Расчет нагрузки на чердачное перекрытие
Alkstroy.ru

Строительный портал

Расчет нагрузки на чердачное перекрытие

Расчет деревянной балки чердачного перекрытия

Расчет деревянной балки перекрытия, о котором подробно можно прочитать в статье «Чердачное перекрытие по деревянным балкам», производится в следующем порядке.

Определяются нагрузки на перекрытие в расчете на 1 м 2 . Нагрузки на перекрытие создаются весом деталей перекрытия и временной эксплуатационной нагрузкой — вес людей, материалов, складируемых на перекрытии и т.п.

Для чердачного перекрытия по деревянным балкам с легким эффективным утеплителем постоянную нагрузку от веса перекрытия обычно принимают не делая расчетов в размере 50 кгс/м 2 .

Руководствуясь СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», определяем временную эксплуатационную расчетную нагрузку для чердачного перекрытия: 70 кгс/м 2 х 1,3 = 91 кгс/м 2 ,

где 70 кгс/м 2 — нормативное значение нагрузки на чердачное перекрытие;
1,3 — коэффициент надежности.

Таким образом, общая расчетная нагрузка на чердачное перекрытие в доме составит, округляя в большую сторону, — 150 кг/м 2 (50 кгс/м 2 + 91 кгс/м 2 ).

Если чердак планируется использовать как неотапливаемое помещение, например, для хранения материалов, то расчетную нагрузку следует увеличить. Нормативное значение нагрузки на перекрытие в этом случае принимаем как для межэтажного перекрытия 150 кгс/м 2 .

Тогда расчетная временная эксплуатационная нагрузка составит 150 кгс/м 2 х 1,3 = 195 кгс/м 2 . В результате общая расчетная нагрузка на чердачное перекрытие буде равна 250 кгс/м 2 (50 кгс/м 2 + 195 кгс/м 2 ).

Если чердак в будущем планируется переделать под мансардные отапливаемые помещения с устройством стяжек, полов, перегородок, то общую расчетную нагрузку увеличивают еще на 50 кгс/м 2 , до 300 кгс/м 2 .

По известным нагрузке на перекрытие и длине перекрываемого пролета определяют сечение деревянной балки и расстояние между центрами балок — шаг балок.

Для этого используют таблицы из справочников и программы калькуляторы.

Например, в СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом», таблица Б2, приведены размеры балок из досок:

В таблице Б-2 длина пролетов определена для значения расчетной равномерно распределенной нагрузки на перекрытие не более 2,4 кПа =240 кгс/м 2 ., и максимальном прогибе балки не более 1/360 длины пролета в свету.

В том же СП для не эксплуатируемого чердака предлагаются следующие размеры балок:

В таблице Б-3 расчет сделан для временной эксплуатационной нагрузки всего 0,35 кПа=35 кгс/м 2 ., и максимальном прогибе балки не более 1/360 длины пролета в свету. Такое перекрытие расчитано на редкое посещение чердака людьми.

Шаг балок не обязательно выбирать тот, что указан в таблице. Для балок из досок выгоднее выбрать шаг, кратный размеру листов подшивки, чтобы листы крепить прямо к балкам, без обрешетки.

Высоту балки целесообразно выбрать такой, чтобы в межбалочном пространстве разместилась теплозвукоизоляция необходимой по расчету высоты. При этом, следует помнить о том, что цена 1м3 широких досок, как правило, выше, чем узких.

Программу-калькулятор для расчета деревянных балок (файл Excel) можно скачать, если перейти по этой ссылке и в открывшемся окне, в меню слева вверху, выбрать «Файл» > «Скачать».

Для расчета балок чердачного перекрытия в соответствующих окнах программы указывают длину перекрываемого пролета, сечение и шаг балки. В окне программы «при относительном прогибе» следует для чердачного перекрытия выбрать значение 1/200, а в окне «нагрузка по площади» — указать общую нагрузку на перекрытие (150 или 250 или 300 кг/м 2 , как указано выше).

Подбирают сечение и шаг балки таким образом, чтобы запас по прогибу был не менее 1,5 раза.

Определение нагрузки на чердачное перекрытие

Чердачное перекрытие должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нужную нагрузку. На прочность перекрытия влияют несколько параметров, которые можно менять – величина пролета, поперечное сечение балок, шаг их установки, связи между балками…

Рассмотрим подробнее, как подобрать балки чердачного перекрытия для частного дома, методику их расчета, варианты конструкций.

Факторы определяющие нагрузку на перекрытие

Нагрузка на чердачное перекрытие создается:

весом самого перекрытия;

временной эксплуатационной нагрузкой – людьми, грузами, которые могут находиться на перекрытии.

Если для создания чердачного перекрытия используется только деревянные детали и обычные легкие утеплители, то удельный вес самого перекрытия можно принять равным 50 кг/м кв. без детальных расчетов.

Если дополнительно используется стяжка и простенки, то их удельный вес нужно прибавить. Обычно, при использовании сухой стяжки и легких пустотелых межкомнатных перегородок, удельную нагрузку от деревянного перекрытия и этих конструкций принимают равной не менее 100 кг/м кв.

Определение нагрузки на чердачное перекрытие

Временная эксплуатационная нагрузка может быть разной в зависимости от предназначения и использования чердачного помещения.

Читать еще:  Звукоизоляция пола в доме с деревянными перекрытиями

Если помещение совсем не эксплуатируется, то удельная эксплуатационная нагрузка согласно СНиП принимается не менее 100 кг/м кв. (75 кг х 1,3 – коэфф. надежности ).
Тогда общая удельная нагрузка на чердачное перекрытие составит 100 + 50= 150 кг/м кв.

Для межэтажного перекрытия временная эксплуатационная нагрузка согласно нормативов должна быть не менее 200 кг/м кв (150 кг х1,3).
Если неотапливаемый чердак должен служить складом не нужных вещей, то он приравнивается к межэтажному перекрытию.
Общая удельная нагрузка – 250 кг/м кв. (200+50).

Если мансардный этаж будет жилым, и применяется стяжка пола (плавающий пол со звукоизоляцией) и легкие межсекционные перегородки, мебель, оборудование и прочее, то соответственно межэтажное перекрытие
будет с общей удельной нагрузкой 300 кг/м кв. (200 + 100 кг/м кв.).

Определение сечения и шага установки балок

Ранее были определены исходные данные для расчета:
– общая удельная нагрузка на чердачное перекрытие;
– величина пролета между несущими стенами;

Можно воспользоваться таблицами подбора балок для чердачного перекрытия, которые приведены в СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом»,

Для не эксплуатируемого чердака предлагается следующее сечение балок перекрытия и шаг их установки в зависимости от величины перекрытия. Но здесь временная эксплуатационная нагрузка принята 35 кг/м кв. – это весьма редкое посещение чердака только одним человеком. При этом обеспечивается прогиб балки не более 1/360 от длины пролета.

Следующая таблица для междуэтажных перекрытий с удельной нагрузкой 240 кг/м кв. Максимальный прогиб балки также предусматривается не более 1/360 кг/м кв.

Какие связи нужно применять между балками из досок

Если в качестве балок используются деревянные доски (не шире 80 мм при высоте до 250 мм), то необходимо предусмотреть меры препятствующие скручиванию балок. Достаточно будет, если доски сверху и снизу будут обшиты (связаны между собой) сплошным настилом из листовых жестких материалов типа ДСП, ЦСП, ОСБ, фанера… толщиной не менее 12 мм, для шага установки балок не более 600 мм.

Стыки обшивки должны располагаться по центру балок. Крепление обшивок осуществляется саморезами с шагом 200 мм на глубину 40 мм.

В результате будет образован каркас, который не только препятствует скручиванию, но и увеличивает сопротивляемость на прогиб и склонность к вибрации.

С одной стороны также каркас может быть сформирован рейками контробрешетки, которые устанавливаются перпендикулярно к балкам с шагом не более 600 мм и сечением не менее 20Х90 мм. Обрешетка может быть обшита менее жестким материалом – ГВЛ, ГКЛ.

Если верхняя сплошная обшивка балок-досок не предусматривается, а также отсутствует контр обрешетка, то упрочнение каркаса осуществляют вертикальными распорками. Они вставляются между балок и крепятся к ним металлическими уголковыми элементами, их сечение от 40Х100 мм. Шаг установки таких связей не более 2,1 метра, но обычно их ставят по местам стыка потолочной обшивки, при этом нижнюю контр обрешетку не делают.

При выборе досок для перекрытия следует учитывать, что широкие ровные доски дороже чем узкие (при расчете за 1 м куб).

Высоту доски (высоту балки) нужно подбирать исходя из принятого решения о размещения всего слоя утеплителя и строительстве контрообрешетки.

Шаг балок может быть уменьшен, исходя из целесообразности закрепления обшивки, кратности размеру листов.

Расчет деревянной балки перекрытия

Если в своем будущем доме Вы планируете устройство деревянного междуэтажного и чердачного перекрытия, то Вам необходимо знать расстояние между балками и их оптимальное сечение. А для этого делается специальный расчет. Без него Вы рискуете оказаться на нижележащем этаже или потратить на закупку материалов лишние деньги.

Конечно, расчет деревянных балок – это достаточно нудное и долгое занятие. Поэтому для ускорения процесса и для быстрой проработки сразу нескольких вариантов был создан данный калькулятор. С его помощью можно проверить несущую способность (расчет по прочности – I группа предельных состояний) и жесткость (расчет по прогибу – II группа предельных состояний) следующих балок:

  • Тип 1 – цельная деревянная балка.
  • Тип 2 – клееная балка из досок.
  • Тип 3 – клееная балка из шпона LVL.
  • Тип 4 – обрезанное бревно.

Рассчитывается балка на изгиб, как шарнирно опертая с равномерно-распределенной нагрузкой, в соответствии со СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) “Деревянные конструкции” [1], который можно скачать здесь. Для удобства некоторые таблицы необходимые для расчета вынесены в отдельную статью [2].

Кроме выше перечисленного данный калькулятор способен рассчитать общий объем балок и их стоимость.

Читать еще:  Заливка плиты перекрытия на ленточный фундамент

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Исходные данные

Тип 1

Длина пролета (L) – расстояние между двумя опорами балки. Например, для стен, это расстояние между двумя внутренними гранями этих стен.

Шаг балок (Р) – шаг, с которым предполагается укладывать балки. Обычно он составляет 500-1000 мм.

Вид перекрытия – здесь Вы должны выбрать, какое перекрытие (междуэтажное или чердачное) будет в данный момент рассчитываться. Для справки, чердачное – это перекрытие над последним этажом в случае, если чердак не жилой.

Длина стены (Х) – длина стены, на которую опираются балки с одной стороны.

Срок службы – предполагаемое время до замены балок.

Температура – максимальная температура, при которой будут эксплуатироваться конструкции.

Влажность – расшифровывается так: Эксплуатационная влажность древесины/Максимальная влажность воздуха при температуре 20 °С. Чаще всего, для жилых помещений – это до 12%/до 65%.

Материал – порода древесины, из которой сделана балка.

Длина (А), ширина (В), высота (Н) балки – размеры рассчитываемой балки.

Сорт древесины – из какого сорта древесины выполнена балка.

Пропитка – имеется ввиду глубокая пропитка антипиренами под давлением.

Коэф. mб коэффициент для балок с высотой сечения более 50 мм. Выбирается по таблице 4 [2]. Если высота сечения балки ниже 50 мм, то ставится цифра 1.

Нормативные и расчетные нагрузки – максимальные нагрузки, которые действуют на балки перекрытия. Для сбора нагрузок Вы можете воспользоваться специальным примером.

Коэф. mд вводится в случае, если напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок.

Цена за кубометр – стоимость 1 м3 пиломатериала .

Тип 2

Здесь и в последующих типах будут рассматриваться только новые переменные.

Толщина слоя (Т) – толщина досок , из которых склеивается балка.

Коэф. kw коэффициент, определяемый по таблице 11 [2].

Тип 3

Тип балки – рассчитываются балки типа Ultralam (таблица 15 [2]).

Тип 4

Диаметр балки (D) – диаметр оцилиндрованного бревна, из которого была сделана балка путем его обрезки с одной или двух сторон.

Результат

Расчет по прочности:

Wбалки момент сопротивления рассчитываемой балки.

Wтреб требуемый момент сопротивления.

Запас – в случае, если Wбалки Wтреб – значение положительное, указывающее на сколько процентов сечение существующей балки больше требуемого.

Расчет по прогибу:

Fбалки прогиб рассчитываемой балки заданного сечения.

Fmax максимальный прогиб из условия жесткости в зависимости от вида перекрытия.

Запас – Fбалки Fmax – сечение балки не проходит для указанного пролета и шага балок.

Количество балок – получаемое количество балок, лежащих вдоль стены длиной X с шагом P.

Общий объем – общая кубатура балок.

Стоимость – количество затраченных средств на покупку данного пиломатериала.

Калькулятор для расчёта деревянных балок перекрытия

Одним из самых популярных решений при устройстве межэтажных перекрытий в частных домах является использование несущей конструкции из деревянных балок. Она должна выдерживать расчетные нагрузки, не изгибаясь и, тем более, не разрушаясь. Прежде чем приступить к возведению перекрытия рекомендуем воспользоваться нашим онлайн-калькулятором и рассчитать основные параметры балочной конструкции.

Необходимые пояснения к расчетам

  • Высота и ширина определяют площадь сечения и механическую прочность балки.
  • Материал древесины: сосна, ель или лиственница – характеризует прочность балок, их стойкость к прогибам и излому, другие особые эксплуатационные свойства. Обычно отдают предпочтение сосновым балкам. Изделия из лиственницы применяют для помещений с влажной средой (бань, саун и т.п.), а балки из ели используют при строительстве недорогих дачных домов.
  • Сорт древесины влияет на качество балок (по мере увеличения сорта качество ухудшается).
    • 1 сорт. На каждом однометровом участке бруса с любой стороны могут быть здоровые сучки размером 1/4 ширины (пластевые и ребровые), размером 1/3 ширины (кромочные). Могут быть и загнившие сучки, но их количество не должно превышать половины здоровых. Также нужно учитывать, что суммарные размеры всех сучков на участке в 0,2 м должны быть меньше предельного размера по ширине. Последнее касается всех сортов, когда речь идет о несущей балочной конструкции. Возможно наличие пластевых трещин размером 1/4 ширины (1/6, если они выходят на торец). Длина сквозных трещин ограничивается 150 мм, брус первого сорта может иметь торцевые трещины размером до 1/4 ширины. Из пороков древесины допускаются: наклон волокон, крень (не более 1/5 площади стороны бруса), не более 2 кармашков, односторонняя прорость (не более 1/30 по длине или 1/10 — по толщине или ширине). Брус 1 сорта может быть поражен грибком, но не более 10% площади пиломатериала, гниль не допускается. Может быть неглубокая червоточина на обзольных частях. Обобщая вышесказанное: внешний вид такого бруса не должен вызывать какие-либо подозрения.
    • 2 сорт. Такой брус может иметь здоровые сучки размером 1/3 ширины(пластевые и ребровые), размером 1/2 ширины (кромочные). По загнившим сучкам требования, как и для 1 сорта. Материал может иметь глубокие трещины длиной 1/3 длины бруса. Максимальная длина сквозных трещин не должна превышать 200 мм, могут быть трещины на торцах размером до 1/3 от ширины. Допускается: наклон волокон, крень, 4 кармашка на 1 м., прорость (не более 1/10 по длине или 1/5 – по толщине или ширине), рак (протяжением до 1/5 от длины, но не больше 1 м). Древесина может быть поражена грибком, но не более 20% площади материала. Гниль не допускается, но может быть до двух червоточин на 1 м. участке. Обобщим: сорт 2 имеет пограничные свойства между 1 и 3, в целом оставляет положительные впечатления при визуальном осмотре.
    • 3 сорт. Тут допуски по порокам больше: брус может иметь сучки размером 1/2 ширины. Пластевые трещины могут достигать 1/2 длины пиломатериала, допускаются торцевые трещины размером 1/2 от ширины. Для 3 сорта допускается наклон волокон, крень, кармашки, сердцевина и двойная сердцевинаы, прорость (не более 1/10 по длине или 1/4 — по толщине или ширине), 1/3 длины может быть поражена раком, грибком, но гнили не допускаются. Максимальное количество червоточин — 3 шт. на метр. Обобщая: 3 сорт даже невооруженным глазом выделяется не самым лучшим качеством. Но это не делает его непригодным для изготовления перекрытий по балкам.Подробнее про сорта читайте ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия;
  • Пролет – расстояние между стенами, поперек которых укладываются балки. Чем он больше, тем выше требования к несущей конструкции;
  • Шаг балок определяет частоту их укладки и во многом влияет на жесткость перекрытия;
  • Коэффициент надежности вводится для обеспечения гарантированного запаса прочности перекрытия. Чем он больше, тем выше запас прочности

Наш онлайн-калькулятор позволит вам рассчитать параметры деревянных балок и подобрать оптимальную конфигурацию перекрытия.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

■ Размеры поперечного сечения балок: 200 х 280 мм;
■ Величина перекрываемого пролета: L = 5,13 м;
■ Шаг балок: b = 1,2 м;
■ Материал балок: сосна;
■ Расчетное сопротивление на изгиб: Ru = 140 кг/см2.

В ходе обследования чердачных перекрытий были зафиксированы следующие дефекты и повреждения:
■ следы протечек на поверхности потолков и стен в т.ч. на приопорных участках (в местах опирания балок на кирпичные стены), что свидетельствует о перенасыщении засыпки перекрытий влагой;
■ обрушение штукатурки потолков с обнажением дранки и деревянной подшивки;
■ поражение приопорных участков балок деструктивной гнилью на 25-30% сечения.

Появление перечисленных дефектов обусловлено протечками кровли в течение длительного периода времени. Находясь в режиме постоянного замачивания деревянные конструкции чердачного перекрытия, получили поражения гнилью и грибом, что со временем привело к снижению их несущей способности. По совокупности выявленных дефектов принято, что сечение несущих балок ослаблено не менее чем на 20%.

СБОР НАГРУЗОК

Сбор эксплуатационных равномерно-распределенных нагрузок на 1 кв.м. чердачного перекрытия приведен в таблице ниже.

Расчетное значение равномерно-распределенной нагрузки на 1 м2 перекрытий: q=387 кг/м2.
Собственный вес 1 погонного метра балки равен: G = b*h*1*γ = 0,2*0,28*1*500 = 28 кг/м.
Тогда погонная нагрузка на балку составит: Q = 387*1,2 + 28*1,3 = 500,8 кг/м = 0,51 т/м.

РАСЧЕТ БАЛКИ ПО I ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Максимальный изгибающий момент, действующий в середине пролета:
Момент сопротивления поперечного сечения балки:
Расчетный момент сопротивление ослабленного сечения балки (с учетом влияния дефектов – деструктивной гнили):
где: kw=0,85 – коэффициент, принятый по Таблице 13 СНиП II-25-80.

Условие прочности для изгибаемых элементов (1):
Расчетное сопротивление сосны (на изгиб) согласно Таблице 3 СНиП II-25-80 составляет: Rи=140 кг/см2.

Приведенное табличное значение расчетного сопротивления древесины (Rи) требует корректировки с учетом фактических условий эксплуатации, а также выявленных в ходе обследования дефектов и повреждений:

где:
mв = 0,75 – коэффициент условий работы при эксплуатации конструкций в условиях длительного увлажнения ([2], Табл.6);
mи = 0,7 – коэффициент, учитывающий ослабление сечения несущих деревянных балок вследствие поражения гнилью на 20% ([1], Табл.13).

Проверим выполнение условия прочности (1):

[ σ = 75,63 кг/см2 ] > [ Ru = 73,5 кг/см2 ] – условие прочности не выполнено !

Выполненный расчет показал, что фактическая прочность несущих деревянных балок чердачного перекрытия не достаточна для восприятия действующих эксплуатационных нагрузок. Требуется усиление или замена конструкций по индивидуальному проекту!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector