Деревянные перекрытия. Расчет деревянных балок перекрытия

Перекрытия по деревянным балкам связывают этаж строения с чердачным помещением, цокольным или верхним этажом. Конструкция служит для равномерного распределения нагрузок на стены здания и является основанием для чернового покрытия пола верхнего помещения и обшивки потолка нижнего.

Особенности деревянных конструкций

Обращают на себя внимание эксплуатационные достоинства перекрытий, среди которых можно выделить:

  • конструктивные качества древесины как строительного материала – прочность, долговечность, способность к обработке экологичность;
  • универсальность конструкции – ее применяют для укладки на цоколь, с ее помощью отделяют чердак;
  • высокая теплоизоляционная и звукопоглощающая способность.

К свойствам древесины, влияние которых на строительную конструкцию желательно устранить, относят:

  • горючесть,
  • восприимчивость к влаге,
  • биологическую незащищенность,
  • способность к деформации,
  • невысокую (по сравнению с бетоном) прочность.

Чтобы нейтрализовать возможные отрицательные последствия от проявления этих качеств, деревянные перекрытия:

  • облицовывают гидроизолирующими материалами,
  • обрабатывают химическими средствами — антисептиками, антипиренами;
  • защищают с помощью минеральных массивов,
  • изготавливают сборные конструкции из нескольких элементов.

Конструкция перекрытий различается в зависимости от следующих факторов:

  • назначения – чердачного, межэтажного, подвального;
  • вида материалов, из которого изготовлены балки – досок, брусьев, бревен, двутавровых балок;
  • типа заполнения межбалочного пространства – саманного, дощатого, щитового, легкобетонного.

В зависимости от того, над какими помещениями и этажами настилаются перекрытия, могут различаться виды защиты. Обычные межэтажные плоскости обрабатываются шумоизоляционными и термоизолирующими материалами, потолки над цоколем дополнительно обрабатываются влагостойкими составами.

Типовая конструкция перекрытия на балочных опорах

Устройство деревянного перекрытия между этажами обычно отличается от конструкции потолка по ряду параметров, прежде всего, по способу укладки деревянных балок и толщине. Если при обустройстве потолка деревянные несущие элементы чаще всего опираются на стены или специально сформированный бетонный пояс, то перекрытие между этажами приходится врезать в стены коробки. Соответственно, требования к прочности балок и толщине перекрытия между этажами намного жестче, чем для потолка.

Конструктивно деревянное перекрытие собирается из следующих деталей:

  • Опорные деревянные балки, воспринимающие вес всех элементов конструкции, массу мебели, бытовой техники, людей, – всего, что находится этажом выше;
  • Подшивка фанерой или плитами ОСБ потолочной поверхности;
  • Система лагов с досками пола верхнего этажа;
  • Уложенные на деревянную обрешетку маты или плиты теплоизоляции;
  • Пленка гидроизоляции от протечек влаги с пола этажом выше и обязательно пароизоляция, препятствующая проникновению водяных паров в элементы деревянного перекрытия с нижнего этажа.

Устройство деревянного перекрытия между этажами в значительной степени напоминает кровельный пирог обычной двухскатной крыши, но существует одна особенность. Если стропила имеют хотя бы одну точку крепления на шарнире, то деревянные балки перекрытия между этажами чаще всего приходится укладывать по свободно-скользящей схеме, без фиксации в точках опоры. При условии, что расстояние между стенами не более 3 м.

Такие схемы используют в домах с кирпичными и бетонными стенами, где жесткость коробки позволяет применять самоустанавливающиеся деревянные перекрытия. Что это дает? Независимо от осадки здания и давления на пол верхнего этажа, плоскость перекрытия будет оставаться в одном и том же положении.

Если длина балок деревянного перекрытия превышает 4,5 м, или стены дома изготавливаются из слабых материалов, например, газобетонных блоков, пенобетона, арболита, несущие перекрытия между этажами обязательно нужно укреплять дополнительными уголками, анкерами, подкосами и штыревыми заделками.

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.

Перекрытия досками на и другие ходовые размеры

Вот какие балки на пролете 4 метра допускаются нормативами. Чаще всего при строительстве деревянных перекрытий используются доски и брус так называемых ходовых размеров: 50х150, 50х200, 100х150 и т.д. Такие балки удовлетворяют нормам (после расчёта), если планируется перекрывать проём не более четырех метров.

Читайте также:  Основные требования к сращиванию балок перекрытия

Для перекрытия длиной в 6 и более метров размеры 50х150, 50х200, 100х150 уже не подходят. Деревянная балка более 6 метров: тонкости

Балка для пролета 6 метров и более не должна делаться из бруса и досок ходовых размеров.

Следует запомнить правило: прочность и жёсткость перекрытия в большей степени зависят от высоты балки и в меньшей степени – от её ширины.

На балку перекрытия действует распределённая и сосредоточенная нагрузка. Поэтому деревянные балки для больших пролетов проектируются не «впритык», а с запасом по прочности и допустимому прогибу. Это обеспечивает нормальную и безопасную эксплуатацию перекрытия.

50х200 — перекрытие для проема 4 и 5 метров.

Для расчёта нагрузки, которую выдержит перекрытие, надо обладать соответствующими знаниями. Чтобы не углубляться в формулы сопромата (а при строительстве гаража это точно избыточно), обычному застройщику достаточно воспользоваться онлайн-калькуляторами по расчёту деревянных однопролётных балок.

Leo060147Пользователь FORUMHOUSE

Самостройщик чаще всего не является профессиональным проектировщиком. Всё, что он хочет знать, – это какие балки нужно смонтировать в перекрытии, чтобы оно отвечало основным требованиям про прочности и надёжности. Это и позволяют высчитать онлайн-калькуляторы.

Пользоваться такими калькуляторам просто. Чтобы сделать расчеты необходимые значения, достаточно ввести размеры лаг и длину пролёта, которые они должны перекрыть.

Также для упрощения задачи можно применить готовые таблицы, представленные гуру нашего форума с ником Roracotta.

RoracottaПользователь FORUMHOUSE

Я потратил несколько вечеров, чтобы сделать таблицы, которые будут понятны даже начинающему строителю:

Таблица 1. В ней представлены данные, которые отвечают минимальным требованиям по нагрузке для полов второго этажа – 147кг/кв.м.

Примечание: так как таблицы основаны на американских нормативах, а размеры пиломатериалов за океаном несколько отличаются от сечений, принятых в нашей стране, то применять в расчётах нужно графу, выделенную жёлтым цветом.

Таблица 2. Здесь приведены данные по усреднённой нагрузке для полов первого и второго этажей – 293 кг/кв.м.

Таблица 3. Здесь приведены данные под расчётную увеличенную нагрузку в 365 кг/кв.м.

Виды и особенности деревянных перекрытий

Любые перекрытия могут быть межэтажными, цокольными и чердачными. Для каждого из них есть своя инструкция по устройству, учитывающая нюансы их местоположения и эксплуатации.

Межэтажные

Межэтажные перекрытия в доме из газобетона отделяют друг от друга жилые отапливаемые помещения с примерно одинаковым микроклиматом.

Состоят они обычно из следующих слоев:

Схема межэтажного перекрытия

  • Накат из досок или деревянных щитов, подшитых к балкам или уложенных на черепные бруски, прибитые к нижней части балок. В случае использования двутавровых балок доски настилаются в нишу между ними, черепные бруски не нужны.

Накат из плит ОСП по двутавровым балкам

  • Слой шумоизоляции, уложенный на дощатый накат.
  • Прибитые поперек балок лаги.
  • Деревянный пол или выравнивающий настил под другие виды напольного покрытия: линолеум, ламинат, плитка, паркет и т.д.

Схема пирога межэтажного перекрытия

Совет. Пространство под полом должно проветриваться, поэтому между ним и слоем шумоизоляции необходимо оставить вентиляционный зазор.

Отделка перекрытия снизу может осуществляться любыми потолочными материалами – вагонкой, гипсокартоном, панелями. Но иногда балки оставляют открытыми, если этого требует стиль интерьера. В этом случае на них сверху настилают черновой пол, а затем укладывают все остальные слои.

Деревянное межэтажное перекрытие газобетонного дома с открытыми балками

Цокольные

Технология устройства перекрытия над неотапливаемым подвалом мало отличается от уже описанной.

Но имеет свои важные особенности:

  • Пристальное внимание уделяется антисептированию всех деревянных элементов, которые могут пострадать от идущей снизу сырости и конденсата.
  • Слой теплоизоляции должен быть достаточным для поддержания в жилых помещениях комфортной температуры. Его толщина зависит от климатических условий и температуры в цокольном этаже.
  • Под утеплитель необходимо уложить гидроизоляционную пленку, чтобы не допустить проникновение в него из подвала влаги, снижающей теплоизоляционные свойства материала.

Устройство гидроизоляции

  • Сверху утеплитель закрывают пароизоляцией, чтобы предотвратить образование в нем конденсата, возникающего из-за разницы температур в холодном подвале и теплой комнате.

Устройство пароизоляции

Для справки. Чтобы не допустить увлажнения утеплителя, его всегда изолируют гидроизоляционными материалами с холодной стороны и пароизоляционными – с теплой.

Чердачные

Как вы уже поняли, при устройстве своими руками чердачного перекрытия гидро- и пароизоляция тоже нужны, но располагаются они иначе: первая над утеплителем, вторая под ним.

Схема устройства чердачного перекрытия

Ещё одно отличие заключается в том, что на чердаке нет нужды устраивать сплошное напольное покрытие, если он не используется в качестве хозяйственного помещения. Достаточно уложить на балки доски или устроить трапы на случай ревизии элементов кровли.

Слой утеплителя также должен быть достаточно толстым, дабы теплый воздух из жилых помещений не покидал их через перекрытия.

Читайте также:  Армопояс в доме: в каких случаях требуется и как сделать

Расчет деревянной балки перекрытия

Если в своем будущем доме Вы планируете устройство деревянного междуэтажного и чердачного перекрытия, то Вам необходимо знать расстояние между балками и их оптимальное сечение. А для этого делается специальный расчет. Без него Вы рискуете оказаться на нижележащем этаже или потратить на закупку материалов лишние деньги.

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

Конечно, расчет деревянных балок — это достаточно нудное и долгое занятие. Поэтому для ускорения процесса и для быстрой проработки сразу нескольких вариантов был создан данный калькулятор. С его помощью можно проверить несущую способность (расчет по прочности — I группа предельных состояний) и жесткость (расчет по прогибу — II группа предельных состояний) следующих балок:

  • Тип 1 — цельная деревянная балка.
  • Тип 2 — клееная балка из досок.
  • Тип 3 — клееная балка из шпона LVL.
  • Тип 4 — обрезанное бревно.

Рассчитывается балка на изгиб, как шарнирно опертая с равномерно-распределенной нагрузкой, в соответствии со СНиП II-25-80 (СП ) «Деревянные конструкции» [1], который можно скачать здесь. Для удобства некоторые таблицы необходимые для расчета вынесены в отдельную статью [2].

Кроме выше перечисленного данный калькулятор способен рассчитать общий объем балок и их стоимость.

Тип 1

Условия эксплуатации:

Длина пролета (L) — расстояние между двумя опорами балки. Например, для стен, это расстояние между двумя внутренними гранями этих стен.

Шаг балок (Р) — шаг, с которым предполагается укладывать балки. Обычно он составляет 500-1000 мм.

Вид перекрытия — здесь Вы должны выбрать, какое перекрытие (междуэтажное или чердачное) будет в данный момент рассчитываться. Для справки, чердачное — это перекрытие над последним этажом в случае, если чердак не жилой.

Длина стены (Х) — длина стены, на которую опираются балки с одной стороны.

Срок службы — предполагаемое время до замены балок.

Температура — максимальная температура, при которой будут эксплуатироваться конструкции.

Влажность — расшифровывается так: Эксплуатационная влажность древесины/Максимальная влажность воздуха при температуре 20 °С. Чаще всего, для жилых помещений — это до 12%/до 65%.

Характеристики балки:

Материал — порода древесины, из которой сделана балка.

Длина (А), ширина (В), высота (Н) балки — размеры рассчитываемой балки.

Сорт древесины — из какого сорта древесины выполнена балка.

Пропитка — имеется ввиду глубокая пропитка антипиренами под давлением.

Коэф. mб — коэффициент для балок с высотой сечения более 50 мм. Выбирается по таблице 4 [2]. Если высота сечения балки ниже 50 мм, то ставится цифра 1.

Нагрузка:

Нормативные и расчетные нагрузки — максимальные нагрузки, которые действуют на балки перекрытия. Для сбора нагрузок Вы можете воспользоваться специальным примером.

Коэф. mд — вводится в случае, если напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок.

Цена за кубометр — стоимость 1 м3 пиломатериала.

Тип 2

Здесь и в последующих типах будут рассматриваться только новые переменные.

Толщина слоя (Т) — толщина досок, из которых склеивается балка.

Коэф. kw — коэффициент, определяемый по таблице 11 [2].

Тип 3

Тип балки — рассчитываются балки типа Ultralam (таблица 15 [2]).

Тип 4

Диаметр балки (D) — диаметр оцилиндрованного бревна, из которого была сделана балка путем его обрезки с одной или двух сторон.

Результат

Расчет по прочности:

Wбалки — момент сопротивления рассчитываемой балки.

Wтреб — требуемый момент сопротивления.

Запас — в случае, если Wбалки < Wтреб - в графе показывается отрицательное значение с указанием процента нехватки сечения; в случае, когда Wбалки > Wтреб — значение положительное, указывающее на сколько процентов сечение существующей балки больше требуемого.

Расчет по прогибу:

Fбалки — прогиб рассчитываемой балки заданного сечения.

Fmax — максимальный прогиб из условия жесткости в зависимости от вида перекрытия.

Запас — Fбалки < Fmax - сечение удовлетворяет условию жесткости с запасом, указанным в графе; Fбалки > Fmax — сечение балки не проходит для указанного пролета и шага балок.

Другие параметры:

Количество балок — получаемое количество балок, лежащих вдоль стены длиной X с шагом P.

Общий объем — общая кубатура балок.

Стоимость — количество затраченных средств на покупку данного пиломатериала.

Способы крепления балки к стене

Для создания надёжной конструкции все балки должны быть прочно закреплены в несущих стенах. Это можно сделать несколькими способами. Одни используются, как и сами деревянные перекрытия, несколько столетий, другие стали возможны относительно недавно.

Первый способ — традиционный. Применяется для кирпичных домов или построенных из бруса. Балки помещают внутрь стены в специально сделанную нишу на глубину от 10 до 15 см с соблюдением нескольких правил:

  • рекомендуемая глубина составляет 2/3 толщины несущей стены;
  • часть балки, соприкасающаяся со стенками ниши, закрывается рубероидом в два слоя;
  • торцевые части обрезаются под углом примерно 60° для доступа воздуха к дереву;
  • расстояние между балкой и стенками ниши составляет не менее 5,5 см;
  • балка ложится на обработанную антисептиком деревянную подложку;
  • пустое пространство заделывается утеплителем;
  • боковые стороны замазываются цементным раствором;
  • каждая пятая (можно чаще) балка дополнительно закрепляется к стене анкером.
Читайте также:  Как правильно вязать арматуру для монолитной плиты

Если этот способ крепления применяется для деревянных домов, глубина ниши составляет не более 7 см с обязательной укладкой изоляции между стеной и балкой. Это снижает вероятность появления скрипа.

Второй способ состоит в использовании специальных металлических крепежей:

  • уголков;
  • хомутов;
  • кронштейнов.

Выбранный крепеж фиксируется к стене и к балке с помощью саморезов или дюбелей. Иногда металлическое крепление может использоваться для усиления конструкции.

Этот способ позволяет устанавливать деревянные балки быстрее и проще. При этом традиционный вариант до сих пор остаётся самым надёжным.

Критерии качества

Оценить, насколько качественно выполнены межэтажные перекрытия в деревянном доме можно по следующим критериям:

  • Отсутствуют перекосы в любых направлениях;
  • Отсутствуют перекосы от осей конструкций свыше 15 мм;
  • Отклонения по горизонтали не превышают 2 мм;
  • Покоробленность не превышает 0,7 мм на квадратный метр;
  • При хождении людей по полу не возникает шума и вибраций.

Если перекрытие соответствует всем этим нормам, значит с поставленной задачей вы справились на , пожалуй, и вся основная информация относительно обустройства деревянных перекрытий.

Как правильно выбрать балки для перекрытия?

Качественными и пригодными для использования в строительстве считаются балки, которые сушились на воздухе не менее трех лет. Выбирать этот материал нужно очень тщательно, ведь его качество окажет влияние на надежность и прочность всего здания. Больше всего профессиональным строителям нравится использовать для создания перекрытий круглый лес. Это очень прочный и надежный в эксплуатации материал, который не прогибается и не деформируется даже во время сильных нагрузок и сложных погодных условий.

Иногда установка балок перекрытия происходит с использованием бруса. Этот материал тоже неплохо справляется с функцией перекрытия, но его нельзя назвать надежным на все сто процентов. Это связано с тем, что брус изготавливают из сердцевинок деревьев, которые являются самой молодой, а, следовательно, и самой мягкой их частью. По твердости такой материал уступает другим вариантам, поэтому хорошо подумайте, прежде чем закупать его для перекрытия в своем доме.

Установка балок перекрытия всегда должна выполнять такие основные требования:

  • Хорошая теплоизоляция в тех случаях, если это перекрытие создается для отделения жилого помещения от подсобного. Если момент теплоизоляции не будет хорошо продуман и выполнен, в жилой комнате будет постоянно холодно, поскольку неотапливаемое помещение будет через перекрытие вытягивать из нее тепло.
  • Высокий уровень прочности. Перекрытие постоянно будет выдерживать большую нагрузку – мебель, жильцы и гости дома, осадки и т.д. Чтобы это все не разрушило здание в скором времени, установка балок перекрытия должна происходить в точном соответствии с технологией и обеспечивать конструкции хорошую прочность.
  • Звукоизоляция. Этот момент важен не столько для целостности и безопасности дома, как для комфортного проживания его жильцов и гостей. Особенно важным моментом является уровень звукоизоляции для междуэтажных перекрытий. Чтобы еще больше повысить этот уровень, стоит хорошо заделать места стыков материалов.
  • Вентиляция. Она особенно важна для перекрытия, расположенного над подвалом или цокольным этажом дома.

Древесина является не только надежным и качественным, но и экологически чистым материалом. Она точно не навредит здоровью человека, да и устанавливать ее намного проще, чем другие материалы. Поэтому установка балок перекрытия в деревянном доме и других типах зданий чаще всего производится именно с помощью деревянных балок. Если установка балок перекрытия будет сделана по всем правилам, то служить оно будет долго и эффективно.

Балки в кирпичном доме

В кирпичном частном доме перед укладкой концы укутывают рубероидом или смолят.

В пространство между концом балки и кирпичом прокладывают утеплителем, чаще — минеральной ватой. Обязательно оставляют зазор для вентиляции, чтобы материал не прел и не покрывался конденсатом. Если пазы не предусмотрены, то балки своими руками фиксируют на анкеры, предварительно заделанные в кирпич или железобетон.

Утеплитель помещается точно между лагами и балками, не больше и не меньше. Допускается оставление 3-4 см для вентиляции. Пенопласт и полистирол использовать в этом случае не желательно, так как имеют плохую шумоизоляцию.

Расчет сечений балок междуэтажных перекрытий

Допускается устройство экструдированного пенополистирола и материал, подавляющий дребезжащие шумы. Дальше выкладывается древесно-стружечная плита и напольное покрытие.

Роль звукоизоляции выполняют утеплители из листов пергамина, используют любой теплоизоляционный материал.

При строительстве межэтажных деревянных перекрытий своими руками особое внимание обращают на места, где проходят варианты трубы: котельные, дымовые, каминные.

Между балками и трубами промежуток нужно сделать не менее 0,25 м. Вокруг труб устанавливают асбестовую прокладку. Вместо асбеста можно брать базальтин.

Способ крепления деревянных балок в пазах стен