Высота балки в зависимости от пролета

Содержание

1. Определяем высоту сечения балки.

Минимальная высота должна быть не менее 1/15 пролета. Пример: для пролета 6 м, минимальная высота равна:

2. Определяем ширину балки.

Ширина балки от 100 мм. Отношение h/b=2. 4. Пример:

h=400 мм, b=400/2=200мм

Если балка заливается с колонной, как правило ширина принимается как у колонны.

3. Определение расчетной схемы.

Условия, при которых опору можно считать жесткой защемленной а не шарнирной:

Балка бетонируется заодно со стеной (или колонной);
или
В балке предусмотрены закладные детали по верхнему поясу.

В остальных случаях – шарнирная опора.

4. Сбор нагрузок

Вес сборных плит (h=220 мм) – 310кг/м2;
Вес сборных плит (h=300 мм) – 350кг/м2;
Объемный вес бетона – 2500 кг/м3;
Полезная нагрузка с учетом коэффициентов:
жилье

300 кг/м2
трибуны с сидениями

400 кг/м2
трибуны без сидений

500 кг/м2
Вес пола со стяжкой

5. Расчет балки

Далее, имея размеры сечения, пролет и нагрузку, можно выполнить расчет. Есть два пути: выполнить расчет программой для компьютера или считать вручную. Для ручного расчета нужно определить изгибающий момент усилия в балке и подобрать необходимое количество арматуры. Формула для определения максимального момента сил зависит от рассчетной схемы балки (см. п.3).

Момент сил в балках от распределенной нагрузки

Подбор количества арматуры производится по формулам и таблицам.

Генеральными размерами балки являются ее расчетный пролет и высота сечения. Расчетный пролет балки l представляет собой расстояние между центрами опорных частей; таким образом, действительная длина балки l_д всегда несколько больше расчетного пролета.

Расстояние l₀ называется расстоянием в свету; оно обычно определяется условиями эксплуатации вооружения и обосновывается экономическими соображениями.

Генеральные размеры балок

Высоту сечения h назначают, исходя из оптимальных соотношений размеров сечения, обусловливающих минимальный расход стали (если нет специальных проектных требований, ограничивающих габариты балки), а также из условия обеспечения необходимой жесткости балки. Мерой жесткости балки является отношение ее прогиба к пролету (относительный прогиб), которое не должно превосходить заданной величины: f/l ≤ 1/n₀.

Значения величины — 1/n₀ для балок, имеющих различное назначение, устанавливаются нормами (смотрите Коэффициенты условий работы m).

Отношение прогиба балки к пролету находится в прямой зависимости от отношения высоты сечения к пролету. Обозначив постоянную равномерно распределенную нагрузку через р, а временную через q, найдем для разрезной балки наибольший изгибающий момент

где n_p и n_q — соответствующие коэффициенты перегрузки.

Как указывалось в разделе Основы проектирования, при определении прогибов принимается нормативная нагрузка (без учета коэффициентов перегрузки).

Тогда с учетом формулы найдем прогиб от нормативной нагрузки, выраженный через расчетные напряжения в балке:

Из формулы получим зависимость относительного прогиба от высоты балки

Отсюда можно определить минимальную высоту балки

Учитывая необходимость полного использования в балке расчетного сопротивления материала (σ = R) и принимая во внимание, что R/E = 2100/(2,1*10 6 ) = 1/1000, а также полагая n_p = n_q, приведем формулу к виду

В таблице приведены величины отношений минимальной высоты сечения балки к пролету в зависимости от значений относительного прогиба f/l = 1/n₀, по которым может быть определена минимальная высота сечения балки.

Отношения минимальной высоты сечения балки к пролету в зависимости от прогиба (для балок из стали марки Ст. 3)

При высоте балки меньше указанной в таблице, нормативный относительный прогиб балки может быть также получен, но уже при пониженных напряжениях, т. е. с перерасходом металла.

Минимально необходимая высота балки не всегда является наивыгоднейшей по расходу стали. Вопрос о наивыгоднейшей высоте балки разобран отдельно (смотрите Составные балки).

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Плоский настил из металлического листа располагают и приваривают к полкам балок. Толщина настила назначается по расчету, чаще всего в зависимости от принятого допустимого прогиба, так как полное использование напряжений в листе при заданном прогибе не всегда возможно. Поэтому расчет листового настила ведется по нормативным нагрузкам. Особенность листового настила заключается в том, что по характеру своей…

При проектировании балочных конструкций, как правило, необходимо в зависимости от назначения балок составить схему их расположения, наметить генеральные размеры и определить приходящуюся на балки нагрузку. В случае необходимости перекрыть некоторую площадь поддерживающие перекрытие балки располагают обычно в двух направлениях. Такая конструкция, состоящая иногда из целой системы пересекающихся балок, называется балочной клеткой. На балочную клетку может…

Строительство дома – Перекрытия частного дома своими руками

Для того, чтобы соорудить надежное деревянное перекрытие, необходимо правильно подобрать размеры балок, а для этого необходимо сделать их расчет. Деревянные балки перекрытия имеют следующие основные размеры: длину и сечение. Их длина определяется шириной пролета, который требуется перекрыть, а сечение зависит как от нагрузки, которая будет на них действовать, от длины пролета и шага установки, то есть расстояния между ними. В данной статье мы рассмотрим, как самостоятельно сделать такой расчет и правильно подобрать размеры балок.

Содержание статьи:

Расчет балок деревянного перекрытия

Для того, чтобы определить какое количество деревянных балок и каких размеров потребуется для устройства перекрытия необходимо:

замерить пролет, который они будут перекрывать;
определиться со способами их закрепления на стенах (на какую глубину они будут заходить в стены);
сделать расчет нагрузки, которая будет на них действовать при эксплуатации;
с помощью таблиц или программы-калькулятора подобрать подходящие шаг и сечение.

Теперь рассмотрим, как это можно сделать.

Длина деревянных балок перекрытия

Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.

В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм. При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету – расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся. Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.

Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м. Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать – 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые, а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использовать деревянные фермы.

Определение нагрузки, действующей на перекрытие

Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации. Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.

Для чердачного деревянного перекрытия, которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса – Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.

Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП 2.01.07-85) составит:

70х1,3 = 90 кг/м 2 , где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:

Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кгм 2 . Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м 2 .

В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2. В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:

50+150х1,3 = 245 кг/м 2 , округляем до 250 кг/м 2 .

При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м 2 .

В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 – 400 кг/м 2 .

Сечение и шаг балок деревянного перекрытия

Зная необходимую длину балок деревянного перекрытия (L) и определив общую расчетную нагрузку можно определить необходимое их сечение (или диаметр) и шаг укладки, которые связаны между собой. Считается, что лучшим является прямоугольное сечение балки деревянного перекрытия, с соотношением высоты (h) и ширины (s) как 1,4:1. Ширина балок, при этом, может быть в пределах 40-200 мм, а высота 100-300 мм. Высоту балок часто выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой толщине утеплителя. При использовании в качестве балок бревен их диаметр может быть в пределах 11-30 см.

В зависимости от вида и сечения используемого материала, шаг балок деревянного перекрытия может быть от 30 см до 1,2 м, но чаще всего он выбирается в пределах 0,6-1,0 м. Иногда его выбирают таким, чтобы он соответствовал размеру плит утеплителя, укладываемых в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка . Кроме этого, в каркасных зданиях, желательно, чтобы шаг укладки балок соответствовал шагу стоек каркаса – в этом случае будет обеспечена наибольшая жесткость и надежность конструкции.

Сделать расчет или проверку уже выбранных размеров деревянных балок перекрытия можно по справочным таблицам (некоторые приведены ниже) или используя онлайн калькулятор "расчет деревянных балок перекрытия", который легко найти в интернете, «забив» соответствующий запрос в поисковике. При этом необходимо учесть, что относительный их прогиб для чердачных перекрытий не должен быть более 1/250, а для междуэтажных – 1/350.

Таблица 1

Рекомендуемое сечение балок из бруса (s x h), в зависимости от шага их укладки и перекрываемого пролета, при общей расчетной нагрузке 350-400 кг/м 2 (междуэтажные перекрытия), мм:

Шаг,м Пролет,м