Виды балок перекрытия и основные расчёты


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.

Положительные стороны использования балок в интерьере

Потолочные балки, популярные в прошлом и в настоящем, дизайнеры любят использовать неспроста. Как декоративный элемент в оформлении пространства они имеют положительные характеристики:

  1. Универсальность. Конструкция уместна почти в любом интерьере и помещении. Она подходит и для аутентичного деревенского стиля, и для строгой классики.
  2. Создание уюта и эффекта защищенности. Массивная конструкция, удерживающая потолок, у человека подсознательно ассоциируется с безопасность. Бруски из древесины вызывают чувство уюта и тепла.
  3. Визуальное изменение пространства. Увеличивают площадь помещения, но «съедают» высоту. Поэтому фальшбалки неуместны в типовых квартирах блочных домов – конструкция «сожмет» комнату и создаст иллюзию давящего потолка. В просторных помещениях эта особенность целенаправленно используют при дизайне, извлекая эстетическую выгоду.
  4. Декоративность. Балки на потолке привлекают внимание и задают тон всему интерьеру. Можно играть материалами, фактурой и цветом, добиваясь оригинальных эффектов.

При базовых строительных навыках симпатичную конструкцию несложно установить своими руками.

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.

Выбираем материал

Существуют различные материалы, которые позволяют сделать потолочные балки. Конкретный выбор определяется личными предпочтениями и стилевыми особенностями в доме. Так, можно выбирать декор в стиле готика, кантри, прованс или этно. Современные направления требуют новых отделочных материалов.

Для стиля хай-тек или конструктивизма подходят профили из алюминия. Для любого стиля подойдет полиуретан и стеклопластик. Они дают возможность имитировать натуральные материалы и устанавливать их своими силами. Дерево подойдет для классического интерьера. Если же в помещении уже есть потолочные перекрытия, их можно просто задекорировать или покрасить.

Полиуретан

Это один из самых легких материалов. Потолочные балки из полиуретана отличаются стойкостью к перепадам влажности и температуры. А благодаря использованию современного сырья и новых технологий получается полное сходство с деревянными конструкциями. Современные производители точно имитируют фактуру ореха, клена, вишни и дуба. Их легко установить своими руками. Можно выбрать конструкции, выполненные под состаренную древесину с выбоинами и сколами. Они могут имитировать и металлическую поверхность.

Дерево

Это благородный и традиционный материал. Деревянные балки часто делают из дуба, ольхи, сосны, лиственницы или вишни. Применяются и дорогие экзотические породы, такие как дерево меранти со светло-розовым оттенком. Они могут быть не только цельными, но и полыми. В последнем случае речь идет о фальш балках. Для отделки используется тонировка, травление, втирание и напыление. Монтаж к поверхности потолка осуществляется при помощи дюбелей или саморезов. А элементы небольшой толщины допустимо закреплять при помощи клеевого состава.

Статья по теме: Разнообразный домашний декор своими руками (+41 фото)

Стеклопластик

Данный материал применяется тем, где нужен довольно большой профиль. Это идеальное решение, которое позволяет замаскировать инженерные коммуникации. Монтаж отдельных элементов возможен таким образом, чтобы стыки были незаметными. Торцы для этого скрепляют специальным бандажным комплектом. Конструкция может фиксироваться при помощи саморезов или ремней.

Алюминий

Это светлый и легкий материал. Современные дизайнерские направления немыслимы без металлических элементов. Алюминий является довольно прочным и легким материалом. Он может быть представлен фальш балками, которые выполняют декоративную роль. Но они могут выполнять роль перекрытия.

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.

Возможности декоративных балок

Хотя конструкция не держит нагрузку, с функциональной точки зрения она не совсем бесполезна. С помощью балок на потолке можно:

  1. Скрыть неровности и дефекты потолка. Например, если он отделан гипсокартонными листами с широкими щелями, то балка их замаскирует.
  2. В полых декоративных элементах незаметно размещают коммуникации: электрическую проводку, кабель телефона или интернета и даже трубы с водой. Но делать это нужно очень осторожно и в соответствии с требованиями безопасности.
  3. Полиуретановые и металлические фальшбалки отлично подходят для встраиваемых светильников. Можно создать оригинальную систему точечной подсветки или использовать разные цвета неоновых ламп.
  4. К ним можно крепить предметы. Это могут быть аксессуары-безделушки (например, «ловец снов»), кашпо с ампельными цветами и даже плазменные телевизоры. На кухне оригинально будет смотреться пучок сухих пряных трав или вязанка чеснока.

В высоких помещениях декоративные потолочные балки можно использовать как заключающий этап отделки потолка после его утепления, замаскировав следы работы. Примеры можно увидеть на видео:

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:

  1. Знать расстояние между стенами и шаг между балками.
  2. 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

  3. Временную нагрузку. К ней относятся масса мебели и находящихся в здании людей. Как правило, её считают равной 150 кг/м2.
  4. 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.

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

Установка продольных балок потолка

После установки поперечной балки потолка я установил продольные балки потолка.

Рис 4. Продольная балка потолка

Выполнил продольные балки из той же доски, толщиной 50 мм и шириной 150 мм. На концах продольных балок, ложащихся на внешние стены, сделал выпил 50/50 под верхний брусок (виден на рисунке 4). А те концы, что ложатся на поперечную балку просто скрепил между собой с помощью отрезка доски и прикрепил металлическим уголком к поперечной балке (немного видно на рисунке 5).

Рис 5. Крайние потолочные продольные балки, прикрепленные к бруску

Расстояние между продольными потолочными балками сделал 1200 мм под размер рулонной теплоизоляции. Эти балки я расположил таким образом, чтобы ни одна балка не встала над оконным проемом, для этого шаг кое где пришлось сделать чуть меньше, а кое-где чуть больше.

Важно: если вы собираетесь сделать жилой этаж над потолочным перекрытием, часто ходить по потолочному перекрытию, хранить на чердаке какие-то вещи, то при пролетах как у меня в 4 метра и 150 мм толщине доски, шаг нужно сделать меньше – 600 мм либо добавить балок позже.

Крайние продольные балки потолка я притянул саморезами к бруску сбоку, так что они стали в одной плоскости со стеной. Выступ балок за внешнюю стену предусмотрел в 300 мм, видно на рисунке 6.

Рис 6. Выступ потолочных балок на 300 мм за несущую стену

Потолочные балки у меня являются так же и опорой для стропил, для того и сделан выступ в 300 мм. Для установки на них стропил сверху на концах балок с отступом от края 50 мм поставил брусок 50\50 мм (рисунки 7 и 6).

Рис 7. Брусок для установки стропил

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.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: