Головною умовою будь-якого будівництва є простота та надійність конструкції, але щоб цього досягти, слід зробити правильні розрахунки міцності матеріалу. Так як для будівництва дерев'яних будинків, мансарди або горищного приміщення використовується дерев'яний зруб до його вибору потрібно підходити з усією відповідальністю, адже від того яке навантаження витримує брус (100х100, 50х50, 150х150 і т. д.) безпосередньо залежатиме довговічність, надійність та стійкість збудованого будинку.

Для правильного підрахунку навантаження, що витримується брусом, можна застосувати спеціальні програми або формули, але при цьому в розрахунки доведеться внести додаткові навантаження, що безпосередньо впливають на міцність конструкції. Щоб розрахувати навантаження на брус правильно доведеться вказати снігові та вітрові впливи присутні безпосередньо в регіоні забудови, а також характеристики матеріалів (теплоізовер, брус і т. д.).

У цій статті ми розглянемо, яке навантаження витримає брус розміром 50х50,100х100,150х150 у різних конструкціях, таких як брусовий будинок, дерев'яне перекриття та кроквяна система, а як приклад розберемо останню, адже це найвідповідальніша і найскладніша робота.

На фото можна побачити різновиди бруса, які відрізняються не тільки формою, але й витримуваним навантаженням.

Про що йтиметься:

Як впливає перетин зрубу з його надійність?

При створенні покрівлі обов'язковою умовою її надійності є переріз бруса і порода деревини, що застосовується, що впливає на довговічність.

Виконуючи розрахунок власноруч, потрібно врахувати такі показники, як:

• яку масу мають усі покрівельні будівельні матеріали;
• вага обробки мансарди або горища;
• для кроквяних опор та балок враховується розрахункове значення;
• враховується тепловий та осадовий вплив природи.

Крім цього, доведеться вказати:

• відстань між балками;
• довжина проміжку між кроквяними опорами;
• принцип кріплення крокв та конфігурація її ферми;
• тяжкість опадів та вплив вітрів на конструкцію;
• решта факторів, які можуть вплинути на надійність конструкції.

Всі ці розрахунки можна зробити власноруч за допомогою спеціальних формул. Але простішим як за часом, так і за якістю буде розрахунок навантаження бруса за допомогою спеціальних програм, а ще краще, коли ці підрахунки виконає професіонал.

Яким вимогам має відповідати брус?

Щоб вся кроквяна система була міцною та надійною до якості будівельних матеріалів, доведеться підійти з усією відповідальністю. Наприклад, на брусі повинні бути відсутні дефекти (тріщини, сучки тощо), яке вологість не перевищувати показник 20%. Крім цього зруб будь-якого розміру (50х50, 100х100, 150х150 і т. д.) обов'язково обробляється захисними засобами від шашеля та інших комах, гниття та загоряння.

Також роблячи вибір матеріалу, доведеться врахувати, що на брус можуть бути додаткові навантаження, такі як:

• Безперервне навантаження бруса. До них відносяться безпосередньо сама вага всієї кроквяної системи, в яку входить: облицювальні та покрівельні матеріали, утеплювачі і т. д. Отримані дані на кожен матеріал підсумовуються.
• Короткочасні навантаження можуть бути кількох видів: особливо рідкісні, нетривалі та тривалого впливу. До першого виду відносяться події, які трапляються дуже рідко (землетруси, повені тощо). Нетривалими є вітрові та снігові впливи, пересування людей, що ремонтують дах і т. п. Тривалими навантаженнями є всі інші впливи, що здійснюються в певному проміжку часу.

Визначаємо вітрове та снігове навантаження на брус

Щоб визначити, яке навантаження витримує брус (100х100, 150х150,50х50 та ін.) при вітровому та сніговому впливі можна скористатися певними таблицями.

Для з'ясування снігової дії на крокви різного перерізу застосовують формулу S=Sg*µ.

• Sg – є розрахунковою вагою снігу, який лежить на землі, який впливає на 1 м².

Важливо! Це значення не можна порівнювати з навантаженням на дах.

• µ – це значення навантаження на поверхню даху, що змінюється від горизонтального до похилого. Цей коефіцієнт може приймати різні значення, все залежить від ухилу даху.

При нахилі поверхні до 25 градусів µ набуває значення 1.

Коли нахил даху лежить у діапазоні 25-60 градусів, µ становить 0,7.

При ухилі в 60 і більше градусів коефіцієнт µ не враховується так, як практично не впливає на кроквяну систему.

Крім снігового навантаження перед будівництвом кроквяної системи обчислюється вітрове навантаження на дерев'яний брус 50 на 50, 100х100 і т. д. Якщо ці показники не врахувати, то все може закінчитися плачевно. Для обчислення застосовуються табличні значення та формула W=Wo*k.

Wо є табличним значенням вітрового навантаження по кожному окремому регіону.

k – це тиск вітру, що має різні значення за зміни висоти. Ці показники також є табличними.

Зображена на фото, таблиця навантажень бруса при впливі стихій, проста у використанні, необхідно лише пам'ятати, що в 1-му стовпці наведені значення для степових, пустельних регіонів, річок, озер, лісостепу, тундри, берегів морів і водосховищ. У наступній колонці внесено дані щодо міської місцевості та районів з 10 метровими перешкодами.

Важливо! У розрахунках бажано застосовувати інформацію щодо руху вітру, адже це може внести важливу поправку до результатів.

За якими правилами розраховується потрібне переріз бруса?

На підбір перерізу зрубу для кроквяної системи впливає кілька параметрів:

• яка довжина кроквяного будівництва;
• відстань між кожним наступним брусом;
• одержані результати розрахунків навантаження для відповідного району.

На сьогоднішній день для кожного певного району існують спеціальні таблиці з уже внесеними даними по навантажувальних значеннях для кроквяних систем. Як приклад можна навести Московську область:

• щоб установки мауерлат можна застосувати брус перетином не нижче 100х100, 150х100 та 150х150;
• брус 200х100 можна використовувати для діагональних розжолобків і кроквяних опор (ніг);
• прогони можна створити із деревини 100х100, 150х100 або 200х100;
• зруб 150х50 стане оптимальним рішенням для затягування;
• як стійки найкраще використовувати зруб 150х150 або 100х100;
• кроквя 150х50 підійде для карниза, підкосів або кобилки;
• ригелі найкраще встановити зі крокв 150х100 або 200х100;
• Як обшивка або лобова можна застосувати дошку не менше 22х100.

Вказані вище дані є оптимальними, тобто менше цього значення матеріал застосовувати не можна. Також усі розміри вказані у міліметрах.

Підведемо підсумок

Для створення надійної та довговічної дерев'яної конструкції потрібно ретельно прорахувати всі можливі навантаження, після чого лише набувати брус. Якщо правильність розрахунків у вас викликає сумніви найкраще скористатися послугами професіонала або застосувати спеціальну програму, якою буде обчислено допустиме навантаження на брус (150х150, 100х100 та ін.).

Балки в будинку відносяться зазвичай до кроквяної системи або перекриття, і щоб отримати надійну конструкцію, експлуатація якої може здійснюватися без будь-яких побоювань, необхідно використовувати калькулятор балок.

На чому будується калькулятор балок

Коли стіни вже підведені під другий поверх або під дах, необхідно зробити , в другому випадку плавно переходить в кроквяні ноги. При цьому матеріали потрібно підібрати так, щоб і навантаження на цегляні або зроблені з колод стіни не перевищувала допустиму, і міцність конструкції була на належному рівні. Отже, якщо ви збираєтеся використовувати деревину, потрібно правильно підібрати балки з неї, зробити розрахунки для з'ясування потрібної товщини та достатньої довжини.

Просідання або часткове руйнування перекриття можуть послужити різні причини, наприклад, занадто великий крок між лагами, прогин поперечок, занадто мала площа їх перетину або дефекти в структурі. Щоб виключити можливі ексцеси, слід з'ясувати передбачуване навантаження на перекриття, чи воно є цокольним або міжповерховим, після чого використовуємо калькулятор балок, враховуючи їхню власну масу. Остання може змінюватися в бетонних перемичках, вага яких залежить від щільності армування, для дерева та металу за певної геометрії маса постійна. Винятком буває дерева, що відсиріла, яку не використовують у будівельних роботах без попереднього сушіння.

На балочні системи в перекриттях і кроквяних конструкціях надають сили, що діють на вигин перерізу, на кручення, на прогин по довжині . Для крокв також необхідно передбачити снігове та вітрове навантаження, які також створюють певні зусилля, що додаються до балок. Також потрібно точно визначити необхідний крок між перемичками, оскільки занадто велика кількість поперечок призведе до зайвої маси перекриття (або покрівлі), а занадто мале, як було зазначено вище, послабить конструкцію.

Вам також може бути цікава стаття про розрахунок кількості необрізної та обрізної дошки в кубі:

Як розрахувати навантаження на балку перекриття

Відстань між стінами називається прольотом, і в приміщенні їх налічується два, причому один проліт обов'язково буде меншим за інший, якщо форма кімнати не квадратна. Перемички міжповерхового або горищного перекриття слід укладати за більш коротким прольотом, оптимальна довжина якого – від 3 до 4 метрів. При більшій відстані можуть знадобитися балки нестандартних розмірів, що призведе до деякої хиткості настилу. Оптимальним виходом у разі буде використання металевих поперечок.

Що стосується перерізу дерев'яного бруса, є певний стандарт, який вимагає, щоб сторони балки співвідносилися як 7:5, тобто висота ділиться на 7 частин, і 5 з них повинні становити ширину профілю. В цьому випадку деформація перерізу виключається, якщо ж відхилитися від вищевказаних показників, то при ширині, що перевищує висоту, вийде прогин, або, при зворотній невідповідності – загин убік. Щоб подібне не вийшло через надмірну довжину бруса, потрібно знати, як розрахувати навантаження на балку. Зокрема, допустимий прогин обчислюється із співвідношення до довжини перемички, як 1:200, тобто має становити 2 сантиметри на 4 метри.

Щоб брус не провисав під вагою лаг і настилу, а також предметів інтер'єру, можна виточити його знизу на кілька сантиметрів, надавши форму арки, у цьому випадку його висота повинна мати відповідний запас.

Тепер звернемося до формул. Той самий прогин, про який говорилося раніше, розраховується так: f нор = L/200, де L- Довжина прольоту, а 200 - допустима відстань в сантиметрах на кожну одиницю просідання бруса. Для залізобетонної балки, розподілене навантаження qна яку зазвичай дорівнює 400 кг/м 2 , розрахунок граничного згинального моменту виконується за формулою М max = (q · L 2)/8. При цьому кількість арматури та її вага визначається за такою таблицею:

Площі поперечних перерізів та маса арматурних стрижнів

Навантаження на будь-яку балку досить однорідного матеріалу розраховується по ряду формул. Для початку обчислюється момент опору W ≥ М/R. Тут М- це максимальний згинальний момент навантаження, що додається, а R– розрахунковий опір, який береться із довідників залежно від використовуваного матеріалу. Оскільки найчастіше балки мають прямокутну форму, момент опору можна розрахувати інакше: W z = b · h 2 /6 де bє шириною балки, а h- Висотою.

Що ще варто знати про навантаження на балку

Перекриття, як правило, є заразом і підлогою наступного поверху і стелею попереднього. Отже, потрібно зробити його таким, щоб не було ризику об'єднати верхні та нижні приміщення шляхом банального перевантаження меблюванням. Особливо така ймовірність виникає при занадто великому кроці між балками та відмові від лагів (дощата підлога настилається прямо на брус, укладений у прольоти). У цьому випадку відстань між поперечками безпосередньо залежить від товщини дощок, наприклад, якщо вона становить 28 міліметрів, то довжина дошки не повинна перевищувати 50 сантиметрів. За наявності лаг мінімальний проміжок між балками може досягати 1 метра.

Також обов'язково слід враховувати масу, що використовується для підлоги. Наприклад, якщо укладаються мати з мінеральної вати, то квадратний метр цокольного перекриття важитиме від 90 до 120 кілограмів, залежно від товщини термоізоляції. Опилкобетон збільшить масу такої ж ділянки вдвічі. Використання керамзиту зробить перекриття ще важчим, оскільки на квадратний метр припадатиме навантаження в 3 рази більше, ніж при укладанні мінеральної вати. Далі, не слід забувати про корисне навантаження, яке для міжповерхових перекриттів становить 150 кілограмів на квадратний метр мінімум. На горищі досить прийняти допустиме навантаження 75 кілограмів на квадрат.

Сьогодні для будівництва використовуються різноманітні матеріали, але найчастіше користуються попитом дерев'яні балки. Вони застосовуються для спорудження кроквяної системи, для організації перекриттів горищ, підвалів та між поверхами. Саме дерев'яні конструкції використовуються при спорудженні підлоги за лагами. Цей матеріал відрізняється міцністю, можливістю витримувати численні навантаження, екологічністю та відносно невисокою вартістю. Якщо використовується дерев'яна балка, необхідно попередньо провести розрахунки, що стосуються їх довжини. Якщо досвіду немає, то роботу краще довірити спеціалістам.

Навантаження на дерев'яні конструкції

Якщо використовуються балки перекриття, слід врахувати, яке навантаження буде загалом. При цьому враховується:

• власна вага дерев'яної балки;
• вага від міжбалочного заповнення, тобто утеплювача, гідроізоляції та іншого;
• обшивка.

Розрахунок виконується з огляду на те, який утеплювач використовується, який крок балок приймається (від цього залежить кількість матеріалу). Слід до питання утеплення поставитися серйозно. Холодне горище призведе до підвищення витрат на опалення, це приблизно 15% додаткових витрат. Для утеплення горища можна придбати скловолокно або базальтові плити. Вони відносно легкі та монтуються швидко.

Враховується вага від меблів, техніки та людей. Зазвичай значення береться в середньому 50 кг/м² для підшивки та міжбалкового наповнювача. Експлуатаційне навантаження по СНиП 2.01.07-85 для перекриття в такому випадку буде дорівнювати:

70 * 1,3 = 90 кг/м², причому

"70" - норматив, а 1,3 - так званий коефіцієнт запасу.

Загальне значення становить:

50 + 90 = 130 кг/м2.

Слід значення округлити у велику сторону, виходить цифра 150. Якщо для утеплення набуватиметься важкий матеріал, то загальне значення буде іншим. Воно становитиме 245 або 250 кг/м².

50 + 1,3*150, де 150 кг/м² – це нормативне значення.

Якщо горище використовується як житлова площа, то розрахунковий рівень навантаження підвищується вже до 350 кг/м².

Про це не варто забувати, інакше конструкція не вийде такою міцною, як це необхідно. Для звичайних міжповерхових використовується нормативне значення 350-400 кг/м².

Перетин та інші параметри

Для вимірювання перерізу балок із деревини використовуються такі дані, як:

Таблиця 1. Вибір перерізу кроквяних систем.

• довжина виробу для влаштування перекриття – L;
• висота виробу – h;
• ширина балки – s.

Для будівельних робіт рекомендується застосовувати вироби прямокутного перерізу, при цьому висота та ширина повинні знаходитись у пропорції 1,4:1. Оптимальна висота має становити 100-300 мм, а ширина – 40-200 мм (залежить від призначення укладання матеріалу). При виборі висоти необхідно орієнтуватися на те, який саме утеплювач буде купуватись, оскільки після укладання він повинен йти врівень з поверхнею, не утворювати після зашивки порожнин та зазорів.

Якщо ж для роботи застосовуються колоди, то діаметр найкраще брати рівним 110-300 мм – це найоптимальніший розмір. При влаштуванні перекриття з дерев'яних брусів увагу слід приділити тому, яким буде крок укладання. Він може дорівнювати 30-120 см, все залежить від особливостей майбутньої будови та передбачуваних навантажень. Часто крок вибирається, виходячи з того, яким буде утеплювач. Для будівництва будинку за каркасною технологією він повинен дорівнювати кроку стійок, що використовується. Наприклад, якщо вертикальні стійки стін монтуються з кроком 60 см, то і відстань між лагами робиться рівним 60 см.

Як обчислюються дані? Є спеціально розроблені нормативи, за ними проводиться будь-який розрахунок. Користуючись ними, слід пам'ятати, що прогин для міжповерхового перекриття може становити 1/350, а для горищного – 1/200 довжини виробу.

Таблиця 2. Допустимі перерізи балок міжповерхових та горищних перекриттів залежно від прольоту при навантаженні 400 кг на 1 м2.

Наприклад, коли проводиться розрахунок з урахуванням перерізу балки, дотримуються такі кроки та довжини прольоту:

• перетин дерев'яного бруса 75*100 мм, крок – 60 см, проліт – 200 см;
• 75*150 мм, крок – 100 см, проліт – 200 см;
• 75*200 мм, проліт – 200 см тощо.

Такі дані використовуються в тому випадку, коли споруджується міжповерхове перекриття при запланованому навантаженні в 400 кг/м². Якщо вона буде на рівні 150-350 кг/м² для горищного (рідше міжповерхового) перекриття, то необхідно брати такі дані:

• навантаження 150 кг/м², проліт 300 см, перетин бруса 50*140 мм;
• 200 кг/м², проліт – 300 см, переріз бруса 50*160 мм тощо.

Зазначені дані наведено у таблиці 1.

Якщо для спорудження перекриття будуть використовуватися колоди, то для розрахунку застосовуються дані, зазначені в таблиці 2 (при вазі 400 кг/м²). При використанні наведених даних для розрахунку необхідно пам'ятати, що вироби слід брати цілісні, що не мають дефектів, у тому числі тріщин, гнилі, сучків, що випадають.

При використанні дерев'яних брусів для будівництва варто приділити особливу увагу розрахункам. Це стосується обчислення перерізу та кроку перекриття, відповідність його довжині прольоту. Необхідно відразу провести всі обчислення, не забути, що для горищних, підвальних та міжповерхових конструкцій навантаження будуть абсолютно різними.

Дата публікації: 03.03.2018 00:00

Які навантаження витримає брус?

Брус і колода давно використовували на Русі для будівництва будинків. Дерев'яні будівлі мають цілу низку переваг:

• Простота будівництва будівлі.
• Висока швидкість будівництва;
• Низька вартість.
• Унікальний мікроклімат. Дерев'яний будинок «дихає», в ньому повітря набагато легше і приємніше;
• Відмінні експлуатаційні характеристики;
• Дерев'яний будинок добре тримає тепло. Він тепліший за цегляні будівлі в 6 разів, а будівель з пінобетону в 1, 5 рази;
• Різні види та розміри цього пиломатеріалу дозволяють втілити в життя найрізноманітніші проекти та дизайнерські ідеї.

Цей вид будівельного матеріалу являє собою колод прямокутного перерізу. Він вважається найдешевшим пиломатеріалом і водночас дуже зручним для будівництва.

Виготовляють брус з колод, хвойних порід.

• Двокантний - оброблені (зрізані у колоди) лише дві протилежні сторони, а інші дві залишені закругленими.
• Трикантний. Тут зрізано три сторони.
• Чотирикантний-зрізані 4-сторони.

розміри:

Стандартна довжина бруса – 6 метрів. Клеєний брус – це збірна конструкція, тому тут довжина може досягати 18 метрів.

Розміри перерізу

• Товщина від 100 мм до 250 мм. Розмір кроку перерізу 25 мм, тобто товщина дорівнює 100125.
• Ширина від 100 мм до 275 мм.

До вибору перерізу бруса потрібно підходити з особливою ретельністю. Адже від того, яке навантаження зможе витримати цей будівельний матеріал, залежатиме безпека будівлі.

Для правильного підрахунку навантаження існують спеціальні формули та програми.

1. Постійні. Це ті навантаження на брус, які надає вся конструкція будівлі, вага утеплювача, оздоблювальних матеріалів та покрівлі.

2. Тимчасові. Ці навантаження можуть бути короткочасними, рідкісними та тривалими. Сюди відносяться рухи ґрунту та ерозія, вітрові, снігові навантаження, вага людей при будівельних роботах. Снігові навантаження різні, вони залежать від регіону будівництва. На півночі сніговий покрив більший, тому навантаження на брус буде вищим.

Щоб розрахунок навантаження виявився вірним у формулу (її можна знайти в інтернеті), треба вводити обидва типи навантажень, характеристику будівельного матеріалу, його якість, вологість. Особливо ретельно потрібно вирахувати навантаження на брус при зведенні кроквяної стропи.

Яке навантаження витримує брус 150х150Брус перетином 15 на 15 см широко використовують при будівництві. Його застосовують для виготовлення підпор, опалубка і для зведення стін, так як він витримує великі навантаження. Але розмір 15 на 15 краще використовувати для будівництва будинків у південних районах, на півночі знадобиться додаткове утеплення стін, тому що цей пиломатеріал зберігає тепло лише за температури повітря -15 градусів. Але якщо використовувати клеєний брус цього розміру, то він за своїми теплозберігаючими властивостями дорівнюватиме брусу перетином 25 на 20 см.

Яке навантаження витримує брус 100 на 100 мм.

Цей брус вже не такий надійний, він витримує навантаження менше, тому його основне застосування - виготовлення крокви і перекриття між поверхами. Необхідний і при спорудженні сходів, виготовлення підпірок, арок, оформлення мансард, стелі будинку. Можна з нього зробити каркас панельного одноповерхового будинку.

Яке навантаження витримує брус 50 на 50 мм.

Брус 50х50 мм дуже потрібний. Без цього розміру не обійтися при тому, що він є допоміжним матеріалом. Він, звичайно, не підійде для зведення стін, так як він витримує мале навантаження, але для зведення решетування для зовнішнього оздоблення стін, каркасів, перегородок необхідний саме цей розмір. З бруса 50 на 50 робиться каркас стіни, який потім прикріплюється гіпсокартон. Тут можна використовувати найрізноманітніші кріплення від цвяхів до скоб або дроту.

Одним із найпопулярніших рішень при влаштуванні міжповерхових перекриттів у приватних будинках є використання несучої конструкції з дерев'яних балок. Вона повинна витримувати розрахункові навантаження, не згинаючись і тим більше не руйнуючись. Перш ніж приступити до зведення перекриття, рекомендуємо скористатися нашим онлайн-калькулятором і розрахувати основні параметри балочної конструкції.