Балки перекрытия из дерева: виды, подбор сечения и пример расчета

СНиП 31-02 предъявляет к перекрытиям дома требования по прочности и деформативности при расчетных значениях воздействий и нагрузок, пределу огнестойкости и классу пожарной опасности, долговечности. Чердачные перекрытия и перекрытия над неотапливаемыми подвалами или подпольями должны соответствовать также требованиям к сопротивлению теплопередаче из условий энергосбережения, защиты от воздухопроницания и накопления влаги внутри конструкции.

Польза онлайн-калькулятора для расчета деревянных перекрытий

Самостоятельные расчеты утомительны и чреваты риском не учесть какой-либо важный параметр. Так, деревянные балки для перекрытий должны обладать определенным сечением, учитывающим возможную нагрузку на них от мебели и техники, находящихся в помещении людей. При таких расчетах крайне важно знать возможный прогиб балки и максимальное напряжение в опасном сечении.

Разное сечение бруса

Преимущества калькулятора в следующем:

  • Точность. Формулы расчета учитывают множество параметров. В специальных полях задаются: тип поперечного сечения (круглое или прямоугольное), длину балки между опорами и шаг, параметры используемой древесины, предполагаемую постоянную нагрузку.
  • Сроки. Ввести готовые параметры и получить результат выйдет значительно быстрее, чем рассчитывать вручную требуемые значения.
  • Удобство. Онлайн-калькулятор расчета деревянных балок составлен таким образом, что после введения всех постоянных величин, вам остается просто подбирать сечение балки до тех пор, пока не будет обеспечена необходимая прочность.

Виды перекрытий по балкам

Перекрытие, у которого с одной стороны чердак и называется чердачным. Дому в несколько этажей потребуются перекрытия междуэтажные.

Для чердачных перекрытий не требуется полов, хватит сухих стяжек, даже просто ходовых досок.

Междуэтажные перекрытия предполагают наличие теплых помещений как сверху, так и снизу. Им не нужно утепление, но требуется звукоизоляция.

Из конструкционных решений перекрытий основных выделяют три:

  • Перекрытие с опиранием на верхний край балок.
  • Перекрытие с опиранием на нижний край балок.
  • Перекрытия раздельно-несущие (с разделенными балками).

Но прежде чем изучить их устройство и монтаж, отберем нужный материал. Подбор дерева в особенности для балок — важнейший этап. Не жалейте на него времени, сил и средств.

Общие требования к конструкции

6.1.1 Перекрытия состоят из каркаса, черного пола, подшивки потолка или конструкции подвесного потолка, отделочного покрытия пола (чистого пола).

6.1.2 Для изготовления деревянных элементов каркаса должны использоваться пиломатериалы хвойных пород не ниже 2-го сорта по ГОСТ 8486.

6.1.3 Влажность и плотность древесины, сопротивление которой механическим воздействиям учтено при проектировании конструкций, должны удовлетворять требованиям СНиП II-25.

6.1.4 В настоящем Своде правил указаны минимальные размеры сечений элементов конструкций из строганных пиломатериалов. Предусмотренные для применения при строительстве конкретных домов номинальные размеры сечений таких элементов должны быть указаны в рабочей документации на дом. Отклонения фактических размеров сечений этих элементов от номинальных не должны превышать предельных, указанных в ГОСТ 8242. Элементы не должны иметь пороков, превышающих нормы, установленные в ГОСТ 8242.

6.1.5 Изготовление элементов конструкций путем сращивания пиломатериалов, имеющих размеры, меньшие чем номинальные размеры этих элементов, недопустимо, за исключением случаев, указанных в тексте настоящего Свода правил.

6.1.6 Для крепления и соединения элементов конструкций должны применяться строительные гвозди с плоской или конической головкой, в том числе гвозди трефовые с перемычкой по ГОСТ 4028, шурупы по ГОСТ 1145 и самонарезающие винты по ГОСТ 11652.

6.1.7 При соединении элементов конструкций могут использоваться оцинкованные накладки из листовой стали толщиной не менее 0,40 мм.

6.1.8 Для крепления элементов обшивок могут использоваться металлические скобки. Диаметр (толщина) скобки должен быть не менее 1,6 мм, а размер ее верхней части, которая вбивается параллельно элементу каркаса, должен быть не менее 10 мм.

6.1.9 Для крепления и соединения элементов конструкций могут использоваться непредусмотренные в данном Своде правил виды крепежных деталей (например, металлозубчатые пластины, Н-образные скобы), а также различные клеящие составы.В этом случае соответствие прочности соединений той прочности, которая достигается при применении предусмотренных в настоящем Своде правил способов крепления и соединения элементов конструкций, должно быть подтверждено расчетами или испытаниями.

Читайте также:  Аспекты устройства монолитного перекрытия — выявляем суть

Учитываемые факторы

Каркас любого дома начинают собирать со строительства перекрытия.

Сечение определяется расчетным путем и зависит от величины предполагаемой нагрузки и ширины пролета строения.

Основные части, входящие в состав перекрытия – это:

  • опорная балка;
  • каркас пола;
  • настил на полу или обшивка.

Таблица подбора сечения

Производят перекрытия путем обработки древесины, которую просушивают за 3-4 месяца. Перед тем как устанавливать конструкцию, в процессе подготовки материалов к укладке либо при монтаже перекрытий учитывается:

  1. Возможная нагрузка, которой будет подвергаться конструкция.
  2. Способ вентиляции помещения.
  3. Уровень влажности.
  4. Место расположения нагревательных приборов.
  5. Конструкция имеет накат из сборных досок (щитов) для гидроизоляции и приглушения звука.
  6. Наличие дымохода на расстоянии 40 см до деревянных балок.

Наличие трещин и гнили недопустимо. Перед началом установки перекрытия следует провести очистку изделий от луба и коры, обработать антисептиком, что позволит защитить их от поражения грибком. Очищение должно выявить косые слои и различные сучки, которые могут помешать в условиях монтажа перекрытий.

Что следует знать про нагрузку на балку?

Чтобы правильно выбрать параметры, сечение, и материал, из которого изготавливаются балки перекрытий, нужно предварительно ознакомиться с параметрами, которым должна соответствовать деталь.

Все будет зависеть от того, где балка будет располагаться, какая нагрузка на нее ляжет. Очень важно учесть и уровень деформации дерева. Чем мягче порода, тем выше уровень деформации.

Шаг и сечение балок деревянного перекрытия

При строительстве дома крайне важно учесть шаг и сечение деревянного покрытия. От того, насколько часто расположатся балки, будет зависеть устойчивость дома. Если шаг перекрытий получится значительный, то на каждую балку ляжет достаточно высокая нагрузка и постройка вряд ли будет надежной.

Слишком маленький шаг между балками приведет к повышенной жесткости конструкции и возможной деформации строения в будущем. Оптимальным вариантом считается шаг от 30 см до 1,2 метра. Это обусловлено еще и тем, что получившиеся ячейки будут прекрасно подходить под размер утеплителя.

Что касается сечения детали, то обычно используется деталь прямоугольной формы с сечением 1,4:1, при этом, ширина элемента может быть от 40 до 200 мм, а высота 100 – 300 мм.

Установка и обработка

Чтобы сделать правильное деревянное перекрытие между этажами своими руками нужно разобраться с устройством его конструкции. Она состоит из балочного каркаса и обшивки из доски или листовых стружечных материалов.

Роль теплоизоляционного и звукоизоляционного слоя выполняет рулонный материал. Чаще всего для этого используют стекловату, минвату или подобные ей изоляторы. Иногда применяют керамзит или пенопласт. Однако первый очень утяжеляет конструкцию, а второй легко воспламеняется.

Для деревянного перекрытия между этажами в саунах и банях очень важно правильно устроить гидроизоляцию. В данном случае оптимальны паронепроницаемые пленки, пропускающие влагу лишь в одном направлении. Материал состоит из расширяющихся колбочек, впитывающих влагу лишь с пористой стороны. С обратной стороны покрытия влага не выделяется.

Важно! Паронепроницаемые покрытия укладывают пористой стороной к утеплителю, «лицом» к помещению. А для комнаты выше пленку монтируют наоборот.

Виды перекрытий

Схема монолитного перекрытия.

Перекрытия можно разделить по функциональному предназначению и по способу их конструкции. По функциональному предназначению они могут быть междуэтажными (разделяющими жилые этажи), цокольными (отделяющими подвал от первого этажа) и чердачными (отделяющим жилой этаж от чердака). Перекрытия бывают сплошные и сборные, с установкой и без установки балок. Решая вопрос, какую делать конструкцию, всегда нужно учитывать разницу в технологии установки разных видов.

При устройстве балочного перекрытия его несущей основой являются деревянные, железобетонные или металлические балки. У балок должен быть большой запас прочности. Несущие балки устанавливают, соблюдая между ними одинаковое расстояние в 70 см или 80 см. При этом важно знать, что максимальная длина пролета для деревянных балок – не более 5 м для междуэтажных перекрытий и не более 6 м для чердачных перекрытий.

Если строительные пролеты больше 5-6 м, то по действующим строительным нормам применение деревянных балок запрещено.

Читайте также:  Как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба?

При использовании металлических и железобетонных несущих балок ограничений по ширине пролета не существует.

Схема опалубки монолитных перекрытий.

Чтобы сделать сплошное перекрытие, используют или монолитные, или пустотелые плиты. Для придания дополнительной прочности и во избежание нежелательных сдвигов плиты обязательно надо садить на цементный раствор. И не следует забывать, что вес плит достаточно солидный, и вручную, без использования специальной подъемной техники, их не установить.

У каждого вида перекрытия есть свои достоинства и недостатки. Преимуществом деревянных перекрытий является то, что их можно сделать без использования механизированных подъемных средств, причем делать их можно в любом, даже очень сложном архитектурном месте. Такое перекрытие достаточно легко и относительно недорого сделать. Главный его недостаток – такая конструкция является источником повышенной огнеопасности в доме.

Главный козырь металлических балок по сравнении с деревянными – это большая надежность и долговечность. Ими можно перекрывать пролеты 6 м и более. Они огнестойкие и не подвержены гниению. И все же подобные перекрытия между этажами сейчас применяют редко. Во первых, при повышенной влажности воздуха на них быстро образуется коррозия. Во вторых, такое перекрытие имеет теплоизоляционные и звукоизоляционные качества значительно хуже, чем деревянные конструкции.

Как все устроено

Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна — невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.

Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию. От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.

  1. Обеспечить их достаточную несущую способность при расчетных долговременных нагрузках;
  2. Выполнить эффективную межэтажную шумоизоляцию;
  3. Если речь идет о перекрытии над неотапливаемым подвалом или под неэксплуатируемым чердаком — организовать достаточно эффективную теплоизоляцию, соответствующую требованиям климатической зоны, в которой вы проживаете.

Первая задача решается подбором оптимальных сечения и шага балок. Максимальная длина деревянной балки перекрытия обычно ограничена 6 метрами — длиной поставляемого производителями бруса камерной сушки; при большем пролете сооружаются промежуточные несущие стены или опорные колонны.

Длина бруса ограничена размерами камер сушки.

Для решения второй и третьей задач межбалочное пространство заполняется утеплителем — стекло- или минеральной ватой, пенополистиролом, эковатой и прочими материалами. Их выбор — тема для отдельного исследования; на нем мы не станем заострять свое внимание.

Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

  • На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .

Крепление черепных брусков.

  • По ним без крепления укладываются доски толщиной от 25 мм.
  • По настилу расстилается пароизоляционная пленка . Она перекрывает и доски настила, и балки.
  • Между балками укладывается утеплитель .
  • Сверху он застилается гидроизоляцией (чаще всего в этой роли выступает обычный полиэтилен с проклеенными швами между полотнами).
  • По гидроизоляции настилается черновой пол — непосредственно по балкам (при достаточной толщине половой доски) или по перпендикулярным им лагам. В первом случае между балками и настилом набивается контробрешетка — рейка толщиной 20 мм, оставляющая под настилом просвет для вентиляции.

Структура утепленного перекрытия.

Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами

1 — главная балка; 2 — второстепенная балка; 3 — колонна; 4 — плита

Все элементы перекрытия первого типа монолитно связаны между со­бой и предполагается, что работают по балочной неразрезной схеме. Глав­ные балки стремятся располагать по короткому шагу колонн как наиболее нагруженным элементам перекрытия. Второстепенные балки располагают с шагом, как правило, не более 2,7 м, с учетом того, чтобы ось одной из балок совпадала с осью колонн. При этом, чтобы плиты в коротком на­правлении работали по балочной схеме, соотношение короткой к длинной стороне ячейки в плане должно отвечать неравенству 11/12 < 0,5. При соот­ношении сторон плиты 11/12 >0,5 необходимо учитывать работу в двух на­правлениях.

Толщины плит рекомендуется принимать от 40 до 80 мм с градацией

10 мм, от 80 до 200 мм — с градацией 20 мм, а выше — с градацией 50 мм. Высота второстепенных и главных балок принимается, как правило, в зави­симости от величины пролета — (1/12-1/20)/,! и (l/8-l/15)L2.

Читайте также:  Анкеровка плит перекрытия между собой СНИП

В современных условиях, когда получили развитие численные методы расчета, реализуемые в программных комплексах на ЭВМ, «ручные» спосо­бы расчета для оценки напряженно-деформированного состояния монолит­ных перекрытий применяются реже. Однако своей актуальности не потеряли, поскольку практически незаменимы при предварительном предпроектном анализе конструктивных решений и выборе оптимальной конструктивной системы. Кроме того, инженерные методы расчета остаются основой для конструирования плит в части установления рационального расположения арматуры и учета различных эксплуатационных факторов.

Одним из особенностей расчета монолитных перекрытий, представляю­щих систему пластин и перекрестных ребер, является перераспределение уси­лий. По существу, это означает, что результаты расчета по упругой схеме су­щественно отличаются от фактических значений усилий в элементах перекры­тий. Поэтому не отпадает актуальность дополнительного инженерного анализа результатов расчета неразрезных систем на основе инженерных методов, с це­лью коррекции полученных результатов упругого расчета и даже расчета с учетом физической нелинейности, поскольку сам процесс учета физической нелинейности не позволяет полностью перераспределять усилия. Кроме того, при расчете средних пролетов следует иметь в виду фактор распора, влияющий на несущую способность неразрезных конструкций (повышение несущей спо­собности может достигать 20%), деформирующихся в стесненных условиях.

Инженерный метод расчета элементов монолитного перекрытия, кон­структивная схема которого показана на рис. , основан на определенной последовательности: расчет плиты перекрытия, расчет второстепенной бал­ки и расчет главной балки. Нагрузки на плиту и второстепенную балку принимаются как равномерно распределенные. Расчетный пролет для пли­ты принимается: для средних пролетов — расстояние в свету между второ­степенными балками; для крайнего пролета — от грани крайней балки до оси опорной зоны на стену (см. рис. выше). Вырезается условная полоса ши­риной 1 м, и плита рассматривается как неразрезная балка с распределени­ем изгибающих моментов по схеме рис. выше. При этом учтен фактор вы­равнивающего перераспределения усилий в неразрезной системе.

Второстепенные балки рассчитывают так же, как и балочные плиты, по неразрезной многопролетной схеме {рис. ниже). За расчетные средние про­леты принимаются расстояния в свету между гранями главных балок, край­ние — расстояние между крайней главной балкой и осью опирания на под­держивающую конструкцию. Нагружение временной нагрузкой рассматри­вается в двух комбинациях: 1) полная временная Р в нечетных пролетах и

условная, равная 0,25Р — в четных; 2) полная временная в четных пролетах и условная 0,25Р — в нечетных (рис. ниже, а). Огибающая эпюра изгибающих моментов для второстепенной балки показана на рис. ниже, б. Координаты огибающей эпюры моментов можно определять по специальным таблицам.

Определение сечения и шага деревянных балок перекрытия.

Выше было рассмотрено как определить необходимую длину и рассчитать общую нагрузку. После этого нужно определить необходимое сечение балок перекрытия и шаг укладки, которые связаны между собой. Прямоугольное сечение деревянной балки перекрытия является лучшим, если соотношение высоты и ширины соотносится как 1,4:1. Ширина балки перекрытия в этом случае может быть в пределах от 40 до 200 мм, а высота от 100 до 300 мм. Высота балок выбирается такой же как и толщина утеплителя. Если в качестве балок перекрытия используются бревна, их диаметр должен быть в пределах от 110 до 300 мм.

Шаг деревянного перекрытия напрямую зависит от того, какого вида и сечения используется материал балки перекрытия и может быть от 300 до 1200 мм, чаще же всего шаг деревянного перекрытия выбирается в пределах от 600 до 1000 мм. При выборе расстояния между балками перекрытия можно исходить и из размера плит утеплителя, которые будут уложены в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка. В каркасных зданиях нужно стремиться, чтобы шаг укладки соответствовал шагу стоек каркаса. Тогда будет обеспечена наибольшая надежность конструкции из-за ее жесткости.

С помощью справочных таблиц можно достаточно точно сделать расчет размеров деревянных балок перекрытия или провести проверку уже выбранных размеров. При проведении расчетов нужно учитывать, что относительный прогиб чердачных перекрытий не должен превышать 1/200, а междуэтажных перекрытий – 1/350.

Источники

  • -derevyannye-balki-svoimi-rukami
  • -balki/

[свернуть]