Балки-перекрытия для деревянных домов

Если вы строите деревянный дом, то балки из металла будет, мягко говоря, «не в тему». Логичнее в таких ситуациях использовать деревянные перекрытия. Но, разумеется, на глаз невозможно определить, какие брусья можно использовать для этих самых балок-перекрытий и какой ширины стоит оставить пролет между самими балками. Чтобы найти ответы на эти вопросы, важно знать точное расстояние между опорными стенами и приблизительную нагрузку на перекрытия.

Приведенный ниже пример, а также расчетные таблицы помогут вам установить все балки-перекрытия в соответствии с существующими ГОСТами и СНиПами.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ДЕРЕВЯННОЙ БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЯ

Большинство помещений имеют прямоугольную форму. В таком случае рациональнее всего крепить балки перекрытия так, чтобы добиться минимально возможной длины самой балки. Так, например, если размер помещения 4 х 6 м, то лучше использовать балки длиной 4 м, так как требуемое сечение для них будет меньше, чем для 6-метровых балок. Обратите внимание, что в нашем случае 4 м и 6 м – это длина пролета балки, сама балка должна быть на 30 – 60 см длиннее.

Теперь стоит вернуться к вопросу о нагрузке. Перекрытия жилых домов чаще всего рассчитаны на распределенную нагрузку 400 кг/м2, причем для расчета чердачного перекрытия достаточно будет даже 200 кг/м2. Весь дальнейший расчет будет произведен для такой нагрузки с учетом, что расстояние между стенами равно 4 м.

ВАРИАНТ №1.

При расстоянии между балками в 1 м, максимальный изгибающий момент рассчитывается следующим образом:

М_max = (q х l²) / 8 = 400х4²/8 = 80000 кгсм

После таких расчетов несложно будет определить нужный момент сопротивления древесной балки по формуле W_треб = М_max / R (R — расчетное сопротивление древесины).

Балка на 2-х шарнирных опорах работает на изгиб. Для определения расчетного сопротивления воспользуйтесь таблицей.

Состояние напряжения и характеристика элементов	Расчетное сопротивление древесины
Состояние напряжения и характеристика элементов	1 класс древесины	2 класс древесины	3 класс древесины
1. Сжатие, изгиб либо смятие вдоль древесных волокон
Компоненты прямоугольного сечения высотой до 50 см	14 МПа	13 МПа	8.5 МПа
Компоненты прямоугольного сечения с высотой сечения от 11 до 50 см и шириной от 11 до 13 см	15 МПа	14 МПа	10 МПа
Компоненты прямоугольного сечения с высотой сечения от 11 до 50 см и шириной более 13 см	16 МПа	15 МПа	11 МПа
Компоненты из круглых лесоматериалов без наличия врезок в расчетном сечении	—	16 МПа	10 МПа
2. Растяжение вдоль древесных волокон
Конструкции из цельной древесины	10 Мпа	7 Мпа	—
Клееные конструкции	12 МПа	9 МПа	—
3. Смятие и сжатие по всей площади поперек древесных волокон	1.8 МПа	1.8 МПа	1.8 МПа
4. Местное смятие поперек древесных волокон
В опорных частях конструкции, узловых примыканиях и лобовых врубках	3 МПа	3 МПа	3 МПа
Под шайбами при условии наличия углов смятия от 90 до 60 градусов	4 МПа	4 МПа	4 МПа
5. Скалывание вдоль древесных волокон
При изгибе цельно древесных компонентов	1.8 МПа	1.6 МПа	1.6 МПа
При изгибе склеенных компонентов	1.6 МПа	1.5 МПа	1.5 МПа
В лобовых врубках для макс. напряжения	2.4 МПа	2.1 МПа	2.1 Мпа
Местное скалывание в клееных соединениях для макс. напряжения	2.1 МПа	2.1 МПа	2.1 МПа
6. В соединениях склеенных компонентов	0.7 МПа	0.7 МПа	0.6 МПа
7. Растяжение поперек древесных волокон склеенных древесных компонентов	0.15 МПа	0.1 МПа	0.08 МПа

Если в качестве материала для балки перекрытия использована не сосна, умножьте расчетное значение на переходный коэффициент. Уточнить коэффициент можно в соответствующей таблице в СНиП II-25-80.

Для конструкции, в которой напряжение от длительных постоянных или временных нагрузок превышает 80% суммарного напряжения нагрузок, умножьте рассчетное сопротивление на дополнительный коэффициент mд = 0,8.

Хотите, чтобы конструкция прослужила вам от 50 и более лет? Тогда расчетное сопротивление для балки перекрытия стоит умножить на следующий коэффициент:

0.9, если хотите продлить срок эксплуатации от 50 до 100 лет;
0.8, если хотите продлить срок эксплуатации свыше 100 лет.

Таким образом, мы пришли к тому, что сопротивление балки может быть снижено практически в два раза, причем сечение будет увеличено.

ВАРИАНТ №2

При расстоянии бежду балками в 75 см, максимальный изгибающий момент будет равен

(q х l²) / 8 = 400х0.75х4²/8 = 600,

а нужный момент сопротивления балки

60000 / 142.71 = 420.43 см³.

При этом минимально возможная высота бруса должна составлять 15.88 см, а ширина – 10 см.

ВАРИАНТ №3

При расстоянии между балками в 50 см, максимальный изгибающий момент будет равен

(q х l²) / 8 = 400х0.5х4²/8 = 40000 кгсм,

а требуемый момент сопротивления балки

40000 / 100 = 280.3 см³

Минимально допустимая высота бруса при этом будет 12.96 см, а ширина — 10 см.

При монтаже балки перекрытия у вас могут возникнуть и другие трудности, помимо рассчетов. Так что если вы сомневаетесь в своих силах, лучше обратитесь к профессионалам.