Выбор деревянного перекрытия обусловлен чаще всего экологичностью материала и лёгкостью монтажа. Перекрытие прослужит долго и будет надёжным, если правильно рассчитать балки. Главное условие определения необходимых размеров сечения — обеспечение прочности конструкции.
Конструкция деревянного перекрытия
Деревянное перекрытие уступает по показателям прочности и жёсткости железобетону, поэтому его устраивают в жилых домах до четырёх этажей. Изготавливают балки из леса хвойных пород (сосна, ель, пихта и т. д.). Длина балок чаще всего составляет 5-6,5 м. В каменных зданиях балки укладывают на расстоянии (по оси), кратному размеру кирпича или блоков.
1. Глухая заделка. 2. Открытая заделка. 3. Соединение балок встык. 4. Соединение балок вразбежку. a — кирпичная стена, b — балка, c — внутренняя опора, d — накладка металлическая e — гидроизоляция
В наружные каменные стены балки заделываются глухим и открытым способом. Не зависимо от способа заделки необходимо предусмотреть меры по предотвращению конденсации паров воздуха в гнёздах стен. Это происходит при их толщине менее чем в два кирпича. В более толстых стенах конденсат в гнёздах не образуется.
Глубина гнезда для опоры балки в каменных зданиях, исходя из прочности кладки на сжатие, принимается 0,6-0,8 h (h — высота балки). Минимально допустимый размер опоры составляет 150 мм. Обычно он принимается 180-200 мм. При этом балка не должна доходить до стены на 3-6 см, чтобы обеспечить доступ воздуха к её торцу.
Балки перекрытия пропитываются антисептическими составами , а конец обязательно изолируется двумя слоями гидроизоляции (толь, пергамин). Место между стеной и боковой поверхностью балки заполняется раствором.
Каждую третью балку необходимо соединить анкером с наружной стеной. Анкер одним концом заделывается в стену, дугой конец крепится к балке. Между собой они тоже соединяются при опоре на внутренние стены.
Черновой пол настилается двумя способами:
- Щиты или доски укладываются на черепные бруски при помощи накладных планок.
- Сплошная укладка щитов (досок) непосредственно на черепные бруски.
Балки и лаги подбиваются снизу щитами из тонкой доски, ГКЛ, ГВЛ, ОСП или другими листовыми материалами. Стелется мембранная изоляция, на которую укладывается тепло- и звукоизоляционный слой. Это может быть насыпной, плитный или рулонный утеплитель, закладываемый между балками.
1. Балки перекрытия. 2. Подшивка. 3. Черновой пол. 4. Утеплитель 5. Пароизоляция
На теплоизоляции также устраивается слой пароизоляции. Далее производится устройство чистого пола, который может крепиться к лагам или непосредственно к балкам. Лаги укладываются на балки перекрытия. Между утеплителем и верхним краем балок оставляется зазор для доступа воздуха к деревянным конструкциям перекрытия.
Покрытие пола и потолка зависит от эксплуатационных показателей помещения и дизайнерского решения интерьера. По деревянным балкам можно делать практически любой пол (дощатый, паркет, линолеум, керамическая плитка и т. д.).
Балки друг к другу крепятся с помощью специальных металлических изделий.
Определение размеров сечения деревянной балки по формулам
Чаще несущие элементы междуэтажного или чердачного перекрытия представляют собой балки с одним пролётом и свободным опиранием на несущую стену или столб.
1. Круглое бревно. 2. Брус с двумя кантами. 3. Брус, четыре канта. 4. Составная балка. 5. LVL брус. 6. Балка Nascor 7. Доска
Они воспринимают изгиб от веса всего перекрытия и временной полезной нагрузки (мебель, люди и т. д.). Расчётным путём определяются необходимые размеры балки. Условием для этого является заданная прочность и жёсткость несущего элемента.
Для определения нагрузок на балку плотность древесины хвойных пород для конструкций помещений с нормальным режимом эксплуатации принимается 500 кг/м 3 . Для влажных помещений и сооружений на улице — 600 кг/м 3 .
Предел прочности хвойной древесины, работающей на изгиб, составляет 75 МПа. Показатель жёсткости (модуль упругости Е) определяет её способность деформироваться при действии каких-либо нагрузок.
Для нормальных условий эксплуатации конструкций при действии нагрузок:
- Е = 10 000 Мпа — вдоль волокон;
- поперёк волокон показатель Е уменьшается почти в 50 раз.
На показатели надёжности древесины также влияет температура. В случае её повышения предел прочности и модуль упругости уменьшаются. При этом повышается хрупкость деревянных изделий. То же происходит и при воздействии отрицательных температур.
Для расчёта любой конструкции определяются нормативные и расчётные нагрузки. Расчётную нагрузку получают, умножая величину нормативной нагрузки на n — коэффициент надёжности (перегрузки), который учитывает, в каких условиях работает конструкция.
На прочность балка проверяется по действию максимального момента изгиба:
σ = М/W р ≤ R и
- σ — напряжение в балке;
- W р — расчётный момент сопротивления;
- R и — расчётное сопротивление по изгибу, которое для древесины хвойных пород равно 13 МПа.
Подбор сечения рассчитывается, исходя из требуемого момента сопротивления Wтр:
W тр = М / R и
Для прямоугольного сечения:
Для круглых сечений:
Проверка жёсткости производится на действие нормативных нагрузок:
- f — предельный прогиб балки;
- l — расчётный пролёт балки в см;
- f/l — относительный прогиб, который не должен превышать: 1/250 — для перекрытий между этажами; 1/200 — для перекрытий чердака;
- J — момент инерции в см 4 ;
- Е = 10 000 МПа, 100 000 кг/см 2 — модуль упругости древесины;
- с — предельно допустимый коэффициент для отношения l/h, где h — высота сечения балки: 18,4 — для междуэтажных перекрытий; 23,0 — для чердачных перекрытий.
В случае, когда l ≤ ch, балки проверяются только на прочность. Если l > ch, они проверяются только на жёсткость.
Для примера рассчитаем деревянную балку междуэтажного перекрытия. Пролёт l = 4,5 м; вес перекрытия — g = 200 кг/м 2 ; временная нагрузка p = 150 кг/м 2 ; расстояние в плане между осями балок а = 0,9 м; материал балки — сосна R и = 130кг/см 2 ; m коэффициент условия работы — 1,0.
q = (g н n + p н n 1) · a = (200 ∙ 1,1 + 150 ∙ 1,4) ∙ 0,9 = 387 кг/пог. м
- n, n 1 — коэффициенты надёжности постоянной и временной полезной нагрузок.
Момент сопротивления, который необходим, определяется из условия прочности:
Таблица моментов сопротивления W в см 3 прямоугольных сечений
| b | h | ||||||
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| 21 | 588 | 661 | 735 | 808 | 882 | 955 | 1029 |
| 22 | 645 | 726 | 807 | 887 | 968 | 1049 | 1129 |
| 23 | 705 | 793 | 882 | 970 | 1058 | 1146 | 1234 |
| 24 | 768 | 864 | 960 | 1056 | 1152 | 1248 | 1344 |
| 25 | 833 | 937 | 1041 | 1146 | 1250 | 1354 | 1458 |
| 26 | 901 | 1014 | 1127 | 1239 | 1352 | 1465 | 1577 |
По специально рассчитанным таблицам можно подобрать прямоугольное сечение элемента — bхh. Принимаем брус 8х24 см (W = 768 см 3). В рассматриваемом случае отношение l/h = 450: 24 = 18,75, а предельно допустимое с = 18,4 — для междуэтажных перекрытий. Исходя из этого, расчёт на прогиб не производится.
Расчёт деревянной балки по графику
Для удобства подбора балок деревянного перекрытия по приведённым формулам составлены графики, по которым, имея значения l и q, находят ширину и высоту балки. Горизонтальная линия а-а определяет границу, где расчёт ведётся либо на прочность, либо на прогиб.
Если точка пересечения l и h ниже линии а — а, расчёт ведётся на прочность по расчётной нагрузке, выше линии а-а — расчёт ведётся на прогиб по нормативной нагрузке. Данный график имеет следующие показатели:
Е = 130 кг/см 2 ; f = 1/250 l; Е = 100 000 кг/см 2 ; m н = 1,0.
При изменении этих величин находится относительное повышение или понижение получаемых данных. Например, для бруса сечением более 14 см коэффициент условий работы будет 1,15 и, соответственно, расчётное сопротивление R и = 150 кг/см 2 , а для бревна коэффициент условий работы равен 1,25, при этом R и = 160 кг/см 2 .
В качестве примера рассмотрим следующий вариант: l = 6,1 м; b = 26 см; l/h = 610:26 = 23,4 > 18,4, следовательно, расчёт ведётся на прогиб.
Для нормативной нагрузки по графику qн = 360 кг/м по графику b = 18,3 см.
f = 1/200 l . Так как график составлен для балок чердачного перекрытия, уточняем для междуэтажного перекрытия с относительным прогибом f/l = 1/250. 200/250 = 0,8; b = 0,8∙18,3 = 14,64 см. Окончательно можно принять брус для балки перекрытия 15х260 см.
Высота балок при подборе сечения должна быть больше ширины, так как в таком положении они лучше работают на изгиб. Правильно подобранный размер балок перекрытия обеспечит реальную экономию материала при обеспеченной надёжности и долговечности всей конструкции.
В любом здании имеются перекрытия. В собственных домах при создании опорной части, применяются деревянные балки, которые обладают рядом потребительских свойств:
- доступность на рынке;
- лёгкость обработки;
- цена значительно ниже, нежели на стальные или бетонные конструкции;
- высокая скорость и удобство монтажа.
Но, как и всякий строительный материал, деревянные балки имеют определённые прочностные характеристики исходя из которых производится расчёт на прочность, определяются необходимые размеры силовых изделий.
Основные виды балок
При бытовом строительстве используются несколько типов монтажа опорных элементов перекрытий:
- Простая балка, - представляет собой перекладину, имеющую две опорные точки на своих концах. Расстояние между опорами называется пролёт. Соответственно, при наличии нескольких точек крепления, бывают двух–, трёх–, и более пролётные неразрезные балки. В конструкции частного дома в этом качестве выступают промежуточные стеновые перегородки.
- Консоль, - брус жёстко закреплён одним концом в стене или имеет один свободный конец, с длиной более чем двукратный поперечный размер. Наличие двух свободных свисающих частей говорит о том, что наличествует двухконсольная конструкция. На практике – это горизонтальные балки, входящие в состав крыши и образующие навес.
- Заделанное изделие , - оба окончания жёстко вмонтированы в стену. Такая схема встречается при возведении вышерасположенных перегородок и стен, при этом балка получается вмонтированной в вертикальную конструкцию.
Нагрузки на горизонтальное перекрытие
Для расчёта на прочность необходимо знать нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации перекрытия. Самые значительные величины возникают на первом этаже жилого здания. Меньшие значения получаются для мансардных конструкций и чердачных помещений. Напряжения в балке возникают:
- от внутренних строительных конструкций, например, перегородок, лестниц;
- от веса бытовой техники, мебели;
- от массы людей.
Статическую нагрузку определяет два основных вида напряжения, — прогиб по всей длине и изгиб в месте опоры.
- Прогиб, — получается от веса вышерасположенных элементов. Максимальная стрелка отклонения получается в точке местонахождения объекта с самой большой массой и (или) посередине между опорами.
- Изгиб или излом , – это разрушение перекладины в точке заделки. Возникает от вертикальной нагрузки, а сама балка, воспринимающая это напряжение, выступает в роли рычага. С определённой величины усилия начинается критический изгиб, приводящий к разрушению поперечной опоры.
Для уменьшения влияния на прочность деревянного поперечного изделия от внутренних конструкций, их стараются располагать в местах нахождения нижних опор. Бытовую технику и мебель по возможности, целесообразно размещать вдоль стен или около разгрузочных конструкций.
Существует достаточно много типов деревянных балок, но наиболее доступны для широкой массы населения – это изделия прямоугольного или овального сечения. В последнем случае, балка представляет собой оцилиндрованное бревно, обрезанное с двух противоположных сторон.
Как рассчитать нагрузку на балку перекрытия
Общая нагрузка на элементы перекрытия складывается из собственного веса конструкции, веса от внутренних строительных изделий, опирающихся на балки, а также массы людей, мебели, бытовой техники и прочей хозяйственной утвари.
Полный расчёт, учитывающий все технические нюансы, достаточно сложен и выполняется специалистами при проектировании жилого дома. Для граждан, возводящих жильё по принципу «самостроя», более удобна упрощённая схема, в которую заложены требования СНиП, оговаривающие условия и технические характеристики деревянных материалов:
- длина опорной части балки, контактирующей с фундаментом или стеной, не должна быть меньше 12 см;
- рекомендуемое соотношение сторон прямоугольника 5/7, - ширина меньше высоты;
- допустимый прогиб для чердачного помещения составляет не более 1/200, межэтажные перекрытия – 1/350.
По СНиП 2.01.07–85 эксплуатационная нагрузка на чердачную конструкцию с лёгким утеплителем из минеральной ваты составит:
G = Q + Gn * k, где:
- k – коэффициент запаса прочности, обычно для строений малой этажности принимают значение 1,3;
- Gn – норматив для подобного чердака, равный 70 кг/м²; при интенсивном использовании чердачного пространства значение составит не менее 150 кг/м²;
- Q – нагрузка от самого чердачного перекрытия, равная 50 кг/м².
Пример расчёта
Дано:
- чердак в жилом доме, использующийся для хранения различного хозяйственного инвентаря;
- для утепления применён керамзит с лёгкой бетонной стяжкой.
Общая нагрузка составит G = 50 кг/м² + 150 кг/м² * 1,3 = 245 кг/м².
Исходя из практики, средние усилия на мансардном этаже не превышают значений в 300–350 кг/м².
Для межэтажных перекрытий величины находятся в диапазоне 400–450 кг/м², причём большее значение следует принимать при расчётах первого этажа.
Совет. При выполнении перекрытий целесообразно принимать значения нагрузок, превышающие расчётные на 30–50%. Это повысит надёжность конструкции в целом и увеличит общий срок эксплуатации.
Как рассчитать необходимое количество балок
Число поперечных опор определяется нагрузками, приходящиеся на них, и максимальным прогибом чернового покрытия, выполненного, например, из доски или фанеры. На их жёсткость влияет собственная толщина изделий и шаг между точками опоры, то есть, расстояние от соседних балок.
Для помещения с малой эксплуатацией (чердак), допускается использовать доску толщиной не менее 25 мм, при шаге между опорами 0,6–0,75 метра. Межэтажное перекрытие жилой зоны целесообразно осуществлять половой доской с размером не менее 40 мм и расстоянием по ближайшим точкам крепления не более 1 метра.
Пример расчёта
Чердачное пространство. Длина между стенами составляет 5 метров. Слабая эксплуатационная нагрузка, — хранение всякой утвари. Настил осуществляется из обрезной сухой доски хвойных пород толщиной 25 мм. Принимая максимальный шаг в 0,75 метра, количество опорных точек должно составить:
5 м / 0,75 м = 6,67 шт., округляя до целого числа в большую сторону – 7 балок.
Тогда уточнённый шаг равен:
5 м / 7 шт = 0,715 м.
Межэтажное перекрытие. Длина между стенами 5 метров. Первый этаж с максимальной нагрузкой. Черновой пол выполняется из изделия с размером 40 мм. Шаг по опорам принимается в 1 метр.
Количество точек крепления составляет : 5 м / 1 м = 5 шт.
Совет. Несмотря на невысокую нагрузку, приходящуюся на чердачное пространство, целесообразно применять требования, относящиеся к межэтажным перекрытиям, - в будущем может появиться вероятность перестройки в жилое мансардное помещение.
Как рассчитать необходимое сечение традиционной деревянной балки перекрытия
Прочностные характеристики опорного элемента определяются геометрическими параметрами, — длиной и поперечным сечением. Длина, как правило, даётся из внутренних размеров межстенного пространства и закладывается на стадии проектирования здания. Второй параметр, — сечение, можно изменять в зависимости от предполагаемых нагрузок в процессе строительства.
Пример расчёта
Чтобы избежать достаточно мудрёных математических выкладок, приводим рекомендуемые данные, которые сведены в таблицу. При имеющихся размерах пролёта и шага, можно определить примерное сечение бруса или диаметр бревна. Расчёт осуществлялся исходя из усреднённой нагрузки в 400 кг/м²
Таблица 1
Сечение прямоугольного бруса:
Таблица 2
Диаметр оцилиндрованного бревна:
Примечание: В таблицах приведены минимальные допустимые размеры. При проектировании собственного здания, необходимо принимать те размеры деревянных изделий, которые присутствуют на местном строительном рынке региона, причём значения требуется округлять в большую сторону.
Совет. При отсутствии необходимого бруса, его можно заменить досками, скреплёнными между собой посредством столярного клея и саморезов. Ещё один вариант усиления – увеличить сечение бруса, добавив к его боковым сторонам доски определённой толщины.
Совет. Продлить срок службы и снизить показатель горючести поможет обработка специальными огне– и биозащитными средствами. Кроме этого, такая операция способствует небольшому увеличению прочности деревянных изделий.
Совет. Тем, кто всё-таки желает провести математические изыскания, по расчётам деревянных балок, для перекрытий, целесообразно заглянуть в интернет с этим вопросом, - имеется достаточное количество сайтов, на которых выложены электронные калькуляторы по определению параметров элементов силовых конструкций.
Основными несущими конструкциями деревянного перекрытия являются балки. Они воспринимают нагрузку собственного веса, заполнения, а также эксплуатационные нагрузки, передавая их на прогоны или столбы.
Балки (лаги), обычно из сосны, ели, лиственницы, для междуэтажных и чердачных перекрытий должны быть сухими (допустимая влажность не более 14%; при правильном хранении древесина приобретает такую влажность через год). Чем суше балка, тем она прочнее и тем меньше прогибается от нагрузки.
Балки не должны иметь пороков, влияющих на их прочностные характеристики (большое число сучков, косослой, свилеватость и т.д.). Балки подвергают обязательному антисептированию и противопожарной пропитке.
Если половые балки первого этажа опираются на столбики, поставленные довольно часто, то балки междуэтажных и чердачных перекрытий опираются на стены только своими концами и редко, когда под ними ставят опоры. Чтобы междуэтажные балки не прогибались, их следует тщательно рассчитать и укладывать на расстоянии 1 м друг от друга, а то и ближе.
Самая прочная на изгиб балка - это брус с соотношением сторон 7:5, т. е. высота балки должна равняться семи каким-то мерам, а ширина - только пяти таким же мерам. Круглое бревно выдерживает бОльшую нагрузку, чем вытесанный из него брус, однако оно менее прочно на изгиб.
Обычно балки прогибаются от давления на них веса засыпки, пола, мебели, людей и т.д. Прогиб в основном зависит от высоты балки, а не от ее ширины. Если, например, два одинаковых бруса скрепить болтами и шпонками, то такая балка выдержит груз уже в два раза больший, чем оба эти бруса, уложенные рядом. Поэтому выгоднее увеличивать высоту балки, чем ее ширину. Однако и в уменьшении ширины есть свой предел. Если балка будет слишком тонкой, то она может изогнуться в сторону.
Допустим, что прогиб балок междуэтажных перекрытий считается не более 1/300 длины перекрываемого пролета, чердачных - не более 1/250. Если перекрывается чердак пролетом 9 м (900 см), то прогиб не должен быть более 3,5 см (900:250=3,5 см). Зрительно это почти незаметно, но прогиб все же есть.
Любое перекрытие, даже под нагрузкой, будет совершенно ровным, если в укладываемых балках предварительно вытесать так называемый строительный подъем. В этом случае нижней стороне каждой балки придают форму плавной кривой с подъемом в середине (рис. 1).
Рис. 1 Строительный подъем балки (размеры в см)
Сначала потолок с такими балками будет слегка приподнятым в середине, но постепенно от нагрузки выровнится и станет почти горизонтальным. С той же целью для балок можно применять изогнутые в одну сторону бревна, соответственно подтесывая их.
Толщина балок для междуэтажных и чердачных перекрытий должна равняться не менее 1/24 ее длины. Например, устанавливается балка длиной 6 м (600 см). Значит, толщина ее должна составлять: 600:24=25 см. Если необходимо вытесать прямоугольный брус с соотношением сторон 7:5, берут уже бревно диаметром 30 см.
Брус можно заменить двумя досками общим сечением, равным брусу. Такие доски обычно сбивают гвоздями, располагая их в шахматном порядке через 20 см.
При более частой укладке вместо бревен (брусьев) можно использовать обыкновенные толстые доски, поставленные на ребро.
Рассмотрим такой пример. Для перекрытия пролета длиной 5 м с нагрузкой в 1259 кг необходимы две балки прямоугольного сечения 200X140 мм, уложенные через 1000 мм. Однако их можно заменить тремя досками сечением 200Х70 мм, расположив их через 500 мм, или же четырьмя досками сечением 200Х50 мм, уложенными через 330 мм (рис. 2).
Рис. 2 Расположение брусчатых и дощатых балок
Дело в том, что доска сечением 200X70 мм выдерживает груз 650 кг, сечением 200X50 мм - 420 кг. В сумме же они будут выдерживать предполагаемую нагрузку.
Для подбора сечения круглых или прямоугольных балок под нагрузку 400 кг на 1м2 перекрытия можно пользоваться данными таблицы или приведенными расчетами.
Допустимые сечения балок междуэтажных и чердачных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг
| Ширина пролета (м) | Расстояние между балками (м) | Диаметр бревен (см) | Сечение брусков (высота на ширину, см) |
| 2 | 1 | 13 | 12x8 |
| 0,6 | 11 | 10x7 | |
| 2,5 | 1 | 15 | 14x10 |
| 0,6 | 13 | 12x8 | |
| 3 | 1 | 17 | 16x11 |
| 0,6 | 14 | 14x9 | |
| 3,5 | 1 | 19 | 18x12 |
| 0,6 | 16 | 15x10 | |
| 4 | 1 | 21 | 20x12 |
| 0,6 | 17 | 16x12 | |
| 4,5 | 1 | 22 | 22x14 |
| 0,6 | 19 | 18x12 | |
| 5 | 1 | 24 | 22x16 |
| 0,6 | 20 | 18x14 | |
| 5,5 | 1 | 25 | 24x16 |
| 0,6 | 21 | 20x14 | |
| 6 | 1 | 27 | 25x18 |
| 0,6 | 23 | 22x14 | |
| 6,5 | 1 | 29 | 25x20 |
| 0,6 | 25 | 23x15 | |
| 7 | 1 | 31 | 27x20 |
| 0,6 | 27 | 26x15 | |
| 7,5 | 1 | 33 | 30x27 |
| 0,6 | 29 | 28x16 |
Концы балок междуэтажных и чердачных перекрытий деревянных зданий врубают сковороднем в верхние венцы на всю толщину стены.
Для выбора балок можно также воспользоваться таблицей, разработанной И.Стояновым.
Подбор деревянных балок перекрытия
| 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 | 5x14 | 5x16 | 6x18 | 8x18 | 8x20 | 10x20 | 10x22 |
| 200 | 5x16 | 5x18 | 7x18 | 7x20 | 10x20 | 12x22 | 14x22 |
| 250 | 6x16 | 6x18 | 7x20 | 10x20 | 12x20 | 14x22 | 16x22 |
| 350 | 7x16 | 7x18 | 8x20 | 10x22 | 12x22 | 16x22 | 20x22 |
Нагрузки на перекрытия складываются из их собственной массы и временных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации дома. Собственная масса междуэтажных деревянных перекрытий зависит от конструкции перекрытия, применяемого утеплителя и обычно составляет 220-230 кг/м2, чердачных - в зависимости от массы утеплителя - 250-300 кг/м2. Временные нагрузки на чердачное перекрытие принимаются за 100 кг/м2, на междуэтажное - 200 кг/м2. Для того чтобы определить полную нагрузку, приходящуюся на один квадратный метр перекрытия в процессе эксплуатации дома, складывают временную и собственную нагрузки и их сумма является искомой величиной.
Наиболее экономичными по расходу древесины считаются балки толщиной 5 и высотой 15-18 см при расстоянии между ними 40-60 см и минераловатном утеплителе.
- Требования к перекрытиям
- Виды перекрытий
- Безбалочные перекрытия
- Технология сборно-монолитных перекрытий
- Конструкция и характеристики
- Используемые материалы
Начнем с того, что такое перекрытие?
Перекрытие – это такая конструкция, которая разделяет по высоте смежные помещения.
Говоря простым языком, перекрытие – это конструкция для образование этажей, как для отделения жилого помещения от чердачного и подвального, так и для отделения жилых помещений. Отличают между собой междуэтажное, цокольное, подвальное и величина выдерживаемой нагрузки (ее определяет тип балок и расстояние между балками перекрытия), а также обшивка балок.
Арматурный каркас под монолитное междуэтажное перекрытие
Требования к перекрытиям
Конструкция должна обладать необходимой прочностью для того, чтобы выдерживать не только нагрузку своего веса, а и дополнительную – такую как вес людей, мебели, оборудования. Величина предполагаемой нагрузки на один квадратный м перекрытия определяется в зависимости от того, как используется помещение.
Выполняется соответствующий расчет. Вот какие могут быть нагрузки:
- для цокольного перекрытия и междуэтажного – не менее 210 кг нагрузки на кв. м площади перекрытия.
Исходя из этого, определяется, какой использовать брус, и как его укладывать.
Нагрузка на один квадратный метр цокольного перекрытия должна быть не менее 210 кг.
Перекрытия должны быть достаточно жесткими для того, чтобы не образовывались прогибы. Брус деревянных перекрытий можно использовать как лаги для пола следующего этажа. Чтобы определить, какой использовать брус, необходимо немного соприкоснуться с сопроматом. Выполняют такой расчет лаг, обычно, архитекторы, а те, кто хочет строить своими руками – пользуются таблицами.
При реконструкции или строительстве нового элемента разделения помещений необходимо позаботится о звукоизоляции. Как это сделать и какие к звукоизоляции требования – это определяют нормативные строительные документы. Для этого требуется тщательно закрывать имеющиеся щели на стыках элементов конструкции и применять соответствующие материалы, чтобы заполнить расстояние между балками.
Перекрытия, которые разделяют помещение, имеющие, при этом, разницу в температуре, должны соответствовать теплозащитным требованиям нормативных документов. Для этого используем утеплители, которые укладываются между балками. Их количество определяет расчет. Чтобы лаги не стали мостиками холода, к выбору материала лаг необходимо подходить с соответствующими знаниями.
Схема балочного перекрытия, состоящего из балок и внутреннего заполнения.
Любая конструкция перекрытия должна противостоять длительному огненному воздействию. Предел огнестойкости у различных конструкций колеблется от 15 до 50 минут. Железобетонные перекрытия, в этом смысле – самые стойкие, деревянные – самые слабые. Поэтому, прежде чем использовать деревянный брус, необходимо осуществить пропитку древесины бруса соответствующим огнестойким материалом или использовать оштукатуривание готовой конструкции.
Вернуться к оглавлению
Виды перекрытий
По типу конструкции выделяют два типа перекрытия. Первый тип – это балочное. Оно состоит из балок и внутреннего заполнения. Второй тип – безбалочная конструкция. Безбалочное выполняется из однородных элементов, таких как плиты-настилы или панели-настилы.
Вернуться к оглавлению
Балочные деревянные перекрытия
Каркасом такого перекрытия являются деревянные балки (лаги), которые следует крепить на равномерном расстоянии друг от друга. Расчет этого расстояния производится в зависимости от сечения балки и ширины пролета между опорными стенами.
Специалисты уже давно произвели такой расчет. Расстояние между подскажет таблица:
| Сечение (для деревянной балки)см х см | Ширина пролета перекрытия3 м | Ширина пролета перекрытия3,5 м | Ширина пролета перекрытия4 м | Ширина пролета перекрытия4, 5 м | Ширина пролета перекрытия5 м |
| Брус 5 х 16 | 0,8 м | 0,6 м | 0,45 м | – | – |
| Брус 6 х 20 | 1,25 м | 0,80 м | 0,70 м | 0,55 м | 0,45 м |
| Брус 10 х10 | 0,60 м | 0,45 м | 0,35 м | – | – |
| Брус 14 х 18 | – | – | – | 1,8 | 1,48 |
| Брус 15 х 20 | – | – | – | 2,4 | 2,0 |
| Брус 16 х 22 | – | – | – | – | 2,5 |
Конструкции балочных деревянных перекрытий прекрасно подойдут для постройки частного загородного дома.
Вернуться к оглавлению
Технология монтажа своими руками
Чтобы уложить своими руками балки на опорные стены, в них, через интервал, который дал расчет, оставляют гнезда. Балка должна опираться на стену (входить в гнездо) не менее чем на 12 см, но не упираться в заднюю стенку. Конец лаги, который заходит в гнездо, должен быть в два слоя обмотан рубероидом для гидроизоляции. Торец лаг не изолируется. Лаги можно изготовить из обрезных досок, скрепив их между собой.
Деревянные балки очень удобны в таких перекрытиях, так как на них сверху стелется напольное покрытие, а снизу монтируется чистовой потолок.
Для дальнейшего монтажа своими руками, к боковой части лаг прибивают черепные брусы 40 х40 или 50 х 50, к которым, в дальнейшем, необходимо крепить накат из досок. К несущим брусам перекрытия крепится потолок нижнего помещения. Для удобства и быстроты монтажа, накат выполняют (предварительно) в виде щитов, которые, затем, крепят к черепным брусам саморезами (плотно прижимая друг к другу).
На этот накат, в дальнейшем, своими руками нужно крепить изоляцию (звуко- или тепло-) на слой пароизолирующего материала. Пароизолирующим материалом может быть пергамин, толь или специальная пленка. Ею выстилается накат с захватом части бруса (на высоту изоляции). В качестве звуко- или теплоизоляции может использоваться минеральная вата, шлак, пенопласт, керамзит, перлит, В отдельных случаях, для засыпки между лаг может использоваться сухой песок, стружка, опилки, древесная листва, солома.
На лаги снизу своими руками подбивается чистовой потолок, а сверху своими руками настилается пол. Деревянный брус, в этом случае, очень удобен, так как используется в качестве лаг для пола. На него легко крепить любой листовой материал. В такие лаги можно забить гвоздь, ввернуть саморез или забить скобу.
Вернуться к оглавлению
Балочные металлические и железобетонные перекрытия
В качестве балок в таких конструкциях применяются:
- двутавр;
- швеллер;
- уголок.
Швеллер и уголок для этих целей необходимо, предварительно, сварить определенным образом. Естественно, этому предшествует небольшой расчет.
К неоспоримым преимуществам таких металлических балок относятся:
В железобетонных перекрытиях в качестве балок могут использоваться двутавр, швеллер, а также уголок.
- Высокая надежность и долговечность.
- Пожаробезопасность и стойкость к биологическим врагам.
- Возможность безопасного перекрывания пролетов в 4 -6 метров.
Расстояние между такими балками перекрытия может быть вдвое больше, чем между деревянными и регламентируется, чаще, размерами плит настила (расчет должен подтвердить, что плиты вынесут определенную нагрузку). Такие балки, напрямую, нельзя использовать в виде лаг для настила пола. К ним непросто (но возможно) .
К сожалению, это не все недостатки перекрытия, использующего металлические конструкционные материалы. Еще к недостаткам такого перекрытия следует отнести:
- Образование ржавчины во влажных помещениях.
- Необходимость в грузоподъемных механизмах при монтаже.
- Хорошая звуко- и теплопроводность (с этими недостатками борются путем обертывания торцов металлических конструкций войлоком).
Накат на таких балках бывает не только из досок, но и из плит. Это могут быть облегченные железобетонные плиты или плиты из других легких и прочных строительных материалов – их применение регламентирует расчет.
Чтобы избежать коррозии несущих балок, используют железобетонные балки перекрытия. Такие балки укладывают на расстоянии 0,6 -1,0 м. Заполняют пространство между балками легкобетонными плитами или легкобетонными блоками. Поверх такого перекрытия делают стяжку под пол, а потолок штукатурят под побелку, покраску или обои.
Несмотря на разнообразие материалов, применяемых для изготовления перекрытий в домах, дерево остается самым востребованным для небольших жилых сооружений с двумя или тремя этажами. Это связано с их особенными свойствами:
- деревянные перекрытия имеют небольшой вес по сравнению с аналогами из железобетона и тем более монолитными, и сохраняют при этом хорошие эксплуатационные показатели;
- его просто обрабатывать, поэтому монтажные работы по установке осуществляются без использования специальной техники, что невозможно для других материалов;
- особенность конструкции перекрытий из дерева позволяет использование любых изоляционных материалов;
- готовые деревянные перекрытия являются лучшей основой для проведения финишной отделки потолка или пола;
- дерево до сих пор является самым экологически чистым и безопасным материалом.
Единственным недостатком его использования можно считать ограничение в допустимой нагрузке, что сокращает сферу их применения.
Виды перекрытий в доме
В зависимости от планировки, наличия подвального помещения, проведенного отопления и количества этажей могут использоваться следующие деревянные перекрытия в доме:
- цокольные или подвальные;
- межэтажные или мансардные;
- чердачные.
Каждое перекрытие в зависимости от типа помещения, планируемого температурного режима и уровня влажности выполняет свою функцию. Для этого во время монтажа происходит укладка необходимой изоляции, которая препятствует прохождению звука, влаги и тепла и позволяет надёжно разделить помещения в доме.
Структура перекрытия
Устройство деревянных перекрытий зависит от их функционального назначения, но все они имеют очень похожую структуру. Их главной составляющей, которая служит основой для других элементов, являются деревянные балки, закрепляемые к несущим конструкциям дома, то есть к стенам. Вся будущая нагрузка во время эксплуатации дома будет ложиться именно на них. Поэтому расчет деревянных балок перекрытия занимает важное место на подготовительном этапе.
Для изготовления балок используется деревянный брус из хвойных пород деревьев, почти не прогибающихся с течением времени, в отличие от лиственных.
На установленные балки закрепляется черновой или вспомогательный пол. Для этого используется фанера, листы ОСП или ДСП, поверх которых после завершения работ крепится финишное покрытие, напольное или потолочное. Образованное между черновым полом и потолком пространство заполняется разными изоляторами в зависимости от параметров помещения.
Варианты перекрытия для разных помещений
В зависимости от типа помещения деревянные перекрытия могут иметь разное строение. Всего возможно три варианта:
- для цокольных перекрытий, где характерна разность температур и повышенная влажность, требуется применение пароизоляции, повышенного слоя теплоизоляции и специальной отражающей плёнки или фольги;
- для межэтажных перекрытий, которым свойственна более простая структура, в связи с равномерным температурным режимом и стабильным уровнем влажности обязательно необходима шумоизоляция;
- для чердачных перекрытий, если они не отапливаются, используется такое же наполнение, как и для цокольных, с тем отличием, что расположение изоляторов происходит в обратном порядке из-за направления действия холода.
Более подробно о строении разных перекрытий будет написано ниже.
Виды конструкций
Деревянные перекрытия в доме в зависимости от размера проема могут иметь разную конструкцию, которая должна выдерживать заданные нагрузки и предусматривать размещение технологических элементов, в том числе придающих жёсткость, а также различную крепёжную фурнитуру.
Сегодня деревянные перекрытия сооружаются с помощью трёх основных видов конструкций:
- с помощью балок, самый старый из всех вид, в котором надёжность конструкции обеспечивается балками из массива квадратной или прямоугольной формы, уложенными с шагом от 60 см до 1,0 м;
- с помощью рёбер, в котором жёсткость создаётся доской толщиной до 7 см и шириной не менее 20 см, уложенной на ребро с шагом не более 60 см;
- балочно-ребристый, использующийся для пролётов до 15 м и состоящий из балок и перпендикулярно установленных, закреплённых к ним рёбер.
Ниже приводятся показатели каждого вида конструкций.
Таким образом, вид конструкции перекрытия определяется для каждого проёма индивидуально.
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.
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.
Произведение расчётов
Определившись с видом конструкции, необходимо подготовить расчёт деревянного перекрытия, в первую очередь необходимого количества балок, с учётом нужного сечения и порядка расположения. Точно произведённые расчёты позволят избежать неприятных сюрпризов в процессе эксплуатации.
Длина балки рассчитывается, исходя из размеров проёма и выбранного способа крепления. Для традиционного способа общая длина включает ширину проёма и длину частей, помещаемых в нишу. Если используются крепежи, длина балки равна ширине проёма.
Расстояние между балками, или шаг, обычно больше 60 см и меньше 1 м, но можно размещать чаще. Количество рассчитывается путём деления длины проёма на выбранный шаг с обязательным смещением крайних балок от стены минимум на 5 см.
Особенности расчёта
Сечение балки зависит от трех параметров:
- ширины проёма;
- расстояния между балками;
- планируемой нагрузки.
Средняя нагрузка обычно считается равной примерно 400 кг на квадратный метр (свой вес около 200 кг и допустимая нагрузка 200 кг). Для нежилых помещений эта величина может быть в два раза меньше.
Сечение прямо связано с шириной проёма. Чем он шире, тем больше должно быть значение. Здесь используется правило соотношения величины проёма и высоты балки, равное 1/25. Например, для проёма шириной 5 м нужна балка высотой 200 см. Чаще всего используется сечение 5-16 см в ширину и 14-24 см в длину прямоугольной формы.
Сегодня произвести расчёт деревянных балок перекрытия можно, используя калькуляторы, находящиеся в бесплатном доступе в сети или готовые таблицы.
Проём, м/шаг, м | |||||||
После завершения расчётов можно начинать устанавливать деревянные перекрытия.
Особенности установки цокольного перекрытия
Установка цокольного перекрытия может быть сделана с применением любого из трёх описанных видов конструкций.
При установке по балкам используется дополнительный элемент - черепной брусок - размером 50 х 50 см. Он закрепляется снизу к балке на одном уровне, и вспомогательное покрытие крепится на него. Далее укладывается слой теплоизоляции (пенопласт, пенополистирол, вата) толщиной не менее 10 см, который накрывается пароизоляцией, желательно в рулонах.
При расстоянии между балками более 60 см сначала устанавливаются лаги, к которым крепится второе черновое покрытие (фанера, ОСП или ДСП). Сверху можно укладывать финишное напольное покрытие.
Для установки по рёбрам черепные бруски не используются. Черновой потолок (фанера или ОСП) нашивается непосредственно к рёбрам с шагом не более 15 см. Теплоизоляция плотно укладывается между рёбрами. Далее укладывается пароизоляция и черновой пол.
Установка балочно-ребристого перекрытия производится аналогично.
Особенности установки межэтажного перекрытия
Когда устанавливается деревянное перекрытие между этажами, главная задача — обеспечение хорошей звукоизоляции. Одинаковый температурный режим и отсутствие влаги позволяют не использовать пароизоляцию. Другими словами, если бюджет жёстко ограничен, можно отступить от некоторых обязательных правил.
Устанавливая перекрытие второго этажа на балках, как правило, всегда дополнительно применяются лаги, к которым крепится черновой пол из фанеры или ДСП. Кроме этого, рекомендуется использование черепного бруса.
Деревянное перекрытие между этажами отличается от всех остальных использованием резиновой или пробковой подложки толщиной до 5 мм, размещаемой дважды:
- между балками и лагами;
- между вспомогательным полом и финишным покрытием.
Для монтажа перекрытия на ребрах обрешётка не применяется. Ещё одной особенностью является выполнение обрешётки для потолка первого этажа из дерева, так как металлический профиль может издавать в процессе эксплуатации шум.
Особенности установки чердачного перекрытия
Как было указано ранее, деревянное чердачное перекрытие очень схоже с цокольным. Отличие состоит в движении холодного воздуха, которое на чердаке движется сверху вниз, а в подвале - наоборот.
Именно поэтому чаще всего допускается одна серьёзная ошибка. Вместо размещения пароизоляции под утеплителем его размещают сверху, как на цокольном этаже.
Для дополнительной безопасности на теплоизоляцию можно положить гидроизоляцию в рулонах, предохраняющую от прямого попадания влаги через крышу.
Эксплуатация и профилактика
Правильно выбранные, хорошо обработанные и грамотно уложенные балки могут служить достаточно долго. Но это не исключает необходимости периодической профилактики и проверки. Если возникает подозрение в повреждении любого элемента конструкции, рекомендуется своевременно произвести его замену или усиление.
