Деревянные балки межэтажного перекрытия размеры частота установки. Деревянные балки перекрытия: размеры и расчет

Балки в доме относятся обычно к стропильной системе или перекрытию, и, чтобы получить надежную конструкцию, эксплуатация которой может осуществляться без каких-либо опасений, необходимо использовать калькулятор балок .

На чем строится калькулятор балок

Когда стены уже подведены под второй этаж или под крышу, необходимо сделать , во втором случае плавно переходящее в стропильные ноги. При этом материалы нужно подобрать так, чтобы и нагрузка на кирпичные либо бревенчатые стены не превышала допустимую, и прочность конструкции была на должном уровне. Следовательно, если вы собираетесь использовать древесину, нужно правильно подобрать балки из нее, сделать расчеты для выяснения нужной толщины и достаточной длины.

Проседанию или частичному разрушению перекрытия могут послужить разные причины, например, слишком большой шаг между лагами, прогиб поперечин, слишком малая площадь их сечения или дефекты в структуре. Чтобы исключить возможные эксцессы, следует выяснить предполагаемую нагрузку на перекрытие, будь оно цокольное или межэтажное, после чего используем калькулятор балок, учитывая их собственную массу. Последняя может меняться в бетонных перемычках, вес которых зависит от плотности армирования, для дерева и металла при определенной геометрии масса постоянна. Исключением бывает отсыревшая древесина, которую не используют в строительных работах без предварительной сушки.

На балочные системы в перекрытиях и стропильных конструкциях оказывают нагрузку силы, действующие на изгиб сечения, на кручение, на прогиб по длине . Для стропил также нужно предусмотреть снеговую и ветровую нагрузку, которые также создают определенные усилия, прилагаемые к балкам. Также нужно точно определить необходимый шаг между перемычками, поскольку слишком большое количество поперечин приведет к лишней массе перекрытия (или кровли), а слишком малое, как было сказано выше, ослабит конструкцию.

Вам также может быть интересна статья о расчёте количества необрезной и обрезной доски в кубе:

Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия

Расстояние между стенами называется пролетом, и в помещении их насчитывается два, причем один пролет обязательно будет меньше другого, если форма комнаты не квадратная. Перемычки межэтажного или чердачного перекрытия следует укладывать по более короткому пролету, оптимальная длина которого – от 3 до 4 метров. При большем расстоянии могут потребоваться балки нестандартных размеров, что приведет к некоторой зыбкости настила. Оптимальным выходом в этом случае будет использование металлических поперечин.

Что касается сечения деревянного бруса, есть определенный стандарт, требующий, чтобы стороны балки соотносились как 7:5, то есть высота делится на 7 частей, и 5 из них должны составить ширину профиля. В этом случае деформация сечения исключается, если же отклониться от вышеуказанных показателей, то при ширине, превышающей высоту, получится прогиб, либо, при обратном несоответствии – загиб в сторону. Чтобы подобное не получилось из-за чрезмерной длины бруса, нужно знать, как рассчитать нагрузку на балку. В частности, допустимый прогиб вычисляется из соотношения к длине перемычки, как 1:200, то есть должен составлять 2 сантиметра на 4 метра.

Чтобы брус не провисал под тяжестью лагов и настила, а также предметов интерьера, можно выточить его снизу на несколько сантиметров, придав форму арки, в этом случае его высота должна иметь соответствующий запас.

Теперь обратимся к формулам. Тот же прогиб, о котором говорилось ранее, рассчитывается так: f нор = L/200, где L – длина пролета, а 200 – допустимое расстояние в сантиметрах на каждую единицу проседания бруса. Для железобетонной балки, распределенная нагрузка q на которую обычно приравнивается 400 кг/м 2 , расчет предельного изгибающего момента выполняется по формуле М max = (q · L 2)/8. При этом количество арматуры и ее вес определяется по следующей таблице:

Площади поперечных сечений и масса арматурных стержней

Нагрузка на любую балку из достаточно однородного материала рассчитывается по ряду формул. Для начала высчитывается момент сопротивления W ≥ М/R. Здесь М – это максимальный изгибающий момент прилагаемой нагрузки, а R – расчетное сопротивление, которое берется из справочников в зависимости от используемого материала. Поскольку чаще всего балки имеют прямоугольную форму, момент сопротивления можно рассчитать иначе: W z = b · h 2 /6, где b является шириной балки, а h – высотой.

Что еще следует знать про нагрузки на балку

Перекрытие, как правило, является заодно и полом следующего этажа и потолком предыдущего. А значит, нужно сделать его таким, чтобы не было риска объединить верхние и нижние помещения путем банального перегруза меблировкой. Особенно такая вероятность возникает при слишком большом шаге между балками и отказе от лагов (дощатые полы настилаются прямо на брус, уложенный в пролеты). В этом случае расстояние между поперечинами напрямую зависит от толщины досок, например, если она составляет 28 миллиметров, то длина доски не должна быть более 50 сантиметров. При наличии лагов минимальный промежуток между балками может достигать 1 метра.

Также обязательно следует учитывать массу , используемого для пола. Например, если укладываются маты из минеральной ваты, то квадратный метр цокольного перекрытия будет весить от 90 до 120 килограммов, в зависимости от толщины термоизоляции. Опилкобетон увеличит массу такого же участка в два раза. Использование же керамзита сделает перекрытие еще тяжелее, поскольку на квадратный метр будет приходиться нагрузка в 3 раза больше, чем при укладке минеральной ваты. Далее, не следует забывать про полезную нагрузку, которая для межэтажных перекрытий составляет 150 килограммов на квадратный метр минимум. На чердаке достаточно принять допустимую нагрузку в 75 килограммов на квадрат.

Применение деревянных балок и ферм для перекрытий

Монтаж деревянных балок в перекрытиях домов не является редкостью. Их главное предназначение – это равномерное распределение нагрузки на стены и фундамент здания. Чтобы балочная конструкция выполняла свои функции, необходимо правильно подобрать материал для нее, провести расчеты длины и сечения.

Разновидности балочных перекрытий из дерева

Все балочные перекрытия из дерева делятся между собой по назначению и виду материала, из которого они изготовлены. По назначению они могут быть: межэтажными, чердачными, подвальными и цокольными. По виду материала балки могут быть изготовлены из цельной древесины или клееной.

деревянные перекрытия в доме из газобетона

Межэтажный пролет должен быть прочным и надежным. Во внутренний объем между потолком и полом укладываются звуко- и пароизоляционные наполнители. Потолочная часть зашивается необходимым материалом, сверху укладывается пол.

Чердачное перекрытие может устанавливаться как элемент крыши, являясь частью ее стропильной конструкции. Может быть установлено, как отдельный независимый элемент. С целью сохранения тепла, обязательно оборудуется паро- и теплоизоляцией.

Перекрытие подвала и цокольного этажа должно быть большой прочности и выдерживать высокую нагрузку. Эти пролеты оборудуются тепло и пароизоляцией, чтобы не допустить проникновение холода из подвала.

Балки отличаются между собой по видам, которые имеют свои преимущества и недостатки. Для изготовления цельных балок применяется древесина твердых пород. Существенным недостатком цельномассивных деревянных балок является ограничение по длине, которое не может превышать 5 метров.

Балки из клееной древесины объединяют высокую прочность и эстетику. Их применение существенно увеличивает предельную длину, которая может составлять до 20 метров. Учитывая то, что клееные перекрытия выглядят красиво, их зачастую не закрывают потолком и они служат элементом дизайна.

Они имеют еще несколько существенных преимуществ, к которым относятся:

• способность перекрыть большие пролеты;
• простота их установки;
• небольшая масса;
• большой период эксплуатации;
• высокий уровень пожарной безопасности;
• не поддаются деформации.

Деревянные части балок перекрытия могут иметь прямоугольное сечение, что характерно для бруса или доски, или же круглое, изготовленное из бревна.

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.

Порядок расчета деревянных балок

Перед тем, как проводить монтаж деревянного перекрытия, необходимо провести расчеты, в которых определить количество и размеры балок. Для этого необходимо:

• определить длину пролета, на которые они будут устанавливаться;
• рассчитать возможную нагрузку, которую они будут нести после монтажа;
• имея указанные данные, провести расчет сечения балок и шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого используются специальные таблицы и программы.

Длина балок складывается из длины пролета, который необходимо перекрыть, и запаса балки, который будет вмонтирован в стену. Пролет можно узнать при помощи любого измерительного приспособления. Запас балок, который будет монтироваться в стену, зависит от материала, из которого стена изготовлена.

Важно!

Если здание построено из кирпича, то запас для балок из доски должен составлять не меньше 10 см и не меньше 15 см для балок, изготовленных из бруса. В деревянных строениях выполняются специальные пазы, глубиной от 7 см и больше, для укладывания балок. Если балки служат основой для стропил крыши, то их изготавливают на 4-6 см длиннее пролета.

Наиболее используемый пролет, который перекрывается балками составляет от 2.5 до 4 метров. Наибольшая длина балок, изготовленных из бруса или доски, не может превышать 6 метров. Если длина пролета превышает этот размер, то рекомендуется монтаж балок из клееного бруса. Помимо этого, для перекрытия пролетов, который больше 6 метров, можно установить деревянную ферму.

Нагрузка, которую несет деревянная балка, состоит из массы деталей пролета (балок, внутреннего наполнения, обшивки потолка и пола) и массы временных элементов (мебель, бытовая техника, присутствующие в помещении люди).

Точные расчеты несущей способности балок обычно выполняются специализированными организациями. При самостоятельном выполнении расчета применяется следующая система:

• чердачное перекрытие с подшивкой, в котором утеплителем является минеральная вата, несет постоянную собственную нагрузку 50 кг на квадратный метр. При такой нагрузке, согласно стандартам СНиП, нормативная нагрузка будет составлять 70 кг на квадратный метр при коэффициенте запаса прочности 1,3. Узнать общую нагрузку не составляет труда: 1,3х70+50=130 килограмм на квадратный метр;
• если в качестве утеплителя используется более тяжелый материал, чем вата, или в качестве подшивки применялись толстые доски, то нормативная нагрузка будет составлять 150 кг на квадратный метр. И общая нагрузка будет иметь другое значение: 150х1,3+50=245 кг на квадратный метр;
• если расчет проводится для мансардного помещения, то учитывается вес материала, из которого положен пол, и предметов, находящихся в мансарде. Нагрузка в этом случае будет составлять 350 кг на квадратный метр;
• в случае, когда балки выполняют функцию межэтажных пролетов, величина расчетной нагрузки составляет 400 кг на квадратный метр.

Расчет деревянных балок перекрытий

Определение сечения и шага деревянных балок

Рассчитав нагрузку и длину балок, можно определить их шаг и размеры сечения или диаметр.

Эти показатели взаимосвязаны и рассчитываются по установленным правилам:

1. Ширина и высота балок должна быть в пропорции 1:1.,4. При этом, ширина балок должна находиться в диапазоне от 4 до 20 см, а высота от 10 до 30 см, с учетом толщины утеплительного материала. Бревна для перекрытий должны иметь диаметр в диапазоне от 11 до 30 см.
2. Шаг установки должен находиться в пределах от 30 до 120 см, с учетом утеплительного и подшивочного материалов, которое будет в межбалочном пространстве. Если строение каркасное, то шаг должен соответствовать дистанции между каркасами.
3. Определение сечения балок из дерева проводится по разработанным таблицам или с применением определенных программ. Проводя расчет сечений необходимо учитывать, что максимальный изгиб чердачных балок не должен превышать 1/200, а межэтажных 1/350.

Применение деревянных ферм, достоинства и недостатки

Фермы перекрытий, выполненные из дерева, выглядят, как два параллельно находящиеся друг над другом бревна или бруска, которые соединены между собой опорами, находящимися по отношению к этим бревнам или брускам под углом или вертикально. Основная задача, которую решают фермы – это перекрытие длинных пролетов, если монтаж дополнительных опорных стоек невозможен.

Для изготовления ферм применяются разработанные таблицы и программы, где учитываются тип соединений, шаг монтажа, сечение деталей конструкции и ее общие габариты. Зачастую, фермы изготавливаются промышленным способом с применением высокоточного оборудования. Наряду с этим, можно изготовить ферму своими руками.

Сравнивая деревянные балки и фермы перекрытий можно определить достоинства и недостатки, которыми обладают фермы. К преимуществам можно отнести:

• способность накрыть пролет значительного размера без дополнительных опорных стоек;
• незначительную массу, что влечет за собой небольшую нагрузку на несущие элементы здания;
• высокая прочность и неподатливость к прогибам, что влечет за собой длительную эксплуатацию подшивочного и напольного материалов;
• простота монтажа на любые несущие элементы здания, независимо от материала, из которого они изготовлены;
• возможность изменять ширину шага укладки фермы;
• возможность монтажа внутренних коммуникационных линий;
• прекрасная звуковая изоляция;
• красиво выполненные фермы можно не зашивать и использовать как элемент декора.

Кроме достоинств, фермы обладают некоторыми недостатками, к которым можно отнести следующие:

• за счет конструктивных особенностей, значительно увеличивается толщина межэтажных перекрытий;
• значительные трудозатраты при изготовлении фермы своими руками, необходимость наличия специального оборудования;
• высокая цена на готовую конструкцию.

Проектирование деревянной ферм

При возведении частных загородных зданий многие строители используют балки перекрытия. Изделия равномерно распределяют усилия от вышерасположенных конструкций, повышают жёсткость и прочность всего дома. Во время проектирования жилого здания необходимо провести расчёт балок перекрытия из дерева, выбрать оптимальное сечение и расстояние между брусками.

Типы и виды деревянных перекрытий

По предназначению деревянные балки перекрытия разделяются на такие виды:

• подвальное;
• чердачное;
• междуэтажное.

С каждым из подвидов следует ознакомиться более детально.

Подвальное

Конструкция должна обладать высокими показателями прочности, выдерживать значительные усилия, ведь балки будут служить основой для устройства пола. Если в проекте жилого дома предусмотрен подвал или гараж для автомобиля, то деревянные бруски заменяют металлическими несущими конструкциями. Это связано с быстрым разрушением дерева от воздействия высокой влажности. Альтернативным вариантом считается уменьшение расстояния между балками перекрытия и обработка деревянных элементов антисептиком.

Чердачное

Перекрытие устанавливается независимо или является продолжением кровельной стропильной системы. Лучшие технические характеристики у первого варианта. Устраивать независимое перекрытие более рационально, такая конструкция улучшает звукоизоляционные показатели всего дома, считается ремонтопригодной.

Междуэтажное

Конструкция балок перекрытия в каркасном доме имеет свои особенности. Одна сторона деревянного бруса используется в качестве опорных элементов для крепления потолка, вторая (верхняя часть) применяется в качестве лаг для монтажа напольного покрытия. Пространство между балками межэтажного перекрытия заполняют минеральной ватой или другим теплоизоляционным материалом, пароизоляционная мембрана применяется в обязательном порядке. В нижней части пирога закрепляют гипсокартонные листы, сверху застилают дощатый деревянный пол.

Достоинства и недостатки

У деревянных брусков, которые используются для устройства перекрытия, есть свои сильные и слабые стороны.

Главными достоинствами балок из досок считаются:

• минимальный вес конструкционных элементов, что снижает нагрузку на несущие стены и фундамент здания;
• красивый внешний вид;
• возможность монтажа дощатого пола без дополнительной подготовки;
• высокая скорость проведения монтажных работ без помощи подъёмных механизмов;
• возможен ремонт перекрытия во время эксплуатации жилого здания.

Из минусов деревянных конструкционных элементов следует выделить:

• необходимость в пропитке древесины антисептиками и антипиренами, такие растворы препятствуют гниению и возгоранию материала;
• меньшие показатели прочности по сравнению с металлическими или железобетонными изделиями;
• деформация и усадка конструкции в результате резких перепадов температуры или под воздействием высокой влажности.

Обратите внимание! Устройство деревянного перекрытия возможно на ограждающих конструкциях из газобетона, кирпича или на стенах из любого другого материала.

Использование досок и цельного бруса

В случае применения цельного деревянного бруса или досок для устройства перекрытия длину пролёта выбирают в пределах 4–6 м, что в два раза меньше от максимального расстояния при использовании строительных конструкций из клееного бруса. Детали из скреплённых досок часто изготавливаются прямо на строительном объекте.

По прочности конструкции превосходят цельные балки. Основным достоинством изделий считается возможность устройства составной детали из нескольких досок. Строители могут самостоятельно регулировать толщину балки путём скрепления необходимого количества элементов. Доски соединяют между собой при помощи резьбовых элементов. Под болты и гайки устанавливают резиновые или пластиковые шайбы. Элементы предотвращают воздействие коррозии на металлические закладные детали, защищают древесину от врезания гайки при затягивании.

Клееный брус

Для увеличения прочности или величины цельных балок их скрепляют между собой вручную во время монтажа перекрытий. Для этих же целей применяется изготовленный на предприятиях клееный брус. Он состоит из нескольких соединённых между собой брусков. Толщина отдельно взятого элемента регулируется количеством склеенных между собой изделий. Клееный брус получают на заводе методом прессования, его длина достигает 12 м.

Готовые изделия сохраняют характеристики цельных пиломатериалов, в них можно вбивать гвозди без потери прочности или резать на части необходимого размера. Единственным недостатком таких конструкций считается высокая стоимость. Необходимо всё тщательно просчитать перед установкой перекрытия первого этажа по деревянным балкам.

Обратите внимание! Клееный брус часто применяется в строительстве для монтажа арочного перекрытия.

Самостоятельное изготовление клееного элемента

Существует несколько вариантов самостоятельного изготовления клееного бруса:

• соединение трёх элементов в одну конструкцию;
• склеивание двух деталей в форме символа Z;
• соединение ламелей с использованием специальных элементов, металлических вставок.

Самым практичным считается первый способ, он гораздо проще двух остальных. На начальной стадии работ отбирают доски для бруса и укладывают их на центральный элемент таким образом, чтобы годовые кольца древесины смотрели в противоположные стороны. На поверхности досок делают пометки чёрным маркером или простым карандашом, что будет указывать на последовательность их укладки.

Центральный элемент зачищают с обеих сторон наждачной бумагой, что позволит создать шероховатую поверхность, улучшить адгезию клея. Боковые доски обрабатывают только в месте прилегания к основному брусу. На следующем этапе работ обезжиривают поверхности растворителем, наносят антисептик и антипирены. Эти жидкости и защитные составы наносятся поочерёдно: сначала растворитель, затем другие пропитки после высыхания основного состава. Обрабатывают не только боковые стороны пиломатериала, но и торцы.

Теперь необходимо нанести тонкий слой клея (1–2 мм) на зачищенные и предварительно обработанные поверхности. Верхнюю и нижнюю доски укладывают на центральный брус таким образом, чтобы они находились в одной плоскости. Для скрепления элементов используются струбцины, которые устанавливают на балке через каждые 40–50 см. Время твердения клея указывается производителем (обычно не превышает 2 дней).

Порядок расчёта

Определить шаг балок деревянного перекрытия, их размеры и количество помогает предварительный расчёт. Перед проведением таких операций необходимо:

• провести замеры пролёта между несущими стенами жилого здания;
• рассчитать нагрузку, которую будет испытывать перекрытие после монтажа;
• провести расчёт сечения и шага балок по специальным таблицам.

Длина балок основания для устройства крыши состоит из размера пролёта и необходимой величины запаса в пределах 10–15 см для устройства надёжного перекрытия при опоре на стену. Длина пролёта – расстояние между внутренними частями противоположных стен в жилом доме или любой другой постройке. Самым популярным вариантом в частном строительстве считается расстояние от 2,5 до 4 м. При величине пролёта больше 6 м для монтажа перекрытия используются деревянные фермы.

Важно! Нагрузка на деревянную балку включает в себя усилия от вышерасположенных конструкций, внутреннего наполнения перекрытия, а также временных элементов (людей, бытовой техники и мебели).

Точные расчёты может выполнить только специализирующаяся на этом строительная организация. При самостоятельных вычислениях отталкиваются от следующих значений:

• общая нормативная нагрузка на квадратный метр перекрытия при использовании утеплителя (минеральной ваты) составляет 130 кг/м2;
• при использовании толстых досок и тяжёлого теплоизоляционного материала нормативная нагрузка увеличивается до 150 кг/м2, общая с учётом коэффициента безопасности 1,3 – до 245 кг/м2;
• в мансардном помещении на перекрытие действуют временные нагрузки от установки мебели или перемещения людей – общая нагрузка составит 350 кг/м2;
• общая нагрузка для междуэтажных пролётов не менее 400 кг/м2.

Все указанные величины считаются базовым значением для дальнейших расчётов.

Определение сечения и шага

После подбора нагрузок и определения длины балок приступают к расчёту шага их укладки для устройства опалубки будущего перекрытия, а также определяют величину их сечения.

Все работы проводятся по таким правилам:

• соотношение ширины и высоты несущих элементов перекрытия находится на уровне 1:1,4 (ширина балки колеблется в пределах 4–20 см, а высота изделий зависит от толщины теплоизоляционного материала, находится в диапазоне 10–30 см);
• на шаг установки балок влияют расчётные нагрузки и размеры утеплителя, фанеры или любого другого материала для подшивки;
• между соседними балками оставляют свободное пространство от 30 до 120 см.

Для точного определения сечения бруса деревянного перекрытия существуют специальные таблицы. Во время проведения вычислений необходимо обращать внимание на максимальную величину прогиба, для чердачных брусков перекрытия не более 1/200 для междуэтажных элементов – 1/350.

Деревянные балки перекрытий дома часто являются наиболее экономичным вариантом. Деревянные балки легки в изготовлении и монтаже, имеют низкую теплопроводность по сравнению со стальными или железобетонными балками. Недостатки деревянных конструкций - более низкая механическая прочность, требующая больших сечений, низкая пожаростойкость и устойчивость к поражению микроорганизмами и термитами (если они водятся в вашей местности). Поэтому, дерево перекрытий требуется тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами, например ХМ-11 или ХМББ производства фирмы Антисептик (С-Петербург). Современные варианты деревянных балок перекрытий - это балки из клееного бруса (как с вертикальным расположением ламелей, так и с горизонтальным), двутавровые деревянные клееные балки (как полностью деревянные,так и комбинация OSB и дерева), дерево-металлические балки перекрытий (комбинация дерева и пространственных силовых элементов из металла) и пространственные деревянные балки, элементы которых скреплены металлозубчатыми пластинами.

Балки межэтажных перекрытий могут служить опорными балками для выступающих деревянных балконов .

Оптимальный пролет для деревянных конструкций - 2,5- 4 метра. Лучшее сечение для дерева: прямоугольное с соотношением высоты к ширине 1,4:1. В стену балки заводят не менее чем на 12 см и гидроизолируют по кругу, кроме торца. Желательно закрепить балку анкером, заделанным в стену.

При выборе расчета сечения учитывают нагрузку собственного веса, которая для балок междуэтажных перекрытий, как правило, составляет 190-220 кг/м2, и нагрузку временную (эксплуатационную), её значение принимают равной 200 кг/м2. Балки перекрытия укладывают по короткому сечению пролёта. Шаг монтажа деревянных балок рекомендуется выбирать равным шагу установки стоек каркаса. Как пропускать коммунникации через балки: читайте о допустимых размерах и расположении :

Для расчета минимального и оптимального сечения можно воспользоваться он лайн калькулятором Романова для деревянных балок перекрытий Для деревянно-металлических балок перекрытий можно воспользоваться онлайн калькулятором ХТС балок .

Таблица. Максимальные пролеты балок перекрытий. Общие случаи

Таблица. Максимальные пролеты балок чердачного перекрытия. Неэксплуатируемый чердак.

Таблица. Максимальные пролеты балок перекрытий. Особые случаи

Стальные (металлические) двутавровые балки перекрытий

Двутавровая металлическая балка перекрытий обладает рядом неоспоримых преимуществ, только при одном недостатке - высокой стоимости. Металлической двутавровой балкой можно перекрыть большие пролеты со значительной нагрузкой, металлическая стальная балка негорюча и устойчива к биологическим воздействиям. Однако, металлическая балка может корродировать при отсутствии защитного покрытия и наличия в помещении агрессивных сред. При пожаре металлические балки "текут" и прогибаются - поэтому их необходимо закрывать теплоизоляционными еегорючими базальтовыми плитами.

В большинстве случаев в самодеятельном строительстве при расчетах в вышеуказанной программе или других ей подобных, следует считать, что металлическая балка имеет шарнирные опоры (то есть концы не фиксированы жестко - например, так как в каркасной стальной конструкции). Нагрузку на перекрытие со стальными двутавровыми металлическими балками с учетом собственного веса следует расчитвать как 350(без стяжки) -500 (со стяжкой) кг/м 2

Шаг между двутавровыми металлическими балками рекомендуется делать равным 1 метру. В случае экономии возможно увеличение шага между металлическими балками до 1200 мм.

Таблица для выбора номера двутавровой металлической балки при различном шаге и длине прогонов

Среди множества конструктивных элементов частного дома перекрытие является одним из самых ответственных и сложных для проектирования, монтажа узлов. Именно тут неопытные строители допускают, пожалуй, наиболее опасные ошибки, именно по обустройству этой системы задаётся больше всего вопросов.

1. Почему стоит выбрать дерево

В любом здании перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, которая выступает основой для создания пола. Кроме того, будучи перевязанным с несущими стенами дома, оно обеспечивает строению поперечную стабильность, равномерно распределяя возможные нагрузки. Поэтому к надёжности этой конструкции предъявляются самые высокие требования.

Вне зависимости от того, какой материал используется при строительстве дома, в частном секторе наибольшее распространение получили как раз деревянные перекрытия. Их часто можно увидеть в различных каменных коттеджах, и вполне очевидно, что в деревянном строительстве (бревно, брус , каркасная и каркасно-щитовая технология) такому решению - альтернативы не существует. Тому есть множество объективных причин. Рассмотрим достоинства и недостатки перекрытий из древесины.

В частном малоэтажном строительстве перекрытия монтируются в нескольких вариантах:

• Готовая железобетонная плита,
• Монолитная железобетонная плита,
• Готовые железобетонные балки,
• Балки и фермы из металлопроката,
• Перекрытие из пиломатериалов.

Плюсы

Или почему деревянные перекрытия так популярны.

• Небольшая масса. Применяя доску или брус, мы не перегружаем несущие стены и фундамент. Вес перекрытия в разы меньше, чем у бетонных или металлических конструкций. Обычно не требуется привлечение техники.
• Минимальные сроки выполнения работ. Минимальная трудоёмкость среди всех вариантов.
• Универсальность. Подходит для любых зданий, в любых условиях.
• Возможность монтажа при минусовых и очень высоких температурах.
• Отсутствие «мокрых» и грязных процессов.
• Возможность получения любого уровня теплоизоляционных и звукоизоляционных характеристик.
• Возможность использования полостей для прокладки инженерных коммуникаций (электросеть, отопление, водоснабжение, канализация, слаботочка…).
• Сравнительно невысокая цена сборного каркасного перекрытия из пиломатериалов, как по стоимости деталей/комплектующих, так и по оплате труда подрядчика.

Минусы

Минусы у деревянной перекрывающей системы из дерева довольно условны.

• Сложность выбора сечения материалов и конструктивных решений для обеспечения расчётной несущей способности.
• Необходимость выполнения дополнительных противопожарных мероприятий, а также обеспечения защиты от влаги и вредителей (антисептирование).
• Необходимость покупки звукоизолирующих материалов.
• Строгое соблюдение технологий во избежание строительных ошибок.

2. Какой материал использовать для сборки

Деревянное перекрытие - всегда состоит из балок. Вот только сделанными они могут быть из самых разных пиломатериалов:

• Бревно оцилиндрованное до 30 см в диаметре.
• Брус четырёхкантный.
• Доска большого сечения (толщиной от 50 мм, шириной до 300 мм).
• Несколько досок относительно небольшой толщины, скрученных пластями друг к другу.
• Двутавровые балки, верхний и нижний пояс которых выполнен из обрезной строганной доски/бруска, а вертикальная стенка - из OSB-3, фанеры или профилированного металла (деревянно-металлическое изделие).
• Замкнутые короба из листовых материалов (фанера , ОСП).
• СИП-панель. По сути, это - отдельные секции, в которых балки уже обшиты и имеют внутри изолятор.
• Различной конструкции фермы, позволяющие перекрывать большие пролёты.

Наиболее простыми для монтажа, а также наиболее дешёвыми и удобными для выполнения последующих операций считаются варианты, когда балки перекрытия выполнены из обрезных пиломатериалов.

Ввиду очень высоких требований, предъявляемых к несущим способностям, долговечности и геометрическим отклонениям, в качестве заготовок необходимо рассматривать пиломатериал первого сорта. Возможно применение изделий, относящихся ко второму сорту по ГОСТ, которые не имеют критичных геометрических отклонений, пороков и дефектов обработки, способных снижать прочностные характеристики и срок службы готовых деталей (сквозные сучки, свилеватоть, косослои, глубокие протяжённые трещины…).

В данных конструкциях исключено применение мёртвой древесины (сухостой, валежник, горельник) из-за недостаточной прочности и множественных поражений разрушающими древесину болезнями и насекомыми. Также большой ошибкой будет купить брус или доску «с воздухом», «с армянским размером», «ТУ» - ввиду заниженных сечений.

Это должен быть исключительно здоровый материал из зелёной ели или сосны, так как хвоя ввиду своей смолистости и строения массива намного лучше переносит изгибающие нагрузки и сдавливание, нежели большинство лиственных пород, причём имея относительно невысокую удельную массу.

В любом случае обрезной пиломатериал должен быть освобождён от остатков коры и лубовых волокон, обработан антисептиком и антипиреном. Лучше всего тут покажет себя сухая строганная пилопродукция, но материал естественной влажности (до 20 процентов) при нормальной обработке тоже активно (а главное - результативно) используют, тем более что цена обрезного бруса или доски такого типа заметно ниже.

3. Как выбрать размер балок и с каким шагом их расставить

Длина балки рассчитывается таким образом, чтобы она перекрывала имеющийся пролёт и имела «запас» для обеспечения опоры на несущие стены (о конкретных цифрах допустимых пролётов и захода в стену читайте ниже).

Сечение доски/бруса определяется в зависимости от расчётных нагрузок, которые будут оказываться на перекрытие в процессе эксплуатации здания. Нагрузки эти разделяют на:

• Постоянные.
• Временные.

К временным нагрузкам в жилом доме относят вес людей и животных, которые могут передвигаться по перекрытию, перемещаемых объектов. К постоянным нагрузкам относят массу самих пиломатериалов конструкции (балки, лаги), заполнения перекрытия (утеплитель/шумозащита, изоляционные полотна), подшива (накат), черновых и чистовых настилов, финишного напольного покрытия, перегородок, а также встроенных коммуникаций, мебели, оборудования и предметов обихода...

Также не стоит упускать из виду возможность складирования предметов и материалов, например, при определении несущих способностей перекрытий нежилого холодного чердака, где могут храниться ненужные, редко используемые вещи.

В качестве отправной точки берётся сумма постоянных и временных нагрузок, и к ней обычно применяется коэффициент надёжности 1,3. Точные цифры (в том числе сечение пиломатериалов) должны определять специалисты согласно положениям СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», но практика показывает, что значения нагрузок в частных домах с деревянными балками получаются примерно идентичными:

• Для межэтажных (в том числе под жилой мансардой) и цокольных перекрытий суммарная нагрузка составляет порядка 350 - 400 кг/м2, где доля собственного веса конструкции составляет около 100 килограмм.
• Для перекрытия ненагружаемого чердака - около 130 - 150 кг/м2.
• Для перекрытия нагружаемого нежилого чердака до 250 кг/м2.

Очевидно, что безусловная безопасность ставится во главу угла. Тут учтён хороший запас и рассматривается вариант не столько распределённых нагрузок на всё перекрытие (в таких количествах они практически нереальны), сколько возможность локальной нагрузки, способной привести к прогибам, вызвавшим в свою очередь:

• физиологический дискомфорт жильцов,
• разрушения узлов и материалов,
• потерю конструкцией эстетических свойств.

К слову, определённые значения прогибов допускаются нормативными документами. Для жилых помещений они могут составлять не более 1/350 части от длины пролёта (то есть 10 мм на 3-х метрах или 20 мм на шести метрах), но при условии, что выше перечисленные ограничивающие требования не нарушены.

При выборе сечения пиломатериалов для создания балки обычно руководствуются соотношением ширины и толщины бруса или доски в пределах 1/1,5 - 1/4. Конкретные цифры будут зависеть, прежде всего, от: нагрузок и длины пролётов. При самостоятельном проектировании можно воспользоваться данными, полученными на основании расчётов при помощи онлайн-калькуляторов или общедоступных таблиц.

Оптимальное усреднённое сечение балок деревянного перекрытия, мм

Как видим, чтобы увеличить несущие способности перекрытия - достаточно выбирать пиломатериал с большей шириной или большей толщиной. В том числе можно собирать балку из двух досок, но так, чтобы полученное изделие имело сечение не меньше расчётного. Нужно также отметить, что несущие свойства и стабильность деревянного перекрытия возрастают, если применять поверх балок лаги или различного рода черновые полы (листовые настилы из фанеры/ОСП или из обрезной доски).

Ещё одним способом улучшить силовые качества перекрытия из дерева - это уменьшить шаг расстановки балок. Инженеры в своих проектах частных домов определяют в разных условиях дистанцию между балками от 300 мм до полутора метров. В каркасном строительстве шаг балок ставят в зависимость от шага расстановки стоек, чтобы под балкой находилась стойка, а не просто прогон горизонтальной обвязки. Практика показывает, что наиболее целесообразными с точки зрения практичности и стоимости конструкции является шаг в 600 или 1000 мм, так как он лучше всего подходит для последующего монтажа утеплителей и шумоизоляции враспор (изоляционные материалы как раз имеют такой форм-фактор плит и рулонов). Такая дистанция также создаёт оптимальное расстояние между точками опоры для монтажа лаг пола, устанавливаемых перпендикулярно балок. Зависимость сечения от шага хорошо видно по цифрам таблицы.

Возможное сечение балок перекрытия при изменении шага (суммарная нагрузка на квадратный метр порядка 400 кг)

4. Как правильно устанавливать и закреплять балки

С шагом мы определились - от 60 сантиметров до метра будет золотой серединой. Что касается пролётов, то лучше всего ограничиться 6-ю метрами, в идеале: четыре-пять метров. Поэтому проектировщик всегда старается «положить» балки вдоль меньшей стороны дома/помещения. Если пролёты слишком велики (более 6 метров), то прибегают к установке несущих стен или опорных колон с ригелями внутри дома. Такой подход позволяет применить пиломатериалы меньшего сечения и увеличить шаг расстановки, снижая тем самым массу перекрытия и его стоимость для заказчика при тех же (или лучших) несущих характеристиках. Как вариант, создаются фермы из более лёгкого пиломатериала с применением металлических перфорированных крепежей, например, гвоздевых пластин.

В любом случае балки выставляют строго горизонтально, параллельно друг другу, с выдержкой одинакового шага. На несущие стены и прогоны деревянная балка должна опираться не менее чем на 10 сантиметров. Как правило, используют 2/3 толщины наружной стены со стороны помещения (чтобы торец балки не выходил на улицу и оставался защищённым от промерзания). В деревянных стенах делают врубку, в каменных - оставляют проёмы во время кладки. В местах касания балок несущих конструкций необходимо уложить изолирующие материалы: демпферные упругие прокладки из резины/войлока, несколько слоёв рубероида в качестве гидроизоляции и т.п. Иногда применяют обжиг скрываемых впоследствии участков балки или их обмазку битумными мастиками/праймерами.

В последнее время всё активнее для создания перекрытия используются специальные перфорированные кронштейны «держатели/опоры бруса», которые позволяют монтировать балку встык со стеной. При помощи данного типа кронштейнов также собирают узлы с поперечными ригелями и усечёнными по длине балками (проём для лестничного марша, проход дымохода и прочее). Достоинства такого решения очевидны:

• Получаемое Т-образное соединение очень надёжное.
• Работа выполняется быстро (врубки делать не приходится, выставлять единую плоскость намного проще).
• Мостиков холода по телу балок не образуется, ведь торец удаляется от улицы.
• Есть возможность купить пиломатериал меньшей длины, так как не нужно заводить брус/доску внутрь стены.

В любом случае очень важно после подгонки пиломатериалов по размеру тщательно антисептировать торец балки.

5. Какие изоляционные прослойки нужно использовать внутри деревянных перекрытий

Чтобы ответить на этот вопрос, прежде всего, следует разделить перекрывающие конструкции (в круглогодично обитаемом доме) на три отдельных типа:

• Цокольное перекрытие,
• Межэтажное,
• Чердачное.

В каждом конкретном случае набор пирога будет отличаться.

Межэтажные перекрытия в подавляющем большинстве случаев разделяют помещения, в которых температурный режим схожий или близкий по значению (если есть покомнатная/поэтажная/зонная регулировка отопительной системы). К таковым также стоит отнести чердачное перекрытие, которое отделяет жилую мансарду, так как это помещение отапливается, а утеплитель располагается внутри кровельного пирога. По этим причинам теплоизоляция тут не нужна, но очень актуальным становится вопрос борьбы с шумами, воздушными (голоса, музыка…) и ударными (шаги, перестановка мебели…). В качестве звукоизоляции в полости перекрытия укладываются акустические волокнистые материалы, созданные на основе минеральной ваты, а также под обшивки устилаются полотна звукоизоляционных мембран.

Цокольная конструкция предполагает, что под перекрытием находится грунт или подвал, погреб, цокольный этаж. Даже если внизу будет оборудовано эксплуатируемое помещение, то этот вид перекрытия нуждается в полноценном утеплении, свойственном ограждающим конструкциям конкретной климатической зоны и конкретного здания с его неповторимым тепловым балансом. Согласно нормам, в среднем для Московской области толщина современного утеплителя с хорошими показателями теплопроводности будет составлять порядка 150-200 мм.

Аналогичные требования по теплоизоляции предъявляются к чердачному перекрытию, над которым нет отапливаемой мансарды, ведь именно он будет главным барьером на пути тепловых потерь через крышу здания. Кстати, ввиду большего перетока тепла через верхнюю часть дома, толщина утеплителя тут может потребоваться больше, чем в других местах, например, 200 мм вместо 150-ти или 250 мм вместо 200-от.

Применяют пенопласт, ЭППС, минеральную вату плотностью от 35 кг/м3 в плитах или нарезанную матами из рулона (подходит та, что допускается к использованию в ненагружаемых горизонтальных конструкциях). Укладывают теплоизоляцию между балками, как правило, несколькими слоями, с перевязкой стыков. Нагрузка от утеплителя передаётся на балку через черновой подшив (часто он крепится к балкам посредством черепных брусков).

Там, где в конструкциях работает ваттный утеплитель/звукоизолятор, его следует защитить от увлажнения. В цокольном перекрытии влага может в виде испарений подниматься от грунта или из подвала/погреба. В межэтажные перекрытия и чердачные может попадать водяной пар, который всегда насыщает воздух жилых помещений в процессе бытовой деятельности человека. В обоих случаях снизу под утеплителем нужно простелить строительную пароизоляционную плёнку, которой может выступать обычный или армированный полиэтилен. Но, если теплоизоляция выполняется с помощью экструзионного пенополистирола, не имеющего сколько-нибудь значимого уровня водопоглощения, то пароизоляция не понадобится.

Сверху утеплители и волокнистые звукоизолирующие материалы защищают водонепроницаемыми полотнами, в качестве которых могут выступать мембраны или неперфорированная гидроизоляция.

Надёжный гидробарьер особенно актуален в помещениях с повышенной влажностью: кухня, прачечная, ванная комната… В таких местах его расстилают поверх балок, обязательно с перехлёстом полос на 100-150 мм и проклейкой шва. Полотна по всему периметру помещений в обязательном порядке заводят на стену - на высоту не менее чем 50 мм над финишным покрытием.

Перекрытие, которое в дальнейшем будет облицовано кафельной плиткой, есть смысл дополнять черновым настилом пола из водостойких листовых материалов - различного типа цементосодержащих плит, желательно шпунтованных. По такому сплошному настилу можно провести дополнительную обмазочную гидроизоляцию, выполнить тонкослойное выравнивание плоскости нивелирмассой или сразу укладывать плитку.

Можно избрать другой вариант - собрать из обрезной доски сплошной настил, уложить гидробарьер, залить тонкослойную стяжку (до 30 мм), смонтировать лпитку.

Существуют также современные клеевые составы (и эластичные затирки), позволяющие производить облицовку плиткой деревянных оснований, в том числе подвижных и нагреваемых. Поэтому часто тут реализуются кафельные полы по влагостойкой фанере или ОСБ.

Важно! Учитывая возрастающие нагрузки (общие или локальные - крупная ванна, чаша джакузи, напольный котёл…), расчёт сечения и шага балок под такими помещениями нужно выполнять индивидуально.

При желании, полы в санузле или на кухне деревянного дома можно укомплектовать греющим кабелем или трубами водяного контура отопительной системы. Их монтируют как в стяжках и слое плиточного клея, так и между лагами в заведомо созданной воздушной прослойке. При любом выбранном варианте перекрытие должно быть хорошо утеплённым, чтобы не греть потолок комнаты снизу, желательно укомплектованным гидроизоляцией с отражающим фольгированным слоем.