Как правильно рассчитать габариты деревянных балок перекрытия

Балки перекрытия многоэтажного или малоэтажного здания являются ответственным несущим элементом конструкции межэтажного и чердачного перекрытия. По сути, это основание для монтажа кровли и установки межэтажных плит.

Преимущества и недостатки железобетонных балок

Тяжелый армированный бетон очень прочный строительный материал способный выдерживать большие нагрузки на сжатие, изгиб и кручение. Кроме того себестоимость изготовления данного изделия значительно ниже себестоимости изготовления стального проката: швеллера или двутавра.

Эти и другие характеристики определили следующие преимущества железобетонных балок перекрытия:

  • Способность нести в разы большую нагрузку по сравнению с деревянными аналогами.
  • Высокая жесткость позволяющая перекрывать большие пролеты.
  • Устойчивость к вредным атмосферным и биологическим факторам: влаге, коррозии, грибкам и древоточцам.
  • Стойкость к воздействию открытого огня.
  • Меньшая себестоимость изготовления по сравнению с балками перекрытия из стального проката.

Принципиальные недостатки:

  • Большой вес изделия, определяющий высокую «собственную» нагрузку на стены и фундамент.
  • Необходимость привлечения специальной строительной техники при разгрузке и монтаже изделия.
  • Высокая теплопроводность по отношению к деревянным аналогам.
  • Экономическая нецелесообразность применения при возведении одноэтажных частных жилых домов. Балки перекрытия одноэтажного дома воспринимают нагрузку от элементов стропильной системы, кровельного материала и материала, из которого выполнено перекрытие (как правило, два слоя досок утепленных базальтовой ватой и фанерой). Это относительно незначительная по весу конструкция, которую с запасом способны нести на себе балки перекрытия, выполненные из массива древесины.

Перекрытие брусом

Назначение и разновидности

Брус для перекрытий используется в качестве несущих балок, которые передают нагрузку от всех находящихся в помещении предметов, включая собственный вес перекрытия, стенам сооружения. Эти балки служат опорой для половых лаг и основой для отделочного покрытия потолка.

Таким образом, мы видим, что перед нами конструкционный элемент, грамотное использование которого требует правильного расчета таких параметров, как:

  • сечение бруса для перекрытия . Важно подобрать ширину и высоту сечения, а также их соотношение;
  • длина балки по отношению к ее сечению . Существует максимальная длина перекрытия из бруса, и обычно она не превышает 6 метров, так как деревянный материал не может надежно справляться с пролетами больших размеров;
  • шаг расположения несущих элементов по перекрываемой площади ;
  • влажность пиломатериала . Это также очень важный параметр, от которого может зависеть успех всего мероприятия;
  • порода древесины , используемая при изготовлении балок. Чаще всего это сосна;
  • качество пиломатериала . Важно следить за отсутствием трещин, большого количества сучков и других дефектов;
  • наличие, степень и состав комплексами , включающими антисептики, фунгициды, антипирены и инсектициды.

Для сооружения межэтажных конструкций обычно используют массивный четырехкантный материал из сосны северных пород. Наиболее популярные сечения – 100х100 мм, 150х100 мм, 150х150 мм, 200х150 мм, 200х200 мм.

Читайте также:  Пароизоляция чердачного перекрытия по деревянным балкам

Считается, что наибольшей несущей способностью обладают детали, высота которых превышает ширину как 7:5, а длина превышает высоту примерно в 24 раза.

Важно! Назначение бруса для междуэтажных перекрытий – это принятие, распределение и передача нагрузок от веса людей, предметов и собственного веса несущим стенам дома или квартиры.

Если говорить о разновидностях, то на практике применяют такие типы:

  1. Массивный пиломатериал. Обычно это хвойные породы: сосна, лиственница, пихта, ель, кедр. Отличаются высоким содержанием смол и стойкостью к влаге, достаточно высокой прочностью и доступностью, особенно в регионах с большими площадями лесов (Россия, Белоруссия, Канада, США, Скандинавские страны, Украина и т.д.).
  2. Клееный брус для перекрытий. Производится из ламелей (досок) радиального распила, которые склеивают с встречным направлением волокон. Цена таких балок высока, но их прочность, надежность и долговечность вне конкуренции.
  3. Сборный из досок. Если поставить на ребро две или более доски сечением 150х30 мм и сбить их гвоздями в шахматном порядке, то в результате мы получим даже более прочный аналог массива сечением 150х50 мм. Такой способ часто применяется в дачном строительстве.
  4. Современные клееные материалы в виде двутавров и прочих конструкционных деталей, спрессованные из стружки, ламелей, фрагментов и других отходов деревообработки. Прочны, практичны, но весьма дороги.

Важно! Для стандартных перекрытий жилых домов достаточно использовать обычный массивный или сборный из досок брус рассчитанного сечения из сосны.

Расчёт параметров

Перед тем как перейти непосредственно к практическим работам, следует рассчитать все параметры балок, которые будут нести нагрузку от перекрытий. Для этого нам понадобятся такие величины:

Важно! В частном строительстве при относительно небольших объемах особо точные расчеты не проводят, а пользуются общепринятыми табличными параметрами, округлёнными в большую сторону. Также удобно считать с помощью специальных онлайн-калькуляторов.

Вычисление приблизительной нагрузки на перекрытие

Балки перекрытия, выполняя в конструкции несущую функцию, принимают на себя большую нагрузку, которая включает не только собственный вес, но и веса предметов, которые будут установлены на само перекрытие. Габариты балки перекрытия рассчитываются с помощью специальных калькуляторов, где учитываются все возможные аспекты.

Также рассчитать данные параметры можно и самостоятельно, следуя таким рекомендациям:

Вычисление приблизительной нагрузки на перекрытие
  • для чердачных конструкций не предусматривается большая нагрузка, поэтому она может быть рассчитана умножением коэффициента прочности 1,3 на 70, что является потенциальной наибольшей нагрузкой на метр квадратный;
  • при использовании толстых досок или тяжелого межбалочного утеплителя в формуле параметр 70 меняется на 150;
  • при обустройстве мансарды нагрузка увеличивается до 350-ти кг на метр квадратный;
  • если речь идет о межэтажном перекрытии, то нагрузка равна 400 кг на метр квадратный.

Как сделать межэтажные деревянные перекрытия в домах из кирпича и дерева

Перекрытия – это один из элементов возводимого дома, сильно влияющий на крепость постройки. В зависимости от материала они бывают деревянными и железобетонными (монолитными, сборными, сборно-монолитными). Для изготовления конструкционного элемента в частном малоэтажном строительстве часто выбирают деревянные бруски, доски или бревна, так как сооружение перекрытий из дерева отличается меньшей трудоемкостью при монтаже и его можно выполнять без специальных навыков.

Допустимая нагрузка

Важнейший показатель при выборе стройматериала для несущих конструкций – допустимая нагрузка на деревянную балку перекрытия. Этот параметр показывает, какую эксплуатационную нагрузку смогут выдержать элементы без утраты функциональных свойств.

Показатели допустимой нагрузки различаются в зависимости от расположения балок. Если они используются в качестве чердачного перекрытия, то постоянная нагрузка на элементы будет небольшой – в пределах 50 кг/м2. При этом эксплуатационная нагрузка будет 90 кг/м2. Для строений, где балки выполняют роль пола для второго этажа, нагрузка составляет 150 – 250кг/м2.

Однако это лишь усредненные показатели, которые нельзя применять в качестве объективных данных. Для каждого сооружения требуется профессиональный расчет, учитывающий все параметры нагрузки и прочие факторы влияния.

Звукоизоляция деревянных перекрытий

Чтобы как можно лучше защитить помещение от шума, следует использовать так называемые плавающие полы с максимально возможным весом. Это могут быть большого размера деревянные элементы или древесные плиты (например, ламинированные доски или клееные доски). Необходимо обратить внимание на тщательную изоляцию плавающего пола у стен, что может привести в некоторых случаях к прохождению звука.

Другим решением будет утяжеление балочного перекрытия при одновременном сохранении гибкости. Можно его утяжелить укладкой или наклеиванием бетонных или каменных плиток. При этом размеры плиток не должны быть очень большими.

Особенно ощутимый эффект получается при комбинации плавающих полов с утяжелением. Такие перекрытия существенно уменьшают звуки шагов и высоких частот.

Монтаж перекрытия

Чтобы здание долго прослужило, балочные перекрытия должны соответствовать высокому уровню прочности. Иметь хорошую звуковую и теплоизоляцию, а также хорошо вентилироваться.

При установке деревянных балок чаще всего используют маячный способ монтажа. Вначале монтируют крайние балки, а затем промежуточные. Чтобы не допускать ошибок во время работы, используют уровень. В случае перепадов высоты, балки можно выровнять подложив под торцевые концы пропитанные битумным праймером обрезки.

Перед началом установки проводят сращивание или обрезку балок до нужных размеров. Сращивание балок из бруса по длине обычно проводят способом «замочный паз». Для этого концы брусьев спиливают на 1\2 толщины и заглубляют один торец в толщу другого. Затем места соединений фиксируют.

Монтаж перекрытия

Сращивание двух балок

Расстояние между деревянными балками не должно быть меньше 60 см и превышать 1 метр. В конструкции из брёвен или клеёного бруса шаг делают больше, чем в дощатых перекрытиях. При монтаже чердачного перекрытия расстояние между дымоходом и балками должно быть не менее 40 сантиметров.

Для прочности каркаса торцы балок заглубляют в несущую стену минимум на 15 см. У двутавровых балок это значение разрешено уменьшить до 7 см. Заделывают углубления раствором или монтажной пеной. Возможно закрепление концов на стенах с помощью стальных связей. В местах опор на балках делается гидроизоляция.

Монтаж перекрытия

Гидроизоляция балок в местах опор обязательна

Определяем ветровую и снеговую нагрузку на брус

Чтобы определить какую нагрузку выдерживает брус (100х100, 150х150,50х50 и др.) при ветровом и снеговом воздействии можно воспользоваться определенными таблицами.

Читайте также:  Звукоизоляция между этажами по деревянным балкам

Для выяснения снегового воздействия на стропила разного сечения применяют формулу S=Sg*µ.

  • Sg – является расчетным весом снега лежащего на земле, который воздействует на 1 м².

Важно! Это значение нельзя сравнивать с нагрузкой на крышу.

  • µ – это значение нагрузки на поверхность крыши, что изменяется от горизонтального до наклонного. Данный коэффициент может принимать различные значения, все зависит от уклона крыши.

При уклоне поверхности до 25 градусов µ принимает значение 1.

Когда наклон крыши лежит в диапазоне 25-60 градусов, µ составляет 0,7.

При уклоне в 60 и более градусов коэффициент µ не принимается в расчет так, как практически не воздействует на стропильную систему.

Помимо снеговой нагрузки перед строительством стропильной систему вычисляется ветровая нагрузка на деревянный брус 50 на 50, 100х100 и т. д. Если эти показатели не учесть, в результате все может закончиться плачевно. Для вычисления применяются табличные значения и формула W=Wo*k.

Wо – является табличным значением ветровой нагрузки по каждому отдельному региону.

k – это давление ветра, что имеет различные значения при изменении высоты. Эти показатели также являются табличными.

Важно! В расчетах желательно применять информацию по направлению движения ветра, ведь это может внести важную поправку к результатам.

Технология производства балок

В отличие от металлических балок, двутавр выполняется по совершенно другому принципу. Ни сварка, ни литье не применяются. Деревянные балки собираются подобно конструктору из таких элементов: верхняя планка, нижняя планка, стенка. Каждый элемент изготавливается отдельно. Наличие пазов упрощает процесс сборки, для дополнительной фиксации используется клей.

Практически все производители в процессе изготовления используют следующие виды станков и насадок:

Технология производства балок
  1. Фрезеровочный станок. Позволяет выполнить канавку под крепление (до 10% длины балки). Естественно, позволить себе фрезер может далеко не каждый частный пользователь. Заменить его можно циркулярной либо ручной дисковой пилой.
  2. Станок для нарезки. Важно не только нарезать заготовки по размерам, но и выполнить максимально точные срезы под углом 45 градусов.
  3. Установка для склейки. Упрощает и существенно ускоряет процесс нанесения клея перед сборкой.
  4. Пресс для склейки. Когда сборка закончена, готовое изделие сушится под прессом. 5 минут будет вполне достаточно.

Облегченное монолитное перекрытие по профилированному листу – конструктив, опыт участников портала

Наряду с деревянными перекрытиями и перекрытиями железобетонными плитами, среди частных застройщиков популярны и монолитные. К их достоинствам можно отнести не только основательность и долговечность, присущую тем же плитам, но и возможность перекрывать помещения любой конфигурации. При этом к недостаткам относят большую массу плит, требующую усиленного основания и стеновых материалов повышенной прочности, и необходимость сборки опалубки. Поэтому многие самозастройщики, в том числе и умельцы нашего портала, предпочитают облегченную разновидность – монолитные перекрытия по профилированному листу, о которых и пойдет речь в материале. Рассмотрим:

  • Что такое монолитное перекрытие по профилированному листу.
  • Технология устройства сталежелезобетонных перекрытий.
  • Опыт участников портала по устройству безопорных монолитных перекрытий по профлисту.