Обзор инструмента для машинного расчета балок

При возведении каких-либо конструкций необходимо рассчитать различные элементы, включая балки, перекрытия, фермы и т.д. Подобные изыскания требуют точных физико-механических вычислений, помогающих определить прочность (изгиб или прогиб), предполагаемые нагрузки, опорную реакцию и т.д.

Для этого часто используют достижения из такой области знаний, как сопромат, который предлагает воспользоваться различными формулами для подобных процедур. Однако современные технологии позволяют провести расчет балки онлайн, что значительно облегчает работу проектировщикам и инженерам. Больше не нужно тратить массу времени на подбор сечения балки или другие вычисления, когда компьютер это может сделать намного быстрее и с более высокой точностью. Это, в свою очередь, станет залогом прочных и надежных конструкций.

Что оказывает влияние на сечение стропил?

Чтобы установить прочную и надежную кровельную систему, сделать правильный выбор, необходимо внимание уделить тому, какой брус применяется для работы. Важно грамотно рассчитать стропильную систему, для которой основное значение имеет сечение. Именно от размера брусьев зависит то, смогут ли стропила выдерживать вес кровли.

При расчете учитываются следующие параметры:

Схема сечения стропил.

Общий вес всех используемых кровельных материалов.
Вес всей проектируемой внутренней отделки, включая мансарды и чердаки.
Все расчетные значения стропильных ног, балок.
Погодные воздействия, которые оказываются на кровлю.

пролеты между отдельными стропилами;
расчет сечения стропил;
шаг монтируемых стропильных ног;
форма стропильной фермы, особенности крепления стропил;
нагрузки ветровые и снеговые;
другие данные, которые могут оказывать влияние на расчет.

Чтобы провести расчеты, лучше всего воспользоваться специальными программами или обратиться к специалисту. Конечно, есть ряд формул, которые позволят выполнить вычисления и самостоятельно, но для возведения большой и сложной кровли лучше обращаться к профессионалам.

Определение сечения клееного бруса на калькуляторе

Если производится расчет деревянной балки, клееной из досок, в сечении, понадобятся дополнительные сведения: ширина сечения и расстояние между опорами (пролет или длина балки). Также онлайн калькулятор предложит пользователю ввести в поле толщину слоя клееных элементов (до 42 мм, не более). Для вычислений нужно знать вид, класс древесины и наличие пропитки. Из выпадающего списка предлагают выбрать сосну, ель, лиственницу или кедр первого, второго или третьего класса (К26, К24 и К16 соответственно).

Далее опишите предполагаемые условия эксплуатации балки:

срок службы по СНиПу II-25-80 (СП 64.13330.2011) бывает либо до 50 лет, либо от 50 до 100 лет;
температурный режим эксплуатации включает несколько позиций — менее 35 ⁰С, до 40 ⁰С, до 50 ⁰С и свыше 50 ⁰С;
влажность древесины эксплуатационная и максимальная — от 12%/65% до >20%/>85% с несколькими промежуточными категориями.

По конфигурации перекрытия нужно вписать протяженность стены дома по внутренней стороне, шаг между элементами и полную длину балки, в которую входят также упоры на стены. Чтобы ввести стандартное значение воздействующей нагрузки, обратите внимание, что на межэтажное перекрытие жилых зданий действует нагрузка 400 кг/кв. м, а на чердачное — 200 кг/кв. м. Бывают и нестандартное ситуации, требующие корректировки величины, например, при наличии тяжелого оборудования.

Предельный прогиб в долях пролета зависит от типа перекрытия:

для чердачных перекрытий — 1/200;
для межэтажных — 1/250;
если есть стяжка или штукатурка — 1/350.

Результатом расчета балки на онлайн калькуляторе станет подобранное сечение в мм, площадь сечения, максимально допустимый шаг между элементами, максимальный прогиб, момент инерции, максимальный изгибающий момент, момент сопротивления балки при введении типа древесины и эксплуатационных условий.

Формулы, по которым вычисляются данные характеристики, расписаны в следующем разделе. Также калькулятор покажет чертеж и 3D изображение, доступные для скачивания в различных форматах. Файлы можно отправить на почту или поделиться в соцсетях.

Читать еще: Как сшить шторы своими руками

Основные требования к брусу

В частном домостроении чаще всего возникает вопрос выбора сечения бруса при изготовлении каркаса кровли. Брус в этом случае используют в качестве стропил. Кроме того, этот материал также используют в качестве балок деревянного перекрытия или даже материала для строительства стен.

В каждом отдельном случае расчет сечения производится по-разному, так как зависит от разных параметров.

Однако, в любом случае расчет будет верен лишь в том случае, если брус отвечает следующим требованиям:

уровень влажности не превышает 20 процентов ;
отсутствуют сучки в большом количестве и трещины ;
отсутствуют следы гнили или появления плесени .

Пример растрескавшегося пиломатериала

Обратите внимание!
Перед применением в строительстве любых пиломатериалов, их необходимо обработать антисептиком для дерева, предотвращающим гниение, повреждение насекомыми-паразитами и пр.

В целом, все требования сводятся к тому, что материал должен быть качественным, только в таком случае он способен выдержать расчетные нагрузки.

Инструкция к калькулятору

Наш сервис предоставляет на выбор два вида расчета однопролетных балок перекрытия. В первом случае, вам предлагается рассчитать сечение балки при известном шаге между ними, во втором случае, вы можете узнать рекомендуемое значение шага между балками при выбранных характеристиках сечения. Разберем работу калькулятора на примере, когда ваша задача заключается в нахождении сечения балки.

Для расчета вам понадобится знать ряд обязательных начальных параметров. В первую очередь это характеристики самой балки:

ширина сечения (толщина), мм;
длина пролета балки (на изображении BLN), м;
вид древесины (сосна, ель, лиственница…);
класс древесины (1/К26, 2/К24, 3/К16);
пропитка (есть, нет).

В случае, если вы не знаете толщину предполагаемой балки, в первом блоке следует выбрать пункт «Известно соотношение высоты сечения балки к её ширине — h/b» и указать значение 1,4. Эта наиболее оптимальная величина, которая получена эмпирическим методом и указывается во многих справочниках.

Затем нужно указать условия, в которых будет эксплуатироваться перекрытие:

температурный режим ( 50 °C);
влажностный режим;
присутствуют постоянные повышенные нагрузки или нет.

После этого, сконфигурируйте конструкцию и заполните поля калькулятора:

длина стены дома по внутренней стороне, м;
шаг между балками, см;
полная длина балки (на изображении BFL), м;
нагрузка на балку, кг/м 2 ;
предельный прогиб в долях пролета.

При необходимости впишите стоимость одного кубометра древесины, для того чтобы узнать общую стоимость всех пиломатериалов.

Также, обратим внимание, что обычно шаг балки не делают меньше 0,3 м, так как это нецелесообразно с экономической точки зрения и больше 1,2 м, так как возможен прогиб чернового пола со всеми вытекающими последствиями.

Когда вы нажмете кнопку «Рассчитать», сервис произведет расчет балки онлайн и выведет на экране рекомендуемые значения сечения подобранной балки.

Кроме того, в блоке «Результаты расчета» вы сможете узнать:

параметры балки при расчете на прочность;
параметры балки при расчете на прогиб;
максимальный прогиб балки, см.

Квалифицированный расчет перекрытия по деревянным балкам — залог долговечности сооружения и безопасность для вашей семьи.

Правила расчета

Перед описанием выполняемых вычислений требуется определиться с несколькими постоянными величинами или константами. Сегодня нет необходимости рассчитывать их самостоятельно, так как намного проще, быстрее и, что немаловажно, точнее получить справочные параметры из интернета. Для расчета нужны следующие константы:

Объем 1 бруса, сечение которого равно 140*140 мм, а длина – стандартные 6 метров, составляет 0,1176 куб. м; 0,0756
Количество бруса такого размера в 1 куб. м – 8,50 шт.;
Площадь стены, возводимой из 1 куб. м бруса сечением 140*140 мм, составляет 7,14 кв. м.

Алгоритм расчет представляет собой следующую схему:

Вычисляется периметр постройки. Формула расчет предельно проста – длина умножается на ширину.
Подсчитывается общая площадь ограждающих конструкций. Для этого полученное в предыдущем пункте значение умножается на высоту стены бани.
Результат делится на последнюю из приведенных выше констант, что позволяет получить объем требуемого для стройки бруса в кубометрах.

Читать еще: Почему медные трубы надежнее для отопления?

Аналогичные принципы расчета применяются и при вычислении количества материала, необходимого для сооружения перегородок. К итоговому результату требуется добавлять некоторый процент на отходы, обрезки и некачественный брус.

Методика расчета материала для строительства дома

При проектировании жилья из бруса стоит учитывать его стандартные размеры, чтобы минимизировать количество отходов. Помимо материала для сруба, материал понадобится для фронтона, перегородок, половых и потолочных балок.

Основная формула расчета

Расчет кубатуры бруса использует следующие параметры:

Сечение бруса. Для дома используют преимущественно брус 150/150 мм, дополнительное применение утеплителя позволяет обеспечить комфортные условия для постоянного проживания в средней полосе России.
Размеры жилья: высота и ширина, дома, количество перегородок, стропила, балки для пола и потолка.

Допустим, для одноэтажного дома 6х9 с высотой комнат 3 м и одной перегородкой понадобится:

Определяем периметр: (6+9)х2 + 6 = 36 м;
Вычисляем общую площадь: 36х3=108 м;
Требуемый объем бруса: 108х0,15=16,2 м 3 .

Некоторые количество материала экономится за счет вырезания дверных и оконных проемов. Однако при закупке объем бруса всегда округляется в большую сторону, учитывая вероятность попадания бракованных изделий.

Расчет объема для балок на пол и потолок

Количество материала, требуемого для балок, лаг и других элементов напрямую зависит от размера дома и типа стропильной системы. Для балок потолка и пола достаточно бруса 100/150 мм. Обращаясь к размерам вышеописанного будущего строения, расчет количества бруса для пола и потолка в отдельности включает следующие шаги:

При расстоянии между балками 1 м, количество изделий: 9/1-1=8 штук;
При стандартной длине 6 м, необходимо: 8х6=48 м бруса;
Определяем объем: 0,1х0,15х48=0,72 м 3 ;

С учетом округлений, в целом для балок пола и потолка потребуется по 1м 3 материала.

Стропильная система

В загородном жилье преимущественно применяется двускатная крыша. Важно правильно спроектировать уклон: небольшой угол спровоцирует задержку снега, при чрезмерно высокой крыше усиливается ветровая нагрузка. Оптимально остановиться на варианте в 45 градусов. Рекомендуемый шаг между стропилами – 0,6 м, брус берется с сечением 100/150 мм. Более частый шаг позволяет применять меньшую толщину. Итак:

По формуле Пифагора определяем длину стропильной ноги, исходя из ширины дома 6 м. Она равняется 4,2 м, на треугольник уйдет 8,4 м материала.
С учетом длины будущего жилья, количество треугольников: 9:0,6-1=14 штук;
Общая длина материала: 8,4х14=117,6 м;
Объем материала с сечением 100/150 мм: 117,6х0,1х0,15=1,76 м 3 .

Не забываем делать запас материала с учетом возможных отходов. Проверить правильность своих расчетов проще всего, используя онлайн-калькулятор. Более точный ответ можно получить у фирмы-застройщика. Некоторые компании оказывают услуги по составлению сметы бесплатно.

Как рассчитать

Кубический метр (сокращенно «м 3 ») представляет собой единицу объема и соотносится с размерами куба с длинами ребер в 1 м. Согласно нормативам ГОСТ, деревянные стройматериалы должны иметь измеряемые показатели сечения и длины, чтобы можно было без труда вычислить количество досок, составляющих куб материала.

Чтобы выяснить точное число, требуется знать размеры бруса. В официальных прайсах компаний, торгующих строительными материалами, всегда указывают сечение бруса – другими словами, ширину и высоту. К примеру, 100 х 150 означает, что ширина доски 100 мм, а высота – 150 мм. Длина чаще всего стандартная и составляет 6 м (6000 мм).

Это значит, объем бруса высчитывается произведением всех трех показателей между собой. Единицы измерения потребуется перевести в метры.

V = 0.1 м х 0.15 м х 6 м = 0.09 куб. м (м 3 ).

Остается узнать, сколько материала вместится в одном кубометре. Для этого кубометр нужно поделить на полученной количество.

А = 1 м 3 /0.09 = 11.11 штук

Итак, на в одном кубе будет 11 штук бруса.

Как видите, ничего сложно – сейчас в каждом телефоне есть калькулятор, который ускорит ваши вычисления. Зная, сколько штук понадобится на 1 кубический метр, вы точно рассчитаете, какое количество материала заказывать для конкретной постройки.

Иногда для строительства одного объекта нужны разные виды бруса. В этом случае для каждой доски высчитывается свое количество согласно формуле.

Достоинства материала

Брус прекрасно подходит для загородных домов и коттеджей, так как имеет несколько важных преимуществ:

Хорошая теплоизоляция.
Постройки не требуют дополнительного утепления.
Брус позволяет строить сложные архитектурные сооружения. Материал может иметь практически любую длину, что значительно упрощает процесс возведения дома.
Экологичность постройки, так как балки изготавливаются из дерева. Высокая прочность. Деревянные бревна производятся из наиболее крепких пород дерева.

Советы по выбору размера

Сечение клееного профилированного бруса чаще всего выбирается в зависимости от предназначения постройки:

Для хозяйственных сооружений достаточно размера 100-150 мм.
Для летних коттеджей можно выбрать материал небольшой толщины. Стена дома должна составлять примерно 160-180 миллиметров – это будет самым оптимальным вариантом.
Для круглогодичного проживания в доме из клееного бруса необходимо выбирать больший размер сечения – примерно от 250 мм. В ином случае потребуется дополнительная теплоизоляция жилища. Кстати, большая толщина балок может использоваться даже для высоких построек в несколько этажей.
Максимальный диаметр материала практически не ограничен. Однако брус толщиной больше 380 мм не практичен в использовании.

Для расчета сечения материалов применяется специальная формула: S=Kt×R. Kt – это коэффициент, которым обозначается теплопроводность материала. Он меняется в зависимости от типа древесины. R – коэффициент, которым обозначается сопротивление теплоотдачи стен дома. Эта цифра меняется в зависимости от региона строительства. Однако на практике числовое значение часто заменяют на коэффициент перепада температур окружающей среди и внутри помещения. Связано это с тем, что при использовании стандартной формулы получаются очень большие значения толщины. На практике стройматериал размером 350 или 400 мм не используют ввиду его непрактичности и дороговизны. Несложный подсчет поможет выбрать необходимый размер бревен, что позволит добиться требуемой теплоизоляции и прочности строения. Как вы понимаете, для холодных и ветреных регионов придется выбрать клееный брус большого сечения – 250-280 мм. Для теплого климата подойдет материалов размеров 150-200 мм.

Какие критерии стоит учесть?

Выбор строительного материала может зависеть не только от предназначения дома и природных условий. Одним из дополнительных критериев подбора сечения является создание хорошего микроклимата внутри помещения. Для того чтобы в доме постоянно поддерживался определенный температурный режим и циркуляция воздуха, нужно рассчитать возможную теплопотерю.

Толщина бревен выбирается исходя из требуемой площади коттеджа. Также важным фактором определения сечения бруса является его стоимость. Нужно помнить, что толщина материала может стать причиной значительного увеличения цены на строительство. Важное требование – нужно подобрать размер брусьев на стадии составления сметы. Кстати, не забывайте о том, что потребуется выбрать размер балок для перекрытий.

Лучше использовать меньшую толщину, чем для стен – подойдут бруски размером 50-100 мм. Заказать строительство дома из клееного бруса вы можете в нашей компании «Промстройлес» в Санкт-Петербурге. Специалисты фирмы помогут подобрать оптимальные стройматериалы для постройки любого типа.

Обзор инструмента для машинного расчета балок