Расчет балки на прогиб — деревянной и металлической, формулы
В инженерных и инженерно-строительных науках (сопротивление материалов, строительная механика, теория прочности), под балкой понимается элемент несущей конструкции, воспринимающаяся преимущественно на изгибные нагрузки, и имеющая различные формы поперечного сечения.
Конечно, в реальном строительстве, балочные конструкции подвержены и другим видам нагружения (ветровой нагрузке, вибрации, знакопеременному нагружения), однако основной расчет горизонтальных, многоопертых и жесткозакрепленных балок проводится на действие или поперечной, или приведенной к ней эквивалентной нагрузке.
Расчетная схема рассматривает балку как жесткозакрепленный стержень или как стержень, установленный на двух опорах. При наличии 3 и более опор, стержневая система считается статически неопределимой и расчет на прогиб как всей конструкции, так и ее отдельных элементов, значительно усложняется.
При этом, основное нагружение рассматривается как сумма сил, действующая в направлении перпендикулярному сечению. Целью расчета на прогиб является определение максимального прогиба (деформации) который не должен превышать предельных значений и характеризует жесткость как отдельного элемента (так и всей связанной с ней строительной конструкции.
Основные положения расчетных методик
Современные строительные методики расчета стержневых (балочных) конструкций на прочность и жесткость, дают возможность уже на стадии проектирования определить значение прогиба и сделать заключение о возможности эксплуатации строительной конструкции.
Расчет на жесткость позволяет решить вопрос о наибольших деформациях, которые могут возникнуть в строительной конструкции при комплексном действии различного вида нагрузок.
Современные методы расчета, проводимые с использованием специализированных расчетов на электронно-вычислительных машинах, или выполняемые при помощи калькулятора, позволяют определить жесткость и прочность объекта исследований.
Несмотря на формализацию расчетных методик, которые предусматривают использование эмпирических формул, а действие реальных нагрузок учитывается введением поправочных коэффициентов (коэффициенты запаса прочности), комплексный расчет достаточно полно и адекватно оценивает эксплуатационную надежность возведенного сооружения или изготовленного элемента какой-либо машины.
Несмотря на отдельность прочности расчетов и определения жесткости конструкции, обе методики взаимосвязаны, а понятия «жесткость» и «прочность» неразделимы. Однако, в деталях машин, основное разрушение объекта происходит из-за потери прочности, в то время как объекты строительной механики часто непригодны к дальнейшей эксплуатации из значительных пластических деформаций, которые свидетельствуют о низкой жесткости элементов конструкции или объекта в целом.
Сегодня, в дисциплинах «Сопротивление материалов», «Строительная механика» и «Детали машин», приняты два метода расчета на прочность и жесткость:
- Упрощенный (формальный), при проведении которого в расчетах применяются укрупненные коэффициенты.
- Уточненный, где используются не только коэффициенты запаса прочности, но и производится расчет контракции по предельным состояниям.
Алгоритм расчета на жесткость
Формула определения прочности балки на изгиб
Где:
- M – максимальный момент, возникающий в балке (находится по эпюре моментов);
- Wn,min – момент сопротивления сечения (находится по таблице или вычисляется для данного профиля), у сечения обычно 2-а момента сопротивления сечения, в расчетах используется Wx, если нагрузка перпендикулярна оси х-х профиля или Wy, если нагрузка перпендикулярна оси y-y;
- Ry – расчетное сопротивление стали при изгибе (задается в соответствии с выбором стали);
- γc – коэффициент условий работы (данный коэффициент можно найти в таблице 1 СП 16.13330.2011;
Алгоритм расчета на жесткость (определение величины прогиба) достаточно формализован и не представляет труда для овладения.
Для того, чтобы определить прогиб балки, необходимо в нижеприведенной последовательности выполнить следующие действия:
- Составить расчетную схему объекта исследований.
- Определить размерные характеристики балки и расчетных сечений.
- Рассчитать максимальную нагрузку, действующую на балку, определив точку ее приложения.
- При необходимости, балка (в расчетной схеме она заменятся невесомым стержнем) дополнительно проверяется на прочность по максимальному изгибающему моменту.
- Определяется значение максимального прогиба, который характеризует жесткость балки.
Деревянные балки перекрытия
Лаги перекрытия должны отвечать таким основным требованиям, как прочность, пожаробезопасность, жесткость. Расчеты этих элементов проводятся исходя из применяемого материала.
Виды деревянных балок перекрытий
Все деревянные перекрытия разделяются по назначению, виду материала изготовления и сечению. По назначению лаги бывают:
- межэтажными;
- чердачными;
- подвальными;
- цокольными.
Перекрытия из бруса между этажами должны характеризоваться высокой прочностью и надежностью. В полость между полом и потолком монтируются паро- и звукоизоляционные материалы. Потолок обшивается желаемой отделкой, а сверху настилается пол и напольное покрытие. Перекрытие чердака может быть задействовано в виде элемента крыши и являться частью стропильной системы. Также оно может быть смонтировано в виде независимого элемента. Чтобы исключить выход тепла через чердачное перекрытие, обязательно применяют тепло- и пароизоляционные материалы.
Балочное перекрытие пролета может быть выполнено из цельного либо клееного бруса. Для первого варианта используется древесина твердых пород. Однако такие элементы имеют существенный недостаток, который сводится к ограниченной длине в 6 м. Клееные балки для длинных пролетов являются более предпочтительными, поскольку имеют более высокую прочность, привлекательную внешность и большую предельную длину до 20 м.
Сечение бруса для перекрытия бывает следующих типов:
- квадратное;
- прямоугольное;
- двутавровое;
- круглое.
Брус с квадратным сечением является самым невыгодным. Объясняется это тем, что квадрат меньше всего подходит под эпюру усилий в лаге. Оптимальным вариантом для рассматриваемых целей считаются лаги, имеющие прямоугольное сечение, при этом во время монтажа короткая сторона располагается по горизонтали, а длинная – по вертикали. Таким образом балка имеет более высокую прочность.
Использование досок и цельного бруса в балочной конструкции
Деревянный брус или привычная для всех доска могут иметь длину 4-6 м и уступают клееному брусу по перекрываемому расстоянию. Балки перекрытия из дерева своими руками часто применяются в строительстве, для чего задействуют доски, скрепленные между собой. В отличие от цельного бруса они могут иметь более высокие показатели прочности. Кроме этого, толщину таких балок можно изменять посредством сращивания досок.
Расчет балок деревянного перекрытия
Для того, чтобы определить какое количество деревянных балок и каких размеров потребуется для устройства перекрытия необходимо:
- замерить пролет, который они будут перекрывать;
- определиться со способами их закрепления на стенах (на какую глубину они будут заходить в стены);
- сделать расчет нагрузки, которая будет на них действовать при эксплуатации;
- с помощью таблиц или программы-калькулятора подобрать подходящие шаг и сечение.
Теперь рассмотрим, как это можно сделать.
Длина деревянных балок перекрытия
Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.
В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм. При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету — расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся. Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.
Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м. Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать — 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые, а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использовать деревянные фермы.
Определение нагрузки, действующей на перекрытие
Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации. Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.
Для чердачного деревянного перекрытия, которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса — Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.
Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП 2.01.07-85) составит:
70х1,3 = 90 кг/м 2 , где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.
Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:
Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кг\м 2 . Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м 2 .
В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2. В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:
50+150х1,3 = 245 кг/м 2 , округляем до 250 кг/м 2 .
При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м 2 .
В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 — 400 кг/м 2 .
Пример подсчета прогиба
Чтобы понять процесс расчета жесткости балки и ее максимального прогиба, можно использовать простой пример проведения расчетов. Данный расчет проводится для балки с такими характеристиками:
- материал изготовления – древесина;
- плотность составляет 600 кг/м3;
- длина составляет 4 м;
- сечение материала составляет 150*200 мм;
- масса перекрывающих элементов составляет 60 кг/м²;
- максимальная нагрузка конструкции составляет 249 кг/м;
- упругость материала составляет 100 000 кгс/ м²;
- J равно 10 кг*м².
Для вычисления максимальной допустимой нагрузки учитывается вес балки, перекрытий и опор. Рекомендуется также учесть вес мебели, приборов, отделки, людей и других тяжелых вещей, который также будут оказывать воздействие на конструкцию. Для расчета потребуются такие данные:
- вес одного метра балки;
- вес м2 перекрытия;
- расстояние, которое оставляется между балками;
- временная нагрузка;
- нагрузка от перегородок на перекрытие.
Чтобы упросить расчет данного примера, можно принять массу перекрытия за 60 кг/м², нагрузку на каждое перекрытие за 250 кг/м², нагрузки на перегородки 75 кг/м², а вес метра балки равным 18 кг. При расстоянии между балками в 60 см, коэффициент k будет равен 0,6.
Если подставить все эти значения в формулу, то получится:
q = ( 60 + 250 + 75 ) * 0,6 + 18 = 249 кг/м.
Для расчета изгибающего момента следует воспользоваться формулой f = (5 / 384) * [(qn * L4) / (E * J)] £ .
Подставив в нее данные, получается f = (5 / 384) * [(qn * L4) / (E * J)] = (5 / 384) * [(249 * 44) / (100 000 * 10)] = 0,13020833 * [(249 * 256) / (100 000 * 10)] = 0,13020833 * (6 3744 / 10 000 000) = 0,13020833 * 0,0000063744 = 0,00083 м = 0,83 см.
Именно это и является показателем прогиба при воздействии на балку максимальной нагрузки. Данные расчеты показывают, что при действии на нее максимальной нагрузки, она прогнется на 0,83 см. Если данный показатель меньше 1, то ее использование при указанных нагрузках допускается.
Использование таких вычислений является универсальным способом вычисления жесткости конструкции и величины их прогибания. Самостоятельно вычислить данные величины достаточно легко. Достаточно знать необходимые формулы, а также высчитать величины. Некоторые данные необходимо взять в таблице
При проведении вычислений крайне важно уделять внимание единицам измерения. Если в формуле величина стоит в метрах, то ее нужно перевести в такой вид. Такие простые ошибки могут сделать расчеты бесполезными
Такие простые ошибки могут сделать расчеты бесполезными
Для вычисления жесткости и максимального прогиба балки достаточно знать основные характеристики и размеры материала. Эти данные следует подставить в несколько простых формул
Такие простые ошибки могут сделать расчеты бесполезными. Для вычисления жесткости и максимального прогиба балки достаточно знать основные характеристики и размеры материала. Эти данные следует подставить в несколько простых формул.
Распространенные виды двутавров
Каждый из производителей выпускает свои разновидности и типы двутавровых балок из дерева.
Основные, соответствующие СНиП, разновидности представлены ниже:
- Двутавровое изделие серии БП. Применяется в конструкциях межэтажных перекрытий при возведении зданий с пролетами до 9,0 м. Высота варьируется от 190 до 460 мм. Пояс (брус наверху и внизу конструкции) 40×90 мм. Стойка из ОСБ толщиной 12 мм. Предельная длина 9000 мм.
- Двутавровое изделие серии БС. Применяется в качестве стропил. Диапазон высот выпускаемых изделий 190-410 мм, пояс 40×60, стойка 9.5мм, максимальная длина 8500мм.
- Стенная стойка серии СС. Применяется для строительства каркасных домов по «канадской» технологии. Играют роль основной стойки для монтажа наружной стены и внутренних перегородок. Выпускаются изделия с высотой от 130 до 250 мм, пояс 40×45, стойка – 9.6 мм, максимальная длина 8500мм.
Типы перекрытий из дерева ↑
В домах имеется подвальное помещение и чердачное пространство, а нередко оборудуют мансарду. От этого зависит тип перекрытия, к которому в разных случаях предъявляются разные требования.
Существует следующее подразделение несущих сводов по видам:
- Межэтажное перекрытие, не требующее хорошего утепления, так как оно разделяет жилые зоны. Основным требованием является хорошая звукоизоляция.
- Чердачное, отделяющее от чердака жилые помещения. В зависимости от того, отапливаемый чердак (мансарда), или в помещении под крышей нет отопления, выполняется настил из необходимого изоляционного материала. Но в обязательном порядке применяется слой пароизоляции, исключающий образование конденсата.
- Подвальное или цокольное, служащее границей между подвалом. Здесь на первом месте стоит теплоизоляция, отсекающая поступающий снизу холод.
Чердачное перекрытие из двутавровых балок
В зависимости от предъявляемых требований к настилу, добавляются определенной толщины слои утеплителя, пароизоляционные либо звукоизоляционные материалы.
Устройство деревянного перекрытия
Расчет деревянного перекрытия
Расстояние между деревянными балками перекрытия определяется:
Во-первых, предполагаемыми нагрузками.
Нагрузка, в свою очередь может быть постоянной – вес
перекрытия, вес перегородок между комнатами или вес стропильной системы.
А также переменной – она принимается равной 150 кг/м.кв.
(Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»). К переменным нагрузкам
относят вес мебели, оборудования, находящихся в доме людей.
Совет. Поскольку учесть все возможные нагрузки
затруднительно, следует проектировать перекрытие с запасом прочности.
Профессионалы рекомендуют добавлять 30-40 %.
Во-вторых, жесткостью или нормативной величиной прогиба.
Для каждого вида материала ГОСТом устанавливаются свои
пределы жесткости. Но формула для расчета одинакова – отношение абсолютной
величины прогиба к длине балки. Значение жесткости для чердачных перекрытий не
должно превышать 1/200, для междуэтажных 1/250.
На величину прогиба оказывает влияние и порода древесины, из
которой изготовлена балка.
Расчет перекрытия по деревянным балкам
Предположим, что расстояние между деревянными балками
составляет 1 м.п. Общая длина балки 4 м.п. А предполагаемая нагрузка составит
400 кг/м.кв.
Значит, наибольшая величина прогиба будет наблюдаться при
нагрузке
Мmax = (q х l в кв.) / 8 = 400х4 в кв./8 = 800 кг•м.кв.
Рассчитаем момент сопротивления древесины на прогиб по
формуле:
Wтреб = Мmax / R. Для сосны этот показатель составит 800 /
142,71 = 0,56057 куб. м
R – сопротивление древесины, приведенное в СНиП II-25-80 (СП
64.13330.2011) «Деревянные конструкции» введенные в эксплуатацию в 2011 г.
В таблице приведено сопротивление лиственницы.
Расчет перекрытия по деревянным балкам – таблица сопротивления древесины
Если используется не сосна, тогда значение следует
скорректировать на переходящий коэффициент (приведен в СНиП II-25-80 (СП
64.13330.2011)).
Расчет перекрытия по деревянным балкам – переходящий коэффициент
Если учесть предполагаемый срок службы строения, то
полученное значение нужно скорректировать и на него.
Расчет перекрытия по деревянным балкам – срок службы дома
Пример расчета балки показал, что сопротивление балки на
прогиб может уменьшиться вдвое. Следовательно, нужно изменить ее сечение.
Расчёт деревянных балок перекрытия можно выполнить с
применением выше приведенной формулы. Но можно использовать специально
разработанный калькулятор расчета деревянных балок перекрытия. Он позволит
учесть все моменты, не утруждая себя поиском данных и расчетом.
В-третьих, параметрами балки.
Длина деревянных балок перекрытия цельных может составлять
не более 5 метров для междуэтажных перекрытий. Для чердачных перекрытий длина
пролета может составлять 6 м.п.
Таблица деревянных балок перекрытия содержит данные для
расчета подходящей высоты балок.
Таблица деревянных балок перекрытия для расчета высоты балок
Толщина деревянных балок перекрытия рассчитывается исходя из
предпосылки, что толщина балки должно быть не меньше 1/25 ее длины.
Например, балка длиной 5 м.п. должна иметь ширину 20 см.
Если выдержать такой размер сложно, можно достичь нужной ширины путем набора
более узких балок.
Следует знать:
Если балки сложить рядом они выдержат нагрузку в два раза
больше, а если сложить друг на друга – выдержат нагрузку в четыре раза больше.
Используя график, представленный на рисунке можно определить
возможные параметры балки и нагрузку, которую она в силах вынести. Учтите, что
данные графика пригодны для расчета однопролетной балки. Т.е. для того случая,
когда балка лежит на двух опорах. Измеряя один из параметров можно получить
желаемый результат. Обычно в качестве изменяемого параметра выступает шаг балок
деревянного перекрытия.
Таблица для подбора сечения деревянных балок перекрытия
Итогом наших расчетов станет составление чертежа, который
будет служить наглядным пособием при работе.
Чтобы качественно и надежно осуществить своими руками
перекрытие по деревянным балкам, чертеж должен содержать все расчетные данные.
Прогнулись деревянные балки перекрытия. Перекрытия досками 200 на 50 и другие ходовые размеры
Вот какие балки на пролете 4 метра допускаются нормативами. Чаще всего при строительстве деревянных перекрытий используются доски и брус так называемых ходовых размеров: 50х150, 50х200, 100х150 и т.д. Такие балки удовлетворяют нормам ( после расчёта ), если планируется перекрывать проём не более четырех метров.
Для перекрытия длиной в 6 и более метров размеры 50х150, 50х200, 100х150 уже не подходят. Деревянная балка более 6 метров : тонкости
Балка для пролета 6 метров и более не должна делаться из бруса и досок ходовых размеров.
Следует запомнить правило: прочность и жёсткость перекрытия в большей степени зависят от высоты балки и в меньшей степени – от её ширины.
На балку перекрытия действует распределённая и сосредоточенная нагрузка. Поэтому деревянные балки для больших пролетов проектируются не «впритык», а с запасом по прочности и допустимому прогибу. Это обеспечивает нормальную и безопасную эксплуатацию перекрытия.
50х200 — перекрытие для проема 4 и 5 метров.
Для расчёта нагрузки, которую выдержит перекрытие, надо обладать соответствующими знаниями. Чтобы не углубляться в формулы сопромата (а при строительстве гаража это точно избыточно), обычному застройщику достаточно воспользоваться онлайн-калькуляторами по расчёту деревянных однопролётных балок.
Leo060147 Пользователь FORUMHOUSE
Самостройщик чаще всего не является профессиональным проектировщиком. Всё, что он хочет знать, – это какие балки нужно смонтировать в перекрытии, чтобы оно отвечало основным требованиям про прочности и надёжности. Это и позволяют высчитать онлайн-калькуляторы.
Пользоваться такими калькуляторам просто. Чтобы сделать расчеты необходимые значения, достаточно ввести размеры лаг и длину пролёта, которые они должны перекрыть.
Также для упрощения задачи можно применить готовые таблицы, представленные гуру нашего форума с ником Roracotta .
Roracotta Пользователь FORUMHOUSE
Я потратил несколько вечеров, чтобы сделать таблицы, которые будут понятны даже начинающему строителю:
Таблица 1. В ней представлены данные, которые отвечают минимальным требованиям по нагрузке для полов второго этажа – 147кг/кв.м.
Примечание: так как таблицы основаны на американских нормативах, а размеры пиломатериалов за океаном несколько отличаются от сечений, принятых в нашей стране, то применять в расчётах нужно графу, выделенную жёлтым цветом.
Таблица 2. Здесь приведены данные по усреднённой нагрузке для полов первого и второго этажей – 293 кг/кв.м.
Таблица 3. Здесь приведены данные под расчётную увеличенную нагрузку в 365 кг/кв.м.
Варианты укладки утеплителя
В зависимости от того, какое перекрытие будет утепляться, и какие возможности есть для проведения теплоизоляционных работ, процесс проводится сверху деревянных балок или снизу. Например, перекрытие первого этажа дома, в котором отсутствует подвальное помещение, утепляется только сверху. Если подвал есть, то можно часть работ провести снизу. Рассмотрим оба варианта.
Утепление снизу
Самый простой способ сделать места для укладки утеплителя – это набить снизу по балкам доски или любой другой плитный или листовой материал: фанеру, ДСП, ОСП, профнастил и прочее. Необязательно новые, подойдут обрезки и отходы б/у.
Если в качестве слоя теплоизоляции используется минеральная вата или пенопласт, то перед тем как набивать нижнюю основу из досок, рекомендуется уложить и закрепить гидроизоляционную пленку толщиною 0,2 мм. Ее укладывают полосами поперек деревянных балок с перехлестом краев в 10-20 см. Оптимально – склеить между собой концы полос скотчем или любой липкой лентой. Основная задача гидроизоляции – не пропустить в слой утепления влажных паров воздуха, которые негативно скажутся на характеристиках той же минеральной ваты или пенопласта.
Далее работы переносятся в комнату. Утеплитель подрезается под размеры пространства между балками
Здесь важно учитывать один момент – теплоизоляционный материал должен заполнять собой все пространство, как по ширине, так и по высоте. Поэтому подрезка по ширине ведется с небольшим припуском, чтобы материал лег, потно прижимаясь к брусам. Что касается высоты, то утеплитель можно укладывать в два или три слоя
Что касается высоты, то утеплитель можно укладывать в два или три слоя.
Следующий этап – установка гидроизоляции. Используется все та же пленка, которая также укладывается поперек деревянных балок и крепится к ним степлером и скобами или маленькими гвоздиками. Обязательно скрепление краев уложенных полос гидроизоляции строительным скотчем.
Последнее – монтаж настила из досок или листовых, плитных материалов.
Утепление сверху
Отличается этот вариант от предыдущего двумя позициями.
- Для создания ниши, куда будет закладываться теплоизоляционный материал, необходимо сделать конструкцию, состоящую из черепных брусков, поверх которых укладывают доски, фанеру или любой другой плоский материал.
Черепной брусок, прикрепленный к нижнему краю балки перекрытия
- Нижний слой гидроизоляции укладывается поверх собранной конструкции ниши с крепления к боковым поверхностям деревянных балок.
Этот вариант утепления перекрытий дома чуть сложнее первого, но у него есть и свои плюсы. Один из них – меньший расход теплоизоляционного материала, потому что толщина слоя уменьшается на толщину черепного бруска (50 мм).
Обратите внимание на фото ниже. Здесь показано, как можно сформировать нишу из досок, уложенных по черепным брускам. Нарезанные под требуемый размер доски укладываются поперек балок и крепятся к брускам саморезами или гвоздями
Нарезанные под требуемый размер доски укладываются поперек балок и крепятся к брускам саморезами или гвоздями.
Сборка чернового пола по черепным брускам
Касаемо укладки гидроизоляции. Чтобы было понятно, что собой будет представлять этот слой, уложенный на пол по балкам перекрытия, посмотрите на фото ниже. На нем четко видно, как надо укладывать пленку, чтобы создать все условия для монтажа минеральной ваты или другого плитного материала. Пленка должна формировать нишу для закладки, поэтому ее укладывают с провисом.
Гидроизоляционная мембрана, уложенная поверх балок перекрытия
Все остальные операции проводятся по технологии первой схемы. А именно:
Монтаж утеплителя между несущими балками перекрытия
утеплитель укладывается в образованные ниши с плотным прижатием к брусам;
Укладка гидроизоляционной пленки
сверху уложенного теплоизоляционного слоя и перекрытия укладывается гидроизоляция;
Монтаж деревянного настила
поверх собранного пирога утепления укладываются доски в качестве защитного настила (пола).
Предлагаем посмотреть видео, как правильно провести утепление пола чердачного помещения со стороны чердака.
Утепление деревянных балок по потолку
Необходимо отметить, что потолок, собранный по балкам перекрытия, должен быть более презентабельным, чем нижняя часть подвала. Поэтому его собирают из обрезных или шпунтованных досок толщиною 25 мм или из фанеры толщиною 10 мм.
Крепление элементов обшивки производится практически без зазоров (1-2 мм в качестве компенсации от температурного и влажностного расширения) оцинкованными саморезами по дереву. Теплоизоляционный материал укладывается со стороны этажа выше.
Повышаем несущую способность перекрытия
При необходимости несущую способность балок можно повысить за счет крепления специальных накладок из толстых досок. Очень часто применяется способ, когда концы накладок, как и балки, лежат на опорах.
Вместо досок можно использовать стальные швеллеры. Такие накладки крепятся сбоку балки при помощи болтов, при этом можно укреплять только одну сторону бруса, но все таки надежнее укрепление обоих сторон.
Самый простой способ повышения несущей способности — укладка дополнительных балок. Но такой процесс более трудоемкий и дорогой. Дополнительные брусья перекрывают пролеты между основными балками.
Как можно заметить, в старых домах балки уложены с небольшим шагом и имеют достаточное сечение, что свидетельствует о качественной постройке.
Очень важно проверять состояние балок и перекрытия, а в случаи повреждения вредителями или влагой обязательно укреплять. Если при длительном воздействии влаги повредились оголовки балок на опорах, то поврежденную часть нужно удалить, а оставшуюся — усилить и удлинить с помощью прочных толстых досок
Элементами перекрытия являются чистый пол и подшивка, но они относятся к разделу отделочных работ и о них поговорим в другой раз.
Устройство
По назначению данные конструкции разделяются на следующие виды:
- цокольные,
- межэтажные,
- чердачные.
Цокольные и чердачные перекрытия требуют усиленной теплозащиты в силу высоких перепадов температур. Для межэтажных оборудуется качественная шумоизоляция, если на верхнем этаже будут находиться жилые комнаты. Конструктивно они состоят из следующих элементов:
- балки,
- подшивное перекрытие,
- изоляционные слои,
- накат,
Второй способ устройства деревянных перекрытий: между брусьями укладываются плиты минеральной ваты. Затем поперек них прикрепляются лаги, которые обшиваются накатом. Третий способ выполняют, как 2-ой, но добавляют еще 1 слой лаг и утеплитель между ними. Таким способом осуществляется усиление несущей способности всей конструкции.
Если устанавливаются балки перекрытия в деревянном доме, следует учитывать его усадку в течение года после возведения. Избежать деформации вследствие этого можно следующим способом: сочленения брусьев с наружными стенами закрепляются не жестко, а концы брусьев обрезают под 60º. В кирпичных стенах делают по-другому: в процессе возведения предусматривают специальные гнезда для закладки бруса. Между его концом и кирпичом должна находиться пропитанная битумом подкладка.
При монтаже деревянных перекрытий допускается наращивать балки. Для этого в месте соединения двух брусьев запиливают замок длиной 0,5-1 м. Элементы скрепляют между собой болтами. Конструкция будет более надежной, если концы наращенного бруса расположить на стене фасада. Кроме этого их надо пропитать битумом, а практически незаметное свободное пространство заложить утеплителем.
В целом конструкция перекрытия выглядит следующим образом:
- крайние балки располагаются на опорном брусе (мауэрлате) или на верхней металлической обвязке;
- следующие укладываются с шагом минимум 0,5 м (шаг тем меньше, чем больше длина пролета);
- крепление к срубу осуществляется при помощи надставок, прикрепленных болтами;
- между надставками при помощи длинных гвоздей закрепляются вкладыши.
Надставки применяются в случаях, когда уже уложена теплоизоляция, например, плиты минеральной ваты. Монтаж утеплителя снизу вверх осуществить легче и быстрее, поэтому часто используется такой прием. Для надставок берут брус 100 мм.
Разновидности деревянных перекрытий
Классический способ монтажа основан на устройстве несущей части из балок и заполнения пустого пространства. Для этого сбивают накат, состоящий из прилегающих плотно друг к другу щитов или досок. Следует отметить, что для работ часто используется не цельный или клееный брус, а деревянная двутавровая балка для перекрытий, отличающаяся легким весом и высокой прочностью. При помощи такой балки можно осуществить быстрый монтаж перекрытий.
Сама конструкция двутавровой балки делает ее отличным материалом для возведения каркасных домов. Таким образом, весь каркас и перекрытия собираются из одного материала, при этом монтаж не требует применения тяжелой техники. Конструкция двутавровой балки состоит из следующих элементов:
- доски-полки из прочной древесины обеспечивают хорошие несущие характеристики;
- пространство между ними занимает плита OSB; она удешевляет себестоимость изделия, уменьшает вес, что благоприятно сказывается на общем весе дома и его давлении на фундамент.
В заключение следует отметить преимущества деревянных перекрытий для частного домостроения. Домовладельцу не надо нанимать тяжелую технику вследствие небольшого веса бруса. Затраты на строительство минимальные, так как брус и доску можно приобрести из хвойных пород. Материал обладает высокими звукоизолирующими и теплосберегающими свойствами. Крепления осуществляются болтами или длинными гвоздями, что также является легким, быстрым и удобным способом монтажа.
Чтобы перекрытие было максимально надежным, следует подбирать точные размеры балок, используемых для работы. Так, например, расчет деревянных балок – неизменная часть работы перед их изготовлением, в расчет при этом берут длину балок и их сечение. Длина как деревянных, так и металлических балочных конструкций, зависит от ширины планируемого перекрытия, а сечение нужно просчитывать в зависимости от шага, нагрузки и длины пролета.
В Интернете можно найти специальные онлайн калькуляторы, помогающие выполнить расчеты онлайн, но далеко не все доверяют калькулятору, поэтому мы расскажем, по каким формулам и как именно производится расчет балок перекрытия.
Расчетная схема балки и момент инерции
Расчетную схему сделать довольно просто. Нужно знать размеры и форму поперечного сечения элемента конструкции, способ опирания, а также пролет, то есть расстояние между опорами. Например, если вы укладываете опорные брусья перекрытия на несущие стены дома, а расстояние между стенами 4 м, то пролет будет l=4 м.
Деревянные балки рассчитывают как свободно опертые. Если это балка перекрытия, то принимается схема с равномерно распределенной нагрузкой q. В случае если нужно определить изгиб от сосредоточенной нагрузки (например, от небольшой печки, выложенной прямо на перекрытии), принимается схема с сосредоточенной нагрузкой F, равной весу, который будет давить на конструкцию.
Схема монтажа деревянных балок перекрытий.
Для прямоугольного сечения момент инерции подсчитывается по формуле:
J=b*h^3/12, где:
b — ширина сечения;
h — высота сечения балки.
Например, для сечения размером 15х20 см момент инерции будет равен:
J=15*20^3/12=10 000 см^4=0,0001 м^4.
Здесь нужно обратить внимание на то, что момент инерции прямоугольного сечения зависит от того, как оно сориентировано в пространстве. Если брус положить широкой стороной на опоры, то момент инерции будет значительно меньше, а прогиб — больше. Этот эффект каждый может прочувствовать на практике
Все знают, что доска, положенная обычным способом, прогибается гораздо сильнее, чем та же доска, положенная на ребро. Это свойство очень хорошо отражается в самой формуле для вычисления момента инерции
Этот эффект каждый может прочувствовать на практике. Все знают, что доска, положенная обычным способом, прогибается гораздо сильнее, чем та же доска, положенная на ребро. Это свойство очень хорошо отражается в самой формуле для вычисления момента инерции.
