Особенности расчета деревянного перекрытия. Несущая способность плиты 6метров
Калькулятор балок – основные расчеты для перекрытий и стропил + видео
Балки в доме относятся обычно к стропильной системе или перекрытию, и, чтобы получить надежную конструкцию, эксплуатация которой может осуществляться без каких-либо опасений, необходимо использовать калькулятор балок.
На чем строится калькулятор балок
Когда стены уже подведены под второй этаж или под крышу, необходимо сделать перекрытие, во втором случае плавно переходящее в стропильные ноги. При этом материалы нужно подобрать так, чтобы и нагрузка на кирпичные либо бревенчатые стены не превышала допустимую, и прочность конструкции была на должном уровне. Следовательно, если вы собираетесь использовать древесину, нужно правильно подобрать балки из нее, сделать расчеты для выяснения нужной толщины и достаточной длины.
Калькулятор балок
Укажите размеры балок перекрытий и шаг.Проседанию или частичному разрушению перекрытия могут послужить разные причины, например, слишком большой шаг между лагами, прогиб поперечин, слишком малая площадь их сечения или дефекты в структуре. Чтобы исключить возможные эксцессы, следует выяснить предполагаемую нагрузку на перекрытие, будь оно цокольное или межэтажное, после чего используем калькулятор балок, учитывая их собственную массу. Последняя может меняться в бетонных перемычках, вес которых зависит от плотности армирования, для дерева и металла при определенной геометрии масса постоянна. Исключением бывает отсыревшая древесина, которую не используют в строительных работах без предварительной сушки.
На балочные системы в перекрытиях и стропильных конструкциях оказывают нагрузку силы, действующие на изгиб сечения, на кручение, на прогиб по длине. Для стропил также нужно предусмотреть снеговую и ветровую нагрузку, которые также создают определенные усилия, прилагаемые к балкам. Также нужно точно определить необходимый шаг между перемычками, поскольку слишком большое количество поперечин приведет к лишней массе перекрытия (или кровли), а слишком малое, как было сказано выше, ослабит конструкцию.
Вам также может быть интересна статья о расчёте количества необрезной и обрезной доски в кубе: https://remoskop.ru/kolichestvo-dosok-v-kube.html
Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия
Расстояние между стенами называется пролетом, и в помещении их насчитывается два, причем один пролет обязательно будет меньше другого, если форма комнаты не квадратная. Перемычки межэтажного или чердачного перекрытия следует укладывать по более короткому пролету, оптимальная длина которого – от 3 до 4 метров. При большем расстоянии могут потребоваться балки нестандартных размеров, что приведет к некоторой зыбкости настила. Оптимальным выходом в этом случае будет использование металлических поперечин.
Что касается сечения деревянного бруса, есть определенный стандарт, требующий, чтобы стороны балки соотносились как 7:5, то есть высота делится на 7 частей, и 5 из них должны составить ширину профиля. В этом случае деформация сечения исключается, если же отклониться от вышеуказанных показателей, то при ширине, превышающей высоту, получится прогиб, либо, при обратном несоответствии – загиб в сторону. Чтобы подобное не получилось из-за чрезмерной длины бруса, нужно знать, как рассчитать нагрузку на балку. В частности, допустимый прогиб вычисляется из соотношения к длине перемычки, как 1:200, то есть должен составлять 2 сантиметра на 4 метра.
Чтобы брус не провисал под тяжестью лагов и настила, а также предметов интерьера, можно выточить его снизу на несколько сантиметров, придав форму арки, в этом случае его высота должна иметь соответствующий запас.
Теперь обратимся к формулам. Тот же прогиб, о котором говорилось ранее, рассчитывается так: fнор = L/200, где L – длина пролета, а 200 – допустимое расстояние в сантиметрах на каждую единицу проседания бруса. Для железобетонной балки, распределенная нагрузка q на которую обычно приравнивается 400 кг/м2, расчет предельного изгибающего момента выполняется по формуле Мmax = (q · L2)/8. При этом количество арматуры и ее вес определяется по следующей таблице:
Площади поперечных сечений и масса арматурных стержней
Нагрузка на любую балку из достаточно однородного материала рассчитывается по ряду формул. Для начала высчитывается момент сопротивления W ≥ М/R. Здесь М – это максимальный изгибающий момент прилагаемой нагрузки, а R – расчетное сопротивление, которое берется из справочников в зависимости от используемого материала. Поскольку чаще всего балки имеют прямоугольную форму, момент сопротивления можно рассчитать иначе: Wz = b · h3 /6, где b является шириной балки, а h – высотой.
Что еще следует знать про нагрузки на балку
Перекрытие, как правило, является заодно и полом следующего этажа и потолком предыдущего. А значит, нужно сделать его таким, чтобы не было риска объединить верхние и нижние помещения путем банального перегруза меблировкой. Особенно такая вероятность возникает при слишком большом шаге между балками и отказе от лагов (дощатые полы настилаются прямо на брус, уложенный в пролеты). В этом случае расстояние между поперечинами напрямую зависит от толщины досок, например, если она составляет 28 миллиметров, то длина доски не должна быть более 50 сантиметров. При наличии лагов минимальный промежуток между балками может достигать 1 метра.
Также обязательно следует учитывать массу утеплителя, используемого для пола. Например, если укладываются маты из минеральной ваты, то квадратный метр цокольного перекрытия будет весить от 90 до 120 килограммов, в зависимости от толщины термоизоляции. Опилкобетон увеличит массу такого же участка в два раза. Использование же керамзита сделает перекрытие еще тяжелее, поскольку на квадратный метр будет приходиться нагрузка в 3 раза больше, чем при укладке минеральной ваты. Далее, не следует забывать про полезную нагрузку, которая для межэтажных перекрытий составляет 150 килограммов на квадратный метр минимум. На чердаке достаточно принять допустимую нагрузку в 75 килограммов на квадрат.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!remoskop.ru
Создание деревянных перекрытий: 5 актуальных вопросов
Среди множества конструктивных элементов частного дома перекрытие является одним из самых ответственных и сложных для проектирования, монтажа узлов. Именно тут неопытные строители допускают, пожалуй, наиболее опасные ошибки, именно по обустройству этой системы задаётся больше всего вопросов.
Балки деревянного перекрытия - брус 100х200 мм
1. Почему стоит выбрать дерево
В любом здании перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, которая выступает основой для создания пола. Кроме того, будучи перевязанным с несущими стенами дома, оно обеспечивает строению поперечную стабильность, равномерно распределяя возможные нагрузки. Поэтому к надёжности этой конструкции предъявляются самые высокие требования.
Вне зависимости от того, какой материал используется при строительстве дома, в частном секторе наибольшее распространение получили как раз деревянные перекрытия. Их часто можно увидеть в различных каменных коттеджах, и вполне очевидно, что в деревянном строительстве (бревно, брус, каркасная и каркасно-щитовая технология) такому решению – альтернативы не существует. Тому есть множество объективных причин. Рассмотрим достоинства и недостатки перекрытий из древесины.
В частном малоэтажном строительстве перекрытия монтируются в нескольких вариантах:
- Готовая железобетонная плита,
- Монолитная железобетонная плита,
- Готовые железобетонные балки,
- Балки и фермы из металлопроката,
- Перекрытие из пиломатериалов.
Лаги перекрытия из бруса
Лаги перекрытия из доски на глухарях
Балка из бруса на монтажных пластинах
Плюсы
Или почему деревянные перекрытия так популярны.
- Небольшая масса. Применяя доску или брус, мы не перегружаем несущие стены и фундамент. Вес перекрытия в разы меньше, чем у бетонных или металлических конструкций. Обычно не требуется привлечение техники.
- Минимальные сроки выполнения работ. Минимальная трудоёмкость среди всех вариантов.
- Универсальность. Подходит для любых зданий, в любых условиях.
- Возможность монтажа при минусовых и очень высоких температурах.
- Отсутствие «мокрых» и грязных процессов.
- Возможность получения любого уровня теплоизоляционных и звукоизоляционных характеристик.
- Возможность использования полостей для прокладки инженерных коммуникаций (электросеть, отопление, водоснабжение, канализация, слаботочка…).
- Сравнительно невысокая цена сборного каркасного перекрытия из пиломатериалов, как по стоимости деталей/комплектующих, так и по оплате труда подрядчика.
Прокладка коммуникаций в полостях
Минусы
Минусы у деревянной перекрывающей системы из дерева довольно условны.
- Сложность выбора сечения материалов и конструктивных решений для обеспечения расчётной несущей способности.
- Необходимость выполнения дополнительных противопожарных мероприятий, а также обеспечения защиты от влаги и вредителей (антисептирование).
- Необходимость покупки звукоизолирующих материалов.
- Строгое соблюдение технологий во избежание строительных ошибок.
2. Какой материал использовать для сборки
Деревянное перекрытие – всегда состоит из балок. Вот только сделанными они могут быть из самых разных пиломатериалов:
- Бревно оцилиндрованное до 30 см в диаметре.
- Брус четырёхкантный.
- Доска большого сечения (толщиной от 50 мм, шириной до 300 мм).
- Несколько досок относительно небольшой толщины, скрученных пластями друг к другу.
- Двутавровые балки, верхний и нижний пояс которых выполнен из обрезной строганной доски/бруска, а вертикальная стенка - из OSB-3, фанеры или профилированного металла (деревянно-металлическое изделие).
- Замкнутые короба из листовых материалов (фанера, ОСП).
- СИП-панель. По сути, это - отдельные секции, в которых балки уже обшиты и имеют внутри изолятор.
- Различной конструкции фермы, позволяющие перекрывать большие пролёты.
Наиболее простыми для монтажа, а также наиболее дешёвыми и удобными для выполнения последующих операций считаются варианты, когда балки перекрытия выполнены из обрезных пиломатериалов.
Ввиду очень высоких требований, предъявляемых к несущим способностям, долговечности и геометрическим отклонениям, в качестве заготовок необходимо рассматривать пиломатериал первого сорта. Возможно применение изделий, относящихся ко второму сорту по ГОСТ, которые не имеют критичных геометрических отклонений, пороков и дефектов обработки, способных снижать прочностные характеристики и срок службы готовых деталей (сквозные сучки, свилеватоть, косослои, глубокие протяжённые трещины…).
В данных конструкциях исключено применение мёртвой древесины (сухостой, валежник, горельник) из-за недостаточной прочности и множественных поражений разрушающими древесину болезнями и насекомыми. Также большой ошибкой будет купить брус или доску «с воздухом», «с армянским размером», «ТУ» - ввиду заниженных сечений.
Это должен быть исключительно здоровый материал из зелёной ели или сосны, так как хвоя ввиду своей смолистости и строения массива намного лучше переносит изгибающие нагрузки и сдавливание, нежели большинство лиственных пород, причём имея относительно невысокую удельную массу.
В любом случае обрезной пиломатериал должен быть освобождён от остатков коры и лубовых волокон, обработан антисептиком и антипиреном. Лучше всего тут покажет себя сухая строганная пилопродукция, но материал естественной влажности (до 20 процентов) при нормальной обработке тоже активно (а главное – результативно) используют, тем более что цена обрезного бруса или доски такого типа заметно ниже.
Перекрытие из обрезной доски
Балки склеены из ОСБ по технологии СИП (SIP)
Перекрытие из обрезного бруса
3. Как выбрать размер балок и с каким шагом их расставить
Длина балки рассчитывается таким образом, чтобы она перекрывала имеющийся пролёт и имела «запас» для обеспечения опоры на несущие стены (о конкретных цифрах допустимых пролётов и захода в стену читайте ниже).
Для набора расчетной толщины и длины балки - можно использовать технологию сращивания
Как бы не была устроена балка - необходима гидроизоляция
Сечение доски/бруса определяется в зависимости от расчётных нагрузок, которые будут оказываться на перекрытие в процессе эксплуатации здания. Нагрузки эти разделяют на:
- Постоянные.
- Временные.
К временным нагрузкам в жилом доме относят вес людей и животных, которые могут передвигаться по перекрытию, перемещаемых объектов. К постоянным нагрузкам относят массу самих пиломатериалов конструкции (балки, лаги), заполнения перекрытия (утеплитель/шумозащита, изоляционные полотна), подшива (накат), черновых и чистовых настилов, финишного напольного покрытия, перегородок, а также встроенных коммуникаций, мебели, оборудования и предметов обихода...
Также не стоит упускать из виду возможность складирования предметов и материалов, например, при определении несущих способностей перекрытий нежилого холодного чердака, где могут храниться ненужные, редко используемые вещи.
В качестве отправной точки берётся сумма постоянных и временных нагрузок, и к ней обычно применяется коэффициент надёжности 1,3. Точные цифры (в том числе сечение пиломатериалов) должны определять специалисты согласно положениям СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», но практика показывает, что значения нагрузок в частных домах с деревянными балками получаются примерно идентичными:
- Для межэтажных (в том числе под жилой мансардой) и цокольных перекрытий суммарная нагрузка составляет порядка 350 - 400 кг/м2, где доля собственного веса конструкции составляет около 100 килограмм.
- Для перекрытия ненагружаемого чердака – около 130 - 150 кг/м2.
- Для перекрытия нагружаемого нежилого чердака до 250 кг/м2.
Очевидно, что безусловная безопасность ставится во главу угла. Тут учтён хороший запас и рассматривается вариант не столько распределённых нагрузок на всё перекрытие (в таких количествах они практически нереальны), сколько возможность локальной нагрузки, способной привести к прогибам, вызвавшим в свою очередь:
- физиологический дискомфорт жильцов,
- разрушения узлов и материалов,
- потерю конструкцией эстетических свойств.
К слову, определённые значения прогибов допускаются нормативными документами. Для жилых помещений они могут составлять не более 1/350 части от длины пролёта (то есть 10 мм на 3-х метрах или 20 мм на шести метрах), но при условии, что выше перечисленные ограничивающие требования не нарушены.
При выборе сечения пиломатериалов для создания балки обычно руководствуются соотношением ширины и толщины бруса или доски в пределах 1/1,5 – 1/4. Конкретные цифры будут зависеть, прежде всего, от: нагрузок и длины пролётов. При самостоятельном проектировании можно воспользоваться данными, полученными на основании расчётов при помощи онлайн-калькуляторов или общедоступных таблиц.
Оптимальное усреднённое сечение балок деревянного перекрытия, мм
| 150 | 50Х150 | 50Х150 | 50Х200 | 150Х150 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х220 |
| 200 | 50Х150 | 50Х200 | 70Х180 | 80Х200 | 100Х200 | 120Х220 | 140Х220 |
| 250 | 60Х150 | 60Х180 | 70Х200 | 100Х200 | 150Х200 | 150Х220 | 160х220 |
| 350 | 100Х150 | 70Х180 | 100Х200 | 150Х200 | 150Х220 | 160Х220 | 200Х220 |
Как видим, чтобы увеличить несущие способности перекрытия – достаточно выбирать пиломатериал с большей шириной или большей толщиной. В том числе можно собирать балку из двух досок, но так, чтобы полученное изделие имело сечение не меньше расчётного. Нужно также отметить, что несущие свойства и стабильность деревянного перекрытия возрастают, если применять поверх балок лаги или различного рода черновые полы (листовые настилы из фанеры/ОСП или из обрезной доски).
Ещё одним способом улучшить силовые качества перекрытия из дерева – это уменьшить шаг расстановки балок. Инженеры в своих проектах частных домов определяют в разных условиях дистанцию между балками от 300 мм до полутора метров. В каркасном строительстве шаг балок ставят в зависимость от шага расстановки стоек, чтобы под балкой находилась стойка, а не просто прогон горизонтальной обвязки. Практика показывает, что наиболее целесообразными с точки зрения практичности и стоимости конструкции является шаг в 600 или 1000 мм, так как он лучше всего подходит для последующего монтажа утеплителей и шумоизоляции враспор (изоляционные материалы как раз имеют такой форм-фактор плит и рулонов). Такая дистанция также создаёт оптимальное расстояние между точками опоры для монтажа лаг пола, устанавливаемых перпендикулярно балок. Зависимость сечения от шага хорошо видно по цифрам таблицы.
Возможное сечение балок перекрытия при изменении шага (суммарная нагрузка на квадратный метр порядка 400 кг)
| 600 | 100Х200 | 100Х200 | 150Х200 | 200Х200 |
| 1000 | 100Х225 | 150Х200 | 150Х225 | 200Х225 |
4. Как правильно устанавливать и закреплять балки
С шагом мы определились – от 60 сантиметров до метра будет золотой серединой. Что касается пролётов, то лучше всего ограничиться 6-ю метрами, в идеале: четыре-пять метров. Поэтому проектировщик всегда старается «положить» балки вдоль меньшей стороны дома/помещения. Если пролёты слишком велики (более 6 метров), то прибегают к установке несущих стен или опорных колон с ригелями внутри дома. Такой подход позволяет применить пиломатериалы меньшего сечения и увеличить шаг расстановки, снижая тем самым массу перекрытия и его стоимость для заказчика при тех же (или лучших) несущих характеристиках. Как вариант, создаются фермы из более лёгкого пиломатериала с применением металлических перфорированных крепежей, например, гвоздевых пластин.
В любом случае балки выставляют строго горизонтально, параллельно друг другу, с выдержкой одинакового шага. На несущие стены и прогоны деревянная балка должна опираться не менее чем на 10 сантиметров. Как правило, используют 2/3 толщины наружной стены со стороны помещения (чтобы торец балки не выходил на улицу и оставался защищённым от промерзания). В деревянных стенах делают врубку, в каменных – оставляют проёмы во время кладки. В местах касания балок несущих конструкций необходимо уложить изолирующие материалы: демпферные упругие прокладки из резины/войлока, несколько слоёв рубероида в качестве гидроизоляции и т.п. Иногда применяют обжиг скрываемых впоследствии участков балки или их обмазку битумными мастиками/праймерами.
Опора бруса
Гвоздевая пластина
Демпферная лента
В последнее время всё активнее для создания перекрытия используются специальные перфорированные кронштейны «держатели/опоры бруса», которые позволяют монтировать балку встык со стеной. При помощи данного типа кронштейнов также собирают узлы с поперечными ригелями и усечёнными по длине балками (проём для лестничного марша, проход дымохода и прочее). Достоинства такого решения очевидны:
- Получаемое Т-образное соединение очень надёжное.
- Работа выполняется быстро (врубки делать не приходится, выставлять единую плоскость намного проще).
- Мостиков холода по телу балок не образуется, ведь торец удаляется от улицы.
- Есть возможность купить пиломатериал меньшей длины, так как не нужно заводить брус/доску внутрь стены.
В любом случае очень важно после подгонки пиломатериалов по размеру тщательно антисептировать торец балки.
5. Какие изоляционные прослойки нужно использовать внутри деревянных перекрытий
Чтобы ответить на этот вопрос, прежде всего, следует разделить перекрывающие конструкции (в круглогодично обитаемом доме) на три отдельных типа:
- Цокольное перекрытие,
- Межэтажное,
- Чердачное.
В каждом конкретном случае набор пирога будет отличаться.
Межэтажные перекрытия в подавляющем большинстве случаев разделяют помещения, в которых температурный режим схожий или близкий по значению (если есть покомнатная/поэтажная/зонная регулировка отопительной системы). К таковым также стоит отнести чердачное перекрытие, которое отделяет жилую мансарду, так как это помещение отапливается, а утеплитель располагается внутри кровельного пирога. По этим причинам теплоизоляция тут не нужна, но очень актуальным становится вопрос борьбы с шумами, воздушными (голоса, музыка…) и ударными (шаги, перестановка мебели…). В качестве звукоизоляции в полости перекрытия укладываются акустические волокнистые материалы, созданные на основе минеральной ваты, а также под обшивки устилаются полотна звукоизоляционных мембран.
Конструктив для сухих помещений
Конструктив для влажных помещений
Цокольная конструкция предполагает, что под перекрытием находится грунт или подвал, погреб, цокольный этаж. Даже если внизу будет оборудовано эксплуатируемое помещение, то этот вид перекрытия нуждается в полноценном утеплении, свойственном ограждающим конструкциям конкретной климатической зоны и конкретного здания с его неповторимым тепловым балансом. Согласно нормам, в среднем для Московской области толщина современного утеплителя с хорошими показателями теплопроводности будет составлять порядка 150-200 мм.
Аналогичные требования по теплоизоляции предъявляются к чердачному перекрытию, над которым нет отапливаемой мансарды, ведь именно он будет главным барьером на пути тепловых потерь через крышу здания. Кстати, ввиду большего перетока тепла через верхнюю часть дома, толщина утеплителя тут может потребоваться больше, чем в других местах, например, 200 мм вместо 150-ти или 250 мм вместо 200-от.
Применяют пенопласт, ЭППС, минеральную вату плотностью от 35 кг/м3 в плитах или нарезанную матами из рулона (подходит та, что допускается к использованию в ненагружаемых горизонтальных конструкциях). Укладывают теплоизоляцию между балками, как правило, несколькими слоями, с перевязкой стыков. Нагрузка от утеплителя передаётся на балку через черновой подшив (часто он крепится к балкам посредством черепных брусков).
Там, где в конструкциях работает ваттный утеплитель/звукоизолятор, его следует защитить от увлажнения. В цокольном перекрытии влага может в виде испарений подниматься от грунта или из подвала/погреба. В межэтажные перекрытия и чердачные может попадать водяной пар, который всегда насыщает воздух жилых помещений в процессе бытовой деятельности человека. В обоих случаях снизу под утеплителем нужно простелить строительную пароизоляционную плёнку, которой может выступать обычный или армированный полиэтилен. Но, если теплоизоляция выполняется с помощью экструзионного пенополистирола, не имеющего сколько-нибудь значимого уровня водопоглощения, то пароизоляция не понадобится.
Сверху утеплители и волокнистые звукоизолирующие материалы защищают водонепроницаемыми полотнами, в качестве которых могут выступать мембраны или неперфорированная гидроизоляция.
Надёжный гидробарьер особенно актуален в помещениях с повышенной влажностью: кухня, прачечная, ванная комната… В таких местах его расстилают поверх балок, обязательно с перехлёстом полос на 100-150 мм и проклейкой шва. Полотна по всему периметру помещений в обязательном порядке заводят на стену – на высоту не менее чем 50 мм над финишным покрытием.
Перекрытие, которое в дальнейшем будет облицовано кафельной плиткой, есть смысл дополнять черновым настилом пола из водостойких листовых материалов – различного типа цементосодержащих плит, желательно шпунтованных. По такому сплошному настилу можно провести дополнительную обмазочную гидроизоляцию, выполнить тонкослойное выравнивание плоскости нивелирмассой или сразу укладывать плитку.
Можно избрать другой вариант – собрать из обрезной доски сплошной настил, уложить гидробарьер, залить тонкослойную стяжку (до 30 мм), смонтировать лпитку.
Существуют также современные клеевые составы (и эластичные затирки), позволяющие производить облицовку плиткой деревянных оснований, в том числе подвижных и нагреваемых. Поэтому часто тут реализуются кафельные полы по влагостойкой фанере или ОСБ.
Важно! Учитывая возрастающие нагрузки (общие или локальные – крупная ванна, чаша джакузи, напольный котёл…), расчёт сечения и шага балок под такими помещениями нужно выполнять индивидуально.
При желании, полы в санузле или на кухне деревянного дома можно укомплектовать греющим кабелем или трубами водяного контура отопительной системы. Их монтируют как в стяжках и слое плиточного клея, так и между лагами в заведомо созданной воздушной прослойке. При любом выбранном варианте перекрытие должно быть хорошо утеплённым, чтобы не греть потолок комнаты снизу, желательно укомплектованным гидроизоляцией с отражающим фольгированным слоем.
elka-palka.ru
нагрузка, сечение и шаг между балками
Перед сооружением прочного и надежного деревянного перекрытия необходимо выполнить ряд расчетов, чтобы определить параметры конструкции. Основная цель расчета — вычислить оптимальное соотношение размера сечения балок и расстояния между ними в конструкции перекрытия.
Схема монтажа деревянных балок перекрытия.
Определение основных параметров
Длина определяется в зависимости от параметров здания. Она приравнивается к ширине пролета, который нужно перекрыть. В свою очередь, для вычисления сечения учитываются длина пролета, расстояние между балками и величина нагрузки, оказываемой на них.
Перед выполнением расчетов проводится измерение исходных параметров конструкции. Также следует заранее продумать особенности конструкции: глубину погружения элементов в стены и способ их крепления.
Длина деревянных балок
Таблица расчета деревянного перекрытия.
За длину балок деревянного перекрытия принимается ширина пролета, который будет перекрываться с учетом запаса на углубление в стены для закрепления. Глубина погружения в стены определяется с учетом материалов, использованных для строительства дома, и типа пиломатериалов, используемых для изготовления балок. Для кирпичных или блочных стен глубина заделывания элементов будет оставлять 10 см при условии использования доски и 15 см при использовании бруса. Для изготовления перекрытия в деревянном доме балки устанавливаются в зарубки в стенах на глубину не менее 7 см.
Если для закрепления балок будут использованы специальные вспомогательные крепежные элементы (кронштейны, хомуты, уголки), то можно принимать за длину балок размер перекрываемого пролета. В этом случае достаточно измерить расстояние между противоположными стенами, на которые будут устанавливаться балки.
В некоторых конструкциях для формирования ската крыши балки выходят из стен наружу. При этом ноги стропильной системы крыши крепятся непосредственно к балкам перекрытия. Выпуск наружу должен составлять 30-50 см.
Оптимальная величина пролета, пригодного для перекрытия деревянными балками, составляет от 2,5 до 4 м. Максимальная допустимая длина пролета, перекрываемого необрезной доской или брусом, 6 м. Для перекрытия пролетов от 6 до 12 м требуется использовать только современный прочный материал — клееный брус. Из него могут быть выполнены двутавровые или прямоугольные балки. Использовать доску или обычный брус можно только при условии установки промежуточных опор, на которые будут опираться балки. В качестве промежуточных опор могут быть установлены колонны или внутренние стены.
Расчет нагрузки на перекрытие
Таблица допустимых значений балок перекрытий.
На деревянное перекрытие оказываются нагрузка его собственного веса, эксплуатационная нагрузка, которая включает в себя вес мебели, пола, предметов обихода и людей, ходящих по перекрытию. Эксплуатационная нагрузка напрямую зависит от типа перекрытия, которым определяются особенности оказываемой на него нагрузки.
Как правило, расчет нагрузки на перекрытия производится на этапе проектирования специалистами, но выполнить его можно и самостоятельно. Прежде всего, учитывается вес материалов, из которых изготовлено перекрытие. Например, чердачное перекрытие, утепленное легким материалом (например, минеральной ватой), с легкой подшивкой выдерживает нагрузку от собственного веса в пределах 50кг/м². Эксплуатационная нагрузка определяется в соответствии с нормативными документами. Для чердачного перекрытия из деревянных основных материалов и с легкими утеплителем и подшивкой эксплуатационная нагрузка в соответствии со СНиП 2.01.07-85 вычисляется таким путем: 70*1,3=90 кг/м². 70 кг/м² в этом расчете — это нагрузка в соответствии с нормативами, а 1,3 — коэффициент запаса.
Общая нагрузка вычисляется путем сложения: 50+90=140 кг/м². Для надежности цифру рекомендуется округлить немного в большую сторону. В данном случае можно принимать общую нагрузку за 150 кг/м².
Изображение 1. Таблица определения минимального допустимого сечения при шаге в 0,5 м.
Если чердачное помещение планируется интенсивно эксплуатировать, то требуется увеличить в расчете нормативное значение нагрузки до 150. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом: 50+150*1,3=245 кг/м². После округления в большую сторону — 250 кг/м². Также следует проводить расчет таким образом, в случае если используются более тяжелые материалы: утеплители, подшивка для заполнения межбалочного пространства.
Если на чердаке будет обустраиваться мансарда, то необходимо принимать во внимание вес пола и мебели. В этом случае общая нагрузка может составить до 400 кг/м².
Расстояние между балками и их сечение
После измерения длины (L) пролета и деревянных балок, соответственно, можно переходить к основной части вычислений и рассчитать шаг укладки балок и их сечение (или диаметр для круглых элементов). Эти две величины взаимосвязаны, поэтому вычисления для их определения производятся одними и теми же математическими действиями.
Оптимальной формой сечения считается прямоугольная.
Изображение 2. Таблица определения минимального допустимого сечения при шаге в 1 м.
При этом стороны прямоугольника должны относиться друг к другу в соотношении 1:4:1. Высота должна быть больше ширины. Выбор высоты элементов часто зависит от толщины используемого утеплителя. Высота и ширина прямоугольных элементов могут быть в пределах 10-30 см и 4-20 см, соответственно. Если перекрытие будет укладываться из бревен, то величина их диаметра должна вписываться в интервал 11-30 см.
Шаг между элементами может составлять 30 см минимум и 1,2 м максимум. Для удобства его монтажа стараются при расчете подогнать ширину листов подшивки или плит утеплителя. Если взводится каркасное здание, то рекомендуется принимать шаг, равный расстоянию между стойками каркаса.
Для определения минимального допустимого сечения при шаге в 0,5 м и 1 м можно воспользоваться таблицами (изображения 1, 2).
Таким образом, расчет и исполнение перекрытия по деревянным балкам — это ответственная задача, от эффективного решения которой напрямую зависит надежность всего дома. Эти вычисления проводятся в соответствии с существующими утвержденными нормами. При возникновении спорных случаев или некоторых сомнений в точности всегда необходимо округлять полученные значения в большую сторону.
Это позволит избежать катастрофических последствий для дома. Если владельцы дома сомневаются в своих способностях рассчитать все требуемые значения, то им нужно обратиться за помощью к профессионалам.
1poderevu.ru
Расчет несущей способности железобетонной плиты с круглыми пустотами — ТехЛиб
Требуется определить несущую способность железобетонной плиты с круглыми пустотами в связи с увеличением полезной нагрузки.
Поперечное сечение плиты по результатам выполненного инженерно-технического обследования.
Исходные данные для расчета: Плита шарнирно опирается на сборные железобетонные ригели, размер плиты в плане – 1200х6000мм, высота – 220 мм. Бетон В20: Rb=11,5МПа. Продольная рабочая арматура — 4Ø18 А400, Rs=355 МПа. Состав пола плиты: — цементно-песчаная стяжка толщиной t=50мм (ρ=1800кг/м3)$ — керамогранитная плитка. Планируемая нормативная полезная нагрузка – 1,2т/м2.
 |  |
Сбор нагрузок и определение усилий в железобетонной плите перекрытия:
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, т/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке γf | Расчетная нагрузка, т/м2 |
| Постоянная: | |||
| Керамогранитная плитка | 0,01 | 1,2 | 0,012 |
| Цементно-песчаная стяжка (t=50мм, ρ=1800кг/м3) | 0,09 | 1,3 | 0,117 |
| Собственный вес ж/б плиты перекрытия (ρ=1800кг/м3) | 0,31 | 1,1 | 0,341 |
| Итого постоянная нагрузка | 0,41 | 0,47 | |
| Временная: | |||
| Полезная нагрузка на перекрытие | 1,2 | 1,2 | 1,44 |
| в т.ч. длительно действующая | 1,2х0,7=0,84 | 1,2 | 1,008 |
| Итого полная нагрузка: | 1,61 | 1,91 | |
| в т.ч. постоянная и длительно действующая | 1,25 | 1,478 | |
Сбор нагрузок выполнен в соответствии с СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия (Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85)
Полная расчетная нагрузка на плиту при ее ширине 1,2м составит:
q=1,91т/м2*1,2 м = 2,292 т/м.
Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета плиты:
М1= q•l02/2 l0=l-bриг/2,
где l =6,0 м – номинальный пролет плиты,
bриг – ширина сечения ригеля.
l0=6,0-0,3/2=5,85 м
М1=2,292•5,852/2=39,22 тм
Определение расчетной схемы и расчетного поперечного сечения плиты:
Определение геометрических размеров расчетного поперечного сечения плиты:
b=1160-6•159=206 мм;
a – расстояние до центра арматуры (толщина защитного слоя), определено по результатам вскрытия плиты;
h0=h-a=220-30,5=189,5 мм – рабочая высота сечения;
согласно п.3.26 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СП 52-101-2003 – значение b’f, вводимое в расчет, принимают из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролета элемента и не более:
а) при наличии поперечных ребер или при h’f ≥ 0,1h — 1/2 расстояния в свету между про-дольными ребрами;
б) при отсутствии поперечных ребер (или при расстояниях между ними больших, чем рас-стояния между продольными ребрами) и при h’f < 0,1h — 6h’f;
в) при консольных свесах полки:
— при h’f ≥ 0,1h — 6h’f ,
— при 0,05h ≤ h’f < 0,1h — 3h’f;
— при h’f < 0,05h — свесы не учитывают.
т.к h’f=30,5мм ≥ 0,1h=0,1•220=22 мм, то ширина свеса полки в каждую сторону от ребра составит 6h’f=6•30,5= 183 мм.
Тогда b’f будет равно:
b’f=206+2•183=572мм < 1/6•6000=1000 мм.
Окончательно принимаем b’f=572 мм.
tehlib.com
Виды балок перекрытия и расчет расстояния между ними
Главная / Комплектующие и аксессуары / Конструкции / Балки перекрытия различных типов
Обычно, пролеты между этажами, опираются на стены только двумя своими сторонами. Это обстоятельство заставляет вести расчет балок перекрытия более точно, чем при расчёте деталей первого этажа, где опорой будет служить достаточное количество столбов или вообще будут использованы специальные плиты.
Общая технология расчета
Расчет балки перекрытия нужно производить, с учетом всех возможных нагрузок, которым она будет подвергаться. Для этого, следует сложить между собой несколько разных видов оказываемого давления, каждый из которых будет рассчитываться отдельно.
Общий вес конструкции, оказывающей давление на конструктивный элемент.
В этом компоненте нужно учесть вес, который прибавит последующая отделка. Это и пароизоляционные материалы, и покрытие пола – линолеум, ламинат и подобные им материалы, а так же утепление. Еще, давление будут оказывать все ограждающие конструкции. Это материал, из которого будут изготовлены стены.
При расчете, необходимо точно знать толщину используемого материала и его плотность, для последующих вычислений. Так же нужно точно рассчитывать вес всех указанных выше типов значений в совокупности.
Расчет временной нагрузки.
Сюда можно включить все предметы, которые можно перемещать, убирать или добавлять в процессе использования помещения. Это может быть мебель, все люди, которые будут одновременно находиться в помещении и прочее. Одномоментная распределенная нагрузка для жилых зданий, изготовленных из железобетона, например, составляет 150 кг/м2.
Вычисление общего расчетного значения.
Определение общего значения, осуществляется с применением таблиц коэффициентов и величин, входящих в СНиП. Применив данные из таблиц к конкретному виду постройки, можно получить величину давления на квадратный метр площади. Делается это, умножением приведенных в таблицах коэффициентов на полученные значения.
Последним этапом в определении итоговой величины, будет сложение полученных нормативных и расчетных данных. Расчетное или нормативное значение, полученное в кг/м2 нужно умножить, на длину пролета. В итоге получается число, которое определяет несущую способность балки.
Виды перекрытий
Каждую разновидность этого элемента сооружения, нужно тщательно рассчитать, чтобы в дальнейшем не прогнулся пол или потолок, не произошло геометрического изменения всей постройки, и чтобы прочность оказалась на должном уровне.
При вычислении, необходимо учитывать не только нагрузки, которым будет подвергаться эта часть постройки, но и материал, из которого она сделана. Это определяет ее несущую способность.
У разных материалов значения прочности разные, как и у поверхностей, которые в итоге будут получены с их применением. Есть несколько основных видов балок, которые используются наиболее часто:
Деревянные
Наиболее часто применяемое решение в частных домах. Как в брусовых, так и в бревенчатых или каркасных сооружениях.
Существует ряд ограничений на использование именно деревянных элементов:
- Длина пролета. Обычно – не более пяти метров, если они используются для междуэтажных пролетов
- Для чердачных помещений, длина пролета может составлять не более шести метров
Для всех деревянных деталей в строительстве, есть важный параметр – сечение. Какое конкретно потребуется для сооружения, определяется, исходя из нагрузки, которую будет получать этот элемент конструкции.
Например — при сооружении перекрытия шириной 3 метра и при используемых балках 6*20 расстояние между ними должно быть 1,25 м. для межэтажного перекрытия и 1,85 м. — для чердачного
Приведенные в таблице значения следует учитывать еще на этапе проектирования. Вместе с сечением, нужно учесть еще один параметр – расстояние между этими деталями дома. Оно будет тем меньше, чем больше ширина пролета.
Для расчета расстояния между конструктивными элементами, надо учесть еще и толщину досок, которые будут использованы для сооружения пола. При толщине, меньшей, чем 28 миллиметров, расстояние между деревянными балками не должно превышать 50 сантиметров.
Металлические
Перекрытия, сооруженные по металлическим балкам, получаются тоньше, достаточно надежны и служат дольше деревянных. Но применяются металлические балки перекрытия гораздо реже.
Вес и подверженность коррозии, ограничивают область их применения. Также, на применяемость этого типа конструктивных элементов, влияют более низкие звукоизолирующие и теплоизолирующие характеристики.
Но, есть и положительные качества таких конструкций:
- Возможность создавать пролеты более 6 метров длиной
- Негорючесть
- Невосприимчивость к таким биологическим процессам, как гниение или плесень
- Повышенная, по сравнению с деревянными, прочность
Несмотря на некоторые положительные характеристики, они не стали слишком популярны среди тех, кто строит свой дом. В основном, это произошло из-за достаточно высокой цены и необходимости применения специальной подъемной техники при строительстве.
Если же говорить о строительстве больших многоквартирных зданий, то здесь сыграла роль именно цена. Дома выходят достаточно дорогими. Но, при использовании технологии монолитного домостроения, выбор этого вида конструкций оправдан, так как там можно достигнуть экономии за счет других моментов в строительстве.
Железобетонные
Такой тип конструктивных элементов, применяется при строительстве многоэтажных сооружений. Экономически, их использование приносит ощутимое снижение затрат на строительство. Есть и другие плюсы:
- Возможность создания больших, длиной до 7,5 метров, пролеты
- Прочность полученной поверхности будет очень высокой
К минусам можно отнести только необходимость использования подъемной техники в виде кранов. Перекрытия создаются с использованием пустотных или легкобетонных плит.
Заключение
Применение каждого из видов деталей конструкции, должно иметь четкие основания. Основывать выбор нужно на том, какие размеры будут иметь применяемые балки перекрытия, из чего будет возводиться сооружение, и даже учитывать расстояние между этими частями перекрытия, которое можно получить в итоге.
Все эти факторы повлияют не только на сложность проектирования, но и на итоговую цену всего сооружения.
wikipotolok.com
