Деревянные балки перекрытия: размеры и расчет

Если в частном доме на внутренней конструкции планируется устройство перекрытия, состоящее из деревянных балок, важной составляющей подготовительного этапа станет расчет точных размеров, лучшего сечения реек и шаг, который следует отступать между ними. Рассчитывать размеры и количество реек необходимо, прежде всего, для экономии средств, а также, чтобы избежать недостачи стройматериала.

Таблица расчета нагрузок балок

При использовании для перекрытия досок, следует позаботиться о том, чтобы они не скручивались, когда на них будут действовать различные нагрузки.

Чтобы это обеспечить, следует устанавливать их на расстоянии не более чем 60 см одна от одной, а так-же, выполнить их обшивку при помощи жесткого листового или плитного материала, толщина которого будет больше 1,2 см.

Тут можно пользоваться фанерой, плитами ДСП, ЦСП либо же ОСП. Роль обшивки — силовой каркас, а следовательно, увеличение несущей способности деревянных перекрытий. Одновременно, не стоит забывать о том, что расположение короткой стороны плит должно быть перпендикулярным в сравнении с установленными балками перекрытий, а расположение соединений параллельных балкам должны быть вразбежку.

Для обеспечения удобного крепежа обшивочного материала к балкам предварительно набивается:

  • С нижней стороны — обрешетка;
  • С верхней — лаги.

Под обрешетку выбирают деревянные доски, имеющие сечение не менее 2 на 9 см, они закрепляются под углом 90 градусов к балкам, а расстояние между ними должно быть около 60 см . При уже готовой обрешетке, как подшивкой можно пользоваться гипсокартонными листами, толщина которых приблизительного равняется 1,2 см . расположение всех краев в плитах или листах, должно быть поверх опорных элементов в обрешетке или каркасе.

При монтаже пользуются саморезами, которые имеют длину на 4 см больше чем толщина гипсокартона, или другого плитного материала, используемого вами. Шаг крепления должен быть равным 20 см. Сверху, на установленные лаги обшивка может и не укладываться.

Как вариант, вместо лаг, можно установить доски с уже готовыми вертикальными распорками, сечение которых 10 на 4 см . Пи помощи них происходит усиление жесткости перекрытий, если высота досок, которые вы используете.

Монтаж распорок осуществляется в пролетах между балками, а расстояние между распорками не должно превышать 210 см по отношению к опорам балок и ближайшим вертикальным связям. При крепеже пользуются гвоздями или металлическими кронштейнами. В случае использования бруса в качестве балок, укрепление конструкции перекрытий не является обязательным.

Ну, вот и все, основные положения монтажа чердачных перекрытий изложены. Однако помните, услуги специалистов – это гарантия качества, так что ели вы хотите осуществить данные работы максимально быстро и качественно, лучше воспользоваться услугами профессионалов.

Ремонт и смена цокольных перекрытий

Условно к цокольным перекрытиям можно отнести полы по лагам. Столбы под лаги устанавливают из полнотелого красного кирпича марки М-75 на цементном растворе марки М-25 по утрамбованному грунту. Расстояние между столбами должно быть как между лагами 0,4…0,5 м и вдоль лаг 0,8…1,0 м.

Лаги укладывают по прокладкам из обрезков тёса в направлении «поперёк света» и «поперек хода» с расчётом, чтобы доски пола настилались «вдоль света» и «вдоль хода». Лаги и доски пола не должны доходить до стен на 20…30 мм.

Полы, расположенные на цокольном перекрытии, в отличие от полов по грунту и по лагам, не подвержены сезонным деформациям от случайных промерзаний и осадков грунта, так как опираются на основные фундаменты дома.

Проветриваемое подполье способствует лучшей сохранности деревянных конструкций в цокольном узле.

Балки цокольного перекрытия рассчитывают на полезную нагрузку 150 кг/м². Расстояние между несущими балками в зависимости от толщины досок пола составляет:

  • при толщине досок пола 28 мм — расстояние 60 см,
  • при толщине досок пола 36 мм — расстояние до 75 см.

Конструкция цокольного перекрытия на рис.1 применяется при высоте балок 18…20 см и толщине утеплителя не более 12…14 см.

Для укладки наката к балкам прибивают так называемые «черепные» бруски (рис.1 п.4) сечением 40х40 мм или 50х50 мм или выбирают в балках «черепа» (шпунты или врезки), отсюда и название «черепные» бруски. (рис.6)

При пролете цокольного перекрытия менее 3,5 м расчётная высота балок, как правило, меньше 18 см. В этом случае, чтобы обеспечить укладку утеплителя необходимой толщины, «чёрный» пол опускают и прибивают снизу балок, смотрите рис.2.

Наилучшим утеплителем для цокольного перекрытия является минеральная стекловата. При толщине 15 см она обеспечивает надёжную защиту пола от продувания и холода при расчётной температуре наружного воздуха до -40°С.

Сыпучие утеплители типа керамзита или шлака требуют увеличения высоты цокольного перекрытия и усиления несущих балок и «черного» пола.

В домах со стенами из кирпича и мелких железобетонных и бетонных блоков цокольное перекрытие может быть выполнено из железобетона. Такое решение оправдывается при наличии в доме большого подвала или встроенного гаража. При больших пролётах для сокращения расхода пиломатериалов возможно устройство железобетонных ригелей, на которые укладывают балки или лаги пола. Ориентировочное сечение железобетонных ригелей (при полезной нагрузке 150 кг/м²) приведено в табл.1:

Таблица 1: Размер сечения железобетонных ригелей для деревянных перекрытий.

п/п Длина ригеля, см Ед. изм. Расстояние между ригелями
200 см 250 см 300 см
1 2 3 4 5 6
1 400 мм 80х160 90х180 100х200
2 450 « 90х180 100х200 110х220
3 500 « 100х200 110х220 120х250
4 550 « 110х220 120х250 130х270
5 600 « 120х250 130х270 150х300

Теперь рассмотрим, как это можно сделать.

Длина деревянных балок перекрытия

Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.

Читайте также:  Как отремонтировать потолок в старом доме

В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм. При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету — расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся. Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.

Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м. Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать — 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые, а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использовать деревянные фермы.

Определение нагрузки, действующей на перекрытие

Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации. Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.

Для чердачного деревянного перекрытия, которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса — Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.

Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП ) составит:70х1,3 = 90 кг/м2, где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кг\м2. Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м2.

В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2.

В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:50+150х1,3 = 245 кг/м2, округляем до 250 кг/м2.

При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м2.В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 — 400 кг/м2.

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные – отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные – направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые . Из названия второго вида следует, что они . Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Деревянные перекрытия

Использование деревянных балок перекрытия

Балки, сделанные из хвойных пород дерева, являются основной деталью деревянного перекрытия. Оно состоит из самих балок, пола, наката и утеплителя. Если толщина досок пола не больше 30 мм, то промежуток между балками не должен превышать 50 см.

Обратите внимание! Деревянные балки перед монтажом надо обработать антисептиком, а концы, которые будут укладываться на стену, завернуть в несколько слоев рубероида. Торец балки оставляете открытым, чтобы дерево могло дышать.

Анкерными болтами закрепляете деревянные балки. На их боковые грани крепите черепные бруски. Делайте накат из досок или щитов, которые крепите саморезами к черепным брускам. По установленному накату делаете потолок.

Затем укладываете изоляцию, чаще всего для этого используют минеральную вату, пенопласт.

Пошаговое руководство по расчету размеров деревянных реек

Когда установлена возможная нагрузка на деревянные балки перекрытия, самое время приступить к вычислению сечения деталей и расстояния между ними при фиксации. Для примера возьмем нагрузку в 300 кв. м и пролет в 6 м. Тогда сечение балки предполагает использование формулы:

Размеры сечения = (20 × 22Н) / (В = 25). Эта формула создана ведущими инженерами и проектировщиками. Итак, получаем: (20 × 22) / 25 = 17,6 см – идеальные размеры деревянных балок перекрытия.

Что касается высоты, стоит изучить пропорциональность показателя толщине материала, который выбран в качестве надежного утеплителя. Между рейками в идеале следует закладывать не менее 30 см, но и не более 1,2 м. Ориентируйтесь на размеры блоков утепляющего полотна, фиксирующегося в межбрусочном пространстве, или на панели подшивки потолочной плоскости.

Шаг фиксации бруса должен соответствовать шагу стоек каркасной основы, как утверждают профессионалы, этот простой прием позволит добиться лучшей жесткости установки, надежности и прочности конструкции.

Если вы все еще не уверены в собственных силах, просчитывая размеры деталей, необходимых для обустройства перекрытия, изучите справочную информацию технических учебников, которая для удобства представлена в табличном варианте.

Настил наката рекомендации

Для того чтобы сделать потолок первого этажа, необходимо сделать накат. Этот этап работы может быть осуществлен с использованием самых разнообразных материалов.

Схема настила наката.

В самом распространенном варианте вдоль боковой стороны балки прибиваются черепные бруски. Такие бруски должны иметь сечение 40*40 или 50*50 мм. Они не должны выступать ниже основной балки. Именно на них впоследствии будут крепиться ровные доски, толщина которых должна быть в пределах 10-25 мм. Для того чтобы подбить потолок, можно применять листы фанеры. Используя листовой материал, можно получить идеально ровный потолок. Минимальная толщина фанеры в таком случае должна быть не менее 8 мм

Очень важно контролировать, чтобы края листов ложились именно на середину балки

Вместо использования черепных брусков можно сделать специальные пазы в балках. Для того чтобы использовать такой метод, сечение балки должно продумываться заранее.

Как вариант настила нижняя часть элементов перекрытия может оставаться открытой, для этого черепные элементы прибиваются не вровень, а немного выше. Таким образом настил осуществляется между балками.

После того как накат будет сделан, можно приступать к укладке пола второго этажа. Если вместо второго этажа располагается чердак, то достаточно выполнение чернового пола. Если же на втором этаже располагается комната, то пол необходимо делать из качественного материала. Деревянные доски будут укладываться непосредственно на лаги.

Таблицы расчета перекрытий

Расчет деревянных балок перекрытия в доме ведется по II предельному состоянию (по прогибам). Относительный прогиб 1/250 (по СНиП «Нагрузки и воздействия»). На практике это говорит о том, что балка перекрытия при нагружении ее равномерно распределенной нагрузкой 400 кг/м2 или 250, 200 кг/м2 в отдельных случаях, прогнется в центре на величину равную L/250, где L — расчетная длина балки (расстояние в свету между опорами).

Например, если расчетная длина балки 6 м (6000 мм), то прогиб в центре при максимальной нагрузке будет 6000/250 = 24 мм. Т.е. в данном примере 24 мм — максимально допустимый прогиб балки, при котором возможна комфортная эксплуатация перекрытия — не будет вибраций, скрипов, ощущения «батута».

Ниже приведены таблицы соотношения типа двутавровых балок, шага их установки, расчетной нагрузки и максимального пролета, при которых выполняются данные условия.

Примечания:

  • Балки серии W изготавливаются длиной 6 метров. Максимальный пролет, который они перекрывают 5,8м (при минимальном опирании 100 мм с двух сторон)
  • Балки серии L изготавливаются длиной до 13,5 метров.
  • Рекомендуемые шаги — 0,4 и 0,6 м для межэтажных перекрытий; 0,6 и 0,8 для чердачных перекрытий.
  • Максимальный пролет — расстояние «в свету» между соседними опорами.
  • Шаг балок — межосевое расстояние двух соседних балок.

Таблица расчета балок межэтажного и цокольного перекрытия

Расчет нагрузки 400 кг/м2 для деревянных перекрытий

Высота балки, мм Тип балок / шаг балок Максимальные пролеты, м 0,3 0,4 0,5 0,6
240 Балка GreenLum-240W 4,95 4,50 4,16 3,93
300 Балка GreenLum-300W 5,80 5,35 4,96 4,70
360 Балка GreenLum-360W 5,80 5,80 5,75 5,38
400 Балка GreenLum-400W 5,80 5,80 5,80 5,80
240 Балка GreenLum-240L 5,45 4,95 4,55 4,30
240 Балка GreenLum-240L с полкой 89 мм 6,05 5,50 5,10 4,80
300 Балка GreenLum-300L 6,50 5,90 5,45 5,15
300 Балка GreenLum-300L с полкой 89 мм 7,20 6,55 6,10 5,75
360 Балка GreenLum-360L 7,45 6,75 6,30 5,90
360 Балка GreenLum-360L с полкой 89 мм 8,30 7,50 7,00 6,60
400 Балка GreenLum-400L 8,10 7,35 6,80 6,40
400 Балка GreenLum-400L с полкой 89 мм 9,00 8,15 7,50 7,10
460 Балка GreenLum-460L 9,00 8,15 7,50 7,10
460 Балка GreenLum-460L с полкой 89 мм 10,00 9,05 8,40 7,90
500 Балка GreenLum-500L 9,60 8,70 8,05 7,60
500 Балка GreenLum-500L с полкой 89 мм 10,60 9,60 8,95 8,40
600 Балка GreenLum-600L 11,00 9,95 9,25 8,70
600 Балка GreenLum-600L с полкой 89 мм 12,00 11,00 10,20 9,60

Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия

Расчет для нагрузки 200 кг/м2 без нагрузки на деревянные перекрытия от стропильной системы

Высота балки, мм Тип балок / шаг балок Максимальные пролеты, м 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
240 Балка GreenLum-240W 5,65 5,52 4,95 4,68 4,50
300 Балка GreenLum-300W 5,80 5,80 5,80 5,60 5,35
360 Балка GreenLum-360W 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80
400 Балка GreenLum-400W 5,80 5,80 5,80 5,80 5,80
240 Балка GreenLum-240L 6,20 5,80 5,45 5,15 4,95
240 Балка GreenLum-240L с полкой 89 мм 6,90 6,45 6,05 5,75 5,50
300 Балка GreenLum-300L 7,40 6,90 6,50 6,15 5,90
300 Балка GreenLum-300L с полкой 89 мм 8,25 7,70 7,20 6,90 6,60
360 Балка GreenLum-360L 8,50 7,90 7,50 7,10 6,80
360 Балка GreenLum-360L с полкой 89 мм 9,45 8,80 8,30 7,90 7,55
400 Балка GreenLum-400L 9,25 8,60 8,10 7,70 7,40
400 Балка GreenLum-400L с полкой 89 мм 10,25 9,55 9,00 8,50 8,15
460 Балка GreenLum-460L 10,25 9,55 9,00 8,50 8,15
460 Балка GreenLum-460L с полкой 89 мм 11,40 10,60 10,00 9,50 9,05
500 Балка GreenLum-500L 11,00 10,15 9,55 9,10 8,65
500 Балка GreenLum-500L с полкой 89 мм 12,15 11,30 10,60 10,05 9,65
600 Балка GreenLum-600L 12,50 11,65 11,00 10,40 9,95
600 Балка GreenLum-600L с полкой 89 мм 13,30 12,90 12,15 11,55 11,05
Читайте также:  Какую марку бетона использовать для монолитного Перекрытие?

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

Произведем расчет швеллера для перекрытия исходя из следующих условий. Имеется помещение, размером 6х8 м. Шаг хлыстов швеллера перекрытия составляет р = 2 м. Логично предположить, что швеллер следует укладывать вдоль короткой стены, что позволит снизить максимальный изгибающий момент, действующий на него. Нормативная нагрузка на один квадратный метр составит 540 кг/м2, а расчетная – 624 кг/м2 (согласно СНиП, учитывая коэффициенты надежности для каждой составляющей нагрузки). Пусть швеллер перекрытия с каждой стороны опирается на стену длиной 150 мм. Тогда рабочая длина швеллера будет составлять:

  • L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

Нагрузка на один погонный метр швеллера составит (нормативная и расчетная соответственно):

  • qн = 540∙р = 540∙2 = 1080 кг/м = 10,8 кН
  • qр = 540∙р = 624∙2 = 1248 кг/м = 12,48 кН

Максимальный момент в сечении швеллера будет равен (для нормативной и расчетной нагрузки):

  • Мн = qн∙L2/8 = 10,8∙6,22/8 = 51,9 кН∙м
  • Мр = qр∙L2/8 = 12,48∙6,22/8 = 60 кН∙м

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

  • Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, где

Ry = 240 МПа – сопротивление стали С245, расчетное γ = 1 – коэффициент условий работы

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Задача перекрытий в здании – выполнять несущую и ограждающую функции, обеспечивать пространственную жесткость сооружения, его устойчивость, разделять этажи, соединять между собой стены, передавая им нагрузку. В малоэтажном строительстве есть несколько вариантов обустройства межэтажных перекрытий. Один из них – перекрытие по металлическим балкам. Их можно также использовать для устройства чердачных и подвальных перекрытий.

Преимущества металлических перекрытий

Металлоконструкции в отличие от деревянных балок надежнее в плане пожаробезопасности, стойкости к биологической угрозе (плесень, грибок). Они:

  • значительно прочнее деревянных балок, при меньшей толщине выдерживают большие нагрузки. Их использование позволяет сэкономить место, дать больше полезного пространства;
  • могут быть уложены на пролеты до 24 метров. Двутавровое (швеллерное) сечение металлопроката сохраняет статичность, устойчиво к изменениям амплитуды перекрытий, не подвержено прогибам.

К недостаткам металлических перекрытий многие относят невысокие теплоизоляционные, звукоизоляционные параметры, а также вероятность коррозии. Предотвратить последнюю можно путем тщательной антикоррозийной обработки металла перед монтажом. Чтобы устранить недостатки по звукоизоляции, концы двутавров оборачивают войлоком, наглухо заделывают в кирпичные стены цементным раствором, фиксируют анкерными болтами.

Большой вес металла, возможно, потребует применения крана при монтаже конструкции. Изменить размеры балок, обрезать или нарастить их, используя сварочный аппарат, будет очень трудно. Вследствие этого надо очень точно снимать размеры пролетов, прежде чем заказать металлопрокат на предприятии.

Единственные ограничения в применении перекрытий по металлическим балкам – финансовая сторона, а также размер, тип строения. Несущая часть постройки, стены здания должны выдерживать вес металлопроката, поэтому прежде, чем покупать материалы, надо рассчитать нагрузки на балочные перекрытия.

Расчет балочных перекрытий

При выборе сечения двутавровых балок, швеллера или уголка учитывают шаг установки (не больше одного метра), ширину пролета, суммарную нагрузку от кровли и наката. Для чердачного перекрытия расчетное значение 75 кг/кв. м. При устройстве межэтажного и цокольного перекрытий рабочая нагрузка увеличивается практически вдвое (150 кг/кв. м), поэтому сечение сортового проката также увеличивают. Он должен обладать достаточной несущей способностью.

Виды межэтажных перекрытий по металлическим балкам

При строительстве частных домов, коттеджей накаты на перекрытие по металлическим балкам делают:

  • деревянными, когда проемы между швеллерами заполняют досками. Это вариант сгораемого заполнения;
  • с использованием облегченной железобетонной плиты (несгораемое наполнение);
  • монолитными;
  • монолитными на несущий профнастил, последний имеет высокий профиль и дополнительные ребра жесткости.

Устраивая деревянный настил по металлическим балкам, между двутаврами укладывают деревянные щиты. Снизу к ним прибивают дранку и оштукатуривают потолок нижнего этажа. Для обустройства пола верхнего этажа на стальные балки кладут деревянные лаги, а на них пол. В пространстве между полом и щитами устраивают гидроизоляцию соответствующих элементов, насыпают шумоизоляционный материал.

При использовании сборных железобетонных плит их укладывают на верхние и нижние полки двутавра, делая зачеканку цементным раствором нижних ж/б плит и насыпав на них звукоизоляцию. К балкам снизу приваривают сетку, по которой оштукатуривают потолок. Сверху можно положить ОСП, а затем пол.

Ж/б монолит имеет лучшие характеристики в сравнении с ж/б плитами. Благодаря монолитной структуре, у него лучше параметры теплоизоляции и шумопоглощения. Приступая к расчетам монолитного перекрытия по металлическим балкам, за основу берите наружный периметр несущей стены. Для создания опалубки используйте водостойкую фанеру, удерживайте ее с помощью временных опор. Чтобы самостоятельно рассчитать толщину плиты, выбрать сортамент арматуры либо сетки для армирования, воспользуйтесь соответствующими справочниками и пособиями по проектированию и армированию железобетонных конструкций, СНИПами.

Изготовление монолитного перекрытия по профлисту – относительно новая технология. Поверх стальных балок крепят саморезами профнастил (несъемную опалубку), ими же крепятся листы между собой. Чтобы устранить проседание профлистов под них ставят временные опоры. Для увеличения прочности конструкции в пазы профлиста помещают армирующие стержни.

Правильные расчеты, соблюдение технологии монтажа и качество материалов – все это определяет качество междуэтажного перекрытия.