Розрахунок балок перекриття з дерева
Під час будівництва приватних житлових будинків, господарських та інших будівель важливо правильно розраховувати параметри кожного елемента конструкції. Одним із ключових елементів будь-якої конструкції з дерева є перекриття.
Про матеріали перекриттів
Правильно підібраний матеріал, вибір довжини, перерізу та схема установки визначає його довговічність та навантаження, які вона здатна витримати. Вибір та розрахунок дерев'яних балок для перекриття між поверхами – це одні з найважливіших рішень у приватному будівництві. Оскільки дерево екологічно чистий і досить міцний матеріал.
Єдиний передбачуваний мінус деревини при порівнянні з бетоном - це її горючість, показник якої за необхідності можна знизити, якщо обробити дерево спеціальними складами.
Вважають, що бетон вогнетривкий, хоча це не зовсім так: він тріскається при температурі понад 250 і обсипається при температурі 550 градусів, тобто повністю руйнується при пожежі. Тому хорошим альтернативним бетоном є саме дерево.
Але, щоб розрахувати, скільки потрібно деревини для будівництва, щоб не було її надлишку, щоб при цьому була забезпечена максимальна здатність цієї дерев'яної балки, що несе, часто використовують калькулятор автоматичного розрахунку параметрів перекриття. Калькулятор на розрахунок балок перекриття з дерева допоможе швидко і точно визначити показники запасу міцності при використанні різних матеріалів і, відповідно, вибрати один з них. Кращі матеріали, параметри перерізу, особливості конструкції, якісні балки перекриття дозволяють оптимально розподілити навантаження, не перевищуючи при цьому допустимого, а також цегляні або зроблені з іншого матеріалу стіни.
Від чого залежить міцність перекриття?
Основні параметри, що впливають на якість перекриття, залежать від властивостей матеріалу, технічних параметрів та умов експлуатації.
Властивості деревних матеріалів:
- Вид з дерева.Популярними породами для вживання в житловому будівництві вважають сосну, ялинку, модрину. Іноді використовують дуб, березу, осину та комбіновані матеріали.
- Сорт.Визначають три сорти деревини, які нумерують 1 (найкращий), 2 і 3. Сорт визначається граничною кількістю сучків на деревині, вигин балок, у тому числі здорових та прогнилих, кількістю, глибиною та довжиною тріщин, іншими вадами дерева. Детальні вимоги до деревини визначаються стандартами, нормами, правилами (СНіП II-25-80, СП 64.13330.2011 та іншими).
Кожен матеріал має свої характеристики міцності та прогину, які залежать від технічних показників, описаних нижче. Деякі породи легші, інші — стійкіші до вологи.
Наприклад, хвойні породи мають кращий опір волозі. Перший сорт деревини відрізняється кращою якістю, відсутністю вад, але він відповідно дорожчий.
Технічні показники:
- Тип балки.Визначають такі типи, як прямокутний брус, круглі колоди, балки. склеєні з дощок або зі шпону LVL.
- Довжина прольоту.Зазвичай балковий проліт для приватних житлових будинків не перевищує 6 метрів. Важливо пам'ятати, що цей показник відрізняється від довжини балки, яка повинна також захоплювати опорні ділянки на стінах або інших опорах.
- Висота та ширина балки.Для бруса, іншої прямокутної балки ці показники можуть бути однаковими або різними. Чим більша їх висота, тим більша жорсткість і менше вони прогинаються. У випадку з колодами до уваги береться діаметр або середній діаметр колоди. При виборі цих параметрів враховують також особливості та простоту виготовлення, транспортування, монтаж балок.
- Крок балок.Це відстань між двома сусідніми балками у перекритті. Чим ближче балки, тим вище їх витрата балок, міцність перекриття, але зменшується прогин та максимальне навантаження. та зосереджене навантаження, що визначаються стандартами та залежать від типу приміщень, кількості мешканців чи працівників, типу, кількості меблів чи обладнання в них та інших особливостей їх використання.
- Тип перекриття.Маються на увазі міжповерхові перекриття з підвищеними вимогами щодо прогину, що становить 1/250; горищні перекриття, вимоги до яких нижче - 1/200; покриття та настили, відносний прогин яких становить 1/150.
Останні три пункти також визначаються як умови експлуатації дерев'яного перекриття, які залежать безпосередньо від особливостей будівництва.
Результат та приклад розрахунку
Як працює калькулятор для розрахунку дерев'яних балок і як відбувається розрахунок навантаження - це головні питання, на які слід відповісти.
2 головні показники, що визначають якість перекриття - це розподілене навантаження на саме перекриття, а також зосереджене навантаження на ригелі, якщо вони використовуються. Якість ригеля залежить також від способу його закріплення.
Онлайн-калькулятор автоматично показує, наскільки більшим буде запас розподіленого навантаження та прогину у перекриття. Або ж навпаки, вкаже на навантаження.
Приклад розрахунку
Наприклад використані такі вхідні параметри:сосновий брус, однопрогоновий для міжповерхового перекриття, довжина 6 метрів, має квадратний переріз 120 на 120 міліметрів. Вони будуть розташовані з кроком 40 сантиметрів при навантаженні на балку, що становить 60 кілограмів на квадратний метр.
Момент інерції перерізу становитиме 1728 см⁴, а важать такі балки по 43 кілограми кожна.
В результаті, розрахунковий прогин такого перекриття становитиме 23 міліметри (або 1/261 відносного прогину). Воно матиме запас прогину в 1,04 рази і при навантаженні 845 кілограмів зруйнуватися.
Для відповідного ригеля при зосередженому навантаженні в 90 кг розрахунковий прогин становитиме 23 міліметри, а запас прогину — 1,04 рази. Конструкція не витримає навантаження понад 422 кілограми.
Отже, експерти-будівельники рекомендуватимуть не використовувати перекриття між поверхами з такими показниками, оскільки запас прогину надто малий.
Оптимальним вважається показник прогину від 1,5 до 3 відповідно. Чим вище цей показник, тим вища витрата деревини, але чим нижчий показник запасу прогину, тим менш стійкою вийде будівництво в цілому і її елементи зокрема.
Користь калькулятора
За допомогою калькулятора будівельник може самостійно підібрати необхідні параметри, підбираючи кожен з доступних або бажаних варіантів та розраховуючи вигідніші матеріали та тип балок.
