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.

Как определить нагрузки на чердачные перекрытия в деревянном доме?

Для проекта дома из клеенного бруса необходимо определить сечение балок перекрытия, которые выдержат нагрузки (чердак будет использоваться под жилье). Подскажите, как определить нагрузки на чердачные перекрытия в деревянном доме?

Поскольку нет описания конструкции перекрытия, то предлагаю принцип решения задачи с произвольным вариантом. Допустим конструкция перекрытия следующая (слои снизу вверх):

1. Шпаклевка 2 мм (удельный вес ок.1300 кг/м3),
2. Лист ГКЛ толщ.9,5 мм (уд.вес 1460 кг/м3),

3. Балка деревянная (клеен.брус сосна уд.вес 500 кг/м3),

1. Минвата ISOVER (уд. вес 40 кг/м3), укладывать в качестве звукоизоляции между балками.
2. Доска обрезная (черный пол) сосна толщ.50 мм (уд.вес 500 кг/м3),
3. Подложка под ламинат (15 кг/м3),
4. Ламинат толщ.7 мм (уд.вес 900 кг/м3).

Это мы определились с конструктивом. Теперь определим: сколько весит 1 м2 такого перекрытия (с учетом собственного веса балки, в расчет принимаю брус сечением 200х200 мм).

Сбор нагрузок на 1 кв.м. перекрытия:

1. Шпаклевка: 0,002х1х1х1300=2,6 кг (0,026 кН),
2. Лист ГКЛ толщ.9,5 мм: 0,0095х1х1х1460=13,8­ 7 кг (0,014 кН),
3. Балка деревянная 200х200 мм : 0,2х0,2х1х500=20 кг (0,02 кН),
4. Минвата ISOVER толщ.200 мм (2 слоя): 0,2х1х1х40=8 кг (0,008кН),
5. Доска обр. толщ.50 мм: 0,05х1х1х500=25 кг (0,025 кН),
6. Подложка под ламинат: 0,005х1х1х15=0,075 кг (можно пренебречь),
7. Ламинат толщ.7 мм: 0,007х1х1х900=6,3 кг (0,0063 кН).

ИТОГО: 75,78 кг (0,076кН)

Коэффициент надежности по нагрузке 1,3 (смотри СП 20.13330.2011 табл.7.1)

ИТОГО: 75,78х1,3=98,51 кг/м2

1. Вес людей мебели и т.д. 150 кг/м2 (табл.8.3 СП 20)

С коэф. 1,3: 150х1,3=195 кг/м2.

ВСЕГО: 98,51+195=293,51 кг/м2.

С учетом коэффициента надежности 1,1 принимаем в расчет: 293,51х1,1=323 кг.

Это мы определили расчетную нагрузку на 1 м2 перекрытия.

Следующий этап расчета — это на основании конструктивной схемы (планов) определить максимальный пролет, затем максимальный изгибающий момент.

Допустим пролет 5м, шаг балок 1м, сечение бруса 200х200 мм, тогда:

Wтреб=721 см3

ВЫВОД: при таких условиях запас прочности 100%, достаточно сечение бруса 100х200 мм.

Вобщем, примерно так.

Если не очень понятно, то посмотрите ссылку:

Нагрузки на чердачное перекрытие складываются из суммы, в которой одно из слагаемых – это собственный вес всех конструктивных элементов перекрытия (межбалочного заполнения, самих балок, зашивки), а второе – эксплуатационные нагрузки, в том числе вес людей, которые будут ходить поверх перекрытия. При условии, что в качестве утеплителя используются достаточно легкие материалы (типа минеральной ваты) практика свидетельствует, что нагрузка от собственного веса составляет порядка 50 кг на м кв. Чтобы рассчитать величину эксплуатационной нагрузки, надо воспользоваться указаниями СНиПа 2.01.07-85.

Порядок подсчета нагрузок следующий:

• величина нормативного значения нагрузки умножается на коэффициент запаса – 70х1,3. Результат 91 кг/кв.м;

• сумма двух нагрузок составит 91+50=141 кг/кв.м;

• если для утепления перекрытия будут использоваться более тяжелые материалы или предполагается на чердаке хранить что-то обладающее достаточно большим весом (материалы, вещи и пр.), то значение нормативной нагрузки на чердачное перекрытие следует принимать равным 150, а общая нагрузка составит 150х1.3+50=245кг/кв.­ м;

• если чердак предполагается использовать в качестве мансарды, то к величине подсчитанной нагрузки надо добавить вес полов и мебели. В этом случае величина нагрузки увеличится до 350-400 кг/кв.м.

Ниже прилагаю таблицу, по которой можно без расчетов, исходя из величины нагрузки в 245 кг/кв.м, определить размеры балок, которые следует использовать для создания чердачного перекрытия.

Балки перекрытия.

Балки перекрытия являются основными несущими элементами всего деревянного перекрытия. От правильного выбора и подбора размеров и количества балок зависит надежность деревянного перекрытия. Основными размерами деревянных балок перекрытия являются их длина и сечение. Определять длину балки нужно исходя из ширины пролета, который вам необходимо будет перекрыть. Размеры сечения балки перекрытия зависят от длины пролета, расстояния между устанавливаемыми балками (шага установки) и предполагаемой нагрузки, которая будет действовать на балки перекрытия. Статья расскажет, как можно самостоятельно рассчитать количество и размеры балок.

Определение необходимого количества и размеров балок перекрытия.

Размеры и количество деревянных балок для конструкции перекрытия определятся, исходя из нескольких составляющих. Для начала необходимо измерить ширину пролета, который будет перекрыт. Затем определяем способ крепления балок перекрытия на стенах строения, то есть на сколько балки зайдут в стены. После этого нужно рассчитать нагрузки, которые будут действовать на балки перекрытия при вводе объекта строительства в эксплуатацию. И заключительный этап: с использованием таблиц и специальных программ-калькуляторов подбирается нужное сечение и шаг балок перекрытия.

Расчет длины балок перекрытия.

Размеры пролета, который необходимо перекрыть и размер заделывания балок перекрытия в стены определяет длину балок. Длина замеряется рулеткой. Глубина заделывания балки в стену в каждом случае должна определяться индивидуально, исходя из того материала, из которого изготовлены стены. В кирпичные или бетонные стены балки перекрытия устанавливаются в пазы глубиной около 100 мм, если балка перекрытия изготовлена из доски и на глубину 150 мм, если балка из бруса. В деревянных стенах вырубают специальные зарубки, глубина которых должна составлять не менее 70 мм. В случае крепления балок перекрытия к деревянным стенам при помощи специальных металлических креплений, в качестве которых используют уголки, кронштейны, хомуты, длина балок такая же, как и расстояние между стенами. В некоторых случаях на деревянные балки перекрытия монтируют стропильные ноги крыши и тогда необходимо выпустить балки за стену на 30-50 см, чтобы сформировать свет будущей крыши.

Балки перекрытия в зависимости от того из какого материала или древесины они изготовлены могут перекрывать разный размер пролетов. При этом необходимо учитывать, что оптимальным является длина пролета в 2,5–4 м. При длине до 6 м может быть использована балка перекрытия из обрезной доски или бруса. От 6 до 12 м уже необходимо применять балки перекрытия из клееного бруса, которые могут быть прямоугольными или двутавровыми. В случае же использования обычных балок перекрытия необходимо опирать их на промежуточные опоры, в качестве которых выступают стены или колонны. Вместо балок, если длина пролета составляет более 6 м, можно использовать деревянные фермы.

Расчет нагрузки, действующей на перекрытие.

Нагрузка собственного веса всех элементов перекрытия, среди которых балки перекрытия, зашивки, межбалочное заполнение и вес эксплуатационной нагрузки, включающей в себя вес мебели, других предметов и устройств, находящихся в помещении, вес людей составляют общую нагрузку, действующую по балкам перекрытия на само перекрытие. Рассчитать эту нагрузку довольно сложно, она выполняется специалистами и представляет собой громоздкие расчеты, выполняемые специалистами в процессе проектирования конструкции перекрытия. Однако, используя приведенный ниже упрощенный вариант, можно выполнить эти расчеты самостоятельно.

Деревянное перекрытие для чердака, в случае если на чердаке не складируются вещи или другие материалы, а утеплитель изготовлен из легких материалов постоянная нагрузка состоит только из собственного веса и составляет обычно 50 кг/м 2 .

Согласно СНиП 2.01.07-85 эксплуатационная нагрузка составит в данном случае 90 кг/м 2 , включающая 70 кг/м 2 – нормативное значение для этого вида чердака 1,3 – коэффициент запаса.

Сложив 50 кг/м 2 и 90 кг/м 2 получим общую расчетная нагрузка для указанного выше чердачного перекрытия, которая составит 140 кг/м 2 , а после округления 150 кг/м 2 .

Если же чердак планируется использовать для хранения вещей, в других целях, когда на перекрытие будет действовать большая нагрузка, или при изготовлении использовался тяжелый утеплитель и более тяжелые заполнитель и подшивка, нормативное значение нагрузки увеличится до 150 кг/м 2 , и, соответственно общую округленную нагрузку на чердачное перекрытие следует принимать за 250 кг/м 2 (50+150х1,3 = 245 кг/м 2 ).
Когда чердачное помещение используется для проживания людей в качестве мансарды, общая расчетная нагрузка, с учетом веса полов, перегородок, мебели, дверей, увеличивается до 300-350 кг/м 2 . Однако, в данном случае нужно также учесть вес устанавливаемых при устройстве мансарды междуэтажных деревянных перекрытий, а временная нагрузка при эксплуатации состоит из большого количества мебели и людей, общая нагрузка должна приниматься за 350 – 400 кг/см 2 .

Определение сечения и шага деревянных балок перекрытия.

Выше было рассмотрено как определить необходимую длину и рассчитать общую нагрузку. После этого нужно определить необходимое сечение балок перекрытия и шаг укладки, которые связаны между собой. Прямоугольное сечение деревянной балки перекрытия является лучшим, если соотношение высоты и ширины соотносится как 1,4:1. Ширина балки перекрытия в этом случае может быть в пределах от 40 до 200 мм, а высота от 100 до 300 мм. Высота балок выбирается такой же как и толщина утеплителя. Если в качестве балок перекрытия используются бревна, их диаметр должен быть в пределах от 110 до 300 мм.

Шаг деревянного перекрытия напрямую зависит от того, какого вида и сечения используется материал балки перекрытия и может быть от 300 до 1200 мм, чаще же всего шаг деревянного перекрытия выбирается в пределах от 600 до 1000 мм. При выборе расстояния между балками перекрытия можно исходить и из размера плит утеплителя, которые будут уложены в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка. В каркасных зданиях нужно стремиться, чтобы шаг укладки соответствовал шагу стоек каркаса. Тогда будет обеспечена наибольшая надежность конструкции из-за ее жесткости.

С помощью справочных таблиц можно достаточно точно сделать расчет размеров деревянных балок перекрытия или провести проверку уже выбранных размеров. При проведении расчетов нужно учитывать, что относительный прогиб чердачных перекрытий не должен превышать 1/200, а междуэтажных перекрытий – 1/350.

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.

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.