Балки перекрытия из дерева: виды, подбор сечения и пример расчета

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.

Какой брус используется для перекрытия?

  • Необходимо только хорошо просушенное дерево – уровень влажности не более 20%. При высыхании дерево изменяется в объеме, порой даже коробится, что приведет к деформации потолка.
  • Порода дерева, если речь идет о деревянном строении, должна совпадать с породой остальной древесины. Степень усадки и реакция на температурные изменения у разного материала заметно отличается.
  • Бруски необходимо тщательно и со всех сторон, не забывая торцы, обработать антисептиками, так как дерево, обычно, подвержено гниению и составляет лакомый кусочек для насекомых.
  • Рекомендуется обработать материал также антипиренами – составы увеличивают огнестойкость.
Какой брус используется для перекрытия?
Какой брус используется для перекрытия?
Какой брус используется для перекрытия?
Какой брус используется для перекрытия?

При сооружении балочной системы выполняется еще ряд требований, которые влияют на выбор материала – его размеры и способ изготовления. Так, над помещениями с высокой влажностью балочная система дополнительно гидроизолируется. А если балки разделяют этажи с разным температурным режимом – например, жилой этаж и неотапливаемый чердак, то теплоизоляция должна быть усилена и выполняться по тем же требованиям, что и теплоизоляции стен. В этом случае утеплитель составляет ощутимую дополнительную нагрузку, и брус придется подбирать больших размеров.

Какой брус используется для перекрытия?

Достоинство и недостатки

Использование металлических балок

Каждый вид перекрытия обладает определенными достоинствами и недостатками. Деревянные перекрытия можно возводить в любом по сложности архитектурном месте. Деревянные балки не слишком тяжелы и вам не понадобится подъемная техника. На сооружение деревянного перекрытия, вам потребуются серьезные финансовые вливания.

Обратите внимание! Главным недостатком деревянного перекрытия является повышенная огнеопасность строения.

Коррозия металлических балок

Металлические балки отличаются долговечностью и сверхнадежностью. Они не горят, не гниют. Но даже несмотря на все эти плюсы, металлические балки применяются все реже. Во влажной атмосфере они подвержены коррозии, также они не отличаются хорошей тепло и звукоизоляцией.

Железобетонные балки долговечны, не горят, ими можно укладывать пролеты до 7,5 метров, но для их укладки требуется специальная подъемная техника.

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?

На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
  1. Максимальные значения нагрузки на перекрытие. Определяется нагрузка на одну балку, составляется эпюра усилий и на основании полученных данных по таблицам подбирается сечение.
  2. Длина пролета перекрытия. При расчетах этот параметр нужно увеличить и предусмотреть площадки для упора двутавровых балок.

    Расчет шага балок в зависимости от длины пролета

На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах

Шаг двутавров принимается стандартным 60 см и согласуется с размерами утеплителей 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.

На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах

Расчет прогиба балок

На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах
На какие параметры обращать внимание при расчетах

Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки

Количество балок, их размеры, шаг установки зависят непосредственно от площади помещения и предполагаемых нагрузок. Большинство экспертов считают, что оптимальной нагрузкой на перекрытия является 0,4 тонны на один квадратный метр площади (‬400‭ ‬кг/м2). В эту нагрузку включают вес самой балки, массу чернового и финишного покрытия пола сверху и потолка снизу, утепления, коммуникаций, а также мебель и людей.

СоветЛучшим сечением для прямоугольных деревянных балок считается с соотношением высоты к ширине 1,4 : 1.

Сечение зависит и от того, из какой древесины делаются перекрытия. Сейчас приведем средние рекомендуемые значения при шаге укладки в 60 см:

  • Если пролет составляет 2 метра, то минимальное сечение должно быть 7,5 на 10 см.
  • При длине пролета в 2 с половиной метра балка должна иметь размеры 7,5 на 15 см.
  • Если пролет трехметровый, то принято использовать балки 7,5 на 20 см.
  • При длине балки в 4 и 4,5 м принято использовать их с сечением 10 на 20 см.
  • Для постройки пятиметрового перекрытия используются перекладины с сечением 125 на 200 мм.
  • Шестиметровое перекрытие делается из балок размером 15 на 20 см.

Если шаг увеличивается, то следует увеличивать и величину сечения балки.

Приведем таблицу сечений деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки, при нагрузке 400 кг/м2:

Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки

 пролёт (м)/ шаг установки (м)

2,0

2,5

3,0

4,0

4,5

5,0

6,0

0,6 75х100 75х150 75х200 100х200 100х200 125х200 150х225
1,0 75х150 100х150 100х175 125х200 150х200 150х225 175х250

Если не планируется нагружать перекрытия (в случае нежилого чердака для хранения легких вещей), то допустимы меньшие значения нагрузок от 150 до 350 кг/м2. Вот значения для шага установки 60 см:

Нагрузки, кг/пог. м Сечение балок при длине пролета, м
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
150 50х140 50х160 60х180 80х180 80х200 100х200 100х220
200 50х160 50х180 70х180 70х200 100х200 120х220 140х220
250 60х160 60х180 70х200 100х200 120х200 140х220 160х220
350 70х160 70х180 80х200 100х220 120х220 160х220 200х220

В сети можно найти найти онлайн-калькуляторы для расчета несущей способности деревянных балок. Приведу ссылку на один из них:

Также, например, можно одну балку сечением 100х200 заменить двумя досками 50х200, сшитыми между собой болтами или гвоздями через каждый метр. Делают это по разным причинам:

  • нет в продаже балок с требуемым сечением;
  • доски с меньшим сечением весят легче, поэтому их можно поднять на верх в одиночку, и уже там скрепить.

Расчет нагрузки, действующей на перекрытие

Суммарное весовое усилие, которое должны выдержать балки, складывается из собственного веса конструкции перекрытия (включая вес заполнителя, утеплителя), эксплуатационной нагрузки – веса предметов обстановки, людей. Упрощенный расчет нагрузок выполняется на основании требований СНиП

Согласно нормативным данным:

  • предельная постоянная нагрузка на 1 кв. м чердачного облегченного перекрытия составляет 90 кг;
  • предельная постоянная нагрузка на 1 кв. м межэтажного перекрытия, предназначенного для хранения вещей, составляет 100 кг;
  • предельная постоянная нагрузка на 1 кв. м перекрытия первого этажа, на котором размещается мебель и домашнее оборудование, составляет 350 кг.

В соответствии со значениями того же СНиПа, переменная эксплуатационная нагрузка на 1 кв. м перекрытий всех типов составляет 50 кг. Значит, предельная суммарная нагрузка на 1 кв. м перекрытия во видам составит:

  • чердачное – 130 кг;
  • межэтажное – 150 кг;
  • первого этажа – 400 кг.
Расчет нагрузки, действующей на перекрытие

Ниже приведены ориентировочные варианты подбора популярных ширин и высот балок для настилания над различными пролетами.

С частотой укладки – 0,6 метра:

  • 75 мм х 100 мм – 2-метровый пролет;
  • 75 мм х 150 мм – 2,5-метровый пролет;
  • 75 мм х 175 мм – 3-метровый пролет;
  • 100 мм х 200 мм – 4-метровый пролет;
  • 100 мм х 200 мм – 4,5-метровый пролет;
  • 125 мм х 200 мм – 5-метровый пролет;
  • 150 мм х225 мм – 6-метровый пролет.

С частотой укладки – 1,0 метра:

  • 75 мм х 150 мм – 2-метровый пролет;
  • 100 мм х 150 мм – 2,5-метровый пролет;
  • 100 мм х 175 мм – 3-метровый пролет;
  • 125 мм х 200 мм -4-метровый пролет;
  • 150 мм х 200 мм – 4,5-метровый пролет;
  • 150 мм х 225 мм – 5-метровый пролет;
  • 175 мм х 250 мм – 6-метровый пролет.

Зная алгоритм расчетов, представленный в СНиПе , можно составить калькулятор, который будет точно определять оптимальное соотношение шага укладки каркаса перекрытия, сечения балок и длины пролета.

Еще один способ монтажа

Перекрытие второго этажа по деревянным балкам, описанное выше, имеет самую простую конструкцию. Использованный в этом случае утеплитель, к сожалению, препятствует проникновению на первый этаж только воздушных шумов. Ударные легко передаются по деревянному каркасу (через балки и доски). Если в доме нет маленьких детей и шуметь особо некому, такая простая конструкции может стать решением идеальным. В противном случае лучше устроить в доме перекрытие по балкам немного другого типа, собрав на втором этаже так называемые плавающие полы. Конструкция их довольно-таки сложна. Но при желании их можно смонтировать и самостоятельно. Как собрать плавающие полы

После установки балок в этом случае также сначала набиваются доски потолка первого этажа. Далее укладывается пароизолятор. Между балок устанавливаются жесткие плиты минеральной ваты или пенополистирола. Далее монтируется еще один слой звукоизолятора. В этом случае плиты лягут уже выше балок, а пол будет укрыт ими полностью.

Можно звукоизолировать межэтажное перекрытие по деревянным балкам и немного по-другому. В этом случае также используются плиты ваты. Но между балками они не устанавливаются. Стелют их поверх них сплошным ковром. Материал при этом будет слегка вдавливаться между балками, не касаясь досок потолка первого этажа. Далее несколько плит разрезают на полосы. Они необходимы для прокладки помещений на втором этаже по периметру. В последующем их можно будет закрыть плинтусом.

Поверх плит заливается бетонная стяжка толщиной примерно в 5 см. Для прочности ее нужно армировать стекой из прута 10 мм. Заливать бетон следует таким образом, чтобы он касался нарезанных полос ваты, а не стен дома. Поверх бетона нужно уложить листы фанеры, а затем – чистовой материал.

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. Схема деревянного перекрытия с разделенными балками

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Нижний черновой пол на межэтажных перекрытиях выполняется из досок с меньшим сечением.

Перекрытие второго этажа по деревянным балкам проводится по той же технологии, что и монтаж подвальных конструкций. Главное отличие межэтажного настила от напольного – наличие двойного чернового пола. При этом нижний черновой пол является потолком 1 этажа и выполняется из досок с меньшим сечением.

Строительство чердачных и межэтажных перекрытий проводится по следующей технологии:

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам
  1. В посадочные гнезда устанавливаются несущие балки.
  2. Снизу с помощью строительного степлера крепятся ветроизоляционная пленка.
  3. Снизу крепится черновой пол.
  4. В ниши между балками выстилается утеплитель. Это может быть минеральная вата, пенополистирол, либо эковата на основе расщепленной бумаги.
  5. Поверх утеплителя настилаются доски и проводится стяжка верхнего чернового пола.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Условно технологии усиления балок можно разделить на несколько видов:

  • реставрационные;
  • реконструкционные.

Реставрационные. В данную категорию входят такие способы, как усиление деревянными накладками, металлическими пластинами, обмотка углеволокном, протезирование. Рассмотрим каждый из вариантов более подробно.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Деревянные накладки

Монтаж деревянных накладок на поврежденную балку.

Поврежденные балки (сгнившие, надломленные, потенциально слабые) можно усилить с помощью деревянных накладок. Для этого саму балку зачищают наждачной бумагой, либо рубанком и обрабатывают антигрибковым препаратом. С обеих сторон выкладывают брус с меньшим сечением. Конструкцию стягивают с помощью шнуров и прошивают сквозными болтами.

Металлические пластины

Схемы крепежа поврежденной балки на пластины (рис. №1) и прутья (рис. №2).

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Несущую способность надломленных бревен восстанавливают с помощью металлических протезов по описанной выше технологии. Метизы прикладывают к зачищенной и обработанной балке и затягивают на ряд сквозных болтов.

Обмотка углеволокном

Схемы крепежа поврежденной балки на пластины (рис. №1) и прутья (рис. №2).

Углеволокно, наклеенное на поврежденный брус.

Технология восстановления перекрытий с использованием углеволокна отличается простотой и легкостью. Для этого поврежденное место проклеивается несколькими слоями углеродного материала.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Протезирование

Протезирование с помощью металлических протезов и накладок.

Протезирование с помощью металлических протезов и накладок.

Протезирование применяется для повышения прочности и износостойкости мест стыка бруса со стеной. Именно здесь из-за максимального давления чаще всего проявляются последствия коррозии и износа. Предупреждающие меры принимаются на этапе первичного монтажа конструкции. Металлические накладки пришивают с помощью болтов к шипу бруса. Усиленную конструкцию устанавливают в гнездо. Аналогом накладок является металлический протез. Его засверливают в тело балки и устанавливают в небольшое отверстие в стене.

Реконструкционная категория включает такие методы, как:

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам
  • установка опор (колон, вертикальных балок);
  • монтаж дополнительных балок.

Установка опор

Опорная свая в подпольном перекрытии.

При недостаточной несущей способности бруса его часто усиливают вертикальными опорами. Монтаж сваи позволяет перераспределить давление с балки на опору. Данная технология наиболее популярна при ремонтных работах на чердаках и под полом.

Дополнительные балки

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Частый шаг для бруса с недостаточным сечением.

При метровом шаге увеличить несущую способность деревянных балок перекрытия можно с помощью дополнительных брусьев. Для этого производится полный демонтаж перекрытия и установка бруса с шагом в 50 см.

Дополнительно об устройстве теплоизоляции

Сверху между балками следует уложить рулонный или плитный тепло- или звукоизолятор. Пустот и щелей следует избегать, поэтому материалы должны прилегать к балкам максимально плотно.

Нежелательно использовать обрезки, которые приходится стыковать между того чтобы снизить ударные шумы в перекрытии, по верхней поверхности балок необходимо уложить звукоизолятор. Его толщина должна составить 5,5 мм или больше. В данном случае речь идет об условиях, когда верхний этаж является жилым.

Определение нагрузки

Перекрытие совместно с находящимися на нем предметами создает деревянным балкам определенную нагрузку. Точно ее высчитать можно только в проектных организациях. Примерный расчет делают калькулятором, пользуясь следующими рекомендациями:

  • Чердаки утепленные минватой и подшитые доской отличаются минимальной нагрузкой, примерно 50 кг/м2. Расчет нагрузки выполняют по формуле: значение запаса прочности — 1,3 умножают на показатель максимальной нагрузки — 70.
  • Если вместо минваты применяется более тяжелый теплоизолятор и массивная подшивная доска, нагрузка увеличивается в среднем до 150 кг/м2. Определить общую нагрузку можно следующим образом: значение запаса прочности умножается на средний показатель нагрузки и ко всему приплюсовывается размер требуемой нагрузки.
  • Делая расчет для мансарды, нагрузку допускают до 350 кг/м2. Это связно с тем, что добавляется вес пола, мебели и др.

С этим определением разобрались, теперь идем далее.

Читайте также:  Изготовление бетонного перекрытия своими руками — познаем вместе