Расчет балки онлайн на калькуляторе: алгоритм работы и необходимые значения

Как сделать расчет балки онлайн на калькуляторе – принцип работы и важные моменты

Перед организацией межэтажных перекрытий надо сделать расчет балки. Перекрытия разделяют смежные помещения по высоте и берут на себя динамические и статические нагрузки от находящихся сверху людей и предметов.

Требования к характеристикам балок

Балка — это линейный несущий элемент здания, который опирается на оба своих конца и воспринимает поперечную вертикальную весовую нагрузку. При землетрясении или сильном ветре на балку могут также воздействовать горизонтальные поперечные силы. Чтобы определиться с параметрами для сооружения надежных перекрытий, строители пользуются сервисами расчета деревянной балки онлайн.

Обратите внимание на характеристики, от которых зависит прочность балок:

• форма поперечного сечения;
• площадь сечения;
• материал;
• длина балки;
• способ фиксации.

Перекрытия сейчас делают из цельных либо клееных деревянных балок. Цельная балка представляет собой древесный брус квадратного или прямоугольного сечения, иногда на 2 или 4 канта. Клееная балка — это доски или шпон LVL. У цельной древесины в качестве материала всего одно преимущество — низкая стоимость. Из недостатков отметим низкий модуль упругости (причина прогибов в средине пролета), проявление продольных трещин при высыхании, восприимчивость к гниению и вредителям без пропитки.

Клееные балки с однородной структурой и разнонаправленными волокнами более прочные и упругие, защищены от растрескивания, более пожаро- и влагоустойчивы благодаря особой пропитке. Даже при проемах от 6 до 9 метров клееные деревянные балки рекомендовано использовать наравне с железными перекрытиями.

Возможности калькулятора по вычислению параметров

Практичный онлайн сервис по расчету параметров балки позволяет получить приблизительные данные, а точнейшие вычисления в каждой конкретной ситуации доверяют специалисту. Чтобы рассчитать параметры балки вручную, нужно обладать немалой инженерной теорией и практикой, знать строительные нормативы. Для экономии времени и предварительных вычислений мы предлагаем калькулятор для расчета балки — удобный инструмент для решения задачи. Не лишним будет узнать принцип, по которому он работает.

Итак, алгоритм калькулятора основан на обработке табличных величин СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции», те же значения вы найдете в устаревших СНиП II-25-80. В режиме онлайн можно решить следующие задачи:

• рассчитать сечение при известном шаге между балками;
• узнать расстояние между балками при известном сечении.

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.

Алгоритмы вычислений на онлайн калькуляторе

Изгибающий момент, который показывает калькулятор при результатах расчета балки, означает произведение силы на плечо и вычисляется по формуле:

Mmax = q × l2/8, где:

• q — нагрузка на перекрытие;
• l —длина пролета.

Момент сопротивления (требуемый) демонстрирует, насколько материал способен сопротивляться сжатию, растяжению и изгибу. В формулу вводится максимальный изгибающий момент Mmax и расчетное сопротивление древесины R. Получается Wтреб = Мmax/R, при этом R зависит от большого количества поправок, связанных с породой древесины, пропиткой и температурой, но калькулятор их не учитывает, выдавая лишь ориентировочные результаты по расчету балки.

Момент сопротивления балки будет разным для различных форм сечения — квадратных, круглых, прямоугольных, овальных и т. д. Прямоугольное сечение, как самое распространенное, имеет следующую формулу для определения момента сопротивления:

W = b × h2/6, в которой b и h — ширина и высота балки соответственно.

На прочность онлайн калькулятор рассчитывает, сравнивая момент сопротивления с требуемым моментом: по нормативам Wтреб ≤ W. Максимальный прогиб просчитывается по формуле:

f = (5 × q × l4 ) / (384 × E × (b × h3 / 12)), в которой нагрузка на перекрытие обозначается q, пролет — l, модуль упругости — E, высота балки h и ширина ее b.

Расчет расстояния между клееными балками онлайн

При известном сечении балки калькулятор поможет выйти на требуемое расстояние между ними. Для этого необходимо заполнить соответствующие поля калькулятора:

• ширину и высоту сечения в миллиметрах;
• длину балки в метрах (совпадает с расстоянием между опорами);
• толщину слоя клееных элементов в миллиметрах;
• вид, класс и пропитка древесины;
• все остальные исходные данные — как в предыдущем разделе.

Сечение вы узнаете из характеристик балки, длина равна расстоянию между пролетами + величина заделки в гнезда 300 мм (на одну сторону приходится 150 мм). Длина пролета и балки будут совпадать в случае фиксации на металлические крепления. При неправильной форме помещения лучше монтировать поперечины меньшей длины, например, при конфигурации стен 4х5 м устанавливайте 4-метровые балки.

При расчете деревянной балки калькулятор подберет расстояние между элементами, соответствующее сечению, шаг, количество, общую стоимость материалов и др. параметры. Кстати, для клееного бруса и отесанного бревна методика расчета перекрытий аналогичны.

Видео: расчет сечения деревянной балки