Выполнение расчета прогиба деревянной балки

Несмотря на бушующий в мире экономический кризис, который, к сожалению, затронул и нашу страну, строительство объектов различной важности продолжает производиться. При этом, в последнее время получило новый толчок развития именно промышленное строительство, однако, потребность жителей страны в жилых квадратных метрах не уменьшилось.

Как построить деревянный дом. Все документы

Фундамент деревянного дома

Гидроизоляция дома современными материалами Гидроизоляция фундамента дома из бревна «дедовским» способом Цоколь, забирка, отмостка Устройство подвала в доме из бревна Материалы и растворы для фундаментов и цоколей Свайные и плитные фундаменты Ленточные фундаменты под дом из бревна Фундаменты столбчатые: деревянные (стулья) и каменные Фундаменты столбчатые из ж/б столбов; технология ТИСЭ Подготовка участка под фундамент Расчет фундаментов деревянного дома

Стены деревянного дома

Общее представление о возведении стен из бревна Принцип рубки стен Рубка углов стен «в обло» или «в чашу» Рубка в «лапу» Стены из бруса Узлы соединений стен из бруса Брус профилированный и клееный Другие варианты угловых врубок Рубка оконных венцов Сруб из оцилиндрованных бревен Стены с вертикальными брусьями; из деревянных кирпичей Конопатные работы Укрепление длинных стен Постановка сруба на место Ремонт стен бревенчатых и брусчатых домов Перегородки в деревянном доме

Окна, двери, лестницы

Клееные конструкции окон Изготовление, установка оконных коробок Изготовление оконных переплетов Сборка окон на винтовых стяжках Изготовление простых щитовых дверей Изготовление филенчатых дверей Дверная коробка, обналичка дверей Крыльцо деревянного дома Терраса деревянного дома Веранда, балкон деревянного дома Основные требования по возведению лестниц Приемы сборки деревянных лестниц Сборка деревянной лестницы

Крыша, кровля

Расчет уклона крыши дома Варианты стропил Соединение стропил Расчет стропил; деревянные карнизы Требования к обрешетке Глиносоломенная (глинокамышовая) кровля Кровля из щепы Кровля из теса в деревянном доме Кровля из шифера (волнистых асбестоцементных листов) Требования к дымоходам

Инструменты, приемы работ

Основной плотницкий инструмент и подготовка его к работе Крепление, перерубка и отеска бревен; врубка в полдерева Разметка бруса; выборка четверти, пазов в бревнах Приемы наращивания, сращивания и соединения бревен Пиление, строгание, сверление Верстак; склеивание древесины

Ещё

Заготовка, хранение и антисептирование лесоматериалов Фанера, разные древесные плиты Обрезные пиломатериалы из 1м3 бревен; как распилить бревно Выбор бревна; как определить объем одного бревна Свойства древесины – что стоит учесть О древесине и ее породах в строительстве деревянного дома Как устроить теплоизоляцию деревянного дома Особенности участка: грунт и уровень грунтовых вод Какой дом комфортнее: большой или маленький Влияние климатической зоны и поры года на строительство дома Чем руководствоваться при планировке дома

Характеристики перекрытия по деревянным балкам:

  • идеальная геометрия, гарантирующая надежность;
  • высокая удельная прочность, дающая возможность использования в пролетах большой длины;
  • предельная точность размеров и отсутствие изгибов;
  • универсальность — балки послужат прекрасной основой в конструкциях потолка, стен и пола;
  • удобство эксплуатации и монтажа.

Эксперты в деревянных перекрытиях.

Мы посчитали, что за 2011 год нами было изготовлено порядка 700 чертежей и реализовано по ним более 250 перекрытий из двутавровых деревянных балок. Школы, детские сады, промышленные объекты, коровники, поселки таунхаусов, реконструкции домов в центре Москвы, церкви и даже ангар для самолета – далеко не весь список строений, где была применена наша продукция. Дома из пеноблока, каркасные дома, кирпичные, из газосиликата, клееного бруса, бревна, монолита, арболита, пенобетона, сип-панелей – огромная масса технологий, в которых уже отработаны узловые решения. Можем разработать чертежи и Вам. Это бесплатно. Ивочкин Алексей, управляющий партнер

Отправить чертежи

Межэтажное деревянное перекрытие в доме длительное время не подвергается усадке и деформации, обеспечивает экономию трудозатрат и материалов в ходе строительства дома, может эксплуатироваться в любой климатической зоне и при любых температурных условиях.

Области применения и расчет деревянных перекрытий

Перекрытия по деревянным балкам рекомендуется применять:

  • в зданиях, построенных из древесины (каркасных и рубленых);
  • в дачных домах, рассчитанных на летнюю эксплуатацию;
  • в хозяйственных постройках (сараях, банях, мастерских);
  • в быстровозводимых домах сборно-разборного типа.

Кроме перечисленных вариантов, деревянные конструкции для межэтажных перекрытий можно использовать в коттеджах, предназначенных для круглогодичного проживания. Только в этом случае нужно использовать двухрядную систему установки балок, о которой мы рассказали выше.

Подбирать сечение бруса по принципу «чем толще, тем лучше», мы не советуем. Есть простая методика расчета, взятая из строительных нормативов.

Согласно ей, высота деревянной балки должна быть не меньше 1/25 размера перекрываемого пролета. Например, при 4-х метровом расстоянии между стенами нужно купить пиловочник с высотой сечения (Н) не менее, чем 400/25 = 16 см при толщине (S) 12 см. Для создания запаса прочности найденные параметры можно увеличить на 2-3 см.

Второй параметр, который нужно правильно выбрать — количество балок. Он зависит от их шага (расстояния между центральными осями). Зная сечение бруса и размер пролета, шаг определяют из таблицы.

Таблица. Выбор шага балок

Указанная в таблице расчетная нагрузка 350-400 кг/м2 является максимальной для второго этажа. Если он не будет жилым, то ее величина не превысит 250 кг/м2.

Читайте также:  Какой нужен брус для перекрытия?

Планируя раскладку брусьев, нужно учесть, что два крайних должны отступать от торцевых стен не менее, чем на 5 см. Остальные балки распределяют по стенам равномерно (в соответствии с выбранным шагом).

Что собой представляют деревянные двутавровые балки перекрытия

Из деревянных двутавровых балок перекрытия своими руками монтируют стропильные системы и сооружают перемычки между этажами.

Этот современный материал выпускается по международным стандартам с применением передовой технологии, позволяющей получить отличный строительный продукт нового поколения.

Это прекрасное решение для частного строительства всех типов конструкций, начиная от каркасного дома или блочной постройки и заканчивая деревянным теремом из сруба.

Сфера использования

Двутавровая балка встречается не только в частном строительстве, но и является неотъемлемым атрибутом на стройплощадках, где монтируют промышленные помещения, торговые центры, офисные здания и т. п. В малоэтажных домах этот деревянный элемент выступает как несущая конструкция в составе стропильной системы, на чердаках, мансардах стеновых и кровельных каркасах.

Пояса двутавровой балки сделаны из цельной древесины, а поперечина — из стружечной плиты

С помощью такого решения можно отказаться от перекрытий из досок, металлических профилей и ЖБ плит.

Такие балки состоят из комбинированных материалов: пояса созданы из цельной древесины, а поперечина выполнена из стружечной плиты.

Эти деревянные перекрытия более чем в три раза увеличивают жесткость стен, благодаря чему каркасное сооружение приобретает прочность, существенно не увеличивая вес.

Техническая характеристика

Современный материал для перекрытий выпускается в промышленных масштабах на новейшей заводской линии. Для его изготовления применяют клееный деревянный брус, тщательно просушенный в камере, и стружечную плиту (OSB, OSP). По конфигурации балка очень похожа на рельс и имеет такие особенности:

Стандартные размеры балки

  • фанера, из которой собраны боковые стойки, устойчива к влаге, ее толщина может варьироваться в диапазоне 24 – 27 мм. Также в состав балки входит полка из древесины, обработанная антисептическим средством;
  • фанерная стойка интегрируется в полки при помощи технологических пазов;
  • детали между собой соединены водотермостойким клеевым составом;
  • снаружи балка покрыта краской с водоотталкивающей способностью.

Самые востребованные размеры перекрытия:

  • габариты балки – 200х80 мм;
  • толщина фанерной перемычки – 27 мм.

Положительные характеристики

Удачная комбинация «дерево – стружечная плита — дерево» здесь отсутствуют те недостатки, которые встречаются у натуральной древесины. Двутавровое сечение служит своеобразным усилителем, благодаря чему прочность перемычки увеличивается многократно, и изделие по своим техническим характеристикам может смело становиться в один ряд с бетонными и ЖБИ перекрытиями.

Последовательность монтажа

Так как пирог перекрытия может создаваться на основе разных по конфигурации балок и иметь разную структуру, порядок действий в том или ином случае может несколько отличаться. Предложим для наглядности два варианта.

Вариант 1 – перекрытие из доски

Смотрим, как структурируется деревянное перекрытие, собираемое из установленной на ребро доски:

Примечание: В структуре пола, подвергающегося регулярным нагрузкам, OSB работает не очень хорошо, так как этот материал по своей структуре неоднородный, а полимерная основа не отличается высокими прочностными показателями. Если же это перекрытие под неотапливаемым чердаком, то OSB-плита, наоборот — отличный вариант.

Структура чердачного перекрытия

Последовательность монтажа

Вариант 2 – перекрытие из двутавровых балок

Последовательность монтажа

Многие производители предлагают вниманию застройщиков системы балочных перекрытий, в комплекте которых идёт полный набор необходимого крепежа. Одним из них является польская компания STEICO, специализирующаяся на изготовлении древесноволокнистых плит, и работающая по немецким и американским технологиям.

Последовательность монтажа

В частности, на нашем рынке можно увидеть их двутавровые балки, изготавливаемые по европейскому стандарту CSA O437 (российского ГОСТа на эти изделия нет), с монтажом которых мы и предлагаем ознакомиться:

Последовательность монтажа

Остов перекрытия готов – далее всё делается по тому же принципу, который был описан ранее. Единственно, поддерживающая обрешётка для утеплителя здесь монтируется не на нижнюю поверхность балок, а с опорой на полку.

Последовательность монтажа

Пирог перекрытия из двутавровых балок

Последовательность монтажа

Сверху контробрешётка тоже не требуется, так как вентиляционный зазор обеспечивается толщиной поперечной полочки двутавра.

Последовательность монтажа

Несколько полезных советов по монтажу деревянных двутавров

Последовательность монтажа

При монтаже деревянного перекрытия доводится сталкиваться с самыми разными ситуациями, и несколько полезных советов на эту тему вам точно пригодятся.

Последовательность монтажа
  • Балки укладывают поперёк короткой стороны пролёта, а их положение выравнивают антисептированными обрезками дощечек разной толщины. Неустойчивые и мягкие материалы, а так же металл или камень для этой цели применять нельзя;
  • Для небольшого дома с пролётами менее 6 м, наиболее оптимальная высота балки – 300 мм;
  • При структурировании перекрытия обычно применяется два вида двутавров – тонкие (монтируют по внешнему периметру) и с широкими полками (основные);
  • Шаг подбирается не только в зависимости от ширины утеплителя, во внимание принимают и размеры материала чернового пола. Расчёт должен быть таким, чтобы край фанеры или ГВЛ, не провисал, а опирался на балку. Например, при длине листа 2440 мм расстояние между балками может быть максимум 610 мм;
  • Обеспечить одинаковый шаг балкам поможет изготовленный из доски шаблон;
Последовательность монтажа
Последовательность монтажа

Напоследок отметим, что всё перекрытие должно собираться из балок одного типа. То есть, нельзя сочетать доску из массива с двутаврами, изготовленными из OSB, так как у них разные коэффициенты линейного расширения.

Последовательность монтажа
Последовательность монтажа

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Соответствие породы и сортности древесины требованиям настоящего стандарта определяют визуально. Пороки древесины измеряют в соответствии с ГОСТ 2140.

3.2. Линейные размеры балок и деталей измеряют металлическими измерительными линейками по ГОСТ 427 или рулетками по ГОСТ 7502.

3.3. Влажность древесины определяют по ГОСТ 16588.

3.4. Откл. от прямолинейности поверхностей балок измеряют набором щупов или металлическими измерительными линийками по ГОСТ 427 при помощи поверочной линейки по ГОСТ 8026.

3.5. Откл. от перпендикулярности поверхностей балок измеряют набором щупов по ГОСТ 8925 при помощи поверочных угольников по ГОСТ 3749.

3.6. Качество пропитки древесины растворами антисептика и антипирена определяют в соответствии с требованиями НТД на применяемые способы защиты.

3.7. Методы контроля качества клееной древесины балок принимают по ГОСТ 20850.

Пример расчета

Металлической балки перекрытия:

Произведём расчёт балки на прочность и на прогиб в следующих условиях. В квадратном здании площадью 36 кв. м. устраивается межэтажная перегородка, при этом, балки должны укладываться через каждые 0,8 м.

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.
Пример расчета

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.

Деревянные балки

Сегодняшнее индивидуальное строительство подразумевает под собой широкое применение балок, изготовленных из дерева. Практически каждое строение содержит в себе Балки из дерева могут использоваться как несущие элементы, их применяют при изготовлении полов, а также в качестве опор для перекрытий между этажами.

Ни для кого не секрет, что деревянная, так же как и стальная балка, имеет свойство прогибаться под воздействием нагрузочных сил. Стрелка прогиба зависит от того, какой материал используется, геометрических характеристик конструкции, в которой используется балка, и характера нагрузок.

Допустимый прогиб балки формируется из двух факторов:

  • Соответствие прогиба и допустимых значений.
  • Возможность эксплуатации здания с учетом прогиба.

Проводимые при строительстве расчеты на прочность и жесткость позволяют максимально эффективно оценить то, какие нагрузки сможет выдерживать здание в ходе эксплуатации. Также эти расчеты позволяют узнать, какой именно будет деформация элементов конструкции в каждом конкретном случае. Пожалуй, никто не будет спорить с тем, что подробные и максимально точные расчеты — это часть обязанностей инженеров-строителей, однако с использованием нескольких формул и навыка математических вычислений можно рассчитать все необходимые величины самостоятельно.

Для того чтобы произвести правильный расчет прогиба балки, нужно также брать во внимание тот факт, что в строительстве понятия жесткости и прочности являются неразрывными. Опираясь на данные расчета прочности, можно приступать к дальнейшим расчетам относительно жесткости. Стоит отметить, что расчет прогиба балки — один из незаменимых элементов расчета жесткости.

Обратите ваше внимание на то, что для проведения таких вычислений самостоятельно лучше всего использовать укрупненные расчеты, прибегая при этом к достаточно простым схемам. При этом также рекомендуется делать небольшой запас в большую сторону. Особенно если расчет касается несущих элементов.

Заключение

Не бойтесь использовать современные строительные технологии, они дают возможность ставить долговечные и удобные дома при значительном уменьшении сметной стоимости. Двутавровые балки можно применять не только для перекрытия — их используют и при строительстве стропильной системы, несущих каркасов деревянных строений различного назначения и т. д.

Видео — Двутавровые балки перекрытия деревянные

К сожалению, отечественная строительная промышленность и технологии отстают от зарубежных на несколько десятилетий. То, что в развитых странах используется давно, для нас считается новинкой. Вы кратко узнали о физических характеристиках двутавровых балок, познакомились с технологией их изготовления и использования. Теперь следует воплощать свои знания в жизнь, начинайте с расчета стропильной системы, замените брусья двутавровыми балками перекрытия. Как делаются расчеты можно прочитать в статье на нашем сайте.

Деревянные балки перекрытия – ГОСТы и СНиПы

Использование деревянных балок, их параметры, виды и место расположения регулируется следующими ГОСТами и СНиПами:

  1. СНиП – Нагрузки и воздействия
  2. СНиП – Жилые здания
  3. СНиП – Несущие и ограждающие конструкции
  4. СНиП П-25-80 – Деревянные конструкции
  5. СНиП П-26-76 – Кровли
  6. СНиП 23-01-99 – Строительная климатология
  7. СНиП 31-02-2001 – Дома жилые одноквартирные
  8. ГОСТ 8486-86 Е – Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия
  9. ГОСТ 13579-78 – Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия
  10. ГОСТ 16381-77 – Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие технические требования
  11. ГОСТ 24454-80 Е – Пиломатериалы хвойных пород. Размеры.
  12. ГОСТ 30244-94 – Материалы и изделия строительные. Метод испытания на возгораемость (горючесть)
  13. ГОСТ 30247. 1-97 – Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.
  14. ГОСТ 30403-96 – Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности.
Читайте также:  Особенности расчета деревянного перекрытия

Виды металлических балок для перекрытий

Балка – представляет собой длинномерный элемент, длина которого значительно больше характерного размера для поперечного сечения.

В составе строительных конструкций балка работает, главным образом, на изгиб, поэтому ее рекомендуется изготавливать с тонкостенным поперечным сечением.

Наиболее востребованными являются балки двутаврового сечения, представляющие собой Н-образный профиль, который образован двумя параллельными полками и соединяющей их стенкой.

Рис.1 — Двутавровые балки на холодильнике прокатного стана

В строительстве используются балки перекрытия из различных материалов. Наиболее востребованным вариантом является сварной или катанный двутавр. Расчет металлических балок перекрытия ведется, исходя из количества опор, схемы опирания на стены и крепления к основанию, условий эксплуатации и других факторов. На основании расчета выбирается наиболее экономически приемлемый вариант балки.

При необходимости выполняется усиление металлических балок перекрытия. Такие мероприятия требуется проводить, если в процессе эксплуатации этот элемент подвергается горизонтальным нагрузкам, которые могут привести к снижению его характеристик и разрушению. Во избежание этого явления металлические балки усиливают одним из следующих способов:

  • применение накладок для увеличения сечения (рис. 2а, 2б);
  • обетонирование (рис 2в);
  • использование шпренгеля (рис. 2г);
  • применение распорных или натяжных устройств для регулировки напряжений (рис. 2 д, 2е);
  • использование дополнительных опор (рис 2 ж, 2з).

Рис. 2 — Методы усиления балок

В зависимости от метода изготовления выделяют следующие виды металлических балок перекрытия:

  • горячекатаные двутавры – наиболее дешевый и простой вариант, который предполагает использование серийно выпускаемого проката;
  • сварные, болтовые, клепаные балки – изготавливаются специализированными предприятиями и позволяют решать нестандартные строительные задачи.

Горячекатаные двутавровые металлические балки перекрытия

Основной объем используемого в строительстве двутавра изготавливается горячей прокаткой из непрерывнолитой заготовки. В зависимости от технологии производства и геометрических характеристик продукции выделяют несколько групп балок.

Двутавры с уклоном граней полок по ГОСТ 8239

Этот вид продукции отличается наличием уклона внутренних граней полок относительно внешних в пределах 6-12°. Такая продукция имеет следующие характеристики:

  • выпускаемые профили – от балки 10 до балки 60 (число обозначает высоту в сантиметрах);
  • ширина профиля – от 55 до 190 мм;
  • толщина стенки – от 4,5 до 12 мм;
  • толщина полок – от 7,2 до 17,8 мм.

В качестве балок перекрытий могут использоваться усиленные двутавры с уклоном полок по ГОСТ 19425, который изначально разрабатывались для изготовления подвесных путей и армирования шахтных стволов.

Рис.3 — Балка, имеющая уклон полок

Двутавры с параллельными гранями по ГОСТ 26020

В последнее время в строительстве отдается предпочтение более экономичным двутаврам, имеющим параллельные грани полок. Кроме указанного стандарта, такая продукция также производится по СТО АСЧМ 20-93 (имеет незначительное отличия по геометрии).

Характеристики нормальных двутавров:

  • выпускаемые профили – от балки 10Б1 до балки 100Б4 (число обозначает высоту в сантиметрах, буква «Б» — нормальный профиль, последняя цифра – номер типоразмера в группе с одинаковой высотой);
  • ширина профиля – от 55 до 320 мм;
  • толщина стенки – от 4,1 до 19,5 мм;
  • толщина полок – от 5,7 до 32,5 мм.

Характеристики широкополочных двутавровых балок:

  • выпускаемые профили – от балки 20Ш1 до балки 70Ш5 (Ш – широкополочный тип);
  • ширина профиля – от 150 до 320 мм;
  • толщина стенки – от 6,0 до 23,0 мм;
  • толщина полок – от 9,0 до 36,5 мм.

Характеристики колонных балок двутавровых:

  • выпускаемые профили – от балки 20К1 до балки 40К5 (К – колонный тип);
  • ширина профиля – от 200 до 400 мм;
  • толщина стенки – от 6,5 до 23,0 мм;
  • толщина полок – от 10,0 до 35,5 мм.

Рис.4 — Балка, имеющая параллельные полки

Сварные, болтовые и клепаные балки перекрытия

Такой вариант используется, когда размеры металлических балок перекрытия отличаются от стандартных или катаные двутавры не удовлетворяют расчетным условиям по общей устойчивости, жесткости либо прочности. Кроме того, предпочтение «сборным» балкам отдается в случае их большей экономичности или лучшего уровня эксплуатационных характеристик.

Чаще всего используется сварная балка, которую изготавливают путем сварки автоматом под флюсом. На предварительном этапе осуществляется раскрой, зачистка и правка металла, разделка кромок под сварку, а затем, непосредственно, процесс соединения элементов в единое целое. После сварки готовое изделие правится для устранения термических деформаций (грибовидности).

Таким образом можно получать не только стандартные типоразмеры, но и изделия переменного сечения, усиленные или бистальные двутавры.

Расчет на жесткость

Для расчета прочности балки на изгиб применяется формула:

Где:

M – максимальный момент, который возникает в балке;

Wn,min– момент сопротивления сечения, который является табличной величиной или определяется отдельно для каждого вида профиля.

Ryявляется расчетным сопротивлением стали при изгибе. Зависит от вида стали.

γcпредставляет собой коэффициент условий работы, который является табличной величиной.

Расчет жесткости или величины прогиба балки является достаточно простым, поэтому расчеты может выполнить даже неопытный строитель. Однако для точного определения максимального прогиба необходимо выполнить следующие действия:

    Составление расчетной схемы размеров балки и ее максимальной нагрузки, которая воздействует на точки приложения максимальной балка может быть проверена на прочность по максимальному изгибающему значения жесткости или максимально прогиба балки.

Чтобы составить расчетную схему, потребуются такие данные:

    размеры балки, длину консолей и пролет между ними;размер и форму поперечного сечения;особенности нагрузки на конструкцию и точно ее приложения;материал и его свойства.

Если производится расчет двухопорной балки, то одна опора считается жесткой, а вторая – шарнирной.