Традиционно в качестве балок перекрытия используются доски, брусья и металлопрокат. Эти материалы, кроме достоинств, имеют и существенные недостатки: большой вес и дороговизну, сложность монтажа. В Америке с середины пятидесятых годов для создания межэтажных и чердачных перекрытий применяются деревянные двутавровые балки, а с недавних пор и в нашей стране такая технология начинает пользоваться успехом. Что представляют собой двутавровые балки, какие у них реальные физические и эксплуатационные характеристики?

В отличие от традиционных деревянных балок двутавровые состоят из нескольких элементов, что дает определенные преимущества.

Цены на двутавровые балки

Двутавровые балки

За счет того, что полки разнесены далеко друг от друга, двутавр имеет очень большой момент инерции. Если использовать под балки традиционные квадратные брусья и двутавры с одинаковым сечением, то последний держит в семь раз большие усилия на изгиб, а деформация у него в тридцать раз меньше. Вывод – применение по время сборки нагруженных элементов зданий вместо брусьев двутавров позволяет минимум в семь раз уменьшать расход дорогостоящих пиломатериалов, дома стоят значительно дешевле и при этом по прочности намного превосходят традиционные.

К основным преимуществам можно отнести следующие характеристики.

1. Прочность на изгиб вдоль оси. Мы специально обратили внимание на направление изгибающего усилия, показатели прочности двутавровой балки очень неодинаковы. Максимальное усилие двутавры выдерживают только при определенном направлении изгибающего момента, это всегда надо помнить и учитывать при монтаже. Как только нарушится положение элемента или изменится направление усилия, конструкция резко теряет первоначальную прочность. При правильном положении верхняя полка двутавровой балки должна работать на сжатие, а нижняя на растяжение. Стенка держит лишь незначительные переменные напряжения.

   

2. Стабильность геометрических размеров. Деревянный двутавр изготавливается из реек и плиты ОСП, эти материалы соединены таким способом, что изменение размеров в результате колебания влажности невозможно. Плиты ОСП-3 влагоустойчивые и не реагируют на повешение влаги. Это позволяет им компенсировать незначительные колебания параметров реек из натурального дерева. Более дорогие деревянные двутавры изготавливаются из клееной древесины, что исключает даже теоретическую вероятность возникновения деформации. Еще одно преимущество двутавров объясняется законами сопротивления материалов. Такие сечения в тридцать раз устойчивее квадратных, что дает возможность конструкциям не менять геометрию во время эксплуатации.

   

3. Оптимальное отношение веса к прочности. Геометрический профиль двутавровых балок позволяет им выдерживать большие нагрузки на изгиб при минимальном весе. Площадь сечения балки примерно в семь раз меньше площади сечения квадрата, выдерживающего такие же нагрузки. За счет этого облегчаются монтажные работы перекрытий, уменьшается количество необходимых дорогостоящих пиломатериалов. Можно назвать еще один плюс – снижение нагрузок на несущие стены и фундаменты, но оно настолько незначительно, что во время расчетов игнорируется.

   

   Использование двутавровых балок позволяет снизить нагрузки на стены и фундамент строения

4. Технологичность использования. Для монтажа двутавров нет необходимости использовать грузоподъемные механизмы и оборудование. Балки могут перекрывать пролеты длиной шесть метров, при этом никаких дополнительных подпорок не требуется, а прогиб не превышает допустимых значений.

   

Виды балок

Отечественная классификация отличается от общепринятой европейской только названиями, линейные и физические параметры почти одинаковые.

Таблица. Разновидности двутавровых деревянных балок

На какие параметры обращать внимание при расчетах

Каждая двутавровая балка перекрытия может выдерживать определенную максимальную нагрузку. Во время проектирования специально предусматривается дополнительный запас прочности в пределах 40–50% — это позволяет полностью исключать вероятность появления аварийных ситуаций из-за грубых нарушений технологии строительства. Какие исходные данные нужны для расчетов?

Шаг двутавров принимается стандартным 60 см и согласуется с размерами из минеральной ваты. Из специальной таблицы архитекторы для расчетов используют осевой и статический момент инерции, для определения расстояния между балками учитывается радиус инерции. Прогиб вычисляется исходя из нормативной и расчетной нагрузки, длины перекрытия и расчетного сопротивления. При этом соблюдается обязательное условие, что прогиб деревянной двутавровой балки перекрытия не может превышать 1/250 ее длины.

Как изготовить двутавр своими руками

Сразу предупреждаем, что для выполнения таких работ надо иметь электрические деревообрабатывающие инструменты и солидный опыт плотника. Двутавровые балки – несущие элементы повышенной ответственности, любые отклонения между расчетными и фактическими параметрами становятся причиной очень серьезной ситуации – нарушение устойчивости . Мы рассмотрим самый простой вариант изготовления элементов, применять которые можно только на различных хозяйственных пристройках.

Предварительно подготовьте рабочее место. Понадобится длинный стол, его размеры должны отвечать параметрам изготавливаемых балок. Стол делайте из подручных материалов, главное чтобы поверхность была максимально ровной. К нему потом прибиваются специальные доски для соединения элементов балки в единую конструкцию.

Шаг 1. Подсчитайте количество и закупите необходимые пиломатериалы. Для балки надо иметь брус с размерами, соответствующими серии двутавра, плиту ОСП 3, столярный клей и небольшие гвоздики или специальные скобы. В упрошенном варианте клей не применяется, но опытные строители настоятельно рекомендуют не пропускать этот важный производственный этап. Это очень негативно отражается на показателях прочности бруса.

Шаг 2. Подготовьте рейки. Точно посередине следует вырезать канавку глубиной примерно 10 мм и шириной в соответствии с толщиной плиты. Промышленное производство предусматривает сложный профиль канавки, такой же вид придается и кромкам плиты ОСП. За счет этого существенно увеличивается сила сцепления полок со стойкой. Если у вас нет такого оборудования и набора фрез, то канавку можно делать прямоугольной. Соответственно, кромки плиты также не фрезеруются. Длина реек должна отвечать размерам пролета, ширина и высота выбирается в зависимости от предполагаемых нагрузок.

Практический совет. В связи с тем, что кустарно изготовленные двутавры могут иметь существенные отклонения по прочности на изгиб, увеличивайте их размеры минимум на 50%. Лучше пусть немного возрастет расход пиломатериалов, чем потом устранять сложные последствия обвала перекрытия.

Шаг 3. Обильно намажьте канавку столярным клеем. Можно использовать ПВА, он на практике показал неплохие свойства, с ним легко работать. Кроме того, по стоимости этот материал не оказывает большого влияния на общую цену самостоятельно изготовленных двутавров.

Шаг 4. Вставьте в паз подготовленный кусок плиты ОСП. Он должен входить с небольшим натяжением, добиться этого можно за счет уменьшения ширины канавки. Если у вас плита толщиной 10 мм, то для вырезания паза берите фрезу шириной не более 9 мм. Дело в том, что непрофессиональные станки невозможно точно отрегулировать, у них всегда будет биение. Как результат – девятимиллиметровая фреза будет давать канавку шириной 9,5–10 мм. В нашем случае это не проблема – плита будет прочно держаться в пазу.

Забивайте плиту через небольшой отрезок доски, в противном случае кромка начнет крошиться. Внимательно следите, чтобы ОСП входила по всей длине до упора, плоскости должны быть строго параллельными. Если длина ОСП недостаточна, то надо использовать два куска плиты. В месте соединения подбейте их в торец до плотной стыковки.

Шаг 5. Посадите на место вторую верхнюю рейку. Технология ничем не отличается от вышеописанной.

Шаг 6. Переверните двутавр набок и закрепите его в подготовленных шаблонах на столе. Расстояние между досками должно точно отвечать высоте двутавра, прибивайте их ровно по линии. Если двутавр немного не входит, то это значит, что рейки не до конца вошли в плиты, поправьте их положение, добейте элементы молотком.

Шаг 7. Закрепите скобами рейки и плиты, расстояние между креплениями примерно 20–25 см.

Шаг 8. Переверните двутавр обратной стороной, зафиксируйте его между досками и опять скрепите элементы скобами. Двутавр собран, теперь его надо аккуратно уложить на ровную площадку для полного высыхания клея. Желательно балки хранить под навесом.

Если в перекрытиях планируется прокладка коммуникаций, в балках предварительно высверливают отверстия соответствующего диаметра. После монтажа двутавров сделать это будет затруднительно, к тому же, есть риск нарушить конструкцию.

Цены на OSB (ориентированно-стружечные плиты)

OSB (ориентированно-стружечные плиты)

Правила фиксации двутавров на перекрытиях

Мы уже упоминали, что нарушения технологии изготовления и монтажа перемычек всегда имеет очень неприятные последствия, поэтому не нужно экспериментировать, соблюдайте проверенные временем правила. Балки перекрытия могут фиксироваться несколькими способами.

Внимательно проверяйте качество двутавров, это очень ответственные элементы. При превышении нагрузки простой брус вначале прогнется, а только потом трескается. Это позволяет вовремя заметить и устранить проблему. Двутавровая деревянная балка в таких ситуациях не прогибается, а сразу разрушается, последствия аварии могут быть трагическими. На что следует обращать внимание в первую очередь?

Цены на различные виды бруса

Заключение

Не бойтесь использовать современные строительные технологии, они дают возможность ставить долговечные и удобные дома при значительном уменьшении сметной стоимости. Двутавровые балки можно применять не только для перекрытия — их используют и при строительстве стропильной системы, несущих каркасов деревянных строений различного назначения и т. д.

Видео — Двутавровые балки перекрытия деревянные

К сожалению, отечественная строительная промышленность и технологии отстают от зарубежных на несколько десятилетий. То, что в развитых странах используется давно, для нас считается новинкой. Вы кратко узнали о физических характеристиках двутавровых балок, познакомились с технологией их изготовления и использования. Теперь следует воплощать свои знания в жизнь, начинайте с расчета стропильной системы, замените брусья двутавровыми балками перекрытия. Как делаются расчеты можно прочитать в статье .

Элементы соединяются между собой определённым образом, и конструкция работает как единое целое.

Балочные перекрытия классифицируются по материалу балок. В современном малоэтажном домостроении применяются балки деревянные, стальные и специальные для ячеистых блоков перекрытия - для сборно-монолитного варианта.

Вариант расположения балок перекрытия: а - вид перекрытия; б - передача нагрузок от балок перекрытия на стену; 7 - балки перекрытия; 2 - несущая стена; 3 - ненесущая стена; 4 - дощатый пол или основание для чистого пола (доски черного пола); 5 - передача нагрузок на несущую стену

Междуэтажное перекрытие по деревянным балкам

В нашей стране, где много природного материала - леса, дерево является традиционным строительным материалом. В каменных домах перекрытия часто выполняют по деревянным балкам. Безусловно, дерево является экологически чистым материалом, особенно не обработанное с целью повышения огне- и биостойкости.

Вопреки расхожему мнению о недолговечности дерева, деревянные перекрытия при грамотном устройстве и надлежащей эксплуатации служат долго.

Это интересно . Примером могут служить дома Санкт-Петербурга, которые построены в его бытность Российской столицей. Деревянные перекрытия имеют не только малоэтажные усадьбы, но и шести-, семиэтажные дома в центре Санкт-Петербурга, бывшие доходные дома. Уже 200 лет в условиях сырого климата дома стоят без реконструкции и являются жилым историческим фондом.

Также можно поставить в пример Москву. Правда, здесь этажность домов в большинстве меньше, но и дома значительно старше домов Санкт-Петербурга. Так, в старых центральных районах Москвы (к примеру, в районе ул. Рождественки и Кузнецкого моста, на Бульварном кольце и других улицах) домам по 300 и более лет, и далеко не во всех произведена реконструкция.

Конечно, в те далёкие времена укладывали не брус, а брёвна, которые, по сравнению с брусом, являются более крепким и долговечным строительным материалом.

Деревянные балки просты в изготовлении и не требуют сложного механического оборудования.

Материал и параметры деревянных балок

В качестве деревянных балок используют, как правило, брус. Брус - это опиленное с четырёх сторон бревно. Изготавливают из древесины хвойных пород. На малых, до 2 м, пролётах можно укладывать доски толщиной 25, 32 или 40 мм, поставленные на ребро и сбитые между собой гвоздями - по 2 или 3 доски. Конечно, могут быть использованы и брёвна как наиболее прочный материал: но в современной жизни это оправдано только при особом дизайне помещения, либо при соответствующей отделке потолка и конструкции пола по такому перекрытию.

Параметры сечений балок зависят от размеров перекрываемых пролётов и шагов, с которыми балки укладываются, а также от величины постоянных и временных нагрузок, воспринимаемых перекрытием. Ориентировочно можно воспользоваться данными таблицы.

* Данные действующего сортамента пиломатериалов по ГОСТ 24454-80*; длина бруса от 1 до 6,5 м с градацией 250 мм.

** В параметрах сечения меньший параметр b - ширина сечения, больший h - его высота.

*** В расчёт шага заложена полезная нагрузка на перекрытие 200 кгс/м 2 , масса деревянных балок и звукоизолирующего слоя из минераловатных плит с плотностью 100 кг/м 3 . В случае засыпки керамзитом шаг уменьшается на 20% (это приближение можно принять только в учебных целях, на практике нужен грамотный расчёт).

Особенностью деревянных балок является тот факт, что на больших пролётах они гарантируют прочность перекрытия, но не обеспечивают жёсткость пола: пол становится «зыбким». В принципе «зыбкость» пола проверяется расчётом, что не всегда представляется возможным сделать. Поэтому, чтобы исключить возможную «зыбкость» пола, балки кладутся с небольшим шагом - 500...600 мм, даже если расчёт балок на прочность показывает возможность большего шага. В противном случае нужно применять лаги (см. ниже).

Раскладка балок перекрытия и заделка их в стену

Длина балок подбирается в зависимости от величины перекрываемого пролёта. Балки, как правило, укладывают по наименьшему пролёту, если перекрываемое помещение прямоугольное. Если помещение квадратное, то не имеет значения направление укладки балок. Дело в том, что все стены каменного дома можно отнести к несущим, так как они достаточно прочные, чтобы выдержать нагрузку от деревянных балочных перекрытий.

На рисунке показан пример раскладки деревянных балок перекрытия. Параметры балок выбраны в зависимости от величин пролётов и шагов. Интересен участок между координационными осями А/2 и Б. Для формирования перекрытия здесь введены две вспомогательные балки с сечением 150x150 мм, на которые опираются балки с сечением 100 х 150 мм. Чтобы выйти на один уровень пола, вспомогательные балки заложены в несущие стены ниже остальных на высоту своего сечения, т.е. на 150 мм.

Также, возможно, нужно пояснить, почему небольшой пролёт между осями 3 и 4 перекрыт балками 150x150 мм? На самом деле этими балками перекрыт шестиметровый пролёт между осями 1и4,а несущая стена по оси 3 служит для балок дополнительной опорой. Но, разумеется, можно готовить и отдельно балки для пролётов 1 -За 3-4.

Внимательный читатель, конечно, обратил внимание, что шаг балок не везде подчиняется модулю. Почему это подчинение необязательно, увидим, когда будем изучать состав слоёв межбалочного заполнения. Кроме того, здесь шаги показаны безотносительно к конкретному материалу стен, в которых будут устраиваться ниши для балок, а это может несколько, незначительно, повлиять на величину шагов.

Пример раскладки балок перекрытия

Балки укладываются в специально подготавливаемые в процессе кладки ниши в стене. Чтобы обеспечить надёжное и долговечное опирание, глубина заделки балки в кирпичную или любую другую каменную стену должна составлять не менее 150 мм. Глубина ниши определяется с таким расчётом, чтобы обеспечить глубину заделки балки в стену и оставить некий воздушный зазор (20...30 мм), который исключает контакт дерева с каменной задней стенкой ниши. Кроме того, воздушный зазор поможет предотвратить загнивание дерева, если в нишу будет доступ воздуха.

Ниша ничем не заполняется, если конструкция стены содержит утепляющий слой с внешней стороны. В том случае, когда в конструкцию стены не заложен утеплитель (например, стена возведена из керамического камня, и теплозащита такой стены обеспечена), ниша может быть проводником холода, так как оставшейся толщины стены здесь недостаточно. Тогда в нише мы можем получить промораживание и конденсацию влаги. Чтобы это предотвратить, нишу заполняют теплоизолирующим материалом. В качестве такого материала предпочтителен пенополистирол, так как, имея замкнутые поры, он не напитывается влагой, которую может нести с собой тёплый воздух из помещения. Конечно, пенополистирол относится к горючим материалам, но мы говорим о деревянных перекрытиях, при которых и так нужно быть особенно внимательными с точки зрения пожарной безопасности.

Заделка деревянных балок в стену: а - глухая заделка балок в утеплённую стену; б - то же, в стену без утеплителя и при возможном возникновении мостиков холода в нише под балку; в - открытая заделка балок во внутреннюю стену; г - вид анкера; 1 - монтажная пена (предпочтительно) или раствор; 2- анкер; 3 - деревянная балка; 4 - зона антисептирования балки; 5 - обёрнутый толем конец балки; 6 - антисептированная доска толщиной 32 мм (предпочтительно) или несколько слоев толя; 7- эффективный утеплитель.

Не стоит утеплитель оборачивать плёнкой или помещать, скажем, в полиэтиленовый мешок. Это может привести к выпадению конденсата в замкнутом пространстве мешка и в последующем - к плохой работе утеплителя; как итог - промерзание стены.

Торцы балок перед укладкой на стену опиливают под углом около 60°...70° и обрабатывают антисептирующим материалом. Надёжно будет концы балок обернуть толем или рубероидом (толь предпочтительнее), но торцы балок не укрывают, чтобы обеспечить доступ воздуха к дереву через его торцевую часть. Менее надёжное решение - не оборачивать балку толем, но тогда нужно обязательно укладывать балку на изолирующую подложку: тот же толь, рубероид или кусок антисептированной доски, чтобы исключить контакт дерева и камня стены. В противном случае начнётся гниение древесины. Ещё более надёжный вариант - сочетать обёртывание балки и подложку, что и показано на рисунке.

Хорошо известно, что дерево долго служит, если остаётся сухим и проветриваемым. Чтобы дерево оставалось сухим, образовавшиеся вокруг балки щели целесообразно заделать монтажной пеной. Монтажная пена, «залепляя» верхние поры дерева, хорошо защищает его от воздействия влаги со стороны помещения, но, в то же время, позволяет воздуху проникать через микропоры в нишу. Если не полениться и положить доски не только в нижнюю часть ниши, но и обложить всю нишу вокруг балки досками, пропитанными дёгтем (так как в современном мире дёготь не достать, то подойдёт и антисептик), то балки простоят не один век. Именно так подготовлены ниши в московских домах, построенных 300 лет назад и радующих нас до сих пор.

Это интересно . А как же справлялись с загниванием дерева в древние времена? Ведь тогда не было современных антисептирующих составов. Оказывается, сажа прекрасный природный антисептик, а также специфический «лак», который защищает древесину от сырости и грибка. Ею и обрабатывали балки.

Заделанная тем или иным материалом ниша носит название глухой заделки, это распространённое решение. Реже делают открытую заделку, которая предполагает не заполнять ничем зазор между балкой и стеной. Здесь экономия материалов и трудозатрат небольшая, но страдает звукоизоляция перекрытия.

При опирании балок на внутреннюю стену изоляцию под них также нужно уложить, а концы балок обязательно антисептировать.

Для связи стен с перекрытием, а также для обеспечения жёсткости здания балки в нише необходимо закрепить. Дело в том, что стены двухэтажных домов достигают в высоту семи и более метров, соединяясь только в углах. Если не обеспечивается жёсткость, стена может выйти из своей плоскости со всеми вытекающими последствиями. Сделать пространственную систему «стены-перекрытия» жёсткой поможет анкеровка балок в стену - создание горизонтальных дисков перекрытий. Это можно сделать с помощью Т-образных анкеров, вырезанных из полосовой стали. Одним концом анкер прибивается к балке, другой конец заводится в кладку. Анкер прибивается поверху или понизу балки. Анкеры крепят на каждую или через одну балку.

Концы балок, опирающихся на внутренние стены, соединяют между собой стальными полосами, прибиваемыми с обеих сторон балок.

Это интересно . Затяжки применялись всегда при балочных перекрытиях даже в больших зданиях. Например, сегодня на здании фабрики «Трёхгорная мануфактура», построенном в конце 18 века, можно увидеть, как анкера затяжек выходят на фасад.

На рисунке показано разработанное решение узла опирания деревянных балок на стены, возведённые из газобетонных или газосиликатных блоков. Как и в случае с керамическим камнем, теплозащитные свойства газобетона позволяют не утеплять стену. Поэтому в нишу закладывается утеплитель.

Опирание деревянных балок перекрытия на наружную стену из газобетонных блоков: 1 - газобетонные основные блоки; 2 - доборные блоки; 3 - минераловатный утеплитель; 4- U-образные блоки; 5- обёрнутый толем (предпочтительнее) или рубероибом конец балки; 6 - деревянная балка перекрытия; 7- стальная пластина - соединитель (анкеровка); 8 - дюбель-винт; 9- монолитный железобетонный пояс.

Поскольку прочность газобетонных блоков ниже, чем у кирпича, то под балку готовят монолитный железобетонный пояс - он будет воспринимать нагрузку от перекрытия. Утеплитель и железобетонный пояс закладывают в полость, образованную специальными U-образными блоками. Заходящий в нишу конец балки антисептируют и обёртывают рубероидом, толем и пр.

Анкеровка балок производится с помощью согнутой под прямым углом листовой полосы - соединителя, который закрепляется к балке и железобетонному поясу дюбель-винтами.

Это решение можно дополнить теми действиями и элементами, о которых мы так подробно говорили, рассматривая рисунке.

Межбалочное заполнение при конструкции перекрытия без применения лаг и с лагами

Межбалочное заполнение имеет по своей сути ограждающее значение и содержит слои и элементы, каждый из которых выполняет определённые функции.

Конструкция перекрытия без применения лаг

Конструкция перекрытия без применения лаг годится только в том случае, если шаг балок не превышает 500...600 мм. В противном случае, при большем шаге, не будет обеспечена жёсткость пола, пол становится «зыбким», прогибается.

План раскладки балок и досок чёрного пола показан на рисунке. Рассечём перекрытие и проанализируем назначение каждого слоя.

Основным, понятно, является слой звукоизоляции. Для него годится звукопоглощающий материал, который применяется и в качестве теплоизолирующего: пенополистирол, пенопласт и т.п. или минеральная вата. Надо сказать, что предпочтительнее минеральная вата: она относится к негорючим материалам. К достоинствам минеральной ваты можно отнести и то, что её боятся грызуны, а в пенопластах они легко и с удовольствием прогрызают ходы и устраивают норы. Однако все эти материалы не особенно эффективны в качестве звукоизолирующих, так как масса их невелика: так, масса слоя минеральной ваты или пенополистирола толщиной 10 см составляет всего4...10кг/м 2 . А мы помним, что набором массы конструкции решается вопрос звукоизоляции.

Лучше дело обстоит, если засыпать экологически чистый материал - керамзит: он не горюч, не токсичен. Но и у него масса невелика: слой керамзита толщиной 10 см имеет массу 70 кг/м2. Звукоизоляция значительно повышается при применении песка: масса слоя в 10 см - 200 кг/м 2 . Наибольшего эффекта достигнем, если межбалочный объём заполним так: вниз насыпаем песок, а на него кладём минеральную вату или пенополистирол. Для разделения слоёв положим геотекстиль. Таким образом мы создадим слоистую конструкцию, а все слоистые конструкции поглощают звук лучше, чем однослойные.

Звукоизолирующий материал помещают на деревянный настил, закреплённый на черепных брусках, подбитых к балкам. Сечение брусков, 30x40, 40x50 и 50x50 мм; оно зависит от массы звукоизолирующего материала: чем он тяжелее, тем больше сечение. Это понятно. Чтобы слой звукоизоляции не осыпался, на деревянный настил укладывают какой-либо рулонный материал (плёнку ПВХ, рубероид, пергамин, толь, мешочную бумагу и т.п.). Виды настилов показаны на рисунке.

Конструкция междуэтажного перекрытия по деревянным балкам без применения лаг: а - схема раскладки балок и досок черного пола; б - вид перекрытия; в-е- состав слоев балочного перекрытия; в - конструкция перекрытия со звукоизолирующим слоем из эффективного утеплителя; г - то же, из керамзита; д - то же, из песка; е - двухслойная звукоизоляция; ж - щитовой накат; з,и- виды настилов; 1 - конструкция чистого пола; 2 - доски чёрного пола; 3 - звукоизолирующая упругая прослойка (например, три слоя рубероида); 4 - рулонный материал, защищающий межбалочное заполнение от осыпи, мусора (например, пергамин); 5- эффективный утеплитель (минеральная вата, пенополистирол); 6- керамзит; 7- песок; 8- геотекстиль; 9-балка перекрытия; 10-черепной брусок 30x40, 40x50 или 50x50 мм; 11 - отделка потолка; 12 - доски настила; 13 - рулонный материал (толь, рубероид, пленка ПВХ или полиэтиленовая и пр.); 14 - доски наката; 15- брусок наката; 16- горбыль настила; 17-плинтус.

Конструкция междуэтажного перекрытия по деревянным балкам с применением лаг: а - схема раскладки балок, лаг и досок черного пола; б - вид перекрытия; в - соединение лаг внахлест; г - соединение лаг встык; д - конструкция пола со звукоизолирующим слоем из эффективно™ утеплителя; е - то же, из керамзита; ж - то же, из песка; з - двухслойная звукоизоляция; 1 - конструкция чистого пола (показана условно); 2 - доски черного пола; 3 - лага 50x75 мм, положенная плашмя; 4-рулонный материал, защищающий межбалочное заполнение от осыпи, мусора (пергамин, толь); 5 - эффективный утеплитель (минеральная вата, пенополистирол); 6- керамзит; 7- песок; звукоизолирующая упругая прослойка; 9 - геотекстиль; 10- балка перекрытия; 11- отделка потолка; 12 - черепной брусок 30x40,40x50 или 50x50 мм; 13 - доски настила; 14 - рулонный материал (толь, рубероид, пленка ПВХ или полиэтиленовая и пр.); 15- фанерная или дощатая накладка.

Для поддержки межбалочного заполнения годится также щитовой накат. Фрагменты щитового наката заранее готовятся, а затем укладываются опорными брусками на черепные бруски; как это выглядит, показано на рисунке.

Далее по балкам настилают доски чёрного пола, которые впоследствии будут служить основанием для конструкции чистого пола. Для чёрного пола берут доски низкого сорта, их толщина 25 или 32 мм. Для исключения звукового мостика, который возникает от ударной волны, между балкой и досками чёрного пола укладывается звукоизолирующая подкладка, например, несколько слоёв рубероида, толя, или другого упругого материала. По балкам возможен настил из досок чистого пола, но этот вариант годится не для дорогой отделки пола.

На рисунке, показан ещё один материал - пергамин, толь, настланный поверх слоя звукоизоляции. Его функциональное назначение состоит в том, чтобы защитить межбалочное заполнение от мусора или повреждения в ходе строительства.

Конструкция перекрытия с применением лаг

Как видно из таблицы, шаг балок и их сечение - величины взаимосвязанные: чем мощнее балки, тем с большим шагом они могут быть уложены. Это хорошо, потому что уменьшается трудоёмкость при заделке балок в ниши. Однако при шаге балок, превышающем 600 мм, не будет обеспечена жёсткость пола.

Повысить жёсткость пола помогут лаги - доски с сечением 50x75 или 50х 100 мм. Лаги кладутся поперёк балок плашмя или ставятся на ребро, а на них, перпендикулярно к ним, укладываются доски чёрного пола. Соединение лаг между собой должно производиться в месте опирания на балку - внахлёст или встык. Скрепляющим элементом служит фанерная или металлическая накладка.

Конструкция перекрытия с лагами и щитовым накатом: а - вид перекрытия; б - вид и параметры щитового наката; 1 - доски черного пола; 2 - лаги, положенные плашмя; 3 - звукоизолирующий слой; 4 - рулонный материал; 5 - брусок щитового наката; 6 - доски щитового наката; 7- гвозди для крепления черепного бруска; 8 - черепной брусок; 9 - балка; 10 - упругий материал для исключения звукового мостика.

Межбалочное заполнение такое же, как и в конструкции без лаг. При этом у лаг появляется и другое назначение: за счёт увеличения высоты межбалочного пространства умещается большее количество или толще слои звукоизолирующего материала. Звукоизолирующие слои укладываются на настил или щитовой накат.

Лаги располагают с шагом 400...600 мм; при этом соблюдается закономерность: нем больше шаг балок, тем меньше шаг лаг.

Лаги примыкают к стене, но в стену не заделываются.

Опирание деревянных балок на вертикальные опоры

При каркасной или комбинированной конструктивной системе балки перекрытия опираются на отдельно стоящие опоры: стойки, колонны, столбы.

В случае необходимости соединить балки нужно, чтобы место стыковки приходилось над вертикальной опорой. Если опоры деревянные, то балки крепят к опорам забитыми под углом гвоздями и соединяют скобами. Крепление может производиться с помощью фанерных накладок, которые крепят с обеих сторон соединяемых встык балок. Используются также различные металлические узлы крепления, например, показанные на рисунке. Для круглых стоек площади опирания балок может не хватать, тогда нижние грани соединяемых встык балок крепят на болтах к металлической накладке.

Лаги стыкуют также над опорами.

Опирание деревянных балок на отдельно стоящие опоры и способы их соединения: а - опирание балки на опору; б - соединение балок с помощью фанерной фасонки; в - то же, с помощью металлических деталей; г - опирание балки на круглую стойку; 1 - балка; 2 - опора; 3 - фанерная фасонка; 4 - деталь металлического крепления; 5- металлическая площадка колонны.

Междуэтажное перекрытие по стальным балкам

Стальные балки более прочные и долговечные, чем деревянные. Также к их достоинствам справедливо отнести способность перекрывать большие пролёты - до 7...8 м. Такие обстоятельства делают стальные балки всё более привлекательными в малоэтажном частном домостроении, где возникает потребность в просторных помещениях. Широко применяются стальные балки при реконструкции зданий.

Это интересно. В Московских сталинских высотках, а их, как известно, семь, перекрытия железобетонные и с применением стальных балок. Как показали обследования, время не повредило перекрытия, и они простоят ещё очень долго.

Для стальных балок годится прокатный профиль - двутавры, швеллеры, уголки.

Расположение стальных балок на плане здания производится из тех же соображений, что и деревянных балок. Поэтому схема, показанная на рисунке, вполне сгодится для изучения узлов заделки стальных балок в стену и межбалочного заполнения.

Заделка стальных балок в стену

Заделка балок в ниши аналогична таковой в случае деревянных балок, но с некоторыми особенностями.

Стальные балки заделываются в специально подготовленные в стене ниши глубиной 250 мм. Для равномерного распределения усилий под балки подстилаются стальные пластины, или балки укладываются на распределительную бетонную подушку. Такой приём к тому же защищает стену из кирпича или ячеистых блоков от смятия в области опирания балок.

Заделка стальных балок в стену: а - неутепленная ниша, анкеровка балок с помощью стальной полосы или прута; б - утеплённая ниша, анкеровка балок с помощью уголков; в - заделка балок в нишу во внутренней стене; г - вид двутавровой балки; 1 - условное обозначение стены; 2 - цементно-песчаный раствор; 3 - анкер - стальная полоса или прут; 4 - стальной лист для распределения нагрузки от балки; 5 - набетонка с той же целью; 6 - сечение » двутавровой балки; 7- двутавровая балка; 8 - анкеры - уголки; 9 - эффективный утеплитель

Глубина опирания стальных балок должна быть не менее 200 мм.

Отделывают нишу по тем же соображениям, что и в случае деревянных балок. Если устройство ниши нарушает теплозащитные свойства стены, то между задней стенкой ниши и балкой закладывают утеплитель. При этом глубину ниши рассчитывают в зависимости от требуемой толщины утеплителя.

Полость ниши заделывают цементно-песчаным раствором. В отличие от балок деревянных, стальные «хорошо себя чувствуют» при контакте с раствором.

Анкеровка балки в стену производится с помощью металлического анкера, приваренного с одной стороны к балке, а с другой - заведённого в кладку. При этом длина отгиба должна быть не менее 200 мм. Для анкеровки сгодятся также уголки, приваренные к балке сверху и снизу и заведённые в кладку.

Опирание балок на внутреннюю стену, их анкеровка и отделка ниши производится так же, как и в случае наружных стен.

Межбалочное заполнение

Шаг балок зависит от материала межбалочного заполнения, а именно настила, на котором располагается звукоизолирующий слой.

Настил - деревянные щиты. Щиты предварительно сбиваются на земле. К брускам снизу подбивают доски, оставляя свободными концы брусков. Затем бруски свободными концами опирают на нижние полки двутавров, которые играют роль черепных брусков. Бруски в местах опирания на балки антисептируются.

Исходя из особенностей работы дерева, из которого сколачивается настил, шаг балок не может превышать 2 м; модулю шаг балок не подчиняется.

Все остальные слои межбалочного заполнения такие же, как и при деревянных балках; выбор вида заполнения остаётся за заказчиком, которому нужно поведать все «за» и «против» того или иного материала.

Для исключения контакта с металлическими балками доски чёрного пола должны обязательно изолироваться деревянными лагами или каким-либо другим изолирующим материалом. Лаги устанавливаются плашмя или на ребро. Соединение лаг на ребро встык производится с помощью фанерной фасонки. Для жёсткости между лагами вставляется распорка. При соединении внахлёст лаги несколько заходят за плоскости верхних полочек балок. Распорки здесь также могут понадобиться. Лаги должны быть защищены от контакта с металлом балок; для этого годится толь, рубероид и т.п.

Лаги, положенные плашмя, позволят несколько уменьшить высоту перекрытия.

Параметры сечения стальных балок, как и деревянных, зависят от перекрываемых пролётов, шагов, нагрузок. Ориентировочно параметры сечения можно принять из таблицы.

Конструкция междуэтажного перекрытия по стальным балкам с применением щитового наката: а - состав слоев конструкции перекрытия; б - соединение лаг встык; в - то же, внахлест; 1 - конструкция чистого пола; 2 - доски черного пола; 3 - лаги 50x75, поставленные на ребро; "/-рулонный материал, защищающий межбалочное заполнение от мусора, осыпи; 5 - эффективный утеплитель; 6- керамзит; 7- песок; 8- звукоизолирующая упругая прослойка; 9- геотекстиль; 10-рулонный материал (толь, рубероид и пр.); 11 - стальная двутавровая балка № 12 (только для этого конкретного примера); 12 - брусок щитового наката, опирающийся на полочки двутавра; 13 - доски наката; 14 - отделка потолка; 15 - лаги, соединенные встык 16- то же, внахлест; 17- фанерная фасонка; 18- распорка.

Сечения двутавровых балок при применении деревянных щитов

* Данные действующего сортамента прокатного профиля ГОСТ 27772-88*.

*** В расчёт шага заложена полезная нагрузка на перекрытие 200 кгс/м 2 , масса деревянных щитов и звукоизолирующего слоя из минераловатных плит с плотностью 100 кг/м 3 . В случае засыпки керамзитом шаг уменьшается примерно на 20%.

Преимуществом этого способа является использование дерева - материала доступного и недорогого. Кроме того, имеется возможность положить балки с небольшим шагом, при котором не обязательны лаги для повышения жёсткости пола. Это позволит уменьшить высоту сечения перекрытия.

Однако этот способ отличает высокая трудоёмкость и, как следствие, увеличение сроков строительства.

Удобнее и современнее использовать в качестве настила мелкоразмерные железобетонные плиты - ПРТМ . Особенно это будет удачным решением для устройства перекрытий в санитарных узлах, где возможны протечки. Вид плит ПРТМ показан на рисунке, а наименование и их параметры приведены в таблице.

Параметры мелкоразмерных плит ПРТМ*

Шаг балок не может быть взят произвольно, как в случае деревянного настила: он будет зависеть от длины плит. Поскольку самая маленькая плита имеет длину 1170мм (ПРТМ-1), то соответственно наименьший шаг балок составит 1,2 м. Масса такой плиты всего 65 кг, поэтому укладка именно этих плит практикуется в малоэтажном строительстве, если нет возможности задействовать подъёмно-транспортную технику.

Пример раскладки балок и плит, а также состав слоёв межбалочного заполнения показаны на рисунке. Здесь плиты положены на нижние полочки балок. При этом они располагаются рёбрами вверх. Участки, некратные ширине плит, замоноличиваются.

Плиты могут быть положены и на верхние полочки - рёбрами вниз.

Строго говоря, плиты ПРТМ способны воспринять значительную нагрузку, что явствует из их названия (рассчитаны на тяжёлую нагрузку). И для восприятия нагрузки они сконструированы таким образом, чтобы быть расположенными рёбрами вниз. Однако в балочном перекрытии нагрузка приходится на балки, поэтому в качестве межбалочного заполнения мы можем положить плиты рёбрами вверх.

На плиты ПРТМ укладывается звукоизолирующий слой. Затем, поскольку шаг балок не обеспечивает жёсткость чёрного пола, необходимо уложить лаги. Шаг лаг такой же, как в случае перекрытия по деревянным балкам, т.е. 400...600 мм.

Параметры сечения балок в случае заполнения плитами ПРТМ зависят от перекрываемых пролётов, шагов и, конечно, нагрузок. Ориентировочно параметры сечения можно принять из таблицы.

Пример устройства перекрытия по стальным балкам с применением плит ПРТМ: а - план раскладки балок и плит ПРТМ; б - вид и параметры плиты ПРТМ; 7 - двутавр № 18 (только для этого конкретного примера); 2- плита П РТМ-1; 3 - монолитный участок; 4- швеллер № 18; 5 - конструкция чистого пола; 6- доски черного пола; 7-лаги 50x75, положенные плашмя; 8 - рулонный материал, защищающий межбалочное пространство от осыпи; 9 - эффективный утеплитель; 10 - керамзит; 11 - песок; 12 - звукоизолирующая упругая прослойка; 13- геотекстиль; 14- рулонный материал (толь, рубероид, пленка ПВХи пр.); 15- отделка потолка; 16 - металлическая сетка (при отделке потолка штукатуркой).

* Данные действующего сортамента прокатного профиля ГОСТ 27777-88.

** Большая величина h - высота профиля, меньшая b - ширина полки двутавра.

*** В расчёт шага заложена полезная нагрузка на перекрытие 200 кгс/м 2 , масса плит ПРТМ и звукоизолирующего слоя из минераловатных плит с плотностью 100 кг/м 3 . В случае засыпки керамзитом шаг уменьшается примерно на 20%.

Укладывая плиты на верхние полочки балок, их размещают рёбрами вниз. Здесь не нужны ни лаги, ни доски чёрного пола: конструкция пола устраивается, как по железобетонной плите (см. раздел «Полы»). Несомненно, это достоинство такого решения, а несовершенством его является низкая звукоизоляция, по сравнению с крупноразмерными плитами: ведь масса ПРТМ мала. Повысить звукоизоляционные качества мы сможем, если соответствующе заполним межбалочный объём. Для формирования межбалочного объёма на нижние полки балок укладываются либо деревянные щиты, если между балками не больше 2 м, либо плиты - гипсоволокнистые, стекломагнезиальные, кальциевосульфатные и другие, предлагаемые строительным рынком. Звукоизолирующий слой выбирается любым - от экологически чистых песка и керамзита до синтетических эффективных утеплителей.

Этот вариант не требует графического пояснения, поэтому, скомпилировав все выше приведённые решения, Вы сможете самостоятельно разработать сечение межбалочного пространства.

Монолитные железобетонные плиты по стальным балкам

Вместо сборной технологии - укладки плит ПРТМ - по стальным балкам может быть устроено монолитное железобетонное перекрытие. При этом стальная балка либо обетонируется, либо остаётся открытой. Во втором случае балки обязательно скрываются подвесным потолком, в первом - по желанию заказчика.

В обоих вариантах необходимо устанавливать опалубку, по которой производится бетонирование. Армирование и толщина сечения плиты определяются расчётом. Получаемая ребристая плита имеет жёсткую арматуру в рёбрах в виде стальных балок, и поэтому это самое прочное перекрытие. В малоэтажном жилищном строительстве применяется, как правило, при больших пролётах в каркасных конструктивных системах.

Чердачное перекрытие при холодном чердаке

Чердачное помещение может быть тёплым или холодным.

В холодном чердаке крыша не утепляется, и отопление не предусматривается. Чтобы холодный воздух из такого чердака не проникал в помещение под чердаком, чердачное перекрытие утепляют.

Однако из жилого тёплого подчердачного помещения в большей или меньшей степени тёплый воздух всё равно диффузирует (приникает) в чердак, неся с собой водяной пар. Пар поднимается выше и, сталкиваясь с холодной внутренней поверхностью крыши, превращается в конденсат. Иногда капли конденсируемой влаги настолько обильны, что, собираясь в ручейки, текут по стенам. Появляется сырость, плесень, грибок и прочие явления, ухудшающие не только влажностный и санитарный режим дома, но и разрушающие конструкции стен и крыши. Ясно, что это недопустимо.

Меры борьбы с появлением конденсата различны. Для начала нужно уменьшить, а по возможности отсечь поступление пара в объём чердака. Это делается с помощью пароизоляционных материалов, укладываемых со стороны подчердачного тёплого помещения, т. е. под утеплителем. Чердак, не используемый как жилое помещение, не требует полной звукоизоляции и высококачественной отделки пола, поэтому некоторые элементы чердачного перекрытия могут быть в него не заложены. Как решает этот вопрос одна из крупных проектных московских фирм показано на рисунке.

При желании сделать чердачное перекрытие таким же, как и междуэтажное, нужно настелить под утеплителем не любой рулонный материал (вспомним, что в обычном междуэтажном перекрытии он играл роль барьера от осыпи звукоизолирующего материала), а именно пароизоляционный.

Если пар всё-таки проникает через неплотности конструкции или иные пути, что чаще всего и происходит, то принимаются конструктивные меры: например, устраиваются продухи для проветривания крыши, о чём будет рассказано в разделе «Крыши».

При тёплом чердаке в конструкцию крыши закладывается утеплитель (подробнее об этом говорится в разделе «Крыши»), а чердачное перекрытие не утепляют.

Цокольное (подвальное) перекрытие над холодным помещением

Холодным помещением может быть неотапливаемый подвал или цокольный этаж. Здесь ситуация аналогична той, что с холодным чердаком. Водяной пар, устремляясь в холодное помещение, конденсирует на стенах подвала (цокольного этажа) и нижней поверхности перекрытия, обращённой в помещение подвала. Сырое холодное помещение будет совсем непригодно для любых целей. Другая опасность: в сыром помещении деревянные балки быстро сгниют, а стальные покроются ржавчиной; это - к вопросу неверного конструктивного решения, которое уменьшает долговечность перекрытия.

Нормальные эксплуатационные условия в подвале (цокольном этаже) будут обеспечены, если:

• проложить пароизоляционный слой со стороны тёплого надподвального (надцокольного) помещения, т.е. над утеплителем;
• сделать продухи по периметру дома, дающие доступ воздуха в подвал для вентиляции, если подвал не полностью заглублён в грунт (наименьший размер продухов - в один кирпич). Продухи заделывают сетками, а на зиму, если необходимо, их чем-то закрывают, например кирпичом или специальными заглушками.

Устройство перекрытия по деревянным балкам над холодным помещением и вентиляция помещения: 1 - деревянная балка перекрытия; 2 - конструкция чистого пола; 3 - доски черного пола; 4- лаги; 5 - пароизоляция; 6 - теплоизоляция; 7- рулонный паропроницаемый материал; 8 - дощатый настил; 9 - черепной брусок; 10 - продух; 11 - конструкция пола по грунту.

В случае подземного этажа, т.е. когда подвал полностью заглублён в грунт, нужно вывести вентиляционные воздуховоды. Это уже к вопросу инженерного оборудования дома, которое в настоящей книге не рассматривается.

Отделка потолка балочного перекрытия

Отделка потолка перекрытия производится в зависимости от дизайнерской задумки. До этого мы изучали чертежи, на которых балки скрыты какой-либо отделкой или подшивкой. Для отделки годится штукатурка, профилированная натуральная доска типа «вагонка», гипсокартонные листы («сухая штукатурка»), специальные отделочные потолочные плитки и т.п.

Что касается стальных балок, то практически всегда их закрывают, поскольку красоты в них нет, если, конечно, дом не выполняется в определённом стиле.

Однако деревянные балки нередко хочется подчеркнуть. В таких случаях черепные бруски подбиваются к балкам на желаемую высоту. Более того, черепным брускам также можно придать фигурную форму. Обычные бруски скрываются подшивкой.

Принимая этот вариант решения потолка, не надо забывать, что межбалочный объём здесь уменьшится, и, следовательно, пострадает звукоизоляция перекрытия.

Совсем простой вариант - не устраивать межбалочное пространство вообще и набивать доски пола непосредственно на балки перекрытия. Для перекрытий капитальных домов это способ, по всей видимости, не подходит, но хорош для временных или непритязательного назначения построек.

Балки перекрытия являются основными несущими элементами всего деревянного перекрытия. От правильного выбора и подбора размеров и количества балок зависит надежность деревянного перекрытия. Основными размерами деревянных балок перекрытия являются их длина и сечение. Определять длину балки нужно исходя из ширины пролета, который вам необходимо будет перекрыть. Размеры сечения балки перекрытия зависят от длины пролета, расстояния между устанавливаемыми балками (шага установки) и предполагаемой нагрузки, которая будет действовать на балки перекрытия . Статья расскажет, как можно самостоятельно рассчитать количество и размеры балок.

Определение необходимого количества и размеров балок перекрытия.

Размеры и количество деревянных балок для конструкции перекрытия определятся, исходя из нескольких составляющих. Для начала необходимо измерить ширину пролета, который будет перекрыт. Затем определяем способ крепления балок перекрытия на стенах строения, то есть на сколько балки зайдут в стены. После этого нужно рассчитать нагрузки, которые будут действовать на балки перекрытия при вводе объекта строительства в эксплуатацию. И заключительный этап: с использованием таблиц и специальных программ-калькуляторов подбирается нужное сечение и шаг балок перекрытия.

Расчет длины балок перекрытия.

Размеры пролета, который необходимо перекрыть и размер заделывания балок перекрытия в стены определяет длину балок. Длина замеряется рулеткой. Глубина заделывания балки в стену в каждом случае должна определяться индивидуально, исходя из того материала, из которого изготовлены стены. В кирпичные или бетонные стены балки перекрытия устанавливаются в пазы глубиной около 100 мм, если балка перекрытия изготовлена из доски и на глубину 150 мм, если балка из бруса. В деревянных стенах вырубают специальные зарубки, глубина которых должна составлять не менее 70 мм. В случае крепления балок перекрытия к деревянным стенам при помощи специальных металлических креплений, в качестве которых используют уголки, кронштейны, хомуты, длина балок такая же, как и расстояние между стенами. В некоторых случаях на деревянные балки перекрытия монтируют стропильные ноги крыши и тогда необходимо выпустить балки за стену на 30-50 см, чтобы сформировать свет будущей крыши.

Балки перекрытия в зависимости от того из какого материала или древесины они изготовлены могут перекрывать разный размер пролетов. При этом необходимо учитывать, что оптимальным является длина пролета в 2,5-4 м. При длине до 6 м может быть использована балка перекрытия из обрезной доски или бруса. От 6 до 12 м уже необходимо применять балки перекрытия из клееного бруса, которые могут быть прямоугольными или двутавровыми. В случае же использования обычных балок перекрытия необходимо опирать их на промежуточные опоры, в качестве которых выступают стены или колонны. Вместо балок, если длина пролета составляет более 6 м, можно использовать деревянные фермы.

Для расчета балки перекрытия, воспользуйтесь онлайн калькулятором расчета балки перекрытия .

Расчет нагрузки, действующей на перекрытие.

Нагрузка собственного веса всех элементов перекрытия, среди которых балки перекрытия , зашивки, межбалочное заполнение и вес эксплуатационной нагрузки, включающей в себя вес мебели, других предметов и устройств, находящихся в помещении, вес людей составляют общую нагрузку, действующую по балкам перекрытия на само перекрытие. Рассчитать эту нагрузку довольно сложно, она выполняется специалистами и представляет собой громоздкие расчеты, выполняемые специалистами в процессе проектирования конструкции перекрытия. Однако, используя приведенный ниже упрощенный вариант, можно выполнить эти расчеты самостоятельно.

Деревянное перекрытие для чердака , в случае если на чердаке не складируются вещи или другие материалы, а утеплитель изготовлен из легких материалов постоянная нагрузка состоит только из собственного веса и составляет обычно 50 кг/м 2 .

Согласно СНиП 2.01.07-85 эксплуатационная нагрузка составит в данном случае 90 кг/м 2 , включающая 70 кг/м 2 - нормативное значение для этого вида чердака 1,3 - коэффициент запаса.

Сложив 50 кг/м 2 и 90 кг/м 2 получим общую расчетная нагрузка для указанного выше чердачного перекрытия, которая составит 140 кг/м 2 , а после округления 150 кг/м 2 .

Если же чердак планируется использовать для хранения вещей, в других целях, когда на перекрытие будет действовать большая нагрузка, или при изготовлении использовался тяжелый утеплитель и более тяжелые заполнитель и подшивка, нормативное значение нагрузки увеличится до 150 кг/м 2 , и, соответственно общую округленную нагрузку на чердачное перекрытие следует принимать за 250 кг/м 2 (50+150х1,3 = 245 кг/м 2).
Когда чердачное помещение используется для проживания людей в качестве мансарды, общая расчетная нагрузка, с учетом веса полов, перегородок, мебели, дверей, увеличивается до 300-350 кг/м 2 . Однако, в данном случае нужно также учесть вес устанавливаемых при устройстве мансарды междуэтажных деревянных перекрытий, а временная нагрузка при эксплуатации состоит из большого количества мебели и людей, общая нагрузка должна приниматься за 350 - 400 кг/см 2 .

Определение сечения и шага деревянных балок перекрытия.

Выше было рассмотрено как определить необходимую длину и рассчитать общую нагрузку. После этого нужно определить необходимое сечение балок перекрытия и шаг укладки, которые связаны между собой. Прямоугольное сечение деревянной балки перекрытия является лучшим, если соотношение высоты и ширины соотносится как 1,4:1. Ширина балки перекрытия в этом случае может быть в пределах от 40 до 200 мм, а высота от 100 до 300 мм. Высота балок выбирается такой же как и толщина утеплителя. Если в качестве балок перекрытия используются бревна, их диаметр должен быть в пределах от 110 до 300 мм.

Шаг деревянного перекрытия напрямую зависит от того, какого вида и сечения используется материал балки перекрытия и может быть от 300 до 1200 мм, чаще же всего шаг деревянного перекрытия выбирается в пределах от 600 до 1000 мм. При выборе расстояния между балками перекрытия можно исходить и из размера плит утеплителя, которые будут уложены в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка. В каркасных зданиях нужно стремиться, чтобы шаг укладки соответствовал шагу стоек каркаса. Тогда будет обеспечена наибольшая надежность конструкции из-за ее жесткости.

С помощью справочных таблиц можно достаточно точно сделать расчет размеров деревянных балок перекрытия или провести проверку уже выбранных размеров. При проведении расчетов нужно учитывать, что относительный прогиб чердачных перекрытий не должен превышать 1/200, а междуэтажных перекрытий - 1/350.

Применение деревянных балок и ферм для перекрытий

Монтаж деревянных балок в перекрытиях домов не является редкостью. Их главное предназначение – это равномерное распределение нагрузки на стены и фундамент здания. Чтобы балочная конструкция выполняла свои функции, необходимо правильно подобрать материал для нее, провести расчеты длины и сечения.

Разновидности балочных перекрытий из дерева

Все балочные перекрытия из дерева делятся между собой по назначению и виду материала, из которого они изготовлены. По назначению они могут быть: межэтажными, чердачными, подвальными и цокольными. По виду материала балки могут быть изготовлены из цельной древесины или клееной.

деревянные перекрытия в доме из газобетона

Межэтажный пролет должен быть прочным и надежным. Во внутренний объем между потолком и полом укладываются звуко- и пароизоляционные наполнители. Потолочная часть зашивается необходимым материалом, сверху укладывается пол.

Чердачное перекрытие может устанавливаться как элемент крыши, являясь частью ее стропильной конструкции. Может быть установлено, как отдельный независимый элемент. С целью сохранения тепла, обязательно оборудуется паро- и теплоизоляцией.

Перекрытие подвала и цокольного этажа должно быть большой прочности и выдерживать высокую нагрузку. Эти пролеты оборудуются тепло и пароизоляцией, чтобы не допустить проникновение холода из подвала.

Балки отличаются между собой по видам, которые имеют свои преимущества и недостатки. Для изготовления цельных балок применяется древесина твердых пород. Существенным недостатком цельномассивных деревянных балок является ограничение по длине, которое не может превышать 5 метров.

Балки из клееной древесины объединяют высокую прочность и эстетику. Их применение существенно увеличивает предельную длину, которая может составлять до 20 метров. Учитывая то, что клееные перекрытия выглядят красиво, их зачастую не закрывают потолком и они служат элементом дизайна.

Они имеют еще несколько существенных преимуществ, к которым относятся:

• способность перекрыть большие пролеты;
• простота их установки;
• небольшая масса;
• большой период эксплуатации;
• высокий уровень пожарной безопасности;
• не поддаются деформации.

Деревянные части балок перекрытия могут иметь прямоугольное сечение, что характерно для бруса или доски, или же круглое, изготовленное из бревна.

Требования к деревянным балкам перекрытий

Монтаж деревянных балочных перекрытий влечет за собой ряд требований, которые необходимо учесть. Они состоят в следующем:

1. Балочные изделия должны быть изготовлены их хвойных пород дерева, которые обладают высоким запасом прочности. При этом, влажность древесины должна быть не более 14 процентов, иначе лаги под нагрузкой будут иметь большой прогиб.
2. Запрещается для изготовления балок применять древесину, подверженную грибковым заболеваниям или испорченную насекомыми.
3. Перед монтажом балочные элементы необходимо обработать антисептиком.
4. Чтобы потолок или пол не прогибался даже при нагрузке, необходимо выполнить строительный подъем. Потолок нижнего этажа получит в центре незначительный подъем, который при нагрузке станет ровным.
5. Если брусья планируется укладывать с большой частотой, то вместо них можно применить доски, которые необходимо устанавливать на ребра.

Порядок расчета деревянных балок

Перед тем, как проводить монтаж деревянного перекрытия, необходимо провести расчеты, в которых определить количество и размеры балок. Для этого необходимо:

• определить длину пролета, на которые они будут устанавливаться;
• рассчитать возможную нагрузку, которую они будут нести после монтажа;
• имея указанные данные, провести расчет сечения балок и шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого используются специальные таблицы и программы.

Длина балок складывается из длины пролета, который необходимо перекрыть, и запаса балки, который будет вмонтирован в стену. Пролет можно узнать при помощи любого измерительного приспособления. Запас балок, который будет монтироваться в стену, зависит от материала, из которого стена изготовлена.

Важно!

Если здание построено из кирпича, то запас для балок из доски должен составлять не меньше 10 см и не меньше 15 см для балок, изготовленных из бруса. В деревянных строениях выполняются специальные пазы, глубиной от 7 см и больше, для укладывания балок. Если балки служат основой для стропил крыши, то их изготавливают на 4-6 см длиннее пролета.

Наиболее используемый пролет, который перекрывается балками составляет от 2.5 до 4 метров. Наибольшая длина балок, изготовленных из бруса или доски, не может превышать 6 метров. Если длина пролета превышает этот размер, то рекомендуется монтаж балок из клееного бруса. Помимо этого, для перекрытия пролетов, который больше 6 метров, можно установить деревянную ферму.

Нагрузка, которую несет деревянная балка, состоит из массы деталей пролета (балок, внутреннего наполнения, обшивки потолка и пола) и массы временных элементов (мебель, бытовая техника, присутствующие в помещении люди).

Точные расчеты несущей способности балок обычно выполняются специализированными организациями. При самостоятельном выполнении расчета применяется следующая система:

• чердачное перекрытие с подшивкой, в котором утеплителем является минеральная вата, несет постоянную собственную нагрузку 50 кг на квадратный метр. При такой нагрузке, согласно стандартам СНиП, нормативная нагрузка будет составлять 70 кг на квадратный метр при коэффициенте запаса прочности 1,3. Узнать общую нагрузку не составляет труда: 1,3х70+50=130 килограмм на квадратный метр;
• если в качестве утеплителя используется более тяжелый материал, чем вата, или в качестве подшивки применялись толстые доски, то нормативная нагрузка будет составлять 150 кг на квадратный метр. И общая нагрузка будет иметь другое значение: 150х1,3+50=245 кг на квадратный метр;
• если расчет проводится для мансардного помещения, то учитывается вес материала, из которого положен пол, и предметов, находящихся в мансарде. Нагрузка в этом случае будет составлять 350 кг на квадратный метр;
• в случае, когда балки выполняют функцию межэтажных пролетов, величина расчетной нагрузки составляет 400 кг на квадратный метр.

Расчет деревянных балок перекрытий

Определение сечения и шага деревянных балок

Рассчитав нагрузку и длину балок, можно определить их шаг и размеры сечения или диаметр.

Эти показатели взаимосвязаны и рассчитываются по установленным правилам:

1. Ширина и высота балок должна быть в пропорции 1:1.,4. При этом, ширина балок должна находиться в диапазоне от 4 до 20 см, а высота от 10 до 30 см, с учетом толщины утеплительного материала. Бревна для перекрытий должны иметь диаметр в диапазоне от 11 до 30 см.
2. Шаг установки должен находиться в пределах от 30 до 120 см, с учетом утеплительного и подшивочного материалов, которое будет в межбалочном пространстве. Если строение каркасное, то шаг должен соответствовать дистанции между каркасами.
3. Определение сечения балок из дерева проводится по разработанным таблицам или с применением определенных программ. Проводя расчет сечений необходимо учитывать, что максимальный изгиб чердачных балок не должен превышать 1/200, а межэтажных 1/350.

Применение деревянных ферм, достоинства и недостатки

Фермы перекрытий, выполненные из дерева, выглядят, как два параллельно находящиеся друг над другом бревна или бруска, которые соединены между собой опорами, находящимися по отношению к этим бревнам или брускам под углом или вертикально. Основная задача, которую решают фермы – это перекрытие длинных пролетов, если монтаж дополнительных опорных стоек невозможен.

Для изготовления ферм применяются разработанные таблицы и программы, где учитываются тип соединений, шаг монтажа, сечение деталей конструкции и ее общие габариты. Зачастую, фермы изготавливаются промышленным способом с применением высокоточного оборудования. Наряду с этим, можно изготовить ферму своими руками.

Сравнивая деревянные балки и фермы перекрытий можно определить достоинства и недостатки, которыми обладают фермы. К преимуществам можно отнести:

• способность накрыть пролет значительного размера без дополнительных опорных стоек;
• незначительную массу, что влечет за собой небольшую нагрузку на несущие элементы здания;
• высокая прочность и неподатливость к прогибам, что влечет за собой длительную эксплуатацию подшивочного и напольного материалов;
• простота монтажа на любые несущие элементы здания, независимо от материала, из которого они изготовлены;
• возможность изменять ширину шага укладки фермы;
• возможность монтажа внутренних коммуникационных линий;
• прекрасная звуковая изоляция;
• красиво выполненные фермы можно не зашивать и использовать как элемент декора.

Кроме достоинств, фермы обладают некоторыми недостатками, к которым можно отнести следующие:

• за счет конструктивных особенностей, значительно увеличивается толщина межэтажных перекрытий;
• значительные трудозатраты при изготовлении фермы своими руками, необходимость наличия специального оборудования;
• высокая цена на готовую конструкцию.

Проектирование деревянной ферм

Для того, чтобы соорудить надежное деревянное перекрытие, необходимо правильно подобрать размеры балок, а для этого необходимо сделать их расчет. Деревянные балки перекрытия имеют следующие основные размеры: длину и сечение. Их длина определяется шириной пролета, который требуется перекрыть, а сечение зависит как от нагрузки, которая будет на них действовать, от длины пролета и шага установки, то есть расстояния между ними. В данной статье мы рассмотрим, как самостоятельно сделать такой расчет и правильно подобрать размеры балок.

Расчет балок деревянного перекрытия

Для того, чтобы определить какое количество деревянных балок и каких размеров потребуется для устройства перекрытия необходимо:

• замерить пролет, который они будут перекрывать;
• определиться со способами их закрепления на стенах (на какую глубину они будут заходить в стены);
• сделать расчет нагрузки, которая будет на них действовать при эксплуатации;
• с помощью таблиц или программы-калькулятора подобрать подходящие шаг и сечение.

Теперь рассмотрим, как это можно сделать.

Длина деревянных балок перекрытия

Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.

В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм. При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету - расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся. Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.

Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м. Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать - 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые , а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использовать деревянные фермы .

Определение нагрузки, действующей на перекрытие

Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации. Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.

Для чердачного деревянного перекрытия , которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса - Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.

Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП 2.01.07-85) составит:

70х1,3 = 90 кг/м 2 , где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:

Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кг\м 2 . Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м 2 .

В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2. В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:

50+150х1,3 = 245 кг/м 2 , округляем до 250 кг/м 2 .

При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м 2 .

В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 - 400 кг/м 2 .

Сечение и шаг балок деревянного перекрытия

Зная необходимую длину балок деревянного перекрытия (L) и определив общую расчетную нагрузку можно определить необходимое их сечение (или диаметр) и шаг укладки, которые связаны между собой. Считается, что лучшим является прямоугольное сечение балки деревянного перекрытия, с соотношением высоты (h) и ширины (s) как 1,4:1. Ширина балок, при этом, может быть в пределах 40-200 мм, а высота 100-300 мм. Высоту балок часто выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой толщине утеплителя. При использовании в качестве балок бревен их диаметр может быть в пределах 11-30 см.

В зависимости от вида и сечения используемого материала, шаг балок деревянного перекрытия может быть от 30 см до 1,2 м, но чаще всего он выбирается в пределах 0,6-1,0 м. Иногда его выбирают таким, чтобы он соответствовал размеру плит утеплителя, укладываемых в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка. Кроме этого, в каркасных зданиях, желательно, чтобы шаг укладки балок соответствовал шагу стоек каркаса - в этом случае будет обеспечена наибольшая жесткость и надежность конструкции.

Сделать расчет или проверку уже выбранных размеров деревянных балок перекрытия можно по справочным таблицам (некоторые приведены ниже) или используя онлайн калькулятор "расчет деревянных балок перекрытия", который легко найти в интернете, «забив» соответствующий запрос в поисковике. При этом необходимо учесть, что относительный их прогиб для чердачных перекрытий не должен быть более 1/250, а для междуэтажных – 1/350.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4