Балки для каркасного строительства

Виды деревянных балок для перекрытий, расчёт длины, монтаж

Важный этап строительства любого здания – установка межэтажных перекрытий. Они распределяют вес находящихся выше элементов строения, таких как крыша и стены, а также коммуникаций и деталей интерьера верхних этажей. Чтобы выдержать немалую нагрузку, нужны прочные перекрытия. В статье расскажем, какие виды балок применяют для разных частей здания, и рассмотрим, как правильно рассчитывать нагрузку и длину балочных перекрытий.

Межэтажное перекрытие деревянными балками

Виды перекрытий

Перекрытие – это горизонтальная несущая конструкция из балок, разделяющая здание по высоте на функциональные зоны или этажи и поддерживающая прочность всего строения. При строительстве дома применяют следующие виды перекрытий:

• цокольное или подвальное перекрытие;
• межэтажное перекрытие;
• чердачное перекрытие.

Естественно, самые прочные – металлические балки в виде швеллера, уголка или двутавра, изготовленные из высокопрочной стали. Их лучше всего использовать для цокольного перекрытия, так как оно несёт наибольшую нагрузку. Из стальных балок можно устраивать длинные пролёты с большим расстоянием между балками. Они устойчивы к механическим повреждениям и гниению. Однако из-за большого веса с ними тяжело работать, а высокая цена металла увеличивает расходы на строительство.

Железобетонные балки перекрытия выдерживают большие нагрузки и подходят для строительства многоэтажных домов. Но для их монтажа понадобится специальная техника.

В основном при строительстве частных домов для перекрытий используют деревянные балки. Дерево – надёжный и экологически безопасный материал, который не навредит жильцам дома. Балки из дерева относительно недорого стоят и имеют небольшой, по сравнению с предыдущими видами вес, поэтому их легко устанавливать. Однако дерево огнеопасно, подвержено гниению и поражению короедом, поэтому требует предварительной обработки.

Типы деревянных балок

Деревянные балочные перекрытия различаются размерами, сечением, способом производства и породой дерева, из которого они сделаны. От выбора деревянных балок зависит надёжность и прочность строения. В зависимости от расстояния между стенами и предполагаемой нагрузки для перекрытий, используют доску или брус из цельного массива дерева, или клеёные изделия.

Разновидности деревянных балок

Цельные балки

Балки сделанные из цельного массива дерева, менее прочные, чем клеёные или двутавровые. Поэтому их длина не должна превышать 6 метров. Часто для увеличения прочности, строители на объекте спаривают доски. Стягивают их болтами и гайками с резиновыми или пластиковыми прокладками, предотвращающими попадание влаги и образованию ржавчины на крепеже.

Клеёный брус

Клеёный брус изготавливают методом склеивания нескольких частей между собой. Балки из этого материала способны выдерживать высокие нагрузки, поэтому их можно использовать в конструкции перекрытий длиной до 14 метров. Из такого бруса можно изготовить гнутые перекрытия для арок.

Имеются у таких изделий и недостатки. При изготовлении могут использовать некачественные пиломатериалы, поэтому со временем возможна усадка балочного перекрытия. К тому же клеёные балки значительно дороже цельных. Чтобы рациональнее использовать средства отведённые на строительство, нужно правильно рассчитать нагрузку и длину балок.

Клееный брус при аналогичном сечении с обычным имеет большую прочность

Балки перекрытия изготавливают из хвойных пород дерева, но также часто используют древесину дуба, акации, клёна и других деревьев. Главное условие необходимое для прочности конструкции – влажность не более 12–14%. Виды некоторых изделий приведены в таблице ниже.

Двутавровые балки

Достоинства двутавровых деревянных балок – универсальность применения, простота установки и высокая прочность. Они сохраняют свои параметры при больших нагрузках без вспомогательных конструкций для усиления.

Устройство двутавровой балки

Двутавр делают с использованием хорошо просушенного строганного или клеёного бруса, прочной проклеенной водостойкой фанеры или OSB-плит, на основе огнеупорного и влагостойкого клея. Поэтому двутавровая деревянная балка не требует пропитки специальными составами и легко поддаётся распиловке. Однако из-за сложной технологии изготовления их редко применяют для устройства перекрытий.

Двутавровые балки из OSB (ОСП)

Соединение двутавровых балок между собой

Для всех видов выпускаемой продукции есть свой сортамент. Сортамент — это подбор различных изделий готовой продукции по маркам, профилям или размерам. Часто в таблице указаны дополнительные сведения о прочности, весе и т. д.

Сечение балочных перекрытий

На прочность перекрытия также влияет сечение балки. По типу сечения включают следующие виды пиломатериалов:

Самые распространённые – балочные перекрытия прямоугольного сечения. Их легко устанавливать и такие балки будут служить лагами для обустройства полов. При монтаже прямоугольных балок их устанавливают вертикально широкой частью, так как с увеличением высоты повышается прочность конструкции.

Для чердачных перекрытий часто используют круглые балки или оцилиндрованные брёвна. Такие балки имеют хорошую прочность и устойчивость на прогиб.

Наиболее крепкие и функциональные – двутавровые балки перекрытия.

Расчёт нагрузки и размеров деревянных балок

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

Выбор ширины или толщины балки в зависимости от длины

Чтобы правильно произвести расчёт нагрузки на балку перекрытия, нужно:

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

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

Так как для расчёта требуется знать нагрузку на погонный метр, нужно предполагаемую нагрузку на 1 м 2 умножить на расстояние между балками. Далее, полученную цифру умножают на квадрат расстояния между несущими стенами и делят на 8. Так проводят расчёт нагрузки балочного перекрытия.

Mmax = (q*L 2 )/8

• q — полная нагрузка на кв. м;
• L 2 — квадрат расстояния между стенами.

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

Расчёт деревянной балки на прогиб проводят по формуле: W = Mmax / R, где M – максимальная нагрузка, а R – сопротивление древесины из СП 64.13330.2017 от 2017 г. (актуальная редакция СНиП II-25-80). Для древесины 2 сорта её принято считать равной 130 кг/см2.

Из формулы W = b*h 2 /6, зная показатель W, вычисляем сечение перекрытия. Достаточно задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

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

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

Монтаж перекрытия

Чтобы здание долго прослужило, балочные перекрытия должны соответствовать высокому уровню прочности. Иметь хорошую звуковую и теплоизоляцию, а также хорошо вентилироваться.

При установке деревянных балок чаще всего используют маячный способ монтажа. Вначале монтируют крайние балки, а затем промежуточные. Чтобы не допускать ошибок во время работы, используют уровень. В случае перепадов высоты, балки можно выровнять подложив под торцевые концы пропитанные битумным праймером обрезки.

Перед началом установки проводят сращивание или обрезку балок до нужных размеров. Сращивание балок из бруса по длине обычно проводят способом «замочный паз». Для этого концы брусьев спиливают на 1\2 толщины и заглубляют один торец в толщу другого. Затем места соединений фиксируют.

Сращивание двух балок

Расстояние между деревянными балками не должно быть меньше 60 см и превышать 1 метр. В конструкции из брёвен или клеёного бруса шаг делают больше, чем в дощатых перекрытиях. При монтаже чердачного перекрытия расстояние между дымоходом и балками должно быть не менее 40 сантиметров.

Для прочности каркаса торцы балок заглубляют в несущую стену минимум на 15 см. У двутавровых балок это значение разрешено уменьшить до 7 см. Заделывают углубления раствором или монтажной пеной. Возможно закрепление концов на стенах с помощью стальных связей. В местах опор на балках делается гидроизоляция.

Гидроизоляция балок в местах опор обязательна

Достоинства и недостатки балок из дерева

Использование в строительстве зданий деревянных балок в отличие от других видов характеризуется следующими достоинствами:

• доступная цена;
• простота доставки на строительную площадку;
• возможность установки без применения спецтехники;
• экологическая безопасность;
• ремонтопригодность.

Однако, несмотря на многие достоинства, такие перекрытия менее прочны, чем металлические и железобетонные. Требуют обработки антипиренами, а также средствами против гнили и плесени. Монтаж деревянных балок возможен только после тщательных расчётов.

В заключение статьи нужно добавить, что применение дерева в строительстве значительно сокращает расходы. Чтобы не нарушить конструкцию всего здания и установить прочные перекрытия, их проектирование и монтаж лучше доверить профессиональным строителям.

Источник

Правильный расчет балки перекрытия каркасного дома

«Семь раз отмерь, один раз отрежь» — гласит народная мудрость. Она очень даже применима и к нашей, строительной теме, где без расчетов и замеров просто не обойтись. Иначе получится все вкривь и вкось, как у таджиков Равшана и Джамшута из «Нашей Раши». Чтобы не быть горе-строителями, сегодня мы постараемся разобраться, как сделать правильный расчет сечения балки перекрытия, узнаем, сколько метров стоит отмерить для шага пролетов в перекрытии. И, конечно же, поговорим о материале наших балок, выяснив, какие породы наиболее надежные.

Предприятие ООО «Строй Профи» Строительство каркасных домов на территории Краснодарского края, Адыгеи и полуострова Крым. Мы строим дома, соблюдая СНИП и СП 31-105-2002 придерживаясь строительных норм и правил. Используем исключительно качественные материалы высокого класса.

«Строй Профи» г. Краснодар
тел: 8 (902) 406-77-63
тел: 8 (902) 406-77-62
почта: krasnodar@stroj-profi.ru
сайт: http://stroj-profi.ru/

ВЫБИРАЕМ МАТЕРИАЛ ДЛЯ БАЛОК

За ответом обратимся к СП-31-105-2002, глава № 6, пункт 6.1.2, который рекомендует пиломатериалы хвойных пород не ниже 2-го сорта по ГОСТ 8486.
Тут важно заметить, что нормы данного ГОСТа в целом демократичны — он допускает использование большого количества пороков древесины,поэтому найти нужное дерево не составит труда.

Далее обратим внимание на пункт 6.1.3, по которому влажность и плотность древесины должна соответствовать требованиям СНиП II-25. По правилам СНиП II-25, эти требования разнятся в зависимости от климатической влажностной зоны. Чтобы определить, в какой зоне находитесь Вы, откройте СНиП Строительная теплотехника, согласно которому вся территории нашей страны делится по количеству влажности на три зоны: влажную, нормальную и сухую. Эти зоны вы

Видим, что порядка 90% территории охватывает нормальная зона. Чтобы сильно не мудрствовать, выбираем ее и возвращаемся к СНиП II-25. Там замечаем, что нормальной зоне соответствует влажность древесины не более 20%.

Отлично, с нужным материалом все решено — это древесина хвойных пород камерной или естественной сушки с влажностью не более 20%.

ОПРЕДЕЛЯЕМ ШАГ БАЛКИ

При строительстве каркасных домов мы опираемся на СП 31-105-2002, а в данном документе сказано, что шаг балки не должен превышать 600 мм. А если он превышает, то в СП указано что мы должны произвести дополнительные расчеты. Мы не будем превышать этот шаг и возьмем его как за исходный параметр.

РАСЧИТЫВАЕМ СЕЧЕНИЕ БАЛКИ

Тут нас ждет небольшая загвоздка. Если мы откроем СП 31-105-2002, то заметим, что ширина балок, указанная в нем, равняется 38 мм. Но в РФ используются балки шириной 50мм. Почему такой парадокс? Дело в том, что этот СП многое взял из канадской нормативной документации. А стандарты канадцев и наши в некоторых моментах не схожу. Но это даже лучше, чем шире балка, тем больше нагрузку сможет выдержать. Конечно, она стоит гораздо дороже, но тут нечего не поделать!

Поэтому, увы, придется делать расчет вручную и сложными формулами, пользуясь дополнительными документами СНиП. Для тех, кому уже не терпится узнать результат, советуем заглянуть в конец пункта. Ну а кто любит обстоятельность и пошаговый расчет, тем советуем остаться с нами. : )

В соответствии со СНиП Нагрузки и воздействия (табличка ниже) нормативная нагрузка на перекрытие в жилых домах равна 1,5 кПа (это 150 кг). Речь идет о нагрузке, распределенной на всю площадь перекрытия. К ней мы добавим вес самого перекрытия, чернового и чистового пола, утеплителя и подшивки. Для примера, прибавим 90 кг на 1 м2. Этого будет более чем достаточно, так как древесина у нас сухая, да и что-то тяжелое вроде песка для утеплителя мы не используем. Итак, складываем 150 и получаем 240 кг.

Снова открываем СНиП Нагрузки и воздействия. В главе 8.2 пункт 8.2.2 говорится, что для расчета перекрытия на прочность нам необходимо умножить суммарный вес перекрытия на коэффициент надежности, а именно на 1,3 (30%), т.е. 240*1,3. Получаем запас прочности на 1 м2 перекрытия в 312 кг.

Далее определим, какова нагрузка на 1 метр отдельно взятой балки. Для этого нам нужно 312 кг (наш запас прочности) умножить на 0,6 м (шаг балки). Итак, нагрузка на 1 метр балки равна 187,2 кг. Но и это еще не все.

Исходя из того, что нагрузка, действующая на балку, будет больше прогибать ее в центре, нам нужно найти максимальный изгибающий момент. Для этого воспользуемся формулой M max=Q* l *I / 8, где Q – нагрузка на 1 метр балки, l – длина балки (она же длина пролета), возведенная в квадрат.

В качестве значения l (длины балки) возьмем 3,7 м, а Q, как уже нам известно, равно 187,2 кг. Подставляем все в формулу и получаем: 187,2 кг * 3,7 м, возведенные в квадрат / 8 = 320 кг. Это и есть наш максимальный прогиб на центральную часть балки. Другими словами, при равномерной нагрузке в 187,2 кг при шаге балки в 0,6 м нагрузка на ее центр будет равна 320 кг.

Осталось совсем немного. Нам нужно открыть СП Деревянные конструкции, чтобы узнать расчетное сопротивление дерева (табличка ниже).

Видим, что расчетное сопротивление балки зависит от сорта древесины. Ранее мы выяснили, что по стандартам древесина для балки должна быть не ниже 2-го сорта. В таблице находим, что расчетное сопротивление для 2-го сорта равно 13 МПа (130 кг на 1м2). Теперь поделим максимальный прогиб балки на сопротивление: 320/130 = 2,46 м3.

ВСЕ, по этому значению в таблице нужно подобрать сечение балки

В итоге наблюдаем, что нам лучше всего подходит балка 50*200 мм. Это значит, что для пролета в 0,6 м с балками, изготовленными из 2-го сорта хвойных пород и имеющими длину 3,7 м нам необходимо сечение 50*200 мм. Балка такого сечения выдержит все нормативные нагрузки!

РАСЧЕТ БАЛКИ НА ПРОГИБ

Ну и напоследок для всех интересующихся — расчет на прогиб. Заглянем в СНиП Деревянные конструкции. В соответствии с пунктом 4.32 максимально допустимый прогиб междуэтажного перекрытия должен составлять 1/250 от длины пролета. Посчитаем для балки длиной 3,7 м. Для этого мы сделаем следующее: 370/250=1,48см это значение является нашим максимально допустимым прогибом

Но а теперь давайте рассчитаем прогиб для балки исходя из наших фактических параметров.

Сделать это можно по формуле (f)=(5ql4)/(384EI) где:

q— нормативная нагрузка 240*0,6=144 кг

l— длина пролета = 3,7 м.

e— модуль упругости=10000 Мпа

Таким образом подставив все значения в формулу, мы получаем (5*144*3,7/(384*10000*3333)=134940/12798720000 =1,05 см. Это говорит о том что расчетный прогиб у нас составил 1,05 см, что существенно меньше чем предельно допустимый максимально прогиб. Исходя из этого можно сказать, что наши балки сечением 50*200 мм. Установленные с шагом 0,6 мм полностью отвечают нормативным требованиям на прогиб, и создают запас прочности в 40%

Предприятие ООО «Строй Профи» Строительство каркасных домов на территории Краснодарского края, Адыгеи и полуострова Крым. Мы строим дома, соблюдая СНИП и СП 31-105-2002 придерживаясь строительных норм и правил. Используем исключительно качественные материалы высокого класса.

Источник