Типы деревянных балок перекрытий - расчет балок на изгиб, прочность и нагрузку

Стены и перекрытия являются основополагающими элементами любого здания.

Назначение перекрытия - разделять пол дома, принимать и распределять нагрузки от стен, крыши, оборудования, мебели, обивки и других компонентов, расположенных над ним.

Материалы перекрытия включают металл, железобетон и дерево.

Обсудим более подробно наиболее распространенный в частном строительстве тип деревянного перекрытия.

Деревянные балочные перекрытия имеют свои преимущества и недостатки

Плюсы.
+Красивый внешний вид
+Небольшой вес дерева
+Удобство эксплуатации
+Быстрая установка

Минусы
-Горючесть при отсутствии специальной защитной пропитки.
-Низкая прочность по сравнению с железобетонными или металлическими балками.
-Могут подвергаться воздействию влаги, грибков и микроорганизмов.
Восприимчивы к влаге, грибкам и микроорганизмам - Могут деформироваться при изменении температуры

Материал деревянных балок перекрытия должен обладать определенными характеристиками и отвечать определенным условиям.

* Прочность Материал перекрытия должен быть способен выдерживать предполагаемые нагрузки. Необходимо учитывать влияние как постоянных, так и переменных нагрузок.
* Жесткость - сопротивление материала изгибу.
*Звукоизоляция, теплоизоляция
* Пожарная безопасность

Типы и классификация деревянных перекрытий
1. по назначению

+1 цокольный этаж и 1 первый этаж на деревянных балках
От таких перекрытий требуется высокая прочность. Это связано с тем, что в данном случае балки являются основой перекрытия и должны выдерживать значительные нагрузки.

Совет Если под первым этажом находится гараж или большой подвал, хорошим выбором будет деревянное перекрытие по металлическим балкам. Деревянные балки подвержены гниению и не всегда могут выдержать нагрузку. В качестве альтернативы следует уменьшить расстояние между балками.

С деревянными балками + чердачный этаж
Конструктивный принцип может быть независимым или продолжением крыши, то есть частью стропильной системы. Первый способ является более рациональным, поскольку он ремонтопригоден, а также звукоизолирован.

+Промежуточный пол по деревянным балкам
Конструкция имеет одноступенчатый эффект: балки между этажами выступают, с одной стороны, в качестве балок пола, а с другой - в качестве опор потолка. Пространство между ними необходимо заполнить утеплителем и звукоизоляцией, а также использовать пароизоляцию. Снизу пол обшивается гипсокартоном, а сверху покрывается половыми досками.

2. по типу

Деревянные лаги для пола также различаются по видам и имеют свои преимущества.
* Деревянные балки пола из массива
Используется цельная древесина хвойных или лиственных пород.

* Деревянные горизонтальные балки перекрытия могут быть цельными только для коротких пролетов (до 5 м).

*Балки перекрытия из клееной древесины
Клееные балки перекрытия из клееной древесины не имеют ограничений по длине, поскольку этот метод производства позволяет изготавливать длинные балки перекрытия.

Благодаря своей высокой прочности балки из клееной древесины используются в тех случаях, когда необходимо выдерживать большую нагрузку на перекрытие.

Поперечное сечение деревянной балки перекрытия
На практике поперечное сечение балок перекрытия оказывает значительное влияние на несущую способность балок. Поэтому поперечное сечение деревянных балок перекрытия должно быть рассчитано заранее.

Деревянные балки перекрытия с квадратным или прямоугольным сечением
Деревянные балки могут использоваться в качестве декоративных промежуточных балок перекрытия в деревянных домах.

Деревянные балки перекрытия с круглым (или овальным) сечением
Обычно используются для чердачных перекрытий. Круглые балки имеют высокую прочность на изгиб (зависит от диаметра).

Максимальная длина деревянных балок из бревен составляет 7,5 м.п.м.

Деревянные двутавровые балки
Могут быть изготовлены из цельной древесины или комбинации OSB и фанеры. Широко используются в каркасных конструкциях.

Деревянная двутавровая балка
Преимущества деревянных двутавровых балок
+Точные размеры;
+Возможность использования для длинных пролетов.
+Невозможность деформации.
+Низкий вес
+Снижение мостиков холода.
+Возможность анкерной связи.
+Возможность самостоятельного монтажа без специального оборудования.
+Широкая область применения.
Недостатки
-Высокая стоимость.
-Неудобство утепления деревянными брусьями.

Если правильный выбор сечения деревянных балок не включен в проектные планы, конструкция перекрытия будет недостаточно жесткой или чрезмерно жесткой (дополнительные затраты). Расчеты деревянного перекрытия
Расстояние между деревянными балками перекрытия определяется следующим образом.

Во-первых, предполагаемая нагрузка.
Нагрузки часто бывают постоянными, например, вес пола, перегородок между помещениями и стропильной системы.

Согласно СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия". Переменные нагрузки включают вес мебели, оборудования и людей, находящихся в доме.

Совет Трудно учесть все возможные нагрузки, поэтому полы следует проектировать с запасом прочности. Профессионалы рекомендуют добавлять 30-40%.
Во-вторых, нормативное значение жесткости или прогиба.
ГОСТ определяет пределы жесткости для каждого типа материала.Однако формула та же: отношение абсолютного значения прогиба к длине балки. Жесткость чердачных перекрытий должна быть меньше 1/200, а промежуточных этажей - меньше 1/250.

На величину прогиба также влияет тип древесины, из которой изготовлены балки.

Расчет материалов перекрытий с использованием деревянных балок
В данном разделе расстояние между деревянными балками принимается равным 1 м. Общая длина балок составляет 4 м.п.с., а ожидаемая нагрузка - 400 кг/м².

Это означает, что прогиб будет наибольшим при нагрузке

Mmax = (q x l в кв.) / 8 = 400 x 4 в кв. / 8 = 800 кг/м².

Рассчитаем момент сопротивления прогибу древесины по формуле

W = Mmax / R. Для сосны это 800 / 142,71 = 0,56057 Км.

R - это значение сопротивления древесины, приведенное в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) "Древесные конструкции", введенном в 2011 году.

В таблице приведено сопротивление для лиственницы.

Если используются значения, отличные от сосны, то они должны быть скорректированы на коэффициент пересчета (как указано в СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)).

В примере расчета балки мы обнаружили, что сопротивление прогибу балки уменьшается вдвое. Следовательно, форму поперечного сечения необходимо изменить.

Приведенную выше формулу можно использовать для расчета балок деревянных перекрытий. Однако для расчета деревянных балок перекрытия можно использовать специальный калькулятор. Он позволит нам учесть все моменты, не утруждая себя поиском и вычислением данных.

Третье - это параметры балки.
Длина балки перекрытия из массива дерева может достигать 5 метров для промежуточных этажей. Для чердачных перекрытий пролеты могут достигать 6 метров.

Таблица балок перекрытия содержит данные для расчета соответствующей высоты балки.

Расчеты основаны на предположении, что толщина балки перекрытия должна составлять не менее 1/25 длины балки.

Например, балка длиной 5 м должна иметь ширину 20 см. Если трудно выдержать этот размер, для достижения желаемой ширины можно использовать более узкую балку.

Несколько советов.
Балки выдерживают вдвое большую нагрузку, если они расположены рядом, и в четыре раза большую, если они сложены в штабель.
Из графика на рисунке мы можем определить параметры балок и возможные нагрузки, которые они могут выдержать. Обратите внимание, что данные на графике относятся к однопролетной балке. Это тот случай, когда балка опирается на две стойки. Желаемый результат можно получить, измерив один из параметров. Обычно изменяемым параметром является расстояние между деревянными балками перекрытия.

Первым шагом в расчете является создание чертежа, который будет служить в качестве наглядного пособия.

Чтобы обеспечить качество и надежность деревянного балочного перекрытия, чертеж должен включать все расчетные данные.