Как правильно рассчитать нагрузки на полы

Как правильно рассчитать нагрузки на полы?

Проектирование – это крайне ответственный этап строительства здания или конструкции. Именно на этом этапе определяется надежность структурных элементов и их долговечность. Ошибки при проектировании могут стать причиной появления критических дефектов и не позволить нормально эксплуатировать объект. В полной мере это относится и к проектированию бетонных полов.

К сожалению, многие проектировщики ошибочно не выделяют полы в особый вид конструкций и применяют к ним те же подходы, что и к фундаментам или другим бетонным элементам. В результате бетонная плита пола может быть запроектирована, как с избыточным запасом прочности (то есть может быть неоправданно дорогой и материалоемкой), так и наоборот – недостаточно надежной. И хотя полы не относятся к разряду ответственных конструкций, их прочностные характеристики важны для безопасной и эффективной эксплуатации объекта строительства в будущем.

Особенно важным в этой связи является определение воздействий и нагрузок, которым будет подвергаться бетонный пол. Характер воздействий, в первую очередь, повлияет на выбор покрытия пола, и этот вопрос заслуживает отдельного рассмотрения. Однако и с определением нагрузок возникает ряд спорных моментов, причем трудности зачастую возникают даже у опытных проектировщиков.

Равномерно распределенная нагрузка

Наиболее частой ошибкой при проектировании полов является принятие за отправную точку равномерно распределенной нагрузки. Эта характеристика выражается в ньютонах или килограммах на метр квадратный, а также паскалях. Эту величину принято закладывать в расчеты плит перекрытий или использовать при проектировании фундаментов зданий, однако следует с осторожностью использовать в случае полов. Строго говоря, распределенной нагрузкой является нагрузка от предметов непосредственно лежащих на полу, например, листов металла или фанеры, хранящиеся навалом сыпучие материалы. В более общем случае за такую нагрузку принимают и находящиеся на полу предметы, занимающие значительную площадь и имеющих большое количество зон контакта с полами. Примером последнего могут служить хранящиеся на полу склада паллеты , также к равномерно распределённой нагрузке относят и пешеходов.

Тем не менее, нередко приходится сталкиваться со случаями, когда нагрузки в виде МПа/м2 указываются для склада со стеллажным хранением. Налицо неверный подход, при котором инженер делит сумму всех складских или производственных нагрузок на площадь. Иногда встречаются случаи, когда берется несущая способность стеллажа и делится на площадь, которую он занимает. Расчеты, выполненные на таких исходных данных, скорее всего, будут в корне неверными.

Сосредоточенная нагрузка

Дело в том, что в случае стеллажного складирования имеет место не распределенная нагрузка, а сосредоточенная (или точечная). Товары размещаются на многоярусных стеллажах, которые в свою очередь имеют небольшую площадь опирания на полы. Это создает очень серьезные нагрузки на плиты полов.

Как правильно посчитать сосредоточенную нагрузку?

За значение сосредоточенной нагрузки принимается давление под сдвоенной пяткой стеллажа. Сдвоенная опора находится между секциями стеллажа, и на нее приходится вдвое большая нагрузка, нежели на торцевые опоры. Для правильного расчета нагрузки нужно взять суммарную номинальную вместимость всех ярусов стеллажа, кроме напольного, и разделить на два. Рассмотрим пример: имеется стеллаж с пятью ярусами (напольный ярус не учитывается), на каждом из которых может храниться 3 паллета массой 1.200 кг:
5 х 3 х 1,2 = 18 тонн
То есть на каждой секции хранится до 18 тонн груза.

Этот вес распределяется между четырьмя опорами, однако на опоры между секциями приходят нагрузки сразу с двух сторон. Таким образом, нагрузка на каждую опору составит 9 тонн (см. иллюстрацию).

При передаче данных инженеру-проектировщику следует также указать размер пятки опоры стеллажа, поскольку пятка размерами 110х110 мм создает при равной нагрузке почти вдвое большее давление на полы, чем пятка 150х150 мм.

Также большое влияние имеет расстояние между смежными рядами стеллажей.

Такой же подход к определению нагрузок используют и применительно к производственному оборудованию, если оно устанавливается непосредственно на полы. Вес станков и производственных линий распределен между стойками и опорами, поэтому представляет собой сосредоточенную нагрузку.

В случаях высотного складирования нагрузки на одну опору могут достигать 10-12 тонн. В таких ситуациях допускается использование понижающего коэффициента, учитывающего степень заполняемости склада.

Другие виды нагрузок

Также в целях проектирования принято выделять и другие виды нагрузок на полы.

Колесная нагрузка – создается транспортными средствами, заезжающими на полы и перемещающимися по ним. Для правильной спецификации этих нагрузок необходимо знать распределение веса между осями транспортного средства и размер пятна контакта колеса с поверхностью. Также важно знать, парные ли колеса, какое расстояние между ними во всех направлениях. Хотя этот тип нагрузок схож с точечными, они обладают отличительной особенностью – динамикой. То есть при движении происходит приращение воздействующей на полы силы, что должно найти свое отражение в проектных расчетах.

Линейная нагрузка

Отдельные виды систем хранения грузов имеют вытянутые и узкие опоры, что позволяет рассматривать их как линейную нагрузку. В техническом задании на проектирование необходимо указать геометрические параметры этих опор, расстояния между ними и, естественно, массу складируемых на них товаров или материалов. Находящиеся непосредственно на полу рельсы тоже создают этот тип нагрузки, и к ним применяются те же подходы.

Специфика нагрузок, имеющих место на предприятии, неотделима от понимания технологических процессов и характеристик используемого оборудования. Если Вы испытываете трудности с описанием нагрузок на Вашем объекте, Вы можете обратиться в компанию «Би Райт» за консультацией, и наши специалисты по проектированию полов помогут Вам.

Упрощенный расчет балок перекрытия из дерева на прочность

В частном строительстве в основном используется схема 2.1 из таблицы 1.4, то есть равномерно распределенная по всей длине балки от стены до стены нагрузка. Ее величина определяется исходя из таблиц или экспериментально.

Поскольку балка работает не сама по себе, а в комплексе с другими, для расчета требуется информация о шаге расположения балок (на схеме Р).

Нагрузка на балки определяется типом перекрытия – чердачным или межэтажным. СНиП 2.01.07-85 дает такие данные (в кгс/м.кв. или в кПа, в скобках второе число):

  • для чердачных перекрытий 130…245 (1,3…2,45);
  • для мансарды 350 (3,5);
  • для межэтажного перекрытия 400 (4).

В соответствии с планируемыми длиной пролета, шагом балок (0,5 или 1 м) и ориентировочной нагрузкой выбирается сечение балки в сантиметрах по таблице 1.8.

Далее расчет ведется, исходя из условия прочности – максимальный изгибающий момент, деленный на момент сопротивления балки при изгибе, должен быть меньше предельно допустимого напряжения.

Для расчета момента используем формулы, приведенные в соответствующей таблице, для равномерно распределенной нагрузки на балку с защемлением в обоих концах это

Момент сопротивления при изгибе прямоугольной балки

Таким образом, расчет деревянной балки на прочность производим по формуле

Для примера возьмем пролет 3 м, балки в межэтажном перекрытии расположены с шагом 0,5 м, сечение (по таблице 1.8) 50х180 мм. Эти цифры дадут (с учетом перевода всех составляющих в единую размерность)

Читайте также  Установка духового шкафа

Что намного меньше предела прочности для сосны на изгиб (σ_max=79 МПа). Таким образом, расчетное значение сечения балки полностью удовлетворяет условию прочности и дает возможность нагрузить перекрытие даже больше, чем это предполагает СНиП.

Калькулятор расчета нагрузки на пол от обложенной кирпичом металлической печи

Одним из основных аксессуаров любой бани является печь. Чаще всего в парных устанавливают металлические (чугунные или стальные) печки-каменки – они достаточно компактны, быстро прогреваются, хорошо отдают тепло в помещение. Но мест с тем излучающийся жар от металлической поверхности – слишком «жесткий», после прогорания дровяной закладки металл достаточно быстро остывает (особенно это свойственно стали), а случайное прикосновение к раскаленной стенке чревато серьезным ожогом. Эти обстоятельства очень часто подвигают хозяев к возведению дополнительной кирпичной облицовки вокруг печи.

Калькулятор расчета нагрузки на пол от обложенной кирпичом металлической печи

В отличие от кирпичных печей, металлические часто не требуют фундамента – их можно устанавливать и на прочный деревянный пол, предусмотрев необходимую термоизоляцию его поверхности. Но как быть, если планируется возведение еще и кирпичного «футляра»? Выдержит ли конструкция возрастающую нагрузку, или придется все же проводить трудоемкую подготовительную стадию с заливкой бетонного основания? Ответ на этот вопрос поможет получить калькулятор расчета нагрузки на пол от обложенной кирпичом металлической печи.

Цены на огнеупорный кирпич

Ниже будут приведены некоторые пояснения по проведению вычислений.

Калькулятор расчета нагрузки на пол от обложенной кирпичом металлической печи

Пояснения по проведению вычислений

Если затевается обкладка кирпичом печи, стоящей на деревянном полу, в любом случае начать необходимо в ревизии основания. Проверяется состояние досок настила (их толщина должна быть не менее 35÷40 мм) и несущих деталей – балок или лаг. Все элементы конструкции должны быть прочными, не тронутыми разложением, стоять абсолютно стабильно, без люфта. При необходимости – стоит провести ремонт или даже замену отдельных деталей. Есть смысл сразу замерить сечение и длину лаг (между точками опоры) – оно потребуется для последующих вычислений.

Внесение данных в поля калькулятора:

  • Размеры печи – в метрах. Если печь имеет сложную конфигурацию, то принимаются максимальные габариты изделия. При внесении высоты следует иметь в виду, что это часто бывает не размер самой печки, а высота планируемых кирпичных «экранов».
  • Масса печи – в килограммах. Для заводских моделей этот параметр указан в паспорте, для самодельных – придется измерить самостоятельно.
  • Если печь оснащена каменкой, то необходимо учесть и массу каменного заполнения.
  • Аналогично и с водогрейным баком – при его наличии учитывается масса вмещающейся в него воды.
  • Кирпичные стенки никогда не укладываются вплотную к самой печи – обязательно оставляется воздушный зазор. Это несколько увеличивает и занимаемую прибором площадь, и размеры стенок облицовки.
  • От способа кладки зависит количество необходимого кирпича и, соответственно, общая масса конструкции. Предпочтительнее видится кладка в полкирпича – она проще в возведении, эффективнее в теплоотдаче и намного надежнее.
  • Нередко отопительный прибор обкладывается кирпичом не всплошную, а только по некоторым сторонам. Аналогично, может выкладываться сплошные ряды сверху и снизу, или же обходятся без них. Все эти варианты учтены в программе расчета.

Результат будет получен в килограммах на квадратный метр. Это значение дает возможность войти в таблицу, чтобы оценить несущую способность деревянного пола.

Допустимые значения нагрузки на деревянный пол (в кг/м²).

Размер пиломатериала в сечении Пролет балки или лаги — расстояние между соседними точками опоры
2 м 2,5 м 3 м 3,5 м 4 м 4,5 м 5 м 5,5 м 6 м
— 100×50 мм 733 587 489 419 367 326 293 267 244
— 150×50 мм 1650 1320 1100 943 825 733 660 600 500
— 200×50 мм 2933 2347 1956 1676 1467 1304 1173 1067 978
— 200×100 мм 2867 4693 3911 3352 2933 2607 733 2133 1956
— 200×200 мм 11733 9387 7822 6705 5867 5215 4693 4267 3911
— Ø 200 мм 6912 5529 4608 3949 3456 3072 2765 2513 2304
— Ø 220 мм 9199 7359 6133 5257 4600 4089 3680 3345 3066
Синий цвет — допустимые нагрузки с необходимым запасом прочности
Зеленый цвет — предельно допустимые значения нагрузки .
Красный цвет — недопустимые значения

Если полученное в результате расчетов значение нагрузки попало в «синюю зону» или меньше этих значений, то можно приступать к установке печи и кладке кирпичного экрана (после монтажа термоизоляционного слоя) непосредственно на деревянное основание. В противном случае – или усиливать конструкцию пола, или заниматься обустройством дополнительного фундамента.

Как самостоятельно обложить банную печь кирпичом?

Задача – вполне выполнимая, но потребуется точное соблюдение технологических рекомендаций, следование советам опытных мастеров. Полезная информация по этим вопросам приводится в статье нашего портала, посвященной обкладке металлической печи кирпичом своими руками .

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

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.

Советы по монтажу лаг

Начинают укладку брусков от противоположных стен, отступив от них 20-30 сантиметров.

Для контроля над горизонтальностью монтажа задействуют уровень. Между брусками натягивают леску или капроновую нить. Согласно ей монтируют остальные лаги.

При проведении расчетов не следует забывать о том, что они уменьшают высоту комнат не менее, чем на 10 сантиметров.

Элементы чернового пола (листы или доски) необходимо прикреплять к каждой из лаг.

Вместо бруса с определенным размером сечения можно задействовать попарно соединенные между собой доски, которые достигают нужного параметра в поперечнике.

При наличии бетонной основы лаги к ней крепят оцинкованными металлическими уголками, для фиксации которых берут дюбеля и саморезы. Уголки иногда заменяют приспособлениями П-образной формы.

При необходимости для достижения требуемой длины лаг, деревянные бруски стыкуют между собой. Под местом, где они соединяются, монтируют надежную опору, которой может быть, например, кирпичный столб. Для его постройки выкапывают ямку 10-сантиметровой глубины, засыпают ее песком и сверху поливают водой. Поверх песчаной подушки укладывают слой полиэтилена и помещают на него цементно-песчаную смесь. После этого из красного кирпича сооружают столбики.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м 2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

  1. Площадь фундамента – 14,4 м 2 , глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м 3 .
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м 2 .

Как маркируются плиты пустотные

Государственный стандарт регламентирует требования по маркировке продукции. Маркировка содержит буквенно-цифровое обозначение.

Маркировка пустотных плит перекрытия

По нему определяется следующая информация:

  • типоразмер панели;
  • габариты;
  • предельная нагрузка на плиту перекрытия.

Маркировка также может содержать информацию по типу применяемого бетона.

На примере изделия, которое обозначается аббревиатурой ПК 38-10-8, рассмотрим расшифровку:

  • ПК – эта аббревиатура обозначает межэтажную панель с круглыми полостями, изготовленную опалубочным методом;
  • 38 – длина изделия, составляющая 3780 мм и округленная до 38 дециметров;
  • 10 – указанная в дециметрах округленная ширина, фактический размер составляет 990 мм;
  • 8 – цифра, указывающая, сколько выдерживает плита перекрытия килопаскалей. Это изделие способно выдерживать 800 кг на квадратный метр поверхности.

При выполнении проектных работ следует обращать внимание на индекс в маркировке изделий, чтобы избежать ошибок. Подбирать изделия необходимо по размеру, уровню максимальной нагрузки и конструктивным особенностям.

Как сделать расчеты самостоятельно?

До начала работы по стяжке, проводится расчет стяжки пола, а именно количества раствора, который потребуется.

Чтобы сделать расчет нужного объема смеси применяют формулу: Sxh=V.

  • S – площадь помещения;
  • H – высота планируемого слоя стяжки;
  • V – объем, сколько нужно смеси.

По этой формуле рассчитывают объем именно сухой смеси.