Виды деревянных балок для перекрытий, расчёт длины, монтаж

Варианты перекрытия для разных помещений

В зависимости от типа помещения деревянные перекрытия могут иметь разное строение. Всего возможно три варианта:

• для цокольных перекрытий, где характерна разность температур и повышенная влажность, требуется применение пароизоляции, повышенного слоя теплоизоляции и специальной отражающей плёнки или фольги;
• для межэтажных перекрытий, которым свойственна более простая структура, в связи с равномерным температурным режимом и стабильным уровнем влажности обязательно необходима шумоизоляция;
• для чердачных перекрытий, если они не отапливаются, используется такое же наполнение, как и для цокольных, с тем отличием, что расположение изоляторов происходит в обратном порядке из-за направления действия холода.

Более подробно о строении разных перекрытий будет написано ниже.

Виды конструкций перекрытий

Всего существует несколько типов чердачного перекрытия по деревянным балкам. У каждого из них – свое предназначение и свои плюсы и минусы.

Что касается каркасных домов, перекрытия в них рекомендованы по системе «платформа». То есть после установки стен укладываются балки и создается определенная как бы платформа, и рабочее основание для будущего пола чердака в то же время

Здесь важно не оказать лишнего давления на хрупкие стены, поэтому чердачное покрытие тоже не будет рассчитано на пианино в углу

В таком случае балки устанавливают на обвязочный брус, который используют в качестве мауэрлата:

А вот в доме со стенами из бревна или бруса в качестве чердачного перекрытия по правилам обустраивается жесткий щит, который при усадке стен будет плавно опускаться вместе с ними, причем обязательно равномерно.

В качестве отдельного вида чердачных перекрытий следует выделить быстровозводимые деревянные перекрытия. Главная их фишка – в применении специальных крепежных элементов, которые изготавливают из оцинкованной стали. Их толщина и качество рассчитывается в зависимости от уровня будущих нагрузок на перекрытие.

Стандартные чердачные перекрытия на балках с брусом и деревянными лагами появились в конце 20 столетия, и после них стали более модными перекрытия из широкой доски.

Сегодня также в моде специальные готовые фирмы для обустройства чердачного перекрытия. На самом деле – это не новинка строительного рынка, такие фирмы появились еще в конце XVI века и обрели свое второе рождение в конце ХХ. Канадские компании, которые занимались строительством, разработали специальные программы расчета таких фирм и точные их формы с линиями сборки.

В нашей стране начинают появляться новые виды деревянных перекрытий, которые до этого времени были популярны только за рубежом. Это – легкие деревянные перекрытия. Они актуальны для частного строительства, когда в качестве системы используется достаточно легкий деревянные каркас.

Суть перекрытия в том, что «ребра» устанавливаются через каждые 30-60 сантиметров, и их накрывают обшивкой. В качестве «ребер» берутся деревянные балки высотой около 20 и 28 сантиметров, и толщиной 45 сантиметров, а длиной – до 5 метров. Изготавливают их из натуральной древесины и соединяют специальными связками из досок, покрывая обшивкой из ДСП или ДВП.

Поэтому выделим из главных преимуществ ребристого чердачного перекрытия быстрый и простой монтаж. Из минусов: необходимость обработки антипиреном, меньшая прочность и низкие звукоизоляционные свойства. И, конечно же, такие доски более чувствительны к резким колебаниям влажности и температуры. А еще, если грибок или какое-то насекомое решит съесть за несколько лет такое перекрытие, то он его съест намного быстрее, чем толстые балки.

Снизу такая конструкция зашивается подвесным потолком из гипсокартонных плит. Между ребрами поверху укладываются минеральная вата. Именно она обеспечит огнеупорность и звукоизоляцию всему деревянному перекрытию.

Ребристые перекрытия чердака обходятся намного дешевле, чем балочные – это вполне разумно и рационально, если вы нежилое помещение не будете утеплять и делать из него жилую мансарду. Тогда вы можете не переживать о несущей способности такого основания. Единственный минус – это то, что балки более привычны для российских домов, а ребристое перекрытие почти не отличаются по внешнему виду от монолитного. Поэтому в российских домах чаще устраиваются ребристо-балочные чердачные перекрытия.

Брус для устройства такого чердачного перекрытия нужно взять прямоугольной формы, причем строго, а не ромбом. И обязательно при покупке такого бруса возьмите с собой самую обычную школьную линейку, ведь нередко бывает так, что многие собираются строить перекрытие из бруса 15х15 см, а в итоге строятся из бруса 14х14 см. А затем, на своем участке, обязательно подготовьте место для хранения такого бруса и его обработки.

К слову, сегодня многие ставят даже обычный брус в деревянном перекрытии на ребро. Дело в том, что даже линейка, из какого бы материала она не была, легко сгибается по всей длине, но, если ее поставить ребром, согнуть такую будет практически невозможно:

А на черновом полу из досок уже настелите чистовой пол, и снизу смонтируйте подвесной потолок. Но нередко деревянное перекрытие чердака оставляют без дополнительной отделки специально, ввиду концепции дизайна интерьера, но тогда все детали его выполняются очень аккуратно и даже с декоративным наклоном:

Определенную жесткость ребристому перекрытию придает и сам подвесной потолок.

Расчет балок перекрытия

Самостоятельный расчет деревянной балки перекрытия – это долгое и нудное занятие, которое обязывает вас знать основы инженерных дисциплин и сопромата. Без определенных навыков и знаний, вручную подобрать материал, рассчитать необходимое сечение или шаг балки – не просто тяжело, а порой и невозможно. Тем не менее, мы попытаемся вам рассказать об основных характеристиках, которые нужны для вычислений и по какому алгоритму работает наш калькулятор.

Виды балок

В настоящее время, деревянные балки, используемые для изготовления перекрытий, можно разделить на два принципиально разных вида:

• цельные;
• клееные.

Исходя из названия становится понятно, что в первом случае, это будет цельный кусок древесины определенного типа сечения (чаще всего это брус на 2 или 4 канта), во втором случае, это клееная балка из досок или шпона LVL.

Несмотря на низкую стоимость, по ряду объективных причин, деревянные балки из цельной древесины в последнее время используются все реже. Качественные показатели этого материала значительно уступают клееному дереву: низкий модуль упругости способствует появлению больших прогибов в середине пролета (особенно это становится заметно при расстоянии между несущими стенами более 4 метров), при высыхании на балках появляются продольные трещины, которые приводят к уменьшению момента инерции прогиба, отсутствие пропитки подвергает древесину воздействиям вредителей и гниения.

Благодаря современным технологиям, клееные балки не имеют подобных недостатков. Их структура однородна и волокна ориентированы по всем направлениям – повышается общая прочность и модуль упругости материала, он получает защиту от растрескивания, а специальная пропитка обеспечивает повышенный уровень пожаробезопасности и устойчивости к влаге. Эти балки разрешено использовать при проемах в 6-9 м и можно рассматривать, как полноценный аналог железному перекрытию.

Цельная деревянная балка

Клееная балка из досок

Клееная балка из шпона

Обрезанное бревно

Подбор сечения балки

Для того чтобы подобрать сечение балки самостоятельно вручную, нужно иметь огромный багаж знаний в сфере сопромата, ведь вам потребуется применять на практике большое количество формул и коэффициентов, поэтому для начинающего мастера это достаточно сложная и не совсем нерациональная задача. Наш калькулятор должен помочь произвести приблизительный расчет деревянного перекрытия и сэкономить значительное количество времени. Однако пользователь должен понимать, что ни одна программа не заменит настоящего специалиста, так как принцип работы сервиса построен на обработке стандартных табличных величин и не может учитывать конкретных ситуаций.

Расчет балок перекрытия из дерева намного проще выполнить с помощью нашего калькулятора. Вам не нужно держать в голове много формул и переживать за неприведенную ошибку!

Как правильно установить балочные элементы

При возведении здания из кирпича, при выполнении кладки для установки несущих деталей в стенах выполняются проемы для установки концов горизонтальных опор. По принятым правилам величина опоры конца опорной детали должна быть не менее 15 сантиметров. Установка переводов должна быть строго горизонтальной, что контролируется строительным уровнем. При необходимости регулировки положения под ее концы можно устанавливать плашки или регулировочные проставки. Для деревянных перекрытий обязательна установка гидроизоляции из одного или двух слоев рубероида.

Это защитит материал от переувлажнения, сопровождаемого процессами гниения. С этой же целью деревянные детали обрабатываются противобактериальными препаратами. Для снижения горючести применяются противопожарные пропитки. Свободное пространство, образующееся по ходу установки конца опоры, нужно заполнить утепляющими материалами.

Как произвести онлайн расчет

Рассмотрим порядок подсчета при использовании перекрытия из древесины – наиболее популярного материала для индивидуального и малоэтажного строительства. Эти наиболее сложные математические задачи лучше выполнять с использованием калькулятора из интернета с высокой степенью вероятности получения достоверного результата.

Расчет на прогиб (изгиб) – алгоритм расчета

Для выполнения этой операции разработан определенный порядок. Расчет балки на прогиб и изгиб производится следующим образом:

1. Составляется схема нагружения.
2. Определяются основные размеры опоры.
3. Производится вычисление максимально допустимой нагрузки на эту деталь.
4. При необходимости определяется величина прочности на значение прогибающего момента.
5. Рассчитывается максимально возможный прогиб опорного элемента при данном нагружении.

При вычислении допустимой нагрузки учитываются следующие показатели:

• вес метрового образца перекрытия;
• масса перекрытия в приложении к одному квадратному метру;
• расстояние между опорными балками в метрах.

Учитывая важность точности результат расчета балки на прогиб / изгиб, лучше воспользоваться онлайн-калькулятором, где учтены все характеристики и особенности конструкции перекрытия. Особо важно выполнение расчета балки на прочность. По получении конечного результата нужно учесть необходимость в определенном запасе прочности перекрытия, регламентированного соответствующими СНиП

По получении конечного результата нужно учесть необходимость в определенном запасе прочности перекрытия, регламентированного соответствующими СНиП.

Если максимальная распределенная нагрузка превышает показатели прочности материала опоры, необходимо изменить геометрические параметры опоры и пересчитать по новым данным. Величина прогиба зависит также от материала, из которого она изготовлена. Калькулятором предусмотрена также порода древесины, из которой она изготавливается.

Нужно заметить, что этот вид вычисления относится к наиболее сложным математическим операциям в строительстве и часто неподвластен даже инженерам. Поэтому расчет балки на изгиб лучше выполнять с использованием онлайн-калькулятора. А учитывая, что составители калькуляторов тоже люди, им свойственно ошибаться, лучше перепроверить его дополнительно на разных программах. Только вот оценку результата придется выполнять самому. Для этого нужно, как минимум, владеть методикой построения эпюр нагрузок.

Для страховки конструкторы часто вводят на консолях дополнительные упоры в виде укосин, если это возможно.

Онлайн расчет статически неопределимой балки

Опорное основание такого типа считается таковым в том случае, когда к нему нельзя применить уравнение равновесия. Это возможно при том случае, когда на ферме отсутствуют промежуточные шарниры и имеются шарнирные опоры по концам, один из которых является жестко защемленным, а второй оснащается подвижным шарниром.

Алгоритм онлайн просчета предполагает построение эпюр нагрузок в трех плоскостях и представляет собой сложную математическую задачу. Поэтому имеет смысл воспользоваться специальным онлайн калькулятором из интернета и получить конечный результат без особых затрат времени.

Нужно заметить, что выполнение расчетов такого уровня сложности является частным случаем при проектировании нестандартных строений. Чаще всего используются типовые конструкции, где опорные элементы просчитаны заранее. Кроме того, наличие различного рода строительных онлайн калькуляторов упрощает задачу выполнения расчетов. Их использование оправдано, когда возникают сомнения в правильности выбора материалов.

Чердачное перекрытие по балкам: технология монтажа по шагам

Согласно результатам расчета, выбирают сечение бруса. Обычно его высота составляет 150-250 мм, а ширина – 100-250 мм. Иногда брус заменяют досками с линейными размерами 100-250 мм и 40-80 мм. При этом достигается экономия пиломатериалов, и несколько снижаются эксплуатационные характеристики будущей конструкции — однако для чердачного перекрытия это некритично. Желательно, чтобы высота бруса равнялась толщине расчетного слоя теплозвукоизоляции.

Особенности установки деревянных балок

Шаг балочных элементов зависит от расчетной нагрузки, выбранного сечения и длины пролета. Обычно интервал между соседними балками выдерживают от 300 до 600 мм, согласовывая его с шириной листов подшивки.

Деревянные перекрытия изготавливают в такой последовательности.

1. Концы деталей, которые будут контактировать с бетоном или кирпичом, пропитывают антисептиком и оборачивают рубероидом (гидроизолом, полиэтиленовой пленкой) на длину до 300 мм. Торец балки, предварительно обрезанный под углом 60 о, не изолируют, но оставляют расстояние от него до стены около 30 мм.

2. Для опоры брусьев или досок в стенах делают выборки глубиной 120-200 мм. Фиксацию концов выполняют с помощью анкерных связей. С одной стороны эти металлические детали крепят к балкам, а с другой – заделывают в стену.

3. Снизу к балкам прибивают обрешетку из реек с минимальным сечением 20 х 90 мм, располагая их в перпендикулярном направлении с шагом 0,6 м.

4. Сверху набивают лаги или устанавливают между балками вертикальные распорки (38 х 100 мм). Второй способ предпочтительнее: он способствует увеличению жесткости перекрытия. Деревянные распорки прибивают гвоздями или крепят с помощью металлических кронштейнов.

5. Подшивают потолок фанерой, древесно- или цементно-стружечными плитами либо ОСП, предварительно проложив слой пароизоляционной пленки толщиной 0,2 мм (нахлест соседних листов – около 200 мм). Обшивка становится дополнительным силовым каркасом перекрытия. Плиты ориентируют так, чтобы их короткая сторона была перпендикулярна балкам.

Сечение деревянных балок перекрытия

Как показывает практика, сечение балок деревянного
перекрытия оказывает существенное влияние на способность балки выдерживать
несущую нагрузку. Поэтому, необходимо предварительно выполнить расчет сечения
деревянных балок перекрытия.

Деревянные балки перекрытия прямоугольного или квадратного сечения

В деревянных домах в качестве межэтажных балок в декоративных целях
может использоваться бревно.

Деревянные балки перекрытия прямоугольного или квадратного сечения

Деревянные балки перекрытия круглого сечения (или овального)

Как правило используются для устройства чердачных перекрытий.
Круглая балка отличаются высокой устойчивостью на изгиб (зависит от диаметра).

Деревянные балки перекрытия круглого сечения (или овального)

Максимальная длина деревянной балки перекрытия из оцилиндрованного бревна составляет 7, 5 м.п.

Деревянные балки перекрытия – размеры

Деревянные двутавровые балки перекрытия

Могут быть изготовлены из массива дерева, или в сочетании ОСБ и фанеры. Активно используются в каркасном строительстве.

Деревянные двутавровые балки перекрытия

Преимущества деревянных двутавровых балок:

• точные размеры;
• возможность использования на длинных пролетах;
• исключена возможность деформирования;
• малый вес;
• уменьшение мостиков холода;
• возможность закрепить коммуникации;
• возможность монтажа своими руками без привлечения специальной техники;
• широкая сфера применения.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• неудобны для утепления плитами.

Правильный подбор сечения деревянной балки должен быть
включен в расчетный план, в противном случае, конструкция перекрытия окажется
недостаточно или избыточно жесткой (лишняя статья расходов).

Деревянные двутавровые балки перекрытия – виды и типы, таблица

Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

Типы межэтажных перекрытий

По назначению перекрытия делятся на:

• межэтажные;
• чердачные;
• подвальные (цокольные).

Особенности их конструкции заключаются в допустимых нагрузках и устройстве паро- и теплоизоляции. Если чердак не предназначается для проживания или хранения массивных предметов, переменные нагрузки при расчёте прогиба можно уменьшить до 50–100 кг/м2.

Теплоизоляция между двумя жилыми этажами может показаться излишней, но шумоизоляция для большинства желательный параметр, а достигается это, как правило, одними и теми же материалами

Следует принимать во внимание, что чердачные и подвальные перекрытия нуждаются в более толстом слое теплоизоляционного материала. Плёночный материал для пароизоляции в чердачном перекрытии должен быть расположен под слоем утеплителя, а в подвальном — над ним

Для профилактики возникновения сырости и поражения конструкций грибком, все помещения должны быть оборудованы вентиляцией.

Варианты перекрытий: 1 — дощатый щит; 2 — пароизоляция; 3 — теплоизоляция; 4 — разреженный настил; 5 — доски; 6 — напольное покрытие

Конструкция перекрытий также может быть различной:

• с открытыми и скрытыми балками;
• с различными типами несущих балок;
• с разными материалами заполнения и обшивки перекрытия.

Скрытые балки зашиты с обеих сторон и не видны. Открытые — выступают из потолка и служат элементами декора.

На рисунке ниже показано, какой может быть структура перекрытия мансардного этажа со щитовым накатом и с подшивкой из досок.

а — со щитовым накатом; б — с подшивкой из досок; 1 — дощатый пол; 2 — полиэтиленовая пленка; 3 — утеплитель; 4 — пароизоляция; 5 — деревянные балки; 6 — черепные бруски; 7 — щитовой накат; 8 — отделка; 9 — подшивка из досок

Пример расчета

Металлической балки перекрытия:

Предварительно подбираем профиль балки №12, у которого масса 1 м.п. составляет 11,5 кг, длина балки – 6 м, расчётное сопротивление принимаем равным 210 МПа, а модуль Юнга 200000 МПа. Нормативную нагрузку примем согласно СНиП «Нагрузки и воздействия» равной 240 кг/кв.м., расчётная будет равна 300 кг/кв.м. Стоимость одной тонны металлического фасонного профиля в среднем составляет 25000 рублей.

Итоговый результат можно увидеть на рисунке выше.

Полученные результаты показывают, что в таких условиях эксплуатации двутавровая балка сортамента №12 не подойдёт. Исходя из полученного момента инерции, выбираем профиль №18.

Расчет несущей способности:

1. Чтобы рассчитать несущую способность одной балки нужно из таблицы сортамента выбрать момент осевого сопротивления и по формуле вычислить максимально допустимый изгибающий момент:
2. Отсюда можно вычислить максимально допустимую равнораспределённую нагрузку на однопролётную балку.

Расчет сечения металлических балок:

1. Для расчёта необходимого сечения металлической балки можно воспользоваться формулой расчёта момента сопротивления сечения.
2. После вычисления результата, определить площадь сечения нужно по сортаменту фасонного профиля, выбрав при этом номер двутавра с ближайшим большим значением момента сопротивления.

При расчёте металлической балки пролёта необходимо отнестись ко всему ответственно и внимательно, потому что от расчёта зависит срок эксплуатации здания и его возможная нагрузка. Здания, построенные по ошибочным расчётам, могут разрушиться в любой момент, унеся за собой много жизней.

Расчет стальных балок

Проектирование металлических конструкций любого сечения, обоснование принятия меньшего сечения (облегченние) проверками согласно СНиП (СП) металлоконструкций. Детальный расчет стальных балок, монтажных узлов и стыков всех основных видов:

• Переменного под длине сечения
• Подкрановые или кран-балки
• Балки перекрытий и покрытий
• Стальные перемычки над проёмами
• Стропильные конструкции
• Обрешётка по ограждающие конструкции

Проектирование металлических балок включает в себя:

1. Рассмотрение конструктивной схемы:
   1. принятие расчётной схемы работы (разрезная, неразрезная)
   2. определение связей из плоскости изгиба
2. Определение вида сечения балки
3. Задание марки стали
4. Проверка сечения — собственно сам расчёт расчет стальной балки
5. Конструирование узлов опирания

Конструктивные схемы работы балок

Расчётная схема: а) Шарнирно-опертая балка (длина балки = расстоянию между опорами) б) Консольная балка (жестко-защемлённая балки водной опоре) в) Неразрезная балка (на одну балку приходится более 2-х опор)
По виду работы балки: а) Прямой изгиб (наличие связей при больших пролётах уменьшает сечение — тавровое сечение) б) Косой изгиб (для тавровых сечений: обычно требуется наличие связей из плоскости, не менее 2-х, при малый пролётах используется замкнутое сечение)

Основные сечения стальных балок

Сечение конструкции	Название / описания работы
	Профильная труба Примеряется в качестве обрешетки, ветровых прогонов
	Швеллер Самый распространённый вид балки, экономично применять при профилированном настиле, который скрепляет её
	Двутавр Балочный — хорошо работает когда сосредоточенная нагрузка на балку передается через балку, которая является связью. Профиль дорогой но устойчивый. Применяется что бы уменьшить высоту перекрытия. Широкополочный — тяжелый вариант балки, применяется когда есть потребность уменьшить высоту балки по архитектурным соображениям
	ЛСТК Хорошо применять при пролётах до 2,0м. Нет программ для расчёта, сложный расчёт по СП 260.1325800.2016 Конструкции стальные тонкостенные
	Балка с перфорированной стенкой Минус — требуется изготовление балки на заводе (увеличивается стоимость) Плюс — при пролётах 9-13м, при относительно небольшой нагрузки (снеговая) и при больших объемах можно получается экономический эффект
	С гибкой стенкой балка применяется балка при пролётах 12-18м Легче балка по сравнению с устойчивой стенкой
Балка с устойчивой стенкой применяется балка при пролётах 12-18м.
Бистальная балка с устойчивой стенкой применяется балка при пролётах 12-18м при увеличенных нагрузках. Суть балки -пояса изготавливаются из высококачественной стали, а стенка из обычной

В общем расчет стальных балок из прокатного профиля, расположенного вертикально — самый простой алгоритм. Тут справляется простые программы. Но как дело доходит до сварных конструкций, то тут и передовой софт отстаёт. Нет множество проверок устойчивости стенки и пояса и при этом нет предупреждений явных. Так же к прогонам, расхоложенных на наклонной плоскости, при отсутствии профнастила, также требует хорошего понимания его работы.

Способы укладки балок

В газобетонных домах балки укладывают по одной из двух технологий:

1. Балочной
2. Балочно-распределенной.

• Балочная конструкция – традиционная и интуитивно понятная: концы цельных или клееных брусьев опираются на стены, стоящие друг против друга.
• При балочно-распределенной технологии продольные элементы скрепляют между собой короткими прогонами. Этот способ позволяет уменьшить количество балок, так как усилие, которое испытывает решетка в каждой точке, ниже, чем нагрузка на балки.

Существуют и другие способы укладки, но они редко используются, поэтому их характеристику оставим для другой статьи.

Преимущества и недостатки технологии

В качестве опорно-несущей конструкции железобетонного монолита мы используем металлические балки в виде:

• спаренных швеллеров;
• двутавров;
• квадратных и прямоугольных профильных труб;
• гнутого металлопроката.

К основным достоинствам монолитных перекрытий по стальным балкам следует отнести невысокую стоимость конструкции и быстрый монтаж. Это достигается благодаря частому расположению балок, армированию в один слой и небольшой толщине бетонного слоя. Перекрытие получается относительно легким и довольно прочным, чтобы использовать его в общественных, административных и торговых зданиях.

В числе недостатков специалисты отмечают необходимость использования специальных добавок для повышения жаростойкости бетона, сложную технологию защиты арматуры от коррозии и обязательное устройство подвесных потолков при отделке.