Деревянные балки перекрытия: размеры и расчет

Деревянные балки перекрытия: размеры и расчет

Для того, чтобы соорудить надежное деревянное перекрытие, необходимо правильно подобрать размеры балок, а для этого необходимо сделать их расчет. Деревянные балки перекрытия имеют следующие основные размеры: длину и сечение. Их длина определяется шириной пролета, который требуется перекрыть, а сечение зависит как от нагрузки, которая будет на них действовать, от длины пролета и шага установки, то есть расстояния между ними. В данной статье мы рассмотрим, как самостоятельно сделать такой расчет и правильно подобрать размеры балок.

Содержание статьи:

Что нужно для того чтобы сделать правильный расчёт

Расчёт несущей способности и прогиба деревянных балок не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. Чтобы определить, сколько досок вам нужно, а также, какой у них должен быть размер необходимо потратить немало времени, или же вы просто можете воспользоваться нашим калькулятором.

Во-первых, нужно замерить пролёт, который вы собираетесь перекрыть деревянными балками. Во-вторых, уделите повышенное внимание методу крепления. Крайне важно, насколько глубоко фиксирующие элементы будут заходить в стену. Только после этого вы сможете сделать расчёт несущей способности вместе с прогибом и ряда других не менее важных параметров.

Длина

Перед тем как рассчитать несущую способность и прогиб, нужно узнать длину каждой деревянной доски. Данный параметр определяется длиной пролёта. Тем не менее это не всё. Вы должны провести расчёт с некоторым запасом.

При подсчёте особое значение имеет материал, из которого сделан дом. Если это кирпич, доски будут монтироваться внутрь гнёзд. Приблизительная глубина около 100—150 мм.

Когда речь идёт о деревянных постройках параметры согласно СНиПам сильно меняются. Теперь достаточно глубины в 70—90 мм. Естественно, что из-за этого также изменится конечная несущая способность.

Если в процессе монтажа применяются хомуты или кронштейны, то длина брёвен или досок соответствует проёму. Проще говоря, высчитайте расстояние от стены до стены и в итоге сможете узнать несущую способность всей конструкции.

К сожалению, далеко не всё зависит от фантазии архитектора, когда дело касается исключительно математики. Для обрезной доски максимальная длина шесть метров. В противном случае несущая способность уменьшается, а прогиб становится больше.

Само собой, что сейчас не редкость дома, у которых пролёт достигает 10—12 метров. В таком случае используется клееный брус. Он может быть двутавровым или же прямоугольным. Также для большей надёжности можно использовать опоры. В их качестве идеально подходят дополнительные стены или колоны.

Формулы расчета деревянных балок на изгиб

M / W М – момент прогиба, измеряемый в кгс х м.

  • W – уровень сопротивления, измеряемый в см 3 .
  • M = ( ql 2 ) / 8
  • Две переменные в данной формуле, помогают рассчитать нагрузку на деревянную балку.
  • q – нагрузка, которую может выдерживать балка.
  • l – длина балки перекрытия.
  • Примечание.

    Результат, полученный от методологии расчета деревянных балок и степени прогиба, находится в непосредственной зависимости от используемого материала и метода обработки.

    Важность расчета деревянных балок настолько велика, что от него зависит прочность всей дальнейшей конструкции здания. Не важно, насколько прочный брус вы используете для строительства, в процессе эксплуатации, он все равно потеряет свои первоначальные свойства. Под давлением и оказанной нагрузкой всей конструкции, балки начнут прогибаться, и чем больше времени пройдет, тем хуже.

    Превышение показателей в 1/250 от всей длины доски перекрытия, увеличивает возможность создания ситуации аварийного обрушения. Именно поэтому, специалисты советуют не относиться халатно к расчетам деревянных балок перекрытий в жилом доме, и в случае если вы не сможете сделать при помощи калькулятора расчета деревянных балок самостоятельно, обратитесь к профессионалам.

    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.

    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.

    Как рассчитать необходимое количество балок

    Число поперечных опор определяется нагрузками, приходящиеся на них, и максимальным прогибом чернового покрытия, выполненного, например, из доски или фанеры. На их жёсткость влияет собственная толщина изделий и шаг между точками опоры, то есть, расстояние от соседних балок.

    Для помещения с малой эксплуатацией (чердак), допускается использовать доску толщиной не менее 25 мм, при шаге между опорами 0,6–0,75 метра. Межэтажное перекрытие жилой зоны целесообразно осуществлять половой доской с размером не менее 40 мм и расстоянием по ближайшим точкам крепления не более 1 метра.

    Пример расчёта

    Чердачное пространство. Длина между стенами составляет 5 метров. Слабая эксплуатационная нагрузка, – хранение всякой утвари. Настил осуществляется из обрезной сухой доски хвойных пород толщиной 25 мм. Принимая максимальный шаг в 0,75 метра, количество опорных точек должно составить:

    5 м / 0,75 м = 6,67 шт., округляя до целого числа в большую сторону – 7 балок.

    Тогда уточнённый шаг равен:

    5 м / 7 шт = 0,715 м.

    Межэтажное перекрытие. Длина между стенами 5 метров. Первый этаж с максимальной нагрузкой. Черновой пол выполняется из изделия с размером 40 мм. Шаг по опорам принимается в 1 метр.

    Читайте также  Ремонт утюга тефаль

    Количество точек крепления составляет: 5 м / 1 м = 5 шт.

    Совет. Несмотря на невысокую нагрузку, приходящуюся на чердачное пространство, целесообразно применять требования, относящиеся к межэтажным перекрытиям, — в будущем может появиться вероятность перестройки в жилое мансардное помещение.

    Назначение калькулятора

    В частном строительстве в качестве лагов перекрытия используют деревянный брус. Дерево как строительный материал имеет больше достоинств, чем недостатков. Единственное, что настораживает при выборе – это горючесть древесины. В корне неверно считать, что бетон не горит. Он начинает трескаться при температуре 250 – 300 градусов, а при температуре 550 градусов перекрытия осыпаются. Дерево, обработанное специальными составами, загорается очень медленно, и даже обугленные брусья могут служить надежной опорой еще многие годы.

    Такая надежность возможна только в том случае, если брус уложен с запасом прочности. При эксплуатации деревянные брусья работают на изгиб и должны выдерживать постоянную нагрузку. К таковым относится все, что лежит над перекрытием: пол, перегородки, мебель, техника люди и так далее. Нормы требуют нагрузки брать с запасом. Расчет деревянных балок перекрытия онлайн калькулятор осуществляет для того, чтобы найти такое сочетание длины и сечения, при которых прочность будет оптимальной.

    Деревянные лаги в доме из бетонных блоков

    Калькулятор расчета деревянных балок перекрытия

    Что нужно для того чтобы сделать правильный расчёт

    Расчет лаг пола на прогиб – не столь уж простая задача. Чтобы получить данные о размерах балок и о том, сколько их потребуется приобрести, нужно потратить большое количество сил и произвести много расчетов. Однако можно значительно упростить задачу с помощью использования калькулятора.

    Строителю потребуется знать глубину крепления фиксаторов в толщу стены и длину пролета, который будет перекрываться досками. Имея эти данные, он может провести все требуемые вычисления, узнать показатели прогиба балок, несущей способности и иных нужных измерений.

    Значения ширины пролета в зависимости от типа перекрытия

    Длина

    Тех, кто планирует строить фундамент дома из деревянного бруса, неизбежно беспокоит вопрос – какую максимальную длину брать для расчетов? Используемая длина досок зависит от длины максимального пролета здания. Пролет – это расстояние между теми стенами, которые будут соединять балки, и чем он длиннее, тем более строгие критерии предъявляются к несущим элементам.

    Кроме того, надо брать во внимание, куда будут заделываться используемые балки и из какого материала делаются стены. Для деревянного строения достаточно взять глубину задела в 80 мм, а вот для кирпичного дома она будет больше – 120-150 мм. Эти данные приплюсовываются к изначальной длине деревянной доски. Разница в добавочной длине для разных материалов повлияет и на результирующую несущую способность.

    Имеются также еще некоторые особенности:

    • Когда строитель вознамерился использовать кронштейн, в качестве исходной длины он берет просто расстояние между стенами;
    • При большой величине пролета (например, 8 м) надо приобрести прямоугольный клееный брус и позаботиться о вспомогательных опорах (добавочные стены, массивные столбы). В целом же оптимальные размеры пролета – 3-4 метра;
    • Когда строитель делает скат крыши, ему приходится вынести доски за пределы стен на 0,3-0,5 метра. Он должен учитывать эти изменения, когда рассчитывает, насколько постройка способна выдерживать нагрузки;
    • При использовании обрезных досок длина не должна превышать 6 м – в противном случае будет иметь место увеличение прогиба доски и снижение несущих возможностей.

    Однопролетные балки

    Общая информация по методологии расчёта

    Если дом имеет до 4 этажей, используются обычно однопролетные элементы – они могут иметь вид четырехгранного бруса, плоской доски небольшой толщины либо круглого бревна. Длина же этих элементов может сильно варьироваться, в зависимости от параметров конкретного здания. Размеры брусков, используемых в качестве несущих составляющих, обычно находятся в границах 70-150 мм (толщина) и 150-240 мм (высота сечения). Именно эти измерения мы применяем, когда нам нужны вычисления несущих параметров. Они также определяют механическую прочность используемого элемента.

    • Предпочтительнее всего выбрать брусок с сечением, у которого ширина относится к высоте, как 2 и 3;
    • Для получения наиболее крепкой конструкции целесообразно применять перекрестный монтаж;
    • Балки принято делать из древесины хвойных пород – она недорогая, достаточно крепкая и обладает антисептическими свойствами, а благородный внешний вид дерева для данных целей не требуется. В большинстве построек, особенно жилых домов, применяют сосновые изделия. Ель, обладающую меньшей прочностью, можно использовать для дачного домика. Если же планируется постройка бани, для нее идеально использовать лиственничныеэлементы, так как это дерево обладает наибольшей устойчивостью к разрушению под действием влаги;
    • В расчетах используется балочный шаг – это параметр, описывающий частоту укладки элементов. Он напрямую связан с жесткостью создаваемого перекрытия;
    • Также вводится такой параметр, как коэффициент надежности – чем он больше, тем более прочная получится постройка.

    На качество перекрытия также влияет сорт древесины:

    • Первосортной считается древесина, дефекты поверхности которой ограничиваются неглубокими трещинами (не более четверти ширины и не длиннее 15 см) и крепкими здоровыми сучочками, длина которых также не превышает четверти поперечного размера. Возможно наличие подгнивших сучков, но не более одного на балку. Еще значимое правило: на участке балки в 20 см общая длина всех сучков не должна быть больше ширины балки. Допускается наличие фрагментов, пораженных грибком, но их суммарная площадь должна составлять не более 0,1 от площади всего дерева;
    • У брусьев второго сорта допустимые длины сучков увеличиваются до трети общей ширины среза, глубина трещин – до этого же значения, а их наибольшая длина – до 20%. Не допускается наличие гнили (как и у первого сорта), площади, пораженные грибком, не должны превышать 20% от общих. Возможно наличие кренящихся балок и кармашков (не более четырех штук на метр балки);
    • У третьесортных балок размеры сучковатостей достигают половины общей длины. Возможны червоточины (до трех штук на метр). Участки с грибковыми и раковыми поражениями могут составлять до трети балочной длины, но гниль все еще недопустима. Хотя такие балки и не слишком презентабельны, их допустимо применять в постройках, особенно не имеющих постоянных круглогодичных жильцов.

    Расчет однопролетных деревянных балок и многопролетных конструкций

    Как определить длину балки

    Помещения в строящихся зданиях чаще всего имеют прямоугольную форму, что позволяет размещать несущие конструкции перекрытия параллельно наименьшей стене. Размер балки зависит не только от габаритов помещения, но и от материала из которого возводятся стены.

    Глубина заделки балки в кирпичной стен составляет от 100 до 150 мм. При заделке в деревянную стену показатель заделки балки должен быть не менее 70 мм.

    В ряде случаев для размещения несущих конструкций перекрытия используются различные крепежные элементы из металла. Это кронштейны различной конфигурации, уголки или разнообразные перфорированные пластинки и гвоздевые плитки. При применении крепежа длина балки почти всегда будет ровна пролету помещения или другими словами расстоянию между стенами.

    Читайте также  Высверлить болт

    Применяется и такое конструктивное решение, когда несущие элементы перекрытия являются частью стропильных конструкций. В этом случае балка является конструкцией для формирования свеса, то она опирается на мауэрлат и имеет выпуск за внешнюю грань каждой стены примерно на 500 мм. Это конструктивное решение может увеличить её длину примерно на 1 метр.

    Производя подбор и расчет деревянных балок необходимо помнить, что самым оптимальным расстоянием, которое можно перекрывать, применяя эти конструктивные элементы, является 6 метровый пролет.

    При необходимости перекрывать большие расстояния рекомендуется использование деревянных конструкций прямоугольного или двутаврового сечения изготовленных из клееного бруса или применять промежуточные конструкции, такие как стойки, колонны, декоративные арки и т.п.

    Расчеты

    Расчет сечения позволит не сомневаться в прочности и жесткости конструкции. При этом определяется максимальная длина, которая допускается при каком-либо сечении. Чтобы выполнить расчёт, нужны следующие данные:

    • длина деревянной балки перекрытия (точнее, расстояние между несущими стенами);
    • расстояние между балками (их шаг);
    • нагрузка на конструкцию.

    Для расчета нужно знать расстояние между балками, ширину пролета и нагрузку на конструкцию

    Нагрузка складывается из двух значений: постоянного и временного. Постоянное включает в себя массу самих балок (пока предварительную), утепление, подшивка потолка, черновой и чистый пол. Временная нагрузка — это масса людей и мебели. По нормативным документам для жилых помещений она принимается равной 150 кг/м2. Для чердака можно взять меньше, но рекомендуется — такую же. Это не только обеспечит определенный запас прочности, но и даст возможность в будущем переоборудовать свой чердак в мансарду без реконструкции несущих элементов.

    Балочный каркас следует рассчитывать по таким формулам:

    • Mmax = (q*l2)/8;
    • Wтреб = Мmax/130.

    В этих формулах q — это нагрузка на кв. м перекрытия, которая включает в себя массу конструкций и 150 кг полезного значения. При этом указанные величины требуется умножить на расстояние между балками. Это вызвано тем, что для вычислений нужно нагружение на погонный метр, а изначально величина рассчитана на квадратный. l2 — расстояние между несущими стенами, на которые опирается прогон, взятое в квадрате.

    Зная Wтреб, можно подобрать сечение перекрытие. W = b*h2/6. Зная W, можно легко составить уравнение с одной неизвестной. Здесь достаточно лишь задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

    Чаще всего деревянная балка уже имеет известную ширину. Удобнее изготавливать ее из доски шириной 50 или 100 мм. Также можно рассмотреть вариант с составным сечением. Его изготавливают из нескольких досок толщиной 50 мм.

    Расчетом в указанном случае находят необходимую высоту элемента. Но бывают такие случаи, что нужно вписаться в определенный пирог перекрытия, чтобы не уменьшить высоту помещений. В этом случае в качестве известной величины в уравнение добавляют высоту сечения, а находят ширину. Но чем меньше высота, тем более неэкономичным будет каркас перекрытия.

    Для стягивания двух или трех досок между собой удобно использовать металлические шпильки. При этом при закручивании гаек обязательно используют более широкие шайбы. Они предотвращают вдавливание металла в более мягкое дерево. Между деревом и стальными крепежами нужно обязательно предусмотреть изоляцию. Для этого можно использовать такой материал, как ТЕХНОЭЛАСТ марки ЭПП.

    Деревянные бруски перед монтажом необходимо гидроизолировать

    Перед использованием деревянных элементов их обрабатывают антисептическим составом. Это нужно для предотвращения заплесневения и загнивания. Также рекомендуется выполнить обработку антипиренами, которые повысят пожарную безопасность. При опирании прогонов на стену из кирпича или бетона их концы оборачивают техноэластом, линокромом, гидроизолом или рубероидом.