Как рассчитать размеры деревянных балок перекрытия

Деревянные балки перекрытия представляют собой несущие конструкции в здании. Они распределяют нагрузку от расположенных выше элементов – крыши, чердака, верхних этажей, при этом выступают не только опорой, но и придают жесткость всей постройке, выполняя роль своеобразного каркаса строения.

Причины ослабления несущих способностей перекрытия

Не только течение времени может быть виновно в том, что перекрытие провисает, появляются скрипы и вибрация. Есть ряд возможных причин этого явления:

  • использование при строительстве недостаточно прочных материалов – размеры доски или бруса меньше рекомендуемых, некондиционная древесина, пиломатериалы из «мертвого леса» и т. п.;
  • увеличение нагрузки на перекрытие пот отношению к расчетной из-за изменения назначения помещений, чердак превратился в мансарду – необходимо усилить балки;
  • применение при укладке перекрытия материалов естественной влажности – в этом случае по мере высыхания бруса или доски происходит его деформация и растрескивание;
  • протечки на крыше – попадающая на плоскость перекрытий влага постепенно разрушает древесину, да еще и «открывает ворота» бактериальной флоре, плесени, грибку;
  • повреждение массива балки при монтаже или хранении;
  • некомпетентность строителей.

Также на древесину пагубно влияют любые перепады влажности и температур, отсутствие специальной антисептической обработки, попадание агрессивных химических сред и поражение насекомыми. Иногда колония муравьев может уничтожить несущие элементы перекрытия менее, чем за один летний сезон.

Причины ослабления несущих способностей перекрытия

Совет для тех, кто только начал строиться: не допускайте перечисленных выше явлений чтобы не ремонтировать балки перекрытия досрочно. Но если неприятность уже произошла, придется провести работы по устранению последствий и укреплению перекрытия и его несущих элементов.

Чтобы определить состояние несущих балок, необходимо рассчитать предельно допустимый прогиб элемента. Норма – 1/300 часть от длины балки. То есть, при длине 3 метра прогиб в центральной части не должен превышать 10-12 мм. Если значение больше – требуется ремонт – усиление и укреплении несущего компонента перекрытия.

Как все устроено

Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна — невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.

Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию. От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.

Для решения второй и третьей задач межбалочное пространство заполняется утеплителем — стекло- или минеральной ватой, пенополистиролом, эковатой и прочими материалами. Их выбор — тема для отдельного исследования; на нем мы не станем заострять свое внимание.

Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

  • На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .
  • По ним без крепления укладываются доски толщиной от 25 мм.
  • По настилу расстилается пароизоляционная пленка . Она перекрывает и доски настила, и балки.
  • Между балками укладывается утеплитель .
  • Сверху он застилается гидроизоляцией (чаще всего в этой роли выступает обычный полиэтилен с проклеенными швами между полотнами).
  • По гидроизоляции настилается черновой пол — непосредственно по балкам (при достаточной толщине половой доски) или по перпендикулярным им лагам. В первом случае между балками и настилом набивается контробрешетка — рейка толщиной 20 мм, оставляющая под настилом просвет для вентиляции.

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.

Читайте также:  Как провести дымоход через деревянное перекрытие

Краткая инструкция по установке балок чердачного перекрытия

Балки углубляются в несущие стены на 200 мм. Так как дерево соприкасается с бетоном, кирпичом, блоками и пр., края балок требуют более тщательной антисептической обработки и гидроизоляции.

Шаг 1: В кирпичной кладке сделайте монолитную ленту фундамента под укладку балок перекрытия. Это поможет надежно закрепить бруски к основанию. На основу уложите гидроизоляционное полотно.

Шаг 2: Сделайте разметку для балок, согласно проекту дома. Первым нужно установить центральный брус. Он может иметь большее сечение и служить для установки вертикальных стоек под коньковый брус.

Чтобы сократить расход теплоизоляции, соотнесите размер материала с шагом брусков перекрытия заранее. Так вы минимизируете обрезки и сделаете слой изоляции цельным, а значит, более качественным.

Шаг 3: Края балок обработайте антисептиком для древесины и оберните гидроизоляционной пленкой. Можно окунуть концы балок в битумную мастику и уложить их на слой рубероида.

Шаг 4: Выкладывайте брусья на несущие перекрытия по разметкам. С обеих сторон балки закрепите усиленными стальными уголками.

Замена перекрытий

Замена перекрытий, является наиболее часто встречающимся видом работ при ремонте квартир в старом фонде. Это связано с технологиями строительства, применяемыми во времена застройки старого фонда в Санкт-Петербурге. В качестве балок перекрытий наиболее часто использовались дерево и металл. Не смотря на то, что эти материалы очень технологичны, обеспечивают высокую надежность и используются в современном строительстве, они имеют свои характерные особенности при использовании их в качестве перекрытий в жилых домах и производственных зданиях.

В домах старого фонда, в основном, встречаются перекрытия двух типов: с металлическими балками перекрытия, как правило, это двутавры различного сечения, а также с деревянными балками из брусьев или бревен. Балки укладывались с шагом от 1 до 1,5м., не зависимо от конструкции балок, заполнение между ними, так называемый «дощатый или деревянный подбор», выполнялось из деревянных досок большого сечения. Чистовые полы, в основном, также деревянные. Большинство домов в Санкт-Петербурге многократно подвергались реконструкции и перестраивались, поэтому можно встретить комбинированные перекрытия и из деревянных и металлических балок, ж/б перекрытия и даже перекрытия из подручных материалов: железнодорожных рельсов и малообработанных бревен.

Основные причины усиления и замены перекрытий в старом фонде

Разрушение балок перекрытий в результате воздействия влажности.

В домах старого фонда это касается как металлических так и деревянных перекрытий.

Неудовлетворительный влажностный и тепловой режим в помещениях и протечки приводят к биологическим поражениям древесины балок, а проще говоря, к гниению и соответственно, к разрушению и потери несущей способности. В основном, гниение балок наблюдается в места заделки их в стенах, поэтому при предпроектном обследовании необходимо обращать внимание на эти места.

Металлические балки также поддаются коррозии вследствие воздействия повышенной влажности, вплоть до потери несущей способности, наиболее часто это происходит в местах расположения санузла, ванны и кухни.

Потеря несущей способности в результате механических воздействий

Учитывая большой возраст домов старого фонда 100 лет и более, за это время балки могли подвергаться экстремальным воздействиям в результате частичных разрушений или повреждений здания. В момент воздействия такие повреждения были не выявлены, в результате часть балок могут быть повреждены, при этом на целые балки долгое время воздействовала повышенная нагрузка, значительно превышающая проектные значения. К примеру, во время Великой Отечественной войны, большое количество зданий было повреждено и затем восстановлено в условиях крайне сжатых сроков и нехватки ресурсов без должного обследования и технического надзора. Конечно, в таких случаях требуется замена перекрытий или их усиление.

Прогиб балок перекрытий от нагрузок

Как известно, все балки перекрытий работают в режиме упругих деформаций, величина которых не должна превышать заложенных в проекте значений. Замена перекрытий и их усиление требуются, когда выполняется капитальный ремонт квартиры, ремонт пола или заливка пола стяжкой в старом фонде, т.к дополнительные нагрузки могут значительно увеличить допустимый прогиб балок. Наиболее склонны к большим значениям прогибов металлические балки, менее деревянные балки перекрытий. Большинство существующих балок перекрытий в квартирах старого фонда не удовлетворяют требованиям современных СНиП, поэтому почти всегда, выполняется замена перекрытий или их усиление.

Часто можно наблюдать и обратную ситуацию. Межбалочное пространство в квартирах старого фонда обычно заполнено своеобразной засыпкой, служащей звукоизоляцией перекрытия и состоящей из различных составляющих: шлака, песка, остатков штукатурки и другого строительного мусора, остававшегося от ремонтно-строительных работ. По тем или иным причинам, после демонтажа существующих полов, балки перекрытий, как правило, расчищают и от засыпки, вес которой может доходить до нескольких десятков тонн. В результате снижения нагрузок прогиб в балках резко уменьшается, что может привести к повреждению отделки потолков у соседей нижележащего этажа, которая может быть довольно дорогой и даже иметь декоративную лепнину под защитой КГИОП. Не надо говорить какими затратами обернется ее восстановление.

Читайте также:  Заливка проемов между плитами перекрытия /инструкция с фото

Чтобы работы по усилению и замене перекрытий были выполнены с минимальными затратами, необходимо обращаться только к профессионалам.

Основные этапы по выполнению работ по усилению и замене перекрытий в домах старого фонда включают в себя следующие пункты:

  • Обследование перекрытий
  • Составление проекта
  • Составление сметы на работы
  • Непосредственное выполнение работ
  • Составление актов на скрытые работы и приемка технадзором
  • Сдача объекта заказчику

Ряд дефектов, допускаемых при монтаже балки (ригеля) и стропильной фермы

Как и любой другой вид строительных работ, монтаж железобетонных балок и ригелей может

Заделка перекрытия в наружную стену: а — опирание балки на стену; б — заделка плит перекрытия: 1 — стена, 2 — подкладка, 3 — заделываемый конец балки, 4 — плита перекрытия.

Ряд дефектов, допускаемых при монтаже балки (ригеля) и стропильной фермы

быть выполнен с различными дефектами. Наиболее часто встречающимися считаются:

  • смещение оси балки (ригеля) с оси колонны;
  • смещение балки (ригеля) в плоскости рам поперечного характера;
  • неверно выполненное соединение балки (ригеля) с колонной;
  • осуществление укладки балки (ригеля) на стену из кирпича без обеспечения специальной опорной подушки;
  • имеющееся отклонение ригеля (его плоскости) от вертикали;
  • выполнение монтажных работ с использованием балки (ригеля) с имеющимися явными дефектами.

Согласование усиления перекрытий – обязательное или добровольное?

Так как перекрытия относятся к основным несущим конструкциям здания, любые виды работ на них требуют согласований. Это касается даже случаев, когда непосредственно на перекрытиях не ведутся строительные работы, однако воздействия и повышенные нагрузки на них можно устранить только усилением. Согласования обязательны в следующих случаях:

  • если усиление перекрытий предусматривает проект реконструкции жилого или нежилого здания – проект проходит экспертизу, после чего оформляется разрешение на строительство;
  • если проводится перепланировка или переустройство помещений в МКД – при проектировании нужно оформить технические заключение о состоянии несущих конструкций, а работы можно выполнять после согласований в МосЖилИнспекции.

Не нужно проходить согласование перепланировки, если строительные работы будут проводиться в нежилых зданиях. В этом случае проект утверждает сам собственник (заказчик).

Усиление перекрытий путем укрепления швов между отдельными плитами.

Технические характеристики – как не ошибиться при выборе

Деревянные балки эффективны при закрытии пролёта в 2,5-4 м. Максимальная длина – 6 м, при большей протяжённости не обойтись без монтажа опорных колонн или иных конструкций.

Крепление стропил к балкам перекрытия из дерева осуществляется посредством стальных пластин, уголков и скользящих опор. При определении сечения за стандарт принимают общую нагрузку в 350-400 кг/м2 для перестраховки. Оптимальное соотношение высоты и ширины изделия 1,4:1. Необходимая длина деревянных балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать, дополнительно нужно учесть размеры заступов на стену — не менее 12 см, для бруса — не менее 15 см.

Ширина доски для балки варьируется в пределах 4-20 см, высота 10-30 см, диаметр брёвен может достигать 11-30 см. В зависимости от габаритов балки, шаг укладки составляет 0,3-1,2 м (как правило, 0,6-1 м).

Расстояние между балками перекрытия из металла колеблется в пределах 1-1,2 м. Номер (размер) балки при нагрузке в 400 кг/м2 выбирается исходя из длины обустраиваемого пролёта и шага укладки. Так, при пролёте в 6 м и шаге 1-1,2 м оптимален 20 двутавр (высота 20, ширина 10 см); пролёт 4 м, шаг 1-1,2 м — №12 (высота 12, ширина 6,4 см); пролёт 3 м, шаг 1-1,2 м — №10 (высота 10, ширина 5,5 см).

Современная бетонная балка перекрытия способна закрыть проём длиной в 3-7,5 м, а укладка проводится с шагом в 1-1,5 м. Минимальная высота элемента составляет 1/20 часть длины пролёта, ширина рассчитывается исходя из пропорции 5:7 (5 — ширина, 7 — высота).

Размеры балок перекрытия комбинированного типа могут быть самыми разными. Для серии W наибольшая длина составляет 6 м, категория L предусматривает длину до 13,5 м. Основное отличие между группами заключается в типе бруса. В первом случае это струганое изделие, прошедшее камерную сушку, во втором — клееные балки перекрытия, соединённые из отдельных элементов посредством особой технологии, что придаёт итоговому продукту повышенную жёсткость, прочность и надёжность.

Читайте также:  Как правильно монтировать панели перекрытия

Как закрепить стропила на балках перекрытия

Kikimora 7903 0 4

Ещё один вариант, как закрепить балку, не трогая потолок – уложить её торцами на консоли, закрепленные на стене на нужной высоте.

Деревянные консоли подчеркивают выбранный стиль

Последние два способа единственно возможные для легких подвесных гипсокартонных или натяжных потолков, если вы заранее не подумали о закладных элементах. Но их можно использовать только для цельных, не сращенных по длине балок. Да и сами они не должны быть очень длинными, иначе со временем провиснут, не будучи зафиксированы по всей протяженности.

Если взять длинный и тяжелый брус, то единственным способом, как исправить прогиб балки, будет установка под него подпорок. Но их можно обыграть, превратив в декоративные колонны или стойки с полками.

Вот так, например

Деревянные фальшбалки можно купить или сделать своими руками. Для этого понадобятся хорошо высушенные обрезные доски. Если взять сырые, то даже при идеальной подгонке стыков они со временем станут заметны, так как древесина будет усыхать.

Погружная пила с направляющей шиной

  • Берем три доски, намечаем размеры и отпиливаем по длине и ширине. На этом этапе можно сразу провести предварительную декоративную отделку каждой дощечки. Например, состарить поверхность, удалив из верхнего слоя мягкие волокна с помощью металлической щетки или насадки на дрель.

Браширование древесины

  • Затем погружной пилой срезаем у боковых дощечек одну продольную сторону, а у лицевой – две.

После среза подгоняем, если надо – шлифуем срезы наждачкой

Как закрепить стропила на балках перекрытия
  • Смазываем стыки клеем – столярным, ПВА или специальным мебельным, прижимаем их друг к другу и закрепляем стык финишными гвоздиками или просто тоненькими гвоздиками с откушенными шляпками.

Вид изнутри

  • Когда конструкция схватится, шлифуем внешние углы наждачной бумагой, если есть щели – заделываем их шпаклевкой, после высыхания которой, шлифуем ещё раз и покрываем всю деталь декоративным составом – лаком, пропиткой, краской.

Здесь видно гвоздик. Чтобы добиться более естественного вида балки, гвозди желательно вбивать не по прямой линии и с разным шагом

Теперь о том, как сделать подобную фальшбалку, если нечем аккуратно срезать торцы. Для этого после обрезания и шлифовки заготовок к боковым частям изнутри прикручиваются небольшие бруски такой же длины. Саморезы должны войти в тело доски, но не выйти наружу.

Затем в каждом бруске на смежных гранях между точками крепления просверливаются отверстия для фиксации лицевой панели.

Схема изготовления

Прежде чем прикрутить лицевую планку, на нижние грани брусков тоже нужно нанести клей. Дальше – та же обработка, что и в предыдущем варианте.

Шаг крепления – не более 50 см

Осталось надеть фальшбалку на бруски и зафиксировать её саморезами, утопив шляпки и заделав углубления шпаклевкой. Если короб сравнительно легкий, можно сделать это финишными гвоздиками почаще – вряд ли они будут заметны на такой высоте.

Построить дом своими руками не так сложно, как кажется с первого взгляда. Единственным элементом, при возведении которого у неопытных строителей могут возникнуть затруднения, является крыша. От нее зависит степень комфорта при проживании в доме. Разберемся с таким моментом, как крепление стропил к балкам перекрытия.

Усиление отверстий в пустотных плитах перекрытий

В строительстве многоэтажных жилых домов и промышленных зданий повсеместно используются пустотные плиты перекрытия. Они являются одними из самых востребованных железобетонных изделий. С их помощью устраивают межэтажное и подкровельное пространство.

Круглопустотные плиты выпускают любых размеров, но при необходимости легко рубятся, несмотря на высокие прочностные характеристики.

Усиление отверстий в пустотных плитах перекрытий

Каждое отверстие в плите перекрытия заполнено воздухом, поэтому эти изделия обладают хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Эти изделия изготавливаются из тяжелого бетона, внутри них проложена продольная стальная напрягаемая арматура. Чтобы под весом вышеуложенных стен, края плит не деформировались, их заделывают легким бетоном. Что приводит к улучшению тепло- и звукоизоляционных свойств. Марка бетона, применяемого для изготовления пустотных плит, по прочности В15 или В25, а по морозостойкости F50. Стандартные размеры изделий: толщина – 220 мм, длина – от 2,4 до 6,3 м, ширина – от 1 до 1,8 м.