Сечение бруса: расчет размеров для дома, стропил и перекрытий

Прочность и надежность строительных конструкций, выполненных из бруса, зависит от ширины и толщины последнего. Поэтому к выбору материала необходимо подходить очень ответственно, на основе проектных расчетов. Далее мы рассмотрим, как рассчитать сечение бруса для дома, и от каких факторов вообще зависит этот параметр.

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.

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.

Расчет сечения

Для дома

В первую очередь рассмотрим, каким должны быть параметры бруса для стен.

Итак, параметры материала в данном случае зависят от следующих факторов:

• предназначение строения – летний домик, к примеру, на дачном участке или жилье для постоянного проживания;
• регион, в котором планируется жилье.

В зависимости от этих факторов, подбирается материал следующего сечения:

Условия эксплуатация дома	Сечение
Регион с минимальной температурой до -30 градусов по Цельсию	180х180 мм
Регион где температура опускается ниже -30 градусов по Цельсию	200х200 мм
Исключительно летнее время	150х150 мм

Обратите внимание!
При строительстве домов нередко используют двойной брус с сечением ламели 70 мм.
По сути – это две параллельно расположенные доски, пространство между которыми заполняется утеплителем.
Такое решение позволяет сэкономить древесину и понизить теплопроводность стен.

Следует отметить, что для строительства стен может использоваться пиломатериал разных типов:

• цельный;
• клееный;
• профилированный.

При том, что профилированный и клееный брус является более прочным, чем цельный, на выбор сечения это не влияет. Т.е. размеры сечения профилированного бруса должны быть такими же, как и параметры цельного пиломатериала. Связано это с тем, что главным параметром в данном случае является теплопроводность, которая зависит лишь от толщины древесины.

Правда, более теплым все же считается профилированный пиломатериал, но не из-за того, что он обладает меньшей теплопроводностью, а лишь по причине соединения венцов дома в шип/паз, исключающего возникновение щелей между венцами. Поэтому при строительстве жилья для постоянного проживания, лучше отдать предпочтение профилированному материалу, несмотря на то, что его цена более высокая.

Стропила

При строительстве каркаса кровли обязательно нужно рассчитать сечение стропил. В противном случае крыша может оказаться недостаточно прочной. Также массу негативных моментов имеет и излишний запас прочности – увеличивается вес кровли и стоимость материала.

При расчете стропил нужно учитывать:

• вес кровельных материалов;
• вес отделочных материалов (если речь идет о проекте мансарды);
• погодные воздействия (снег, порывы ветра);
• шаг пролетов между стропилами;
• особенности крепления стропил;
• другие параметры, которые могут повлиять на прочность кровли.

Начиная расчет, прежде всего следует узнать снеговую нагрузку.

Для этого используют следующую формулу — S=Sg*µ, где:

• Sg – масса снега, которая приходится на метр горизонтальной поверхности;
• µ — значение коэффициента перехода нагрузки на поверхность кровли с уклоном (соответствует 1 если угол наклона составляет 25 градусов, и 0,7, если угол наклона в пределах 25-60 градусов).

Что касается ветровых нагрузок, то они рассчитываются по следующей формуле — W=Woхk, где:

• Wо – ветровая нагрузка. Является нормативным значением (имеется в справочной литературе), которое зависит от региона;
• K – значение изменения для ветрового давления (зависит от высоты). Также определяется по данным таблиц.

В качестве примера рассмотрим, как выполнить своими руками расчет стропильных ног при следующих условиях:

Параметры	Значения
Расчетная нагрузка всей кровли	317 кг/м²
Нормативная используемая нагрузка	242 кг/м²
Угол скатов	30 градусов
Шаг стропил	80 см
Длина одного пролета в горизонтальной проекции	450 см, при этом значения L1=300 см, а L2=150 см.

Так как значение сопротивления древесины второго сорта, которая обычно применяется для стропил, составляет 0,8, нагрузка конструкции на каждый их погонный метр будет следующей:

• Qр=317*0,8=254 кг/м;
• Qн = 242 *0,8 = 194 кг/м.

Угол наклона крыши не превышает 30 градусов, поэтому стропильная система считается изгибаемой. Максимальный момент изгибания рассчитывается следующим образом:

М=-Qр*(L13+L23)/8*(L1+L2)=-254х(33+1,53)/8*(3+1,5)=–215 кг/м=-21500 кг/см.

Так как в случае ослабленного сечения сопротивление на изгиб равняется 104 кг/м², момент сопротивления стропил рассчитывается по формуле W=M/104=207 см³.

Для стропил чаще всего используют материал шириной 5 см, в таком случае его высота должна быть следующей H=√(6х207/5)=16 см. Таким образом, для крыши понадобятся стропила сечением 50х160 мм.

Совет!
Те же размеры сечения клееного бруса обеспечивают большую прочность стропилам, чем в случае использования цельных балок.
В результате можно получить некоторый запас прочности.

Вот, собственно, и вся инструкция по расчету сечения стропил. Надо сказать, что необязательно заниматься расчетами самостоятельно, так как можно узнать параметры стропил, которые регламентированы ГОСТом, из таблиц соответствующей технической документации.

Перекрытия

Еще одной деталью домов, где сечение данного пиломатериала имеет большое значение, являются балки перекрытий.

В этом случае расчет сечения бруса выполняется в таком порядке:

• прежде всего нужно найти изгибающий момент по формуле M=NxL2/8, где L = длина пролета, а N = нагрузка на м2;
• далее нужно узнать сопротивление материала (R) из нормативов СНиП. К примеру, для хвойной древесины это значение составляет 142,7 кг/см2. Чтобы обеспечить запас прочности, значение следует округлить в меньшую сторону, в результате чего получится 140 кг/см2;
• теперь можно узнать момент сопротивления для каждого перекрытия по формуле — W = M/R. Для балок перекрытия желательно использовать прямоугольный пиломатериал.

Момент сопротивления в таком случае находится так — W = a x h2/6, где h-высота балки, а – его ширина. Подставив значение ширины, легко найти и высоту балки – h= √6W/a.

Получив искомое значение, нужно лишь найти наиболее подходящие по параметрам балки, из тех, которые имеются в продаже. Вот, собственно, и все виды расчетов сечения бруса, с которыми возможно придется столкнуться при строительстве дома.

Вывод

Расчет сечения бруса зависит от области применения данного пиломатериала. Справиться с этой задачей довольно просто. Однако, если вы не хотите связываться с расчетами, можно обратиться к СНиПам и ГОСТам, где имеется сечение бруса для стропил, балок перекрытий и пр.

Из видео в этой статье можно ознакомиться с дополнительной некоторой полезной информацией по озвученной теме.