Як проводити розрахунок навантаження на дерев’яну балку
У процесі будівництва заміського приватного будинку більшість майстрів застосовують балки перекриття.
Такі вироби допомагають рівномірно розподіляти зусилля від розташованих вище конструкцій, а ще збільшують жорсткість і міцність будинку в цілому.
При проектуванні житлового будови тут важливо проводити розрахунок дерев’яних балок, вибирати ідеальне перетин і дистанцію між брусків.
Зміст:
- 1 Загальні відомості
- 1.1 різновиди і типи дерев’яних перекриттів
- 1.2 переваги та недоліки
- 2 подробиці
- 2.1 застосування цільного бруса і дощок
- 2.2 клеєний брус
- 2.3 як своїми руками зробити клеєний елемент
- 3 Особливості розрахунку
- 4 Визначення кроку і перетину
Загальні відомості
Різновиди і типи дерев’яних перекриттів
За призначенням балки з деревини для перекриття можна поділити на такі різновиди:
- Міжповерхове.
- Горищний.
- Підвальний.
З кожної різновид варто ознайомитися докладніше.
Підвальний
Такі конструкції обов’язково повинні мати високі показники міцності, витримувати великі зусилля, тому що балки послужать базою для облаштування підлоги. Якщо в проекті житлових будинків передбачений гараж або підвал для автомобіля, то дерев’яні види брусків замінюють на несучі металеві конструкції. Це пов’язано зі швидкістю руйнування деревини від впливу високого рівня вологи. Альтернативою можна вважати зменшення дистанції між балок перекриття і обробка елементів з деревини за допомогою антисептика.
Горищний
Перекриття встановлюють незалежно від кроквяної покрівельної системи або є її продовженням. Кращі технічні властивості у першого варіанту. Облаштовувати незалежне перекриття більш раціонально, і така конструкція буде покращувати звукоізоляційні властивості будинку в цілому, а ще є придатною до ремонтів.
Міжповерхове
Балкова конструкція перекриття всередині каркасного будинку володіє певними особливостями. Одна зі сторін дерев’яного бруса застосовується в ролі елементом опори для фіксації стелі, а друга (тобто верхня частина) використовується в ролі лаг для установки покриття підлоги. Міжбалковий простір в міжповерховому перекритті заповнюють за допомогою мінеральної вати або іншим матеріалом для теплової ізоляції, обов’язково використовується пароізоляційна мембрана. У нижній частині пирога фіксують листи гіпсокартону, а зверху все потрібно застеляти дерев’яний дощату підлогу.
Переваги та недоліки
У брусків з деревини, які застосовують для облаштування перекриттів, є певні слабкі і сильні сторони. Основними перевагами балок, зроблених з дощок, можна вважати:
- Ест можливість проводити (при необхідності) ремонт перекриття при експлуатаційному процесі житлового будови.
- Висока швидкість виконання монтажних робіт без використання підйомних механізмів.
- Можливість установки дощатих полиць без додаткових підготовчих робіт.
- Гарний, естетичний зовнішній вигляд.
- Мінімальний конструкційний вага кожного з елементів, що зменшує навантаження на несучі стіни і підставу будівлі.
Розрахунок дерев’яної балки на міцність вкрай важливий. З недоліків конструкцій з деревини слід виділити наступне:
- Деформація і конструкційна усадка в результаті різких температурних перепадів або під впливом високого рівня вологості.
- Менші показники в плані міцності при порівнянні з залізобетонними або металевими виробами.
Зверніть увагу, що пристрій перекриття з деревини можливо на огороджувальних газобетонних конструкціях, цегляних або на стіні з будь-якого іншого матеріалу.
Подробиця
Застосування цільного бруса і дощок
У разі використання дерев’яного цільного бруса або дощок для облаштування перекриття довжину прольоту варто вибрати в межах від 4 до 6 метрів, що в 2 рази менше від максимальної дистанції при застосуванні конструкцій з клеєного бруса для будівництва. Елементи із зафіксованих між собою дощок досить часто роблять прямо на будівельному об’єкті.
За конструкційної міцності вони куди краще, ніж цільні балки. Головною перевагою виробів можна вважати можливість облаштування складових елементів з декількох дощок. Будівельники здатні своїми руками відрегулювати балочну товщину за допомогою скріплення потрібного числа деталей. Дошки скріплюють між собою за допомогою різьбових складових. Під гайки і болти встановлюють пластикові/гумові шайби. Елементи допоможуть запобігти впливу корозії на заставні металеві деталі, що захистить дерево від врізки гайки при процесі затягування.
Клеєний брус
Для того, щоб збільшувати міцність або розмір цілісних балок, їх варто скріплювати між собою вручну при установці перекриттів. Для тих же цілей використовують зроблений на підприємстві клеєний брус. Він зроблений з декількох скріплених між собою брусків. Товщина кожного з елементів може бути відрегульована числом склеєних між собою виробів. Клеєний брус роблять на спеціальних заводах способом пресування, причому його довжина досягає до 12 метрів. Вироби в готовому вигляді зберігають властивості і характеристики цільного пиломатеріалу, в них можна вбити цвяхи без втрати міцність або розрізати їх на складові потрібних розмірів. Єдиним мінусом таких типів конструкцій вважається висока ціна. Потрібно ретельно все прорахувати перед монтажем перекриттів на першому поверсі по балках з деревини.
Зверніть увагу, що клеєний брус часто використовують для будівництва і монтажу арочних перекриттів.
Як своїми руками зробити клеєний елемент
Є кілька варіація для самостійного виготовлення клеєного бруса:
- Скріплення ламелей із застосуванням спеціалізованих елементів, а ще вставок з металу.
- Склеювання пари деталей у вигляді букви Z.
- Скріплення 3 елементів в єдину конструкцію.
Найбільш практичний можна вважати останній метод, який куди простіше перших двох. На початковій робочій стадії потрібно відібрати дошки для бруса і укласти їх на центральному елементі так, щоб річні кільця дерева дивилися в протилежні сторони. На дощатій поверхні варто зробити позначки простим олівцем або чорним маркером, що вкаже на послідовність монтажу. Розрахунок навантаження на дерев’яні балки в цій роботі важливий. Центральний елемент варто зачищати з двох сторін за допомогою наждачного паперу, що дає можливість робити шорстку поверхню, а ще покращувати зчеплення клейового складу. Бічні дошки варто обробляти лише в місці, де вони прилягають до головного бруса. На новому робочому етапі знежирюють поверхню розчинником, наносять антисептик і антипірени. Це захисні склади і рідини, які наносять по черзі – спочатку розчинник, а після решта просочення після просихання головного складу. Обробляти потрібно не просто бічні сторони пиломатеріалу, але ще і торці.
Після цього варто нанести клей тонким шаром (в 0.1-0.2 см) на зачищені і заздалегідь оброблені поверхні. Нижню і верхню дошки варто укладають на центральний брус так, щоб вони були розташовані в єдиній площині. Для фіксування елементів застосовують Струбцини, які монтують на балці через кожні 0.5 метрів. Час затвердіння клейового складу прописано виробником (як правило, не більше 2 днів).
Особливості розрахунку
Щоб виконати розрахунок дерев’яної балки перекриття, їх габарити і число допомагає проведення попереднього розрахунку. До проведення цих операцій варто:
- Проводити розрахунок перетину і балочного кроку по спеціальній таблиці.
- Розраховувати навантаження, яку буде відчувати перекриття після установки.
- Проводити виміри прольоту між несучими стінами всередині житлового будови.
Довжина балок в основі для облаштування покрівлі складається з габаритів прольоту і потрібного розміру запасу в межах від 0.1 до 0.15 метрів для облаштування надійного перекриття при опорі на стіни. Довжина прольоту-це відстань між внутрішніх частин протилежних стін всередині житлового будинку або в будь-яких інших будівлях. Максимально популярним варіантом в приватному житловому будівництві вважається дистанція в 2.5-4 метри. При розмірі прольоту більше 6 метрів для установки перекриття застосовують дерев’яні ферми.
Зверніть увагу, що навантаження на дерев’яні балки буде включати в себе зусилля від розташованих вище конструкцій, внутрішнього наповнення перекриттів, а ще тимчасових елементів (предметів меблів, побутової техніки і людей).
Гранично точні розрахунки може зробити лише спеціалізується на цьому організація, яка займається будівництвом
. При самостійних обчисленнях варто відштовхуватися від таких значень, як:
Загальне навантаження за нормативами на квадратний метр перекриття при застосуванні утеплювального матеріалу (мінеральної вати) становить близько 135 кг на квадратний метр. При застосуванні товстих дощок і важкого матеріалу для теплової ізоляції нормативне навантаження збільшиться до 155 кг на квадрат, а загальна з урахуванням коефіцієнта безпеки в 1.3 одиниці становить до 250 кг на квадратний метр. У мансарді на перекриття впливають Тимчасові навантаження від монтажу предметів меблів або переміщення людей, причому загальне навантаження буде близько 345 кг на квадрат. Загальне навантаження для прольотів між поверхів становить не менше 400 кг на квадрат.
Всі описані вище величини можна вважати базовими значеннями для майбутніх розрахунків.
Визначення кроку і перетину
Після підбору навантажень і обчислення балкової довжини можна приступити до розрахунку оптимального кроку укладання для створення опалубки в майбутньому перекритті, а ще визначають розмір перетину. Всі роботи проводять за такими правилами:
- Співвідношення висоти і ширини несучих складових в перекритті знаходяться на рівні 1.4:1 (Балкова ширина коливається від 4 до 20 см, а висота будівель залежить від товщини матеріалу для теплової ізоляції, буде перебувати в діапазоні від 0.1 до 0.3 метрів).
- На крок монтажу балок будуть впливати розрахункові навантаження і розмір фанери, утеплювача або іншого матеріалу для підшивки.
- Між сусідніх балок залишають вільне місце від 0.3 до 1.2 метрів.
Для максимальної точності визначення брусового перетину дерев’яних перекриттів є спеціалізовані таблиці. При проведенні обчислень варто звернути увагу на максимальний розмір прогину, для брусків на горищі в перекритті не більше 1 до 200, а для міжповерхових елементів 1 до 350.