Деревянные перекрытия. Расчет деревянных балок перекрытия

В частном строительстве довольно часто возникают ситуации, при которых применять железобетонные перекрытия невозможно или не совсем удобно. К таким случаям можно отнести монтаж перекрытия на каркасно-щитовом или деревянном доме.

Железобетонные перекрытия.

Основным материалом для устройства перекрытия в современном строительстве является железобетон.

Железобетонные перекрытия разделяются на сборные, монтируемые из готовых элементов заводского изготовления, монолитные, бетонируемые в опалубке на месте возводимой конструкции и сборно-монолитные.

До освоения и внедрения в практику строительства сборных конструкций железобетонные перекрытия выполнялись монолитными.

перекрытия – неиндустриальны, трудоемки, требуют расхода лесоматериалов на опалубку и большого количества стали. В современном строительстве монолитные перекрытия применяют в случае, когда они являются основным элементом, обеспечивающим пространственную жесткость здания, в зданиях сложной формы (в плане), а также при значительных динамических нагрузках на перекрытия.

В зависимости от нагрузки пролеты до 3м можно перекрывать гладкой плитой толщиной 60-100мм. При пролетах более 3м устраивают ребристые перекрытия (рис. 9.5), состоящие из плиты (3); главных балок (прогонов) (1); и второстепенных балок (ребер) (2). Расстояние между главными балками от 4 до 6м, а между ребрами при толщине плиты 70-100мм – от 1,5 до 3м. балки многопролетных перекрытий представляют собой неразрезную конструкцию. Опорами главных балок являются колонны (или несущие стены), опорами ребер (второстепенных балок) – главные балки (прогоны).

Для получения гладкого потолка при ребристом перекрытии устраивают штукатурку по стальной сетке, прикрепляемой к ребрам снизу, или крепят листы сухой штукатурки на специальных подвесках, так называемый подвесной потолок. На верхнем этаже гладкий потолок может быть получен устройством монолитного железобетонного перекрытия ребрами вверх. Ребристые перекрытия имеют прямоугольную сетку колонн.

Рис. 9.5. Монолитные железобетонные перекрытия. 1 – главная балка; 2 – второстепенная балка; 3 – плита.

В случае, когда расстояния между колоннами в обоих направлениях перекрываемого помещения одинаковы, перекрытия могут быть кессонного типа, т.е. главные и второстепенные балки имеют одинаковую высоту сечения.

Рис. 9.6. Общий вид железобетонного монолитного кессонного перекрытия.

В этом случае на потолке образуются прямоугольные или квадратные углубления, по-французски – кессоны. Экономически кессонные перекрытия менее выгодны, чем обычные ребристые, и применение их оправдывается главным образом архитектурными соображениями.

Преимущество монолитных железобетонных перекрытий заключается в эффекте увеличении жесткости благодаря образованию сплошного диска. Минимальная высота плиты сплошного сечения должна составлять 1/35 пролета. Железобетонные однопролетные плиты сплошного сечения экономичны только при пролетах до 4,5м; они же выгодны и в акустическом отношении из-за большой массы.

монолитные железобетонные плиты армируются в одном или двух направлениях стальными сетками. Верхняя арматура краев плиты служит для предохранения ее опорных частей от смятия вышерасположенной нагрузки или для заделки в стену. Верхняя арматура над опорами в неразрезных перекрытиях служит для восприятия растягивающих усилий от отрицательных изгибающих моментов.

В настоящее время достатка бетона полной заводской готовности на строительную площадку осуществляется в автомобилях, что приводит к отсутствию дорогого бетоносмесительного оборудования на строительной площадке, гарантирует качество бетонной смеси, устраняет со строительной площадки источники шума. Монтаж перекрытий из бетона, доставляемого на место работ, стал существенно экономичным благодаря развитию эффективных систем опалубки.

К монолитным перекрытиям можно отнести перекрытия по стальным балкам с монолитным заполнением (рис. 3).

Рис. 9.7. Монолитные перекрытия по стальным балкам: а – ребристые; б – арочные; 1 – стальная балка; 2 – монолитный железобетон; 3 – затирка поверхности.

Принцип работы

Согласно ГОСТ 26519-85 «Конструкции железобетонные заглублённых помещений с перекрытием балочного типа. Технические условия» формула расчёта полезной нагрузки железобетонных балок перекрытия складывается из следующих характеристик:

  • Нормативно-эксплуатационная нагрузка на балки перекрытия с определённым коэффициентным запасом. Для жилых зданий данный показатель нагрузки составляет 151 кг на м2, а коэффициентный запас равен 1,3. Получаемая нагрузка – 151*1,3=196,3 кг/м2;
  • Нагрузка от общей массы блоков, которыми закладываются промежутки между балками. Блоки из лёгких материалов, к примеру из пенобетона или газобетона, показатель плотности которых D-500, а толщина 20 см будут нести нагрузку – 500*0,2=100 кг/м2;
  • Испытываемая нагрузка от массы армированного каркаса и последующей стяжки. Вес стяжки с толщиной слоя 5 см и показателем плотности 2000 кг на м3 будет образовывать следующую нагрузку – 2000*0,05=100 кг/м2 (масса армировки добавлена в плотность бетонной смеси).

Показатель полезной нагрузки железобетонной балки перекрытия составляется из суммы всех трёх перечисленных показателей – 196,3+100+100=396,3 кг/м2.

Выбор балок для перекрытия

Существует несколько видов деревянных балок:

  1. из цельного бруса;

Цельный брус

  1. сбитые из досок;

Возможный вариант

  1. из круглого леса.

Весь дом из кругляка

Балки из бруса

Этот строительный материал применяется чаще всего, основным плюсом является его доступная цена и экологичность. Основной минус – это тот факт, что чаще всего брус изготавливается из сердцевины дерева, которая уступает по плотности внешним слоям. Из-за этого возможен прогиб бруса, что крайне нежелательно.

Схема по прогибу бруса

Отдельная разновидность бруса – клееный брус. По своей нагрузочной способности он значительно превосходит цельный. Изготовление такого бруса возможно по индивидуальным размерам, что позволяет значительно сэкономить время на его подгонку и монтаж.

Читайте также:  Электрика в деревянном доме: схемы + монтажные инструкции

Клееный брус будет лучше

Сбитые из досок балки

Данная конструкция также превосходит цельный брус по своим характеристикам. Правильным вариантом получения такого бруса необходимого размера является склеивание досок клеем «Клейберит» или его аналогом. Затем производится закрепление досок деревянными стержнями на этом же клею (Узнайте здесь, что такое пенодиатомитовый кирпич).

Перемычки из сбитых досок

Можно делать вот так

Балки из круглого леса

Практически все специалисты рекомендуют использовать для балок круглый лес. Связано это с его хорошими характеристиками. Балки из круглого леса способны выдерживать большую нагрузку.

Можно из кругляка делать

Обратите внимание! Качественное деревянное перекрытие должно быть из сухой древесины хвойных пород. Только в этом случае вы получите полную уверенность в том, что перекрытие не будет подвержено гниению при правильном монтаже и эксплуатации.

Сухой брус

Узнать сечение балки и необходимое межосевое расстояние можно  по таблице:

Размеры балки, мм

Длина пролета

3,5м

4,5м

5,5м

Балки для цокольных и межэтажных перекрытий

Брусья                                                              Расстояние между центрами балок
140*180

1550 мм

1200 мм

1000 мм

800 мм

700 мм

150*200

1650 мм

1300 мм

1000 мм

900 мм

160*220

2000 мм

1700 мм

1400 мм

1100 мм

Доски                                                              Расстояние между центрами балок
50*160

800 мм

600 мм

450 мм

50*200

1250 мм

900 мм

700 мм

550 мм

450 мм

80*180

1550 мм

1200 мм

900 мм

700 мм

550 мм

450 мм

Балки для чердачных перекрытий

Брусья                                                        Расстояние между центрами балок
140*180

1800 мм

1400 мм

1200 мм

1050 мм

150*200

2400 мм

2000 мм

1650 мм

1400 мм

160*220

2500 мм

2000 мм

1750 мм

Доски                                                         Расстояние между центрами балок
50*160

1200 мм

900 мм

650 мм

500 мм

420 мм

50*200

1850 мм

1350 мм

1050 мм

800 мм

650 мм

550 мм

450 мм

80*180

2400 мм

1750 мм

1350 мм

1050 мм

850 мм

700 мм

600 мм

Вывод

Деревянные перекрытия между этажами основаны на брусе, параметры которого, размеры и качество должны соответствовать ГОСТ и СНиП. Видео в этой статье наглядно показывает процесс сооружения междуэтажной конструкции из дерева.

В частном строительстве межэтажное перекрытие возводится обычно из деревянных балок. Во-первых, материал вполне доступен, во-вторых, отличается небольшим весом, так что с сооружением потолка можно справиться собственными силами и без применения специального оборудования. Ну а, в-третьих, дерево – прекрасный теплоизолятор.

О чём пойдет речь:

Варианты перекрытия для разных помещений

В зависимости от типа помещения деревянные перекрытия могут иметь разное строение. Всего возможно три варианта:

  • для цокольных перекрытий, где характерна разность температур и повышенная влажность, требуется применение пароизоляции, повышенного слоя теплоизоляции и специальной отражающей плёнки или фольги;
  • для межэтажных перекрытий, которым свойственна более простая структура, в связи с равномерным температурным режимом и стабильным уровнем влажности обязательно необходима шумоизоляция;
  • для чердачных перекрытий, если они не отапливаются, используется такое же наполнение, как и для цокольных, с тем отличием, что расположение изоляторов происходит в обратном порядке из-за направления действия холода.

Более подробно о строении разных перекрытий будет написано ниже.

Перекрытия по деревянным балкам

При строительстве дома, многие предпочитают вместо железобетонных межэтажных перекрытий, устраивать перекрытия по деревянным балкам или лагам.

Это вполне оправдано. Ведь деревянные перекрытия по лагам гораздо легче железобетонных, а при малой несущей способности грунта появляется возможность строить менее массивные фундаменты.

Немаловажным является и стоимость деревянного межэтажного перекрытия. Она в несколько раз дешевле железобетонного. Цена дерева значительно ниже, при этом нет необходимости в использовании подъёмных кранов, а балки перекрытия можно уложить самостоятельно.

Многие задаются вопросом «Как произвести расчет балок перекрытия?», «Какое сечение должно быть у балки?», «Через какое расстояние их устанавливать?»

В данной статье, мы попытаемся ответить на данные вопросы, а так же расскажем о том, как устроено деревянное перекрытие по балкам, как правильно они должны быть закреплены в стене и приведем таблицу, по которой вы с лёгкостью произведете расчет балок перекрытия.

Начнем с основного несущего элемента – балок перекрытия. Как правило, балка представляет из себя деревянный брус, высотой от 100 мм до 300 мм и толщиной 75-200 мм. Укладывается она с шагом от 60 до 100 см. Сечение бруса подбирается в каждом отдельном случае индивидуально и зависит от длины пролета и возможных нагрузок. Чуть ниже будет представлена таблица, для расчета деревянных балок перекрытия.

Кроме бруса, для деревянных балок перекрытия можно использовать сколоченные между собой доски, поставленные на ребро. Самым экономичным вариантом, будет использование в качестве балок бревен, обтесанных с трех сторон.

Крепление балок перекрытия к стене

В статье «Межэтажные перекрытия» мы рассказывали о том, каким образом железобетонные и деревянные перекрытия должны монтироваться в стену из газобетонных блоков.

В данной части рассмотрим, узел опирания деревянного бруса на кирпичные стены.

Как мы уже писали выше, длина опирания бруса на стены должна составлять минимум 15 см.

Прежде чем положить балку, ее необходимо подрезать с торца под углом 600, обработать весь брус антисептиком и обернуть концы в два слоя рубероид для предотвращения загнивания.

Читайте также:  Межкомнатные перегородки из пеноблоков: разбираем по пунктам

После чего, на стену стелиться рубероид, на который укладывается доска-подкладка. Она служит для распределения точечных нагрузок от балок на всю поверхность стены.

Перекрытия по деревянным балкам

На подкладку кладут балку перекрытия, приколачивают к ней анкер из стальной полосы, который в последствии заделывается в кирпичную кладку.

При установке деревянных балок нужно оставить температурный зазор не менее 3 см для компенсации линейного расширения древесины.

Если балки опираются на внутреннюю несущую стену, то конструкция аналогична предыдущей, с той лишь разницей, что балки перекрытия соединяются друг с другом при помощи металлической ленты. Более наглядно всю схему можно увидеть на рисунке.

Укладывать деревянные балки начинают с самых крайних. Сначала их выравнивают по уровню, а за тем по ним кладут остальные. Для выравнивания остальных балок по высоте, под их концы подкладывают обрезки досок.

Устройство пола по деревянным балкам

После укладки балок, можно приступить к настилу перекрытия. Существуют различные конструкции межэтажных перекрытий. Все они строятся по одному принципу.

Приведем только общее устройство для чердачного и перекрытия первого этажа. Перекрытия между первым и вторым этажами утеплять нет необходимости, потому что температура на этих этажах примерно одинакова.

Чердачное перекрытие делается по следующей схеме: на балки перекрытия снизу подшиваются пароизоляция, после которой набиваются доски, вагонка, плиты ОСБ или другое покрытие. Далее укладывается утеплитель нужной толщины.

В статье «Утепление крыши» мы рассматривали, как самостоятельно подсчитать необходимую толщину утеплителя для крыши. Для чердачного перекрытия расчет проводится таким же образом.

Далее на балки расстилается гидроизоляционная пленка. При желании, поверх нее можно настелить деревянное покрытие.

Утепление на первом этаже немного отличается. В данном случае пароизоляционная пленка располагается сверху, а гидроизоляция снизу. Более подробно об устройстве деревянного пола на лагах читайте в статье «Устройство деревянного пола»

В окончании статьи, предлагаем вам посмотреть видео из которого вы узнаете как простым способом сделать звукоизоляцию межэтажного перекрытия по деревянным балкам.

Калькулятор деревянной двутавровой балки

    Проектирование и расчёт любых деревянных конструкций регламентируется специальными документами, сводами норм, правил и техническими кодексами. За всё время существования строительной отрасли их существует великое множество, и разобраться в них, порой, очень не просто.

Некоторые нормы заменяются новыми, некоторые отменяются совсем, вводятся новые требования, поправки, дополнения и т.д. В основе этого калькулятора лежит документ СНБ «»Деревянные конструкции», однако, на данный момент в Беларуси действует другой документ: ТКП «Деревянные конструкции. Правила расчёта».

В этом документе имеется раздел «Указания по проектированию балок», в котором, в свою очередь, записано: «Расчет клеефанерных балок по предельным состояниям несущей способности необходимо выполнять в соответствии с ТКП EN 1995-1-1 Проектирование деревянных констркуций. Общие правила».

Последний документ (Технический Кодекс устоявшейся Практики) уже полностью идентичен европейскому стандарту EN 1996-5:2008 Eurocode 5: Design of timber structures — Part 1-1, на что указывают буковки EN в названии документа (введён в РБ в 2009 году). Тем не менее, калькулятор написан на основе СНБ ! Тому есть парочка причин.

     Во-первых, действующий ТКП подразумевает разделение пиломатериала по 18 классам прочности!!! Я попробовал обратиться в лесхоз с вопросом продажи мне доски класса С40.

Думаю, вы без труда догадаетесь, какой ответ я получил =)  Не смотря на то, что эта лесопилка была государственная, и не самая маленькая в области они не могут обеспечить нормальную сортировку даже по трём сортам, не говоря уже о 18 классах, для сортировки по которым требуется обязательное наличие лаборатории, проверяющей чуть-ли не каждую доску на разрыв, сжатие, смятие и т.д. В общем, на практике лесхозы пользуются ГОСТом от 80-го года и в ближайшем будущем купить доску класса С40 или D70 просто невозможно. 

     Во-вторых, действующий КТП активно ссылается на другие европейские документы, в частности по клеям, которые в бесплатном варианте недоступны никак, я искал (это интеллектуальная собственность разработчиков) и этот нюанс накладывает ограничение на получение некоторых исходных данных для расчётов.

     В-третьих, я просто не смог до конца разобраться в хитростях новых формул, а они отличаются… Кроме того, эти два документа (КТП

2012 и КТП EN 1995-1-1) ссылаясь друг на друга имеют разные данные (например, в одном из них 4 класса длительности воздействия нагрузки, а в другом 5; в одном 5 классов эксплуатации — а в другом 3, отличаются так же и коэффициенты модификации, частные коэффициенты материалов и т.д.)

      Действующий КТП всё-же не прошёл совсем уж мимо. Из него был взят коэффициент прочности системы, который позволяет учитывать распределение нагрузок в случае наличия соответствующих связей между балками. Так же калькулятор рассчитывает равновесную влажность древесины исходя из температуры и влажности воздуха, и назначает соответствующий класс эксплуатации по ТКП

   Кроме уже упомянутых ТНПА использован СНиП «Нагрузки и воздействия», из которого взяты стандартные величины нагрузок, снеговые и ветровые нагрузки, а так-же все возможные коэффициенты, связанные с определением величин нагрузок.

    Вам помог этот калькулятор? Возможно, он сэкономил вам несколько кубов доски?

  • А может, благодаря расчёту вы добились отличной жёсткости перекрытия за минимальные средства?
  • Или просто сберегли себе спину, отказавшись от подъёма неоправданно здоровенных балок для этого перекрытия?
  • Возможно, вы смогли решить сложную техническую задачу перекрытия большого пролёта, за которую никто не брался?     Вы можете поблагодарить автора за труд над этой программой и поддержать сайт небольшим вознаграждением,
  • которое пойдёт на развитие этого ресурса, совершенствование программ и прочие добрые дела!
Читайте также:  Как положить балки перекрытия на газобетон

Сайт не коммерческий. Без вашей поддержки он просто не сможет существовать!

Спасибо!

Устройство

По назначению данные конструкции разделяются на следующие виды:

  • цокольные,
  • межэтажные,
  • чердачные.

Цокольные и чердачные перекрытия требуют усиленной теплозащиты в силу высоких перепадов температур. Для межэтажных оборудуется качественная шумоизоляция, если на верхнем этаже будут находиться жилые комнаты. Конструктивно они состоят из следующих элементов:

  • балки,
  • подшивное перекрытие,
  • изоляционные слои,
  • накат,

Второй способ устройства деревянных перекрытий: между брусьями укладываются плиты минеральной ваты. Затем поперек них прикрепляются лаги, которые обшиваются накатом. Третий способ выполняют, как 2-ой, но добавляют еще 1 слой лаг и утеплитель между ними. Таким способом осуществляется усиление несущей способности всей конструкции.

При монтаже деревянных перекрытий допускается наращивать балки. Для этого в месте соединения двух брусьев запиливают замок длиной 0,5-1 м. Элементы скрепляют между собой болтами. Конструкция будет более надежной, если концы наращенного бруса расположить на стене фасада. Кроме этого их надо пропитать битумом, а практически незаметное свободное пространство заложить утеплителем.

В целом конструкция перекрытия выглядит следующим образом:

  • крайние балки располагаются на опорном брусе (мауэрлате) или на верхней металлической обвязке;
  • следующие укладываются с шагом минимум 0,5 м (шаг тем меньше, чем больше длина пролета);
  • крепление к срубу осуществляется при помощи надставок, прикрепленных болтами;
  • между надставками при помощи длинных гвоздей закрепляются вкладыши.
Устройство

Надставки применяются в случаях, когда уже уложена теплоизоляция, например, плиты минеральной ваты. Монтаж утеплителя снизу вверх осуществить легче и быстрее, поэтому часто используется такой прием. Для надставок берут брус 100 мм.

Разновидности деревянных перекрытий

Классический способ монтажа основан на устройстве несущей части из балок и заполнения пустого пространства. Для этого сбивают накат, состоящий из прилегающих плотно друг к другу щитов или досок. Следует отметить, что для работ часто используется не цельный или клееный брус, а деревянная двутавровая балка для перекрытий, отличающаяся легким весом и высокой прочностью. При помощи такой балки можно осуществить быстрый монтаж перекрытий.

Сама конструкция двутавровой балки делает ее отличным материалом для возведения каркасных домов. Таким образом, весь каркас и перекрытия собираются из одного материала, при этом монтаж не требует применения тяжелой техники. Конструкция двутавровой балки состоит из следующих элементов:

  • доски-полки из прочной древесины обеспечивают хорошие несущие характеристики;
  • пространство между ними занимает плита OSB; она удешевляет себестоимость изделия, уменьшает вес, что благоприятно сказывается на общем весе дома и его давлении на фундамент.

В заключение следует отметить преимущества деревянных перекрытий для частного домостроения. Домовладельцу не надо нанимать тяжелую технику вследствие небольшого веса бруса. Затраты на строительство минимальные, так как брус и доску можно приобрести из хвойных пород. Материал обладает высокими звукоизолирующими и теплосберегающими свойствами. Крепления осуществляются болтами или длинными гвоздями, что также является легким, быстрым и удобным способом монтажа.

Чтобы перекрытие было максимально надежным, следует подбирать точные размеры балок, используемых для работы. Так, например, расчет деревянных балок – неизменная часть работы перед их изготовлением, в расчет при этом берут длину балок и их сечение. Длина как деревянных, так и металлических балочных конструкций, зависит от ширины планируемого перекрытия, а сечение нужно просчитывать в зависимости от шага, нагрузки и длины пролета.

В Интернете можно найти специальные онлайн калькуляторы, помогающие выполнить расчеты онлайн, но далеко не все доверяют калькулятору, поэтому мы расскажем, по каким формулам и как именно производится расчет балок перекрытия.

Усиленная и облегченная балка, их плюсы

Деревянные двутавровые балки имеют много достоинств перед другими несущими перекрытиями. Прежде всего, они не подвержены изгибу и скручиванию. Никакая усушка не влияет на размеры и конфигурацию изделия.

Благодаря этому, полы всегда бывают ровными и без всякого скрипа, а кровельное покрытие не подвергается деформации. Если они используются в качестве межэтажных перекрытий, то потолки будут идеально ровными. Применяя в строительстве деревянный двутавр, можно решить сразу несколько задач, так как им можно манипулировать. Другими словами, использовать балку можно соответственно конструкции: там, где требуется выдерживать большую нагрузку, применяется усиленный двутавр.

Усиленная и облегченная балка, их плюсы

А если при расчетах выяснится, что можно применить облегченную двутавровую опору, то это будет неплохим решением для экономического эффекта. Такой подход при возведении перекрытий в результате может сберечь как пиломатериалы, так и определенную сумму денег.

Варианты облегченных балок

Какими бывают деревянные перекрытия

Балки перекрытия деревянные используются практически для всех уровней дома. Балочный каркас необходимо предусмотреть для следующих типов конструкции:

Какими бывают деревянные перекрытия
  • подвальное или цокольное перекрытие (пол первого этажа);
  • междуэтажное перекрытие;
  • чердачное перекрытие.
Какими бывают деревянные перекрытия

Толщина несущего бруса для чердака составляет от 10 до 20 см

Какими бывают деревянные перекрытия

От типа зависит нормируемая полезная нагрузка, которая берется в расчет деревянных балок перекрытия. Также разница будет в толщине утеплителя и его необходимости.

Какими бывают деревянные перекрытия

Между балками над подвалом обычно укладывают от 5 до 15 см минеральной ваты, пенопласта или экструдированного пенополистирола. В междуэтажных конструкциях достаточно будет предусмотреть пару сантиметров для звукоизоляции. На холодном чердаке требуется больше всего материала. Здесь толщина может составлять от 10 до 20 см. Точные значения зависят от климатического района строительства.

Какими бывают деревянные перекрытия

Иногда подвальное перекрытие предпочитают делать не из дерева, а из металла и железобетона. В этом случае в качестве несущих балок используют двутавр или швеллер, а бетон заливают в опалубку из профлиста. Такой вариант будет надежнее при вероятности подтопления. Также он будет лучше сопротивляться сырости из подвала.

Какими бывают деревянные перекрытия