами блоки весят не много по сравнению с кирпичом, имеют хорошую геометрию, кладутся на клей для ячеистых блоков, ввиду чего возведение несущих конструкций не занимает большого количества времени.

Перекрытия по деревянным балкам в газобетонном доме: виды бруса, расчет и монтаж

Но есть у газобетона и минус — из-за своей невысокой прочности при оказывании на него давления от перекрытий стены могут потрескаться. По этой причине при строительстве перекрытий в таких домах необходим армопояс. Далее речь пойдёт про деревянные перекрытия в доме из газобетона.

Заключение

В особых случаях в конструкции перекрытия можно предусмотреть цементно-песчаную стяжку. Для этого поверх утеплителя и гидроизоляции выкладывают два слоя стеклопластиковой армирующей сетки. Толщина стяжки должна быть не более 50 мм. Под такое основание на деревянном перекрытии можно укладывать наливные или декоративные 3D покрытия.

Рекомендуемые записи

Использование акрилового камня

Проекты домов из пеноблоков с мансардой

Вагонка для внутренней отделки

Гидроизоляция подвала изнутри своими руками

Мастика Технониколь гидроизоляционная

Что выбрать пеноплекс или техноплекс

Источники:

  • -zdaniya/perekrytiya/275-derevyannoe-perekrytie-vtorogo-etazha
  • -i-remont/
  • -vtorogo-etazha-po-derevyannym-balkam/
  • -derevyannogo-perekritiya-mezhdu-etazhami
  • -materialy/

Выбор балок

Выбор балок для перекрытий основан на их основном назначении и максимальных предполагаемых нагрузок. Наиболее распространёнными считаются балки из деревянного бруса прямоугольного сечения с высотой от 120 до 240 мм и толщиной от 50 до 160 мм. Расстояние между ними при укладке обычно составляет от полуметра до метра. При выполнении изоляции пространства между балками контакт материалов обеспечивается наиболее плотно без дополнительных действий, в отличие от брёвен.

Рисунок 1. Монтаж дощатого перекрытия чердачного типа.

Бревенчатые перекрытия наиболее выгодны с точки зрения выдерживания перпендикулярных нагрузок и поперечных сдвигов. Если есть возможность самостоятельно заготавливать лес, то на его обработку потребуется минимум усилий. Основная проблема состоит в процессе естественного высушивания, чтобы предотвратить растрескивание или коробление, в течение одного года. Для монтажа подойдут такие балки, которые имеют идеальную геометрию, отсутствует сучковатость и области поражения вредителями.

В каркасных домах допускается выполнять перекрытия из досок с толщиной не менее 25 мм. Это обусловлено тем, что более массивные балки способны вызвать повышенные нагрузки на основание и стены. Также доски используют в целях максимального удешевления конструкции, но не за счёт снижения планки прочности здания ниже допустимого уровня.

Рисунок 2. Сращивание досок перекрытия.

Выбор балок из лиственных пород крайне не рекомендуется, так как они не всегда способны выдерживать изгибающие нагрузки. Специалисты рекомендуют хвойные породы, качественно очищенные и обработанные антисептиками.

Дополнительное опирание

В тех случаях, когда стропильную ногу необходимо разгрузить, подкосы или стойки устанавливают, как правило, не на балки перекрытия, а на лежень, который укладывается на несущие стены. Такую конструкцию называют наслонной.

Дополнительное опирание

Конструкции с опорой на несущие стены называются наслонными

Но, бывают случаи, когда строение не имеет ни внутренних несущих стен, ни колонн. В результате конструкцию можно сделать только висячей.

Дополнительное опирание

Классическая висячая система подразумевает опирание ноги только на две точки – мауэрлат или балку перекрытия и коньковый прогон. Однако если здание большое или кровля пологая с длинными скатами, может потребоваться усиление конструкции для предотвращения деформации скатов.

Схема устройства висячей системы

Дополнительное опирание

В таких ситуациях и приходят на помощь стойки и подкосы, установленные на перекрытия. Напомню, что подкосы, в отличие от стоек, устанавливаются под углом. Чаще всего их монтируют с двух сторон стойки, подпирающей коньковый прогон, но встречаются и другие варианты их расположения.

Стойки крепятся к стропилам при помощи зубчатых пластин