Важный этап строительства любого здания – установка межэтажных перекрытий. Они распределяют вес находящихся выше элементов строения, таких как крыша и стены, а также коммуникаций и деталей интерьера верхних этажей. Чтобы выдержать немалую нагрузку, нужны прочные перекрытия. В статье расскажем, какие виды балок применяют для разных частей здания, и рассмотрим, как правильно рассчитывать нагрузку и длину балочных перекрытий.
Межэтажное перекрытие деревянными балками
Виды перекрытий
Перекрытие – это горизонтальная несущая конструкция из балок, разделяющая здание по высоте на функциональные зоны или этажи и поддерживающая прочность всего строения. При строительстве дома применяют следующие виды перекрытий:
- цокольное или подвальное перекрытие;
- межэтажное перекрытие;
- чердачное перекрытие.
Чердачное перекрытие
Естественно, самые прочные – металлические балки в виде швеллера, уголка или двутавра, изготовленные из высокопрочной стали. Их лучше всего использовать для цокольного перекрытия, так как оно несёт наибольшую нагрузку. Из стальных балок можно устраивать длинные пролёты с большим расстоянием между балками. Они устойчивы к механическим повреждениям и гниению. Однако из-за большого веса с ними тяжело работать, а высокая цена металла увеличивает расходы на строительство.
Железобетонные балки перекрытия выдерживают большие нагрузки и подходят для строительства многоэтажных домов. Но для их монтажа понадобится специальная техника.
В основном при строительстве частных домов для перекрытий используют деревянные балки. Дерево – надёжный и экологически безопасный материал, который не навредит жильцам дома. Балки из дерева относительно недорого стоят и имеют небольшой, по сравнению с предыдущими видами вес, поэтому их легко устанавливать. Однако дерево огнеопасно, подвержено гниению и поражению короедом, поэтому требует предварительной обработки.
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.
Типы деревянных балок
Деревянные балочные перекрытия различаются размерами, сечением, способом производства и породой дерева, из которого они сделаны. От выбора деревянных балок зависит надёжность и прочность строения. В зависимости от расстояния между стенами и предполагаемой нагрузки для перекрытий, используют доску или брус из цельного массива дерева, или клеёные изделия.
Разновидности деревянных балок
Цельные балки
Балки сделанные из цельного массива дерева, менее прочные, чем клеёные или двутавровые. Поэтому их длина не должна превышать 6 метров. Часто для увеличения прочности, строители на объекте спаривают доски. Стягивают их болтами и гайками с резиновыми или пластиковыми прокладками, предотвращающими попадание влаги и образованию ржавчины на крепеже.
Клеёный брус
Клеёный брус изготавливают методом склеивания нескольких частей между собой. Балки из этого материала способны выдерживать высокие нагрузки, поэтому их можно использовать в конструкции перекрытий длиной до 14 метров. Из такого бруса можно изготовить гнутые перекрытия для арок.
Имеются у таких изделий и недостатки. При изготовлении могут использовать некачественные пиломатериалы, поэтому со временем возможна усадка балочного перекрытия. К тому же клеёные балки значительно дороже цельных. Чтобы рациональнее использовать средства отведённые на строительство, нужно правильно рассчитать нагрузку и длину балок.
Клееный брус при аналогичном сечении с обычным имеет большую прочность
Балки перекрытия изготавливают из хвойных пород дерева, но также часто используют древесину дуба, акации, клёна и других деревьев. Главное условие необходимое для прочности конструкции – влажность не более 12–14%. Виды некоторых изделий приведены в таблице ниже.
Двутавровые балки
Достоинства двутавровых деревянных балок – универсальность применения, простота установки и высокая прочность. Они сохраняют свои параметры при больших нагрузках без вспомогательных конструкций для усиления.
Устройство двутавровой балки
Двутавр делают с использованием хорошо просушенного строганного или клеёного бруса, прочной проклеенной водостойкой фанеры или OSB-плит, на основе огнеупорного и влагостойкого клея. Поэтому двутавровая деревянная балка не требует пропитки специальными составами и легко поддаётся распиловке. Однако из-за сложной технологии изготовления их редко применяют для устройства перекрытий.
Двутавровые балки из OSB (ОСП)
Соединение двутавровых балок между собой
Для всех видов выпускаемой продукции есть свой сортамент. Сортамент — это подбор различных изделий готовой продукции по маркам, профилям или размерам. Часто в таблице указаны дополнительные сведения о прочности, весе и т. д.
Монтаж межэтажных и потолочных перекрытий на деревянных лагах
На фото – межэтажные перекрытия.
Межэтажные перекрытия в доме из бруса начинают монтировать с укладывания лаг. Для этого на стены кладут приготовленный брус, который предварительно обворачивается рубероидом. Этим вы предохраните древесину от проникновения влаги, и как следствие, от гниения.
Крайние балки должны укладываться не ближе чем 5 см от стены, а расстояние между соседними поперечинами не должно превышать рассчитанные ранее величины, которые в нашем случае равняются 60 см.
Важным условием является и то, что лаги должны быть уложены на всю толщину стен, имея максимальную опору и устойчивость. Промежутки между лагами на стене закладываются кирпичом или строительными блоками, после чего сверху набивается черновой пол из обрезных досок 150х25 мм.
Потолочные перекрытия из бруса практически полностью идентичны межэтажным с той лишь разницей, что толщина балок может быть меньше, а шаг между ними на несколько сантиметров больше.
Сборный брус
На фото – сборный брус.
Достаточно часто бывает ситуация, когда в продаже нет пиломатериалов, в частности, бруса нужного размера. В этом случае есть несколько способов, с помощью которых вполне возможно решить данную проблему. Первый способ, это использование при строительстве сборных балок. Её вы вполне сможете сделать своими руками, используя шуруповёрт или дрель. (см. также статью Стыковка бруса по длине – варианты соединений)
Допустим, вам необходимы лаги размером 150х250 мм, но в продаже таких размеров нет, зато досок с размерами 50х250 мм на любой базе пиломатериалов всегда в избытке. Для того чтобы получить балку нужного размера, достаточно купить 3 таких доски и скрепить их вместе.
В качестве крепежа лучше использовать не гвозди, а саморезы по дереву, поскольку со временем древесина высыхает, и гвозди не так прочно удерживают доски вместе.
Как советует инструкция для самостоятельного изготовления сборных лаг, если вы будете использовать их для цокольных или подвальных перекрытий, то перед стягиванием саморезами стоит обработать каждую доску антисептиком.
Это предотвратить появление древесных вредителей и значительно увеличит срок эксплуатации всего пола. Если же вы будете использовать сборный брус для межэтажных перекрытий, то никакой предварительной обработки досок не требуется.
Допустимость использования такого вида лаг очевидно и не подвергается сомнению. Этот материал также экологичен, как и обычный брус, поскольку при сборке не используются никакие клеящие вещества.
Внимание! Несущая способность сборного бруса даже выше, чем у цельных пиломатериалов, а стоимость при этом несколько ниже. Из всего вышесказанного становится понятно, что в некоторых случаях использование сборных элементов даже предпочтительней, чем цельных.
Клееный брус
Фото – брус клееный.
Данный вид пиломатериалов является приемлемой альтернативой в том случае, если нужных цельных лаг не найти, или их цена достаточно высока для вас, а самому сделать сборную конструкцию не имеется возможности.
Клееные балки изготавливаются из нескольких досок разной длины, скреплённых между собой с помощью двухкомпонентного конструкционного клея, который используется при изготовлении деревянных несущих строительных конструкций. (см. также статью Какими преимуществами отличается клееный брус из кедра)
Балки для перекрытия в деревянном доме из клееного бруса отличаются хорошей прочностью и сопротивляемостью к нагрузкам, но при этом имеют и некоторые недостатки.
- В виду того, что при их изготовлении используются клеящие вещества, такой материал уже нельзя назвать экологически чистым.
- При их изготовлении используется достаточно большой процент некачественных пиломатериалов. Возможна значительная усадка по прошествии нескольких лет эксплуатации, а это означает, что перекрытие из клееного бруса может со временем «повести».
- И самый главный недостаток клеёных балок это их ограниченный срок службы, который определяется производителем в 20 лет.
Для расчета объема пиломатериалов, можно воспользоваться калькулятором:
Сечение балочных перекрытий
На прочность перекрытия также влияет сечение балки. По типу сечения включают следующие виды пиломатериалов:
- прямоугольные;
- квадратные;
- круглые;
- овальные;
- двутавровые.
Самые распространённые – балочные перекрытия прямоугольного сечения. Их легко устанавливать и такие балки будут служить лагами для обустройства полов. При монтаже прямоугольных балок их устанавливают вертикально широкой частью, так как с увеличением высоты повышается прочность конструкции.
Для чердачных перекрытий часто используют круглые балки или оцилиндрованные брёвна. Такие балки имеют хорошую прочность и устойчивость на прогиб.
Наиболее крепкие и функциональные – двутавровые балки перекрытия.
Перекрытия металлическими и железобетонными балками
Перекрытие железобетонными плитами и балками
В качестве железных балок можете взять прокатный профиль. Между балками укладываете девятисантиметровые железобетонные плиты. На них насыпаете шлак и все фиксируете железобетонной стяжкой.
Железобетонные балки необходимо укладывать на расстоянии 60- 100 см друг от друга. Между балками располагаете легкобетонные плиты. Затем перекрытие звуко- и теплоизолируете.
Расчёт нагрузки и размеров деревянных балок
Перед возведением здания необходимо рассчитать нагрузку и длину балочных перекрытий. Для лучшей прочности перекрытия при строительстве нужно использовать деревянные балки с немного большим, чем расчётный, запасом прочности.
Выбор ширины или толщины балки в зависимости от длины
Чтобы правильно произвести расчёт нагрузки на балку перекрытия, нужно:
- Знать расстояние между стенами и шаг между балками.
- Вычислить постоянную нагрузку, складывающуюся из массы балок, утеплителя и материалов, из которых изготовлен пол и потолок.
Для вычисления необходимо сложить удельный вес на кв. метр всех стройматериалов
- Временную нагрузку. К ней относятся масса мебели и находящихся в здании людей. Как правило, её считают равной 150 кг/м2.
- Высчитать предполагаемую нагрузку на 1 м2 перекрытия (сумма временных и постоянных показателей).
Так как для расчёта требуется знать нагрузку на погонный метр, нужно предполагаемую нагрузку на 1 м2 умножить на расстояние между балками. Далее, полученную цифру умножают на квадрат расстояния между несущими стенами и делят на 8. Так проводят расчёт нагрузки балочного перекрытия.
Mmax = (q*L2)/8
Где:
- q — полная нагрузка на кв. м;
- L2 — квадрат расстояния между стенами.
При проектировании каркаса перекрытия нужно уделить внимание пространственной жёсткости, которая во многом зависит от показателей прогиба балочного перекрытия.
Расчёт деревянной балки на прогиб проводят по формуле: W = Mmax / R, где M – максимальная нагрузка, а R – сопротивление древесины из СП 64.13330.2017 от 2021 г. (актуальная редакция СНиП II-25-80). Для древесины 2 сорта её принято считать равной 130 кг/см2.
Из формулы W = b*h2/6, зная показатель W, вычисляем сечение перекрытия. Достаточно задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).
Прогиб деревянного перекрытия при вычисленной нагрузке не должен быть больше соотношения к длине балки 1:350 для подвальных и межэтажных перекрытий, а для чердачных и мансардных – 1:250.
Размер балок зависит от расстояния между несущими стенами. Для определения необходимой длины балки к этой величине прибавляют 40 см, примерно по 15–20 см с каждой стороны. Профессиональные строители рекомендуют для устройства перекрытия использовать балки с сечением равным 4–5% длины пролёта.
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.
Монтаж перекрытия
Чтобы здание долго прослужило, балочные перекрытия должны соответствовать высокому уровню прочности. Иметь хорошую звуковую и теплоизоляцию, а также хорошо вентилироваться.
При установке деревянных балок чаще всего используют маячный способ монтажа. Вначале монтируют крайние балки, а затем промежуточные. Чтобы не допускать ошибок во время работы, используют уровень. В случае перепадов высоты, балки можно выровнять подложив под торцевые концы пропитанные битумным праймером обрезки.
Перед началом установки проводят сращивание или обрезку балок до нужных размеров. Сращивание балок из бруса по длине обычно проводят способом «замочный паз». Для этого концы брусьев спиливают на 1\2 толщины и заглубляют один торец в толщу другого. Затем места соединений фиксируют.
Сращивание двух балок
Расстояние между деревянными балками не должно быть меньше 60 см и превышать 1 метр. В конструкции из брёвен или клеёного бруса шаг делают больше, чем в дощатых перекрытиях. При монтаже чердачного перекрытия расстояние между дымоходом и балками должно быть не менее 40 сантиметров.
Для прочности каркаса торцы балок заглубляют в несущую стену минимум на 15 см. У двутавровых балок это значение разрешено уменьшить до 7 см. Заделывают углубления раствором или монтажной пеной. Возможно закрепление концов на стенах с помощью стальных связей. В местах опор на балках делается гидроизоляция.
Гидроизоляция балок в местах опор обязательна
Сечение балок
Перекрытие с помощью балок обычно делают вдоль короткой стены. Первым этапом фиксируются конечные брусья, между ними, на равных промежутках, укладываются балки. Расстояние между балками обусловлено тем, какое сечение бруса для перекрытия. Как правило, толщина среза составляет 1/25 ее длины.
Если в магазине рассчитать точный размер бруса для перекрытия невозможно, то, как вариант, чтобы собрать максимальную длину, можно вместо одной использовать две доски, предварительно скрепленные шурупами.
Достоинства и недостатки балок из дерева
Использование в строительстве зданий деревянных балок в отличие от других видов характеризуется следующими достоинствами:
- доступная цена;
- простота доставки на строительную площадку;
- возможность установки без применения спецтехники;
- экологическая безопасность;
- ремонтопригодность.
Однако, несмотря на многие достоинства, такие перекрытия менее прочны, чем металлические и железобетонные. Требуют обработки антипиренами, а также средствами против гнили и плесени. Монтаж деревянных балок возможен только после тщательных расчётов.
В заключение статьи нужно добавить, что применение дерева в строительстве значительно сокращает расходы. Чтобы не нарушить конструкцию всего здания и установить прочные перекрытия, их проектирование и монтаж лучше доверить профессиональным строителям.
Металлические балки
Они надежны, долговечны, обладают повышенной прочностью, абсолютно не подвержены воздействию биологических факторов (гнили, грибков). Они имеют небольшую толщину, что позволяет экономить пространство, могут выдерживать высокую температуру. Хотя среди недостатков нужно отметить: возможность возникновения коррозии, низкую звукоизоляцию, большой вес, который создает нагрузку на фундамент.
