Как усилить деревянные балки перекрытия

Балки перекрытия – это опорные несущие конструкции в доме, необходимые для распределения различных типов нагрузок от вышележащих элементов и сооружений: предметов интерьера, верхних этажей, крыши. В зависимости от габаритов строения и типа предполагаемой эксплуатации, межэтажные перекрытия возводят либо из металлических двутавров, либо из более дешевых деревянных балок (цельных, клееных).

Общая информация о железобетонных балках

ЖББ, используемые в жилищном и промышленном строительстве, представляют собой бетонные конструкции, армированные стальными прутками и имеющие специальные приспособления (стропы) для их подъема и перемещения с помощью грузоподъемной техники. Ж/б балки, для изготовления которых используют бетон марок М300, М400 или М500, обладают повышенными прочностными характеристиками: поэтому они способны выдерживать существенные вибрационные нагрузки и изгибающие моменты.

К другим достоинствам ЖББ относят:

Общая информация о железобетонных балках
  • их надежность и прочность;
  • способность обеспечивать хорошую устойчивость возводимому зданию;
  • длительный эксплуатационный срок, так как изделия, практически, не подвержены коррозии и гниению;
  • их использование позволяет значительно сократить сроки строительства (благодаря простоте и скорости монтажа этих изделий);
  • высокий класс пожароустойчивости.

Но ЖББ имеют и некоторые минусы. Это:

  • Повышенная теплопроводность балок (по сравнению с деревом).
  • Возможность образования трещин, в которые с течением времени попадает влага и начинается коррозия металла. Все это привлдит к выводу конструкций из строя, то есть, уменьшению их надежности.

Важно! Как правило, трещины образуются в ЖББ, при изготовлении которых использовали обычную арматуру. Если заменить ее на предварительно напряженную (то есть, растянутую еще до заливки бетона), то существует возможность увеличить срок эксплуатации ж/б изделий, а, значит, и всего здания в целом.

Общая информация о железобетонных балках
  • Внушительный вес изделий. Поэтому для погрузки и разгрузки в обязательном порядке понадобится грузоподъемная машина.
  • Значительные денежные затраты, которые понадобятся для приобретения балок. В случае же самостоятельного их изготовления избежать определенных капиталовложений тоже не удастся (понадобятся материалы, приспособления и инструменты).

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Деревянные балки

Их чаще всего выбирают в качестве перекрытий в домах из дерева, бруса, в кирпичных домах и домах, построенных из газосиликатных блоков для мансардных перекрытий, а также в случаях, если хотят сэкономить на материалах, либо если мощность фундамента не рассчитана на тяжелые перекрытия между этажами, а также при нестабильных грунтах на участке.

Основной материал, используемый для балок подобной вариации – древесина лиственной и хвойной породы, тщательно просушенная и прошедшая специальную обработку, что позволяет улучшить её эксплуатационные и технические параметры. Подобное балочное перекрытие включает в себя непосредственно сами балки, утеплитель, накат и пол.

Преимущества:

  • удобство и простота монтажа;
  • приемлемая стоимость;
  • незначительный вес изделия.

Недостатки:

  • высокий уровень огнеопасности;
  • подверженность поражению жуком-короедом;
  • возможное гниение конструкции с течением времени;
  • конструкция перекрытия по деревянным балкам применяется только до четвертого этажа.

С целью упрощения расчета деревянной балки и выбора для нее сечений и шага мы приводим таблицу, которая поможет определиться с предварительным выбором сечений для однопролетных деревянных балок. Вам остается только собрать нормативные нагрузки:

При монтаже деревянные балки перекрытия укладываются на поперечные опоры, которыми может служить дополнительный брус, либо армопояс, залитый по периметру кладки стены. Поперечные опоры служат для равномерного распределения нагрузки на стены, и далее на фундамент дома. Части балок, укладываемые на стены, оборачиваются гидроизоляционным материалом. Обычно используют рубероид, при этом торцы не изолируют, что позволяет балке «дышать».

Самое главное при выборе материала для перекрытий по деревянным балкам — внимательно подбирать качественную древесину без трещин, повреждений, хорошо высушенную, с пропиткой от возгорания и гнили, а также с подходящим для постройки расчетным сечением балок.

Читайте также:  Укладка плит перекрытия на фундамент: особенности установки

В частном строительстве частая практика — использование монолитных бетонных перекрытий, либо других видов наиболее прочных перекрытий на нижних этажах постройки, и одновременное использование балочных перекрытий на более высоких этажах — например, мансарде. Делается это с целью облегчения общих нагрузок на фундамент.

Стальные балки

Металлические балки перекрытия выполнены из высокопрочного стального сплава по технологии горячего или холодного катания. Конструктивно представлены в виде двутавра, швеллера или уголка, при этом двутавровые балки имеют наибольшую востребованность и популярность. Укладка возможна, как «плашмя», так и на ребро.

Преимущества:

  • допустимы пролеты большей длины, нежели при использовании балок из дерева;
  • стойкость к воздействиям биологического характера и гниению;
  • огнеустойчивость.

Недостатки:

  • высокая цена;
  • возможно образование коррозии;
  • низкие звуко- и теплоизоляционные параметры;
  • для монтажа требуется специальная техника.

Железобетонные балки

Железобетонные балки перекрытия – оптимальный вариант для крупномасштабного строительства, способный выдержать даже существенные внешние нагрузки при большой длине обустраиваемого пролёта. Нагрузочные параметры представлены на очень высоком уровне.

Преимущества:

  • отсутствие прогибов;
  • повышенная несущая способность;
  • формирование длинных пролётов с различными формами.

Недостатки:

  • сложность монтажа;
  • потребность задействования специализированной техники.

Комбинированные балки

Комбинированная балка выполнена на основе сразу нескольких материалов, например, дерева и ОСП. Их использование распространено в частном строительстве при создании каркасных домов. Изделия могут иметь различную форму, но наибольшую распространённость имеет комбинированная двутавровая балка, способная эффективно сопротивляться разного рода внешним нагрузкам, выдерживая даже значительные напряжения.

Преимущества:

  • отличные прочностные данные;
  • стойкость к деформированию;
  • незначительный вес.

Недостатки:

  • высокая цена;
  • неудобство утепления плитным материалом.

Способы усиления деревянных балок

Предлагаемые в статье способы усиления деревянных балок перекрытия позволят продлить срок службы конструкций, где такие балки имеются. Процесс этот очень важный, а в некоторых случаях просто необходим. Ведь балки перекрытий изготовленные из дерева с течением времени приходят в абсолютную или частичную негодность, угрожая разрушению всего строения. Причин для этого много: сырость, грызуны, резкие перепады температур, да и просто естественный износ от переносимых нагрузок.

Содержание

  • Применение накладок.
  • Усиление металлом.
  • Увеличение площади сечения.
  • Армирование углеволокном.

Применение накладок

Применение накладок для усиления и ремонта балок перекрытия используется в том случае, когда есть повреждения на определенном участке. Смысл реставрационных работ заключается в установке с двух сторон проблемного места деревянных накладок, которые крепятся к целым частям бруса болтами в комплекте с гайками и шайбами.

Причем накладки можно ставить как с боков балки, так сверху и снизу. Однако, в любом случае для ремонта необходимо использовать высохшею древесину, обработанную антисептиком или антигрибковым раствором.

Если участок балки перекрытия поврежден до такой степени, что от него не осталось практически ничего ‒ накладки необходимо установить по всей длине балки: от одной стены до другой. В местах примыкания следует использовать металлические профили. В частности стальной протез, который представляет собой согнутую под 90º металлическую полосу или металлический прут соответствующего диаметра.

Усиление металлом

В продолжение темы способов усиления деревянных балок перекрытия с помощью стального протеза, нужно заметить, что металл применяется не только в местах примыкания балки к стене.

Его с успехом можно применять так же и в качестве накладок взамен деревянных. При этом любые металлические профили перед установкой должны пройти антикоррозийную обработку. Проще говоря, окрашены.

Кроме полос и профилей круглого сечения в качестве накладок можно использовать швеллер, уголок или просто листовой металл. Все металлические профили крепятся к участкам деревянных балок так же с помощью комплекта: болт, гайка, шайба.

Читайте также:  Плиты перекрытия из полистиролбетона в Симферополе

Принимая решение в пользу усиления деревянных балок металлом необходимо учесть тот факт, что металл стоит дороже дерева. К тому же, он имеет больший вес, что может быть служить дополнительной нагрузкой на саму балку.

Увеличение площади сечения

Увеличение площади сечения несущих деревянных балок оправдано в том случае, когда изначально неправильно был сделан расчет перед их установкой или в результате потери прочности в следствие естественного износа. Практически этот вариант похож на усиление с помощью деревянных накладок, но по всей длине балки.

Различие заключается в том, что между основной балкой и материалом для увеличения площади сечения прокладывается гидроизоляция. Кроме того, если усилители деревянные, их нужно обработать антисептиком. В случае варианта из металла, последний подлежит антикоррозийной обработке.

Если существует большой прогиб, перед установкой дополнительного материала балки следует выпрямить с помощью домкрата или установкой вертикальных опор из бруса круглого, или прямоугольного сечения.

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.

Заливаем межэтажное перекрытие по профнастилу: порядок действий

Предположим, что каркас из металлических балок — основных опор — готов. Рассказываем, как сделать межэтажные перекрытия из профнастила и бетона:

  1. Между металлическими балками монтируем временные деревянные подпорки из бруса 100х50 мм. Они не позволят профлисту деформироваться.
  2. На балки укладываем профнастил поперёк пролёта. Широкие гофры материала направлены вниз. Листы монтируем на 1-2 волны внахлёст.
  3. Фиксируем профнастил на несущих балках анкерами, которые для надёжности привариваем к каркасу. Листы скрепляем между собой саморезами или заклёпками.
  4. По периметру опалубки ставим деревянные доски-ограничители — они не позволят бетонной смеси перелиться. Если между досками есть щели — заделываем их монтажной пеной.
  5. Укладываем на профлист арматуру и арматурную сетку. Толщину и количество металлических стержней выбираем на этапе проектирования. Сначала укладываем арматуру вдоль «подошв» волн профлиста. Используем пластиковые подпорки — они приподнимают стержни примерно на 20 мм и не позволяют им сдвигаться. Внимание: на 1 «подошву» волны используем 1 стержень арматуры. На верхние волны профлиста укладываем сетку из арматуры с ячейками 200х200 мм. Её можно купить или сделать самостоятельно из арматуры толщиной не менее 3 мм. Стыки стержней свариваем либо скрепляем проволокой. Внимание: сетку укладываем на пластиковые подпорки высотой более 15 мм.
  6. Очищаем от грязи и пыли профлист и арматуру.
  7. Заливаем опалубку бетоном с помощью бетононасоса или вручную — «проходимся» вдоль каждого прогиба профлиста. Заливка должна перекрывать армирующую сетку и быть выше волны профнастила на 50 мм или более — в зависимости от проекта. Заливку осуществляем за один заход — старый бетон не должен смешиваться со свежим, иначе между ними образуется «шов», который снижает прочность монолита. Внимание: бетонировать опалубку рекомендуется при температуре выше +5о. При более низкой температуре надо использовать противоморозные добавки, а это приведёт к лишним расходам.
  8. Выравниваем бетон гладилкой.
  9. Уплотняем бетон виброрейкой — удаляем из него пузырьки воздуха.
  10. Дожидаемся, пока бетон «схватится». В зависимости от погоды, это может занять 2-4 часа. Внимание: чтобы бетон высох равномерно и в стяжке не было трещин, его надо увлажнять. Когда на его поверхности образуется корка, начинаем поливать бетон водой. Насколько часто и как долго это нужно делать — указано в нормативном документе для конкретной марки бетона.
  11. Ждём, пока бетон наберёт прочность (обычно это занимает 28 дней).
  12. Убираем временные подпорки и деревянную опалубку по краям.
  13. Если поверхность высохшего бетона неровная, обрабатываем её шлифмашиной.
Читайте также:  Как залить плиту перекрытия на ленточном фундаменте?

У нас получилась монолитная плита. Так она выглядит в разрезе:

Её верхняя часть будет полом, а нижняя — потолком. Сверху мы плиту отшлифовали, но снизу видны волны профлиста. Такой потолок в жилом доме будет выглядеть слишком индустриально.

Как сделать его более эстетичным? Всё просто: обшейте профлист гипсокартоном либо сделайте натяжной потолок.

Что делать, если укрепление балок невозможно

Если балки перекрытий не повреждены, однако с трудом выдерживают нагрузку и прогибаются, а их укрепление проблематично или нецелесообразно, нужно рассмотреть вариант обустройства дополнительных балок или поставить подпорки под уже существующие. В этом случае несущая способность конструкций будет усилена перераспределением нагрузки на дополнительные балки или стойки. Последние, естественно, будут передавать нагрузку на перекрытия нижнего помещения.

Новые балки-дублёры точно так же, как и существующие, закрепляются в гнезде, обустроенном в несущей стене. Установка же стоек — хоть и более простая задача, однако она зачастую сопряжена с дополнительным нежелательным эффектом — такие опоры могут загромождать пространство и мешать беспрепятственному проходу по помещению. Важна и визуальная составляющая — опоры желательно декорировать для того, чтобы они гармонично вписались в дизайн помещения.

Итак, мы рассмотрели несколько основных, наиболее распространённых способов укрепления балок. Выбор конкретного метода зависит как от степени износа конструкций и нагрузки на них, так и от умений строителя, наличия необходимого инструментария, финансовых возможностей и свободного времени мастера.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

А. Железобетонные конструкции

5.1. Расчет железобетонных конструкций, получивших повреждения и подлежащих усилению, производится в соответствии с указаниями главы СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции»* на нагрузки, фактически действующие на момент обследования, с учетом возможного их увеличения. ________________ * На территории Российской Федерации документ не действует. Действует СНиП 52-01-03, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

5.2. При расчете сечений усиливаемых элементов на прочность вводится коэффициент условий работы (см. табл.8), учитывающий изменение микроструктуры материала от физического износа конструкций, коррозию бетона и арматуры, характер повреждения и другие факторы.

5.3. При выборе конструктивного решения усиления конструкций необходимо обеспечить прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость конструкций, а также технико-экономическую целесообразность принятого решения в конкретных условиях строительства.

5.4. В методики расчета усиливаемых элементов введен ряд упрощений (в сторону некоторого увеличения несущей способности), позволяющих быстро и оперативно производить оценку технического состояния конструкций. Например, при расчете изгибаемых элементов при проверке прочности сечения не учитывается сжатая арматура.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСИЛЕНИЯ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Усиление в растянутой зоне

Усиление в сжатой зоне

1. Вычисляется высота сжатой зоны сечения (без учета сжатой арматуры)

Усиление плит

В случае если мощность достаточно большая, приходится разбирать часть существующего монолитного перекрытия, а после выполнить новое. Конструктор делает проект усиления бетонных конструкций в зависимости от планируемой мощности на перекрытие. Стальные балки выступают несущими компонентами новой конструкции. Размер, количество и сечение находятся в зависимости от величины нагрузки. Между балками возможно запроектировать плиту Клейна (наполнение из кирпича, которое армировано стержнями, а они уж опираются на полки) или железобетонную плиту.