Superposición entre pisos en vigas de madera: cálculo de cargas prefabricadas y deflexión permisible

El contenido del artículo

• Requisitos para pisos entre pisos
• Tipos de forjados
• Tipos de sujetadores y conexiones de vigas de madera.
• Acerca de las vigas del piso de madera
• Cálculo de vigas portantes
• Cálculo de cargas
• Cálculo de la deflexión admisible

Si está planeando la construcción de una casa de dos pisos o de un piso, pero con un sótano o un ático, es necesario calcular y erigir correctamente los pisos entre pisos. Considere las etapas y los matices de realizar losas de piso en vigas de madera y calcule las secciones transversales de las vigas que brindan suficiente resistencia..

El dispositivo de los techos entre pisos necesita una atención especial, porque hechos «a ojo», pueden no soportar las cargas que caen sobre ellos y colapsar, o requerir costos innecesarios, no motivados. Por lo tanto, debe considerar y calcular exhaustivamente una o más opciones posibles. La decisión final se puede tomar comparando el costo o la disponibilidad de materiales..

Requisitos para pisos entre pisos

Los pisos entre pisos deben soportar cargas constantes y variables, es decir, además de su propio peso, deben soportar el peso de muebles y personas. Deben ser lo suficientemente rígidos y no permitir superar la deflexión máxima, proporcionar suficiente aislamiento acústico y térmico.

Antes del trabajo, le recomendamos que se familiarice con los materiales establecidos en SNiP II-25-80 (SP 64.13330.2011), hay mucha información útil.

Las cargas específicas de muebles y personas para viviendas se toman de acuerdo con los estándares. Sin embargo, si planea instalar algo masivo, por ejemplo, un acuario de 1000 l o una chimenea de piedra natural, esto debe tenerse en cuenta..

La rigidez de las vigas se determina mediante cálculo y se expresa en la flexión admisible por tramo. La flexión admisible depende del tipo de suelo y del material de revestimiento. Las principales deflexiones limitantes, determinadas por SNiP, se dan en la tabla 1.

tabla 1

Elementos estructurales	Limite las deflexiones en partes del tramo, no más
1. Vigas de pisos intermedios	1/250
2. Vigas de los pisos del ático	1/200
3. Cubre (excepto valles):
a) correas, patas de viga	1/200
b) vigas en voladizo	1/150
c) cerchas, vigas encoladas (excepto voladizos)	1/300
d) platos	1/250
e) torneado, piso	1/150
4. Elementos portadores de valles	1/400
5. Paneles y elementos con entramado de madera	1/250
Notas: 1. En presencia de yeso, la deflexión de los elementos del piso solo por una carga temporal a largo plazo no debe exceder 1/350 del tramo. 2. En presencia de un elevador de edificio, la deflexión máxima de las vigas encoladas puede aumentarse a 1/200 del tramo.

Tenga en cuenta que los pisos de baldosas de cerámica o de concreto que son propensos a agrietarse pueden aumentar aún más los requisitos de deflexión permitidos, especialmente con vanos suficientemente largos..

Para reducir las cargas en las vigas, si es posible, colóquelas paralelas a muros cortos, con el mismo paso. Longitud máxima del tramo en caso de superposición con vigas de madera: 6 m.

Tipos de forjados

Por propósito, las superposiciones se dividen en:

• entrepiso;
• ático;
• sótano (sótano).

Las características de su diseño se encuentran en las cargas permitidas y el dispositivo de vapor y aislamiento térmico. Si el ático no está destinado a vivir o almacenar objetos masivos, las cargas variables al calcular la deflexión se pueden reducir a 50-100 kg / m².

El aislamiento térmico entre dos pisos residenciales puede parecer excesivo, pero el aislamiento acústico es un parámetro deseable para la mayoría, y esto se logra, por regla general, con los mismos materiales. Debe tenerse en cuenta que los pisos del ático y el sótano necesitan una capa más gruesa de material de aislamiento térmico. El material de la película para la barrera de vapor en el piso del ático debe ubicarse debajo de la capa de aislamiento y en el sótano, encima de ella. Para evitar la aparición de humedad y daños a las estructuras por hongos, todas las habitaciones deben estar equipadas con ventilación..

Opciones de superposición: 1 tablero; 2 – barrera de vapor; 3 – aislamiento térmico; 4 – suelo escaso; 5 – tablas; 6 – revestimiento de suelo

El diseño de los suelos también puede ser diferente:

• con vigas abiertas y ocultas;
• con varios tipos de vigas de soporte;
• con diferentes materiales de relleno y revestimiento de suelo.

Las vigas ocultas están cosidas en ambos lados y no son visibles. Abierto: sobresalen del techo y sirven como elementos decorativos..

La siguiente figura muestra cómo se puede superponer la estructura del piso del ático con un tablero de panel y con una presentación de tableros.

a – con rollo de tabla; b – con una presentación de tablas; 1 – piso de tablones; 2 – película de plástico; 3 – aislamiento; 4 – barrera de vapor; 5 – vigas de madera; 6 – barras craneales; 7 – rollo de tabla; 8 – acabado; 9 – embarque desde tablas

Tipos de sujetadores y conexiones de vigas de madera.

Dependiendo del diseño y material de los muros de carga, se unen vigas de madera:

• en los nidos previstos en mampostería de ladrillo o bloque, profundizando una barra o tronco de al menos 150 mm, y una tabla de al menos 100 mm;
• en los estantes (repisas) provistos en mampostería de ladrillo o bloque. Se utiliza si el espesor de la pared del segundo piso es menor que el del primero;
• en las ranuras cortadas en las paredes del tronco hasta una profundidad de al menos 70 mm;
• a la barra del flejado superior de la casa de armazón;
• a soportes-soportes metálicos fijados a las paredes.

1 – soporte en una pared de ladrillos; 2 – solución; 3 – ancla; 4 – aislamiento con papel alquitranado; 5 – viga de madera; 6 – apoyo en una pared de madera; 7 – perno

Si la longitud de la viga no es suficiente, puede alargarla conectándola (empalmando) a lo largo utilizando uno de los métodos conocidos que utilizan alfileres de madera y pegamento para madera. Al elegir el tipo de conexión, guíese por la dirección de la aplicación de carga. Es deseable fortalecer las vigas empalmadas con superposiciones de metal..

a – compresión; b – estiramiento; c – doblar

Acerca de las vigas del piso de madera

En la construcción, las vigas se utilizan con secciones rectangulares, circulares o parcialmente circulares. Los más confiables son la madera rectangular, y el resto se usa en ausencia de barra o por razones de economía, si dichos materiales están disponibles en la finca. Los materiales de madera encolados son aún más duraderos. Se pueden instalar vigas en I o madera laminada encolada en vanos de hasta 12 m.

El tipo de madera más económico y popular es el pino, pero también se utilizan otras especies de coníferas: alerce, abeto. El abeto se usa para hacer techos en casas de verano, casas pequeñas. El alerce es bueno para la construcción de locales con alta humedad (sauna, piscina en la casa).

Los materiales también difieren en grado, lo que afecta la capacidad de carga de las vigas. Los grados 1, 2 y 3 (ver GOST 8486–86) son adecuados para vigas de piso, pero el grado 1 para tal estructura puede ser innecesariamente costoso, y el grado 3 es mejor para tramos pequeños..

Cálculo de vigas portantes

Para determinar la sección transversal y el espaciado de las vigas, es necesario calcular la carga en el piso. La recolección de cargas se realiza de acuerdo con la metodología y teniendo en cuenta los coeficientes establecidos en SNiP 2.01.07–85 (SP 20.13330.2011).

Cálculo de cargas

La carga total se calcula sumando las cargas constantes y variables, determinadas teniendo en cuenta los coeficientes estándar. En los cálculos prácticos, primero se establecen mediante una determinada estructura, incluido un diseño preliminar de las vigas de una determinada sección, y luego se corrigen en función de los resultados obtenidos. Por lo tanto, en el primer paso, dibuje todas las capas de la superposición del «pastel».

1. Propio peso específico del piso

El peso específico del piso se compone de sus materiales constituyentes y se divide por la longitud total horizontal de las vigas del piso. Para calcular la masa de cada elemento, debe calcular el volumen y multiplicar por la densidad del material. Para hacer esto, use la tabla 2.

Tabla 2

Nombre del material	Densidad o densidad aparente, kg / m3
Lámina de fibrocemento	750
Lana de basalto (mineral)	50-200 (del grado de compactación)
Abedul	620-650
Hormigón	2400
Betún	1400
Drywall	500-800
Arcilla	1500
Cartón madera	1000
Roble	655-810
Abeto	420-450
Concreto reforzado	2500
Arcilla expandida	200-1000 (del coeficiente de formación de espuma)
Hormigón de arcilla expandida	1800
Ladrillo macizo	1800
Linóleo	1600
Serrín	70-270 (de fracción, especies de madera y contenido de humedad)
Parquet, 17 mm, roble	22 kg / m2
Parquet, 20 mm, tablero de paneles	14 kg / m2
Hormigón celular	300-1000
Espuma de poliestireno	60
Azulejos de cerámica	18 kg / m2
Material de techo	600
Malla de alambre	1,9-2,35 kg / m2
Pino	480-520
Acero carbono	7850
Vaso	2500
Lana de vidrio	350-400
Contrachapado, pegado	600
Bloque de cemento	400-600
Yeso	350-800 (de la composición)

Para materiales de madera y desechos, la densidad depende del contenido de humedad. Cuanto mayor es la humedad, más pesado es el material..

Los tabiques (paredes) también pertenecen a cargas permanentes, cuyo peso específico es de aproximadamente 50 kg / m².

2. Carga variable

El mobiliario de la habitación, las personas, los animales: todo esto es una carga variable en el piso. Según la tabla. 8.3 SP 20.13330.2011, para locales residenciales la carga distribuida normativa es de 150 kg / m².

3. Carga total

La carga total no se determina por simple suma, es necesario tomar el coeficiente de confiabilidad, que, según el mismo SNiP (cláusula 8.2.2), es:

• 1.2 – con una gravedad específica inferior a 200 kg / m²;
• 1.3 – con un peso específico de más de 200 kg / m².

4. Ejemplo de cálculo

Como ejemplo, tomemos una habitación de 5 m de largo por 3 m de ancho, cada 600 mm de largo ponemos vigas (9 uds.) De pino con una sección de 150×100 mm. Superpondremos las vigas con un tablero de 40 mm de espesor y colocaremos linóleo de 5 mm de espesor. Desde el lado del primer piso, cosiremos las vigas con madera contrachapada de 10 mm, y dentro del techo colocaremos una capa de lana mineral de 120 mm de espesor. Sin particiones.

1 – haz; 2 – tablero; 3 – linóleo aislado 5 mm

Cálculo de la carga específica constante en el área de la habitación (5 x 3 = 15 m²) se da en la tabla 3.

Tabla 3

Material	Volumen, m3	Densidad, kg / m3	Peso, kg	Carga específica, kg / m2
Haz (pino)	9 x 0,15 x 0,1 x 3,3 = 0,4455	500	222,75	14,85
Tablero (pino)	15 x 0,04 = 0,6	500	300	20,0
Madera contrachapada	15 x 0,01 = 0,15	600	90	6.0
Linóleo	15 x 0,005 = 0,075	1600	120	8.0
Minvata	15 x 0,12-0,405 = 1,395	cien	139,5	9.3
Total:				58.15
Considerando k = 1.2				70

Carga variable – 150 x 1,2 = 180 kg / m².

Carga total – 70 + 180 = 250 kg / m².

Carga de diseño en la viga (qr) – 250 x 0,6 m = 150 kg / m (1,5 kg / cm).

Cálculo de la deflexión admisible

Aceptamos la desviación permitida de la superposición entre pisos – L / 250, es decir, para un tramo de tres metros, la desviación máxima no debe exceder 330/250 = 1.32 cm.

Dado que la viga con ambos extremos descansa sobre el soporte, el cálculo de la deflexión máxima se realiza de acuerdo con la fórmula:

• h = (5 x qp x L4) / (384 x E x J)

Dónde:

• qр – carga de diseño en la viga, qр = 1,5 kg / cm;
• L – longitud de la viga, L = 330 cm;
• E – módulo de elasticidad, E = 100.000 kg / cm² (para madera a lo largo de la veta según SNiP);
• J – momento de inercia, para barra rectangular J = 10 x 153/12 = 2812,5 cm⁴.

Para nuestro ejemplo:

• altura = (5 x 1,5 x 3304) / (384 x 100000 x 2812,5) = 0,82 cm

El resultado obtenido tiene un margen del 60% respecto a la deflexión permisible, que parece excesiva. En consecuencia, la distancia entre los haces se puede aumentar reduciendo su número y repitiendo el cálculo..

En conclusión, sugerimos ver un video sobre el cálculo de pisos para vigas de madera utilizando un programa especial: