Если проектируется строительство двухэтажного или одноэтажного дома, но с подвалом или чердаком, необходимо правильно рассчитать и возвести межэтажные перекрытия. Рассмотрим этапы и нюансы выполнения перекрытия по деревянным балкам и выполним расчет сечений балок, обеспечивающих достаточную прочность.
Устройство межэтажных перекрытий нуждается в особом внимании, ведь выполненные «на глазок», они могут не выдержать приходящихся на них нагрузок и обрушиться, либо потребовать излишних, не мотивированных затрат. Поэтому нужно всесторонне обдумать и рассчитать один или несколько возможных вариантов. Окончательное решение можно принять, сравнив стоимость или доступность приобретения материалов.
Требования к межэтажным перекрытиям
Межэтажные перекрытия обязаны выдерживать постоянные и переменные нагрузки, то есть кроме собственного веса выдерживать вес мебели и людей. Они должны быть достаточно жёсткими и не допускать превышение максимального прогиба, обеспечивать достаточную шумо- и теплоизоляцию.
Удельные нагрузки от мебели и людей для жилого помещения принимаются согласно нормам. Однако если планируется установка чего-то массивного, например, аквариума на 1000 л или камина из натурального камня, это обязательно нужно учитывать.
Жесткость балок определяется расчётом и выражается в допустимом изгибе на длину пролёта. Допустимый изгиб зависит от вида перекрытия и материала покрытия. Основные предельные прогибы, определяемые СНиП, приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Элементы конструкций | Предельные прогибы в долях пролёта, не более |
| 1. Балки междуэтажных перекрытий | 1/250 |
| 2. Балки чердачных перекрытий | 1/200 |
| 3. Покрытия (кроме ендов): | |
| а) прогоны, стропильные ноги | 1/200 |
| б) балки консольные | 1/150 |
| в) фермы, клееные балки (кроме консольных) | 1/300 |
| г) плиты | 1/250 |
| д) обрешётки, настилы | 1/150 |
| 4. Несущие элементы ендов | 1/400 |
| 5. Панели и элементы фахверха | 1/250 |
| Примечания: 1. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролёта. 2. При наличии строительного подъёма предельный прогиб клееных балок допускается увеличивать до 1/200 пролета. |
|
Учтите, что напольное покрытие в виде керамической плитки или бетонной стяжки, склонной к растрескиванию, могут ещё более ужесточить требования по допустимому прогибу, особенно при достаточно длинных пролётах.
Чтобы снизить нагрузки на балки, следует при возможности располагать их параллельно коротким стенам, с одинаковым шагом. Максимальная длина пролёта при перекрытии их деревянными балками — 6 м.
Типы межэтажных перекрытий
По назначению перекрытия делятся на:
- межэтажные;
- чердачные;
- подвальные (цокольные).
Особенности их конструкции заключаются в допустимых нагрузках и устройстве паро- и теплоизоляции. Если чердак не предназначается для проживания или хранения массивных предметов, переменные нагрузки при расчёте прогиба можно уменьшить до 50-100 кг/м 2 .
Теплоизоляция между двумя жилыми этажами может показаться излишней, но шумоизоляция для большинства желательный параметр, а достигается это, как правило, одними и теми же материалами. Следует принимать во внимание, что чердачные и подвальные перекрытия нуждаются в более толстом слое теплоизоляционного материала. Плёночный материал для пароизоляции в чердачном перекрытии должен быть расположен под слоем утеплителя, а в подвальном — над ним. Для профилактики возникновения сырости и поражения конструкций грибком, все помещения должны быть оборудованы вентиляцией.
Варианты перекрытий: 1 — дощатый щит; 2 — пароизоляция; 3 — теплоизоляция; 4 — разреженный настил; 5 — доски; 6 — напольное покрытие
Конструкция перекрытий также может быть различной:
- с открытыми и скрытыми балками;
- с различными типами несущих балок;
- с разными материалами заполнения и обшивки перекрытия.
Скрытые балки зашиты с обеих сторон и не видны. Открытые — выступают из потолка и служат элементами декора.
На рисунке ниже показано, какой может быть структура перекрытия мансардного этажа со щитовым накатом и с подшивкой из досок.
а — со щитовым накатом; б — с подшивкой из досок; 1 — дощатый пол; 2 — полиэтиленовая пленка; 3 — утеплитель; 4 — пароизоляция; 5 — деревянные балки; 6 — черепные бруски; 7 — щитовой накат; 8 — отделка; 9 — подшивка из досок
Виды креплений и соединений деревянных балок
В зависимости от конструкции и материала несущих стен деревянные балки крепятся:
- в предусмотренные в кирпичной или блочной кладке гнёзда, заглубив брус или бревно не менее 150 мм, а доску не менее 100 мм;
- на предусмотренные в кирпичной или блочной кладке полочки (уступы). Применяется в случае, если толщина стены второго этажа меньше, чем первого;
- в вырезанные пазы в бревенчатых стенах на глубину не менее 70 мм;
- к брусу верхней обвязки каркасного дома;
- к металлическим опорам-кронштейнам, закреплённым на стенах.
1 — опора на кирпичную стену; 2 — раствор; 3 — анкер; 4 — изоляция толем; 5 — деревянная балка; 6 — опора на деревянную стену; 7 — болт
Если длины балки не хватает, можно её удлинить, соединив (срастив) по длине одним из известных способов с помощью деревянных штырьков и столярного клея. При выборе типа соединения руководствуйтесь направлением приложения нагрузки. Сращенные брусы желательно усилить металлическими накладками.
а — сжатие; б — растяжение; в — изгиб
О деревянных балках перекрытия
В строительстве используют балки прямоугольного, круглого или частично круглого сечения. Наиболее надежными являются пиломатериалы прямоугольного сечения, а остальные применяют в условиях отсутствия бруса или из соображений экономии, при наличии таких материалов в хозяйстве. Ещё большей прочностью обладают клееные материалы из древесины. Балки из клееного бруса или двутавра могут устанавливаться на пролёты до 12 м.
Самый недорогой и востребованный вид древесины — сосна, но используют также и другие породы хвойных — лиственницу, ель. Из ели делают перекрытия в дачных, небольших домиках. Лиственница хороша для строительства помещений с повышенной влажностью (баня, бассейн в доме).
Отличаются материалы также сортностью, которая влияет на несущую способность балок. Сорт 1, 2 и 3 (см. ГОСТ 8486-86) подходят для балок перекрытия, но 1 сорт для такой конструкции может быть излишне дорогим, а 3 сорт лучше использовать на небольших пролётах.
Расчет несущих балок
Для определения сечения и шага балок необходимо рассчитать нагрузку на перекрытие. Сбор нагрузок выполняют по методике и с учётом коэффициентов, изложенных в СНиП 2.01.07-85 (СП 20.13330.2011).
Расчет нагрузок
Общая нагрузка рассчитывается суммированием постоянной и переменной нагрузки, определённых с учётом нормативных коэффициентов. При практических расчётах сначала задаются определённой конструкцией, включающей и предварительную раскладку балок определённого сечения, а затем корректируют, исходя из полученных результатов. Так что на первом этапе выполните эскиз всех слоёв «пирога» перекрытия.
1. Собственная удельная масса перекрытия
Удельная масса перекрытия складывается из составляющих её материалов и делится на горизонтальную суммарную длину балок перекрытия. Для расчёта массы каждого элемента нужно рассчитать объём и умножить на плотность материала. Для этого воспользуйтесь таблицей 2.
Таблица 2
| Наименование материала | Плотность или насыпная плотность, кг/м 3 |
| Асбоцементный лист | 750 |
| Базальтовая вата (минеральная) | 50-200 (от степени уплотнения) |
| Берёза | 620-650 |
| Бетон | 2400 |
| Битум | 1400 |
| Гипсокартон | 500-800 |
| Глина | 1500 |
| ДСП | 1000 |
| Дуб | 655-810 |
| Ель | 420-450 |
| Железобетон | 2500 |
| Керамзит | 200-1000 (от коэффициента вспенивания) |
| Керамзитобетон | 1800 |
| Кирпич полнотелый | 1800 |
| Линолеум | 1600 |
| Опилки | 70-270 (от фракции, породы дерева и влажности) |
| Паркет, 17 мм, дуб | 22 кг/м 2 |
| Паркет, 20 мм, щитовой | 14 кг/м 2 |
| Пенобетон | 300-1000 |
| Пенопласт | 60 |
| Плитка керамическая | 18 кг/м 2 |
| Рубероид | 600 |
| Сетка проволочная | 1,9-2,35 кг/м 2 |
| Сосна | 480-520 |
| Сталь углеродистая | 7850 |
| Стекло | 2500 |
| Стекловата | 350-400 |
| Фанера клееная | 600 |
| Шлакоблок | 400-600 |
| Штукатурка | 350-800 (от состава) |
Для древесных материалов и отходов плотность зависит от влажности. Чем выше влажность — тем тяжелее материал.
К постоянным нагрузкам относятся и перегородки (стены), удельный вес которых принимается ориентировочно 50 кг/м 2 .
Обстановка комнаты, люди, животные — всё это переменная нагрузка на перекрытие. Согласно табл. 8.3 СП 20.13330.2011, для жилых помещений нормативная распределённая нагрузка составляет 150 кг/м 2 .
Суммарная нагрузка не определяется простым сложением, необходимо принять коэффициент надёжности, который по тому же СНиП (п. 8.2.2) составляет:
- 1,2 — при удельной массе меньше 200 кг/м 2 ;
- 1,3 — при удельной массе больше 200 кг/м 2 .
4. Пример расчета
В качестве примера возьмём комнату длиной 5 и шириной 3 м. Через каждые 600 мм длины положим балки (9 шт.) из сосны сечением 150х100 мм. Перекроем балки доской толщиной 40 мм и настелим линолеум толщиной 5 мм. Со стороны первого этажа зашьём балки фанерой толщиной 10 мм, а внутри перекрытия уложим слой минеральной ваты толщиной 120 мм. Перегородки отсутствуют.
1 — балка; 2 — доска; 3 — утепленный линолеум 5 мм
Расчет постоянной удельной нагрузки на площадь комнаты (5 х 3 = 15 м 2) приведен в таблице 3.
Таблица 3
Расчетная нагрузка на балку (qр) — 250 х 0,6 м = 150 кг/м (1,5 кг/см).
Расчёт допустимого прогиба
Принимаем допустимый прогиб межэтажного перекрытия — L / 250, т. е. для трёхметрового пролёта максимальный прогиб не должен превышать 330 / 250 = 1,32 см.
Так как балка обоими концами лежит на опоре, расчёт максимального прогиба ведётся по формуле:
- h = (5 х qр х L4) / (384 х E х J)
Для нашего примера:
- h = (5 х 1,5 х 3304) / (384 х 100000 х 2812,5) = 0,82 см
Полученный результат по сравнению с допустимым прогибом имеет 60% запас, что представляется чрезмерным. Следовательно, расстояние между балками можно увеличить, снизив их количество и повторить расчёт.
В заключение предлагаем посмотреть видео о расчёте перекрытия по деревянным балкам с помощью специальной программы:
В этой статье обсудим как выполнить расчёт перекрытия по деревянным балкам. Крепление лаг (деревянных балок) в этой статье мы рассматривать не будем, а сделаем акцент на расчёте.
Давайте рассмотрим виды конструкцию перекрытия по лагам (деревянным балкам).
Перекрытие над цоколем
Перекрытие цоколя деревянными балками выполняется следующим образом
Т.к. в данном случае нет возможности поводить работы под полом, то чтобы уложить черновой пол к лагам по бокам прибивается черепной брусок сечением 40х40 или 50х50 мм.
На черновой полу укладывается гидроизоляционная паропроницаемая мембрана. Необходимо отметить, что мембрана должна быть паропроницаема (нельзя укладывать пароизоляцию с 2-х сторон от утеплителя), иначе влага внутри пола не сможет выветриваться.
Далее укладывается утеплитель. В качестве утеплителя используется стекловата или минеральная вата из базальтового волокна. Толщина утеплителя подбирается по теплотехническому расчёту в зависимости от региона строительства. При этом она не должна быть не много меньше высоты лаг, чтобы пароизоляция имела небольшой провис. Поэтому если требуется уложить утеплитель толщиной 150 мм, то лага должна иметь высоту не менее 200 мм.
Поверх утеплителя укладывается пароизоляционная плетка.
Далее следует покрытие пола. Покрытием пола могут быть доски, уложенные на лаги; либо ковролин/линолеум, уложенный на листы OSB. В случае укладки плитки рекомендуется для жёсткости уложить ещё слой плиты ЦПС.
Перекрытие между этажами
Один из вариантов перекрытие по деревянным балкам между этажами выполняется представлен ниже:
Межэтажное перекрытие отделывается с 2-х сторон. Снизу непосредственно на лаги или через деревянную обрешётку закрепляется гипсокартонный лист, который впоследствии окрашивается. Обрешётка имеет шаг 400 мм и выполняется из бруска сечением 40х40 или 50х50 мм.
Между обрешёткой и балками перекрытия закрепляется пароизоляционная пленка.
Шаг и сечение деревянных балок подбирается по расчёту.
Между балками укладывается минеральная вата из базальта или стекловата, но служит она здесь не как теплоизоляция, а как звукоизоляция. Толщина при этом должна быть хотя бы 100 мм.
Поверх балок перекрытия крепиться OSB лист, толщина которого подбирается исходя из шага балок. Чтобы исключить скрип перекрытия при небольших деформациях между плитой OSB и балкой перекрытия укладывается резиново-пробковая подложка.
Выше идёт конструкция пола.
Перекрытие между этажами (звукоизолирующее)
Чтобы улучшить звукоизолирующие способности перекрытия применяют следующую конструкцию перекрытия:
В данном типе перекрытия пол верхнего этажа опирается на свою балку, а потолок нижнего этажа подвешивается на свою. Таким образом удаётся очень хорошо сократить шум.
Подбор дощатого настила или плиты OSB для пола
Толщина доски пола выбирается исходя из шага лаг по следующей таблице:
Толщина плиты OSB выбирается исходя из шага лаг по следующей таблице:
Расчёт деревянных балок
Расчёт конструкции балок начинаем со сбора нагрузок. Возьмем к примеру конструкцию межэтажного перекрытия. На перекрытие действуют 2-а типа нагрузок: постоянные нагрузки от веса самой конструкции и полезная временная длительная нагрузка (вес людей, мебели и т.д.).
Также нагрузки бывают нормативными и расчётными. Расчётные нагрузки учитываются при расчёте на 1-е предельное состояние (прочность). Нормативные нагрузки учитываются при расчёте на 2-е предельное состояние (деформации). Перевод нагрузок из нормативных в расчётные осуществляется умножением их на коэффициент надёжности по нагрузке. Далее мы рассмотрим эти нагрузки.
Расчёт осуществляется методом подбора, т.е. мы уже перед началом расчёта назначаем сечение балки и его шаг, а затем проверяем его несущую способность.
Я бы рекомендовал брать шаг балок равным таким образом, чтобы между балками чётко влезал утеплитель без подрезки – это даст экономию на минеральной вате т.к. будет меньше отходов на подрезку и монтировать балки будет удобнее. Минеральная вата имеет ширину 500 или 600 мм. К примеру, возьмём минеральную вату шириной 500 мм, а толщину доски примем 50 мм, т.е. шаг между балками будет 500+50=550 мм.
Расчётная схема для балок принята как однопролётная т.е. балки опираются на стены 2-мя концами, при этом промежуточные опоры отсутствуют.
Расчёт постоянных нагрузок
К постоянным нагрузкам относится вес перекрытия. Собираем вес всех составляющих перекрытия, а далее объединим их в таблице. Нагрузку вычисляем на 1 м.п. балки сечением 50х250 с шагом 550 мм при пролёте 5 м.
- Вес балки. Чтобы вычислить вес балки предварительно назначаем его сечение. Например, сечение балки принимаем 50х250. Объём древесины на 1 м.п. балки будет V=1*0.25*0.05=0.0125 м 3 . Плотность дерева отличается для разных пород и влажности. Для расчёта примем доску из сосны, плотность для неё при влажности 20% равно 520 кг/м 3 . Таким образом вес доски равен q=0.0125*520=6.5кг/м.п.
- Вес обрешётки. шаг обрешётки 400 мм, сечение 50х50 мм. Обрешётка даёт точечную нагрузку, но с равным шагом, поэтому её можно принять как равномерно-распределённую. Обрешётка расположена поперечно балке и вес, передаваемый на балку зависит от шага самих балок. При шаге расположения балок 550 мм объём дерева обрешётки равен V=0.55*0.05*0.05=0.001375 м 3 . Вес одной рейки обрешётки F=0.001375*520=0.715 кг. Шаг обрешётки равен 0,4м, поэтому равномерно-распределённая нагрузка от веса обрешётки равна q=0.715/0.4=1.7875кг/м.п.
- Вес пароизоляции не учитываем.
- Вес листа гипсокартона толщиной 9,5 мм – 9,5 кг/м 2 . При шаге балок 550 мм нагрузка на балку от веса гипсокартона: q=9.5*0.55=5.225кг/м.п.
- Вес минеральной ваты. Для расчёта примем толщину минеральной ваты 150 мм. Плотность минеральной ваты 50 кг/м 3 . Вес минеральной ваты при шаге балок 550 мм и шириной балки 50 мм будет равен: q=50*0.15*(0.55-0.05)=3.75кг/м.п.
- Вес листа OSB на полу. Для расчёта веса OSB определяем его толщину – для шага между балками 550 мм это будет лист толщиной 18 мм. Вес 1 м 2 по данным производителя 11.7 кг/м 2 . При шаге между балками 550 мм нагрузка от веса OSB будет равна q=11.7*0.55=6.435кг/м.п.
- Вес напольного покрытия. На деревянные балки можно уложить разное покрытие, даже керамическую плитку, но пирог будет отличаться, нагрузки будут разные и это нужно учесть на стадии расчёта балок. Легче всего будет покрытие из ковролина или ламината. Тяжелее всего будет керамическая плитка. Соответственно вы можете менять шаг или сечение балок в зависимости от веса покрытия.
Для ковролина нет необходимости что-то дополнительно устраивать, поэтому вес покрытия пола будет равен весу ковролина 0,6-1,2 кг/м 2 .
Перед укладкой ламината требуется дополнительно уложить плиту ЦПС или OSB толщиной 12 мм, вес с учётом ламината будет 16.2+7=23.2 кг/м 2 .
Для укладки плитки потребуется уложить слой гидроизоляции, сделать армированную стяжку толщиной не менее 5 см и уложить на стяжку плитку. Общий вес пирога будет около 140-150 кг/м 2 .
Как видим разброс слишком большой, чтобы принять какой-то из вариантов за основной. Для примера сделаем расчёт при укладке пола ламинатом. При шаге балок 600 мм нагрузка на балку будет q=23,2*0,55=12.76 кг/м.п.
Расчёт полезной нагрузки
Полезная нагрузка принимается исходя из назначения помещения по таблице 8.3 СП 20.13330.2016:
Таблица 8.3 СП 20.13330.2016
|
N п.п. | Помещения зданий и сооружений | Нормативные значения равномерно распределенных нагрузок P , кПа, не менее |
| 1 | Квартиры жилых зданий; спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ-интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы | 1,5 |
| 2 | Служебные помещения административного, инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений; офисы, классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений | 2,0 |
| 3 | Кабинеты и лаборатории учреждений здравоохранения, лаборатории учреждений просвещения, науки; помещения электронно-вычислительных машин; кухни общественных зданий; помещения учреждений бытового обслуживания населения (парикмахерские, ателье и т.п.); технические этажи жилых и общественных зданий высотой менее 75 м; подвальные помещения | 2,0 |
| 4 | Залы: | |
| а) читальные | 2,0 | |
| б) обеденные (в кафе, ресторанах, столовых и т.п.) | 3,0 | |
| в) собраний и совещаний, ожидания, зрительные и концертные, спортивные, фитнес-центры, бильярдные | 4,0 | |
| г) торговые, выставочные и экспозиционные | 4,0 | |
| 5 | (Исключен, Изм. N 1). | |
| 6 | Сцены зрелищных предприятий | 5,0 |
| 7 | Трибуны: | |
| а) с закрепленными сиденьями | 4,0 | |
| б) для стоящих зрителей | 5,0 | |
| 8 | Чердачные помещения | 0,7 |
| 9 | Покрытия на участках: | |
| а) с возможным скоплением людей (выходящих из производственных помещений, залов, аудиторий и т.п.) | 4,0 | |
| б) используемых для отдыха | 1,5 | |
| в) прочих | 0,7 | |
| 10 | Балконы (лоджии) с учетом нагрузки: | |
| а) полосовой равномерной на участке шириной 0,8 м вдоль ограждения балкона (лоджии) | 4,0 | |
| б) сплошной равномерной на площади балкона (лоджии), воздействие которой не благоприятнее, чем определяемое по 10, а | 2,0 | |
| 11 | Участки обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях | 1,5 |
| 12 | Вестибюли, фойе, коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами), примыкающие к помещениям, указанным в позициях: | |
| а) 1, 2 и 3 | 3,0 | |
| б) 4, 5, 6 и 11 | 4,0 | |
| в) 7 | 5,0 | |
| 13 | Перроны вокзалов | 4,0 |
| 14 | Помещения для скота: | |
| а) мелкого | 2,0 | |
| б) крупного | 5,0 | |
|
Примечания
1 Нагрузки, указанные в поз.8, следует учитывать на площади, не занятой оборудованием и материалами. 2 Нагрузки, указанные в поз.9, не следует учитывать одновременно со снеговой нагрузкой. 3 Нагрузки, указанные в поз.10, следует учитывать при расчете несущих конструкций балконов (лоджий) и участков стен в местах защемления этих конструкций. При расчете нижележащих участков стен, фундаментов и оснований нагрузки на балконы (лоджии) следует принимать равными нагрузкам примыкающих основных помещений зданий и снижать их с учетом 8.2.4 и 8.2.5. 4 Нормативные значения нагрузок для зданий и помещений, указанных в позициях 3, 4, г , 6, 11 и 14, следует принимать по заданию на проектирование на основании технологических решений. |
||
При шаге балок 600 мм нагрузка на балку от полезной нагрузки будет 150*0,55=82,5 кг/м.п.
Сбор нагрузок:
Выше мы рассчитали нормативные нагрузки. Чтобы перевести нагрузки в расчётные их необходимо умножить на коэффициент надёжности по нагрузке согласно СП 20.13330.2016. Для деревянных конструкций коэффициент надёжности по нагрузке равен γ=1.1, для изоляционных и отделочных материалов, в том числе минеральной ваты и плит γ=1.3 (Таблица 7.1 СП 20.13330.2016), для равномерно-распределённой (полезной) коэффициент надёжности по нагрузке равен γ=1.3 (п.8.2.2 СП 20.13330.2016). Сбор нагрузок отразим в следующей таблице:
Расчёт на 1-е предельное состояние (на изгиб)
Расчёт на 1-е предельное состояние (расчёт на прочность конструкции), при обеспечении от потери устойчивости, производиться по расчётным нагрузкам согласно формулам 23 и 24 СП 64.13330.2017 Деревянные конструкции. Устойчивость балок обеспечивается закреплением сверху OSB плиты (обязательно необходимо закрепить сверху лист OSB, который закрепит балки от поперечного смещения). В случае если закрепление балок не производиться, то балку проверяют по формуле 30 СП 64.13330.2017.
Проверка изгибаемых элементов (балок) производится по формуле 23 СП 64.13330.2017:
где M – максимальный изгибающий момент, действующий на балку
Wрасч – расчётный момент сопротивления поперечного сечения
W расч – расчётный момент сопротивления поперечного сечения
R и – расчётное сопротивление изгибу
Расчёт максимального изгибающего момента:
Для однопролётной балки при равномерно-распределённой нагрузке эпюра изгибающего момента будет следующая:
Максимальный изгибающий момент равен:
M max =ql 2 /8=153*5 2 /8=478 кг*м
Расчётный момент сопротивления поперечного сечения для прямоугольного сечения вычисляется по формуле:
W=b*h 2 /6=0.05*0.25 2 /6=0.0005208 м 3
где b=0,05м – ширина балки, h=0,25м – высота балки в метрах.
Расчётное сопротивление изгибу древесины определяется по формуле 1 СП 64.13330.2017. Подробнее как определить расчётное сопротивление для деревянных конструкций читайте . В нашем случае R и =10,017 МПа
Проверяем балку по формуле 23 СП 64.13330.2017:
M=478 кг*м=4.78 кН*м
W=b*h 2 /6=0.05*0.25 2 /6=0.0005208 м 3
M/W=4.78/0.0005208=9179 кПа=9,2 МПа, что меньше максимально допустимой 10,017 Мпа
Таким образом сечение балки удовлетворяет условиям прочности по изгибу.
Расчёт на 1-е предельное состояние (на скалывание)
Проверка изгибаемых элементов на скалывание выполняется по формуле 24 СП 64.13330.2017:
где Q – расчётная поперечная сила, определяется по эпюре напряжений балки (см. ниже);
S’ бр — статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси, который равен произведению площади сдвигаемой части на расстояние от центра тяжести сдвигаемой части до нейтральной оси;
I бр — момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;
b рас — расчетная ширина сечения элемента (для нашего примера b рас =0,05м);
R CK — расчетное сопротивление скалыванию при изгибе, определяемое по формуле 1 СП 64.13330.2017 (см. статью Определение расчётного сопротивления). В нашем случае R CK =1.28МПа
Для однопролётной балки при равномерно-распределённой нагрузке эпюра поперечной силы приведена выше. Максимальная поперечная сила равна:
Q=ql/2=153*5/2=382.5 кг
где q – расчётная равномерно-распределённая нагрузка на балку (см. сбор нагрузок);
l – длина пролёта балки (в нашем примере l=5м).
Для прямоугольно сечения статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси равен:
S’ бр =bh²/8=0.05*0.25²/8=0.00039 м 3
Момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси для прямоугольного сечения равен:
I бр =bh 3 /12=0.05*0.253/12=0.0000651 м 4
Расчёт на 2-е предельное состояние (по деформациям)
Максимально-допустимый прогиб для балки согласно строке 2. Таблицы Д.1 СП 64.20.13330.2016.
Максимальный вертикальный прогиб для балок длиной:
В нашем случае при l=5 м максимальный прогиб равен f=l/200=5000/200=25 мм
Прогиб для шарнирно-опёртой балки с нагружением равномерно-распределённой нагрузкой максимальный вертикальный прогиб вычисляется по формуле:
l – длина пролёта;
E – модуль упругости древесины, равный 10ГПа (для сосны 1-го сорта);
I x – момент инерции поперечного сечения, для прямоугольного сечения равен:
I X =bh 3 /12=0.05*0.253/12=0.0000651 м 4
В нашем примере расчёт будет следующим:
У деревянных перекрытий присутствует эффект «батута» т.е. пол как-бы пружинит, но деформации всё равно находятся в пределах нормы. Однако если вы хотите снизить деформации, то сделать это можно повысив момент сопротивления поперечного сечения I x . Наибольший вклад в него вносит высота сечения, поэтому при подборе балок необходимо прежде всего стараться выбрать балку наибольшей высоты.
Подбор балок легче выполнить в
Для удобства подбора балки сделал таблицу подбора балок перекрытия из сосны 1-го сорта, при устройстве покрытия пола из ламината:
| Шаг балок, мм | Сечение балки в мм при пролёте: | |||
| 3 м | 4 м | 5 м | 6 м | |
| 300 | 25х150 | 50х150 | 40х200 | 50х250 |
| 400 | 40х150 | 40х200 | 50х250 | 50х250 |
| 500 | 50х150 | 50х200 | 50х250 | 75х250 |
| 550 | 50х150 | 50х200 | 50х250 | — |
| 600 | 50х150 | 50х200 | 60х250 | 75х250 |
| 700 | 40х200 | 50х250 | 60х250 | 100х250 |
| 800 | 40х200 | 50х250 | 75х250 | 100х250 |
Чтобы перекрыть пролёт более 6-ти метров нужно воспользоваться специальными балками, выпускаемые заводами, например двутавровыми деревянными балками, которые имеют большую высоту сечения.
Posted in TaggedПри строительстве любого частного дома всегда приходится изготавливать различные виды перекрытий. Это могут быть межэтажные или чердачные конструкции, но в любом случае к их монтажу нужно подходить ответственно, и выбирать для этого наиболее подходящие материалы.
Можно сказать, что эти конструкции являются таким же неотъемлемым элементом любого дома, как стены, фундамент или кровля.
Типы перекрытий, используемых в частном строительстве
В зависимости от типа зданий и запланированных расходов для их изготовления могут использоваться:
- армированный бетон;
- пенобетонные блоки и монолитные железобетонные балки;
- двутавровые рельсы и деревянный черновой настил;
- деревянные лаги.
Расчёт сечения деревянных балок
При строительстве большинства частных домов застройщики делают перекрытие второго этажа из бруса. Это относительно недорогой, но при этом достаточно надёжный материал, который используется для подобных целей уже несколько столетий. Единственно необходимым условием является правильный расчёт сечения таких поперечин, устанавливаемых в пролёте в качестве лаг.
Чтобы точнее определить сечение бруса для перекрытия, применяются специальные формулы, в которых, в том числе, учитывается сопротивление используемой древесины и её влажность. Данные параметры определены в СНиП II-25-80, с которым любой застройщик или частный мастер должен быть ознакомлен в обязательном порядке.
Там же можно найти и необходимые формулы и таблицы, при помощи которых определяются параметры балок для конкретных межэтажных конструкций.
При расчёте деревянных перекрытий также необходимо учитывать ширину пролёта, расстояние между балками, форму их сечения. При расчёте каждой укладываемой поперечины необходимо помнить, что величина её прогиба под нагрузкой не должна превышать 1/250 длины пролёта.
Поскольку правильно вычислить параметры лаг по формулам и таблицам технически неподготовленному человеку достаточно сложно, для самостоятельного подбора балок можно воспользоваться специальными калькуляторами. В такую программу достаточно ввести несколько основных величин, и в результате можно подобрать правильные размеры несущих лаг.
Расчёт сечения бруса
В качестве примера, на одном из таких калькуляторов попробуем рассчитать, какой брус использовать для перекрытия 5 метров.
Для ввода данных мы должны знать:
- материал, из которого изготовлена поперечина (рекомендуются только хвойные породы деревьев);
- длину пролёта;
- ширину балки;
- высоту бруса;
- тип материала (бревно или брус).
Для того чтобы сделать правильные расчёты, подставляем к вводимым значениям ширину пролёта равную 5м, а типом балки устанавливаем брус. Высоту и ширину будем подбирать опытным путём в параметрах «размеры бруса для балок перекрытия». Обязательно стоит учитывать и такие значения, как нагрузка на кг\м, и шаг между поперечинами.
Для межэтажных конструкций значение нагрузки не должно быть менее 300 кг\м, поскольку необходимо учитывать не только вес мебели и людей, но и вес самих материалов из которых перекрытие изготавливается. Сюда относятся балки перекрытий, черновой и чистовой пол и, конечно же, утеплитель и звукоизоляция.
Совет. Для нежилых чердачных конструкций значение нагрузки равное 200 кг/м вполне будет достаточным.
Возможные варианты
Практически на всех базах, реализующих пиломатериалы, брус для перекрытия продаётся в основном нескольких размеров. Как правило, это балки от 100х100 мм, до 100х250 мм, и от 150х150 мм до150х250 мм. Для того чтобы не тратить лишне время и деньги на поиск лаг с нестандартными размерами, цена которых может быть значительно выше стандартных, подставляем в программу те параметры, которые имеются в продаже .
Для этого вы должны предварительно узнать на базе пиломатериалов, какие размеры они реализуют. Таким образом, получаем, что для межэтажных конструкций минимальный размер бруса должен быть примерно 100х250 мм, а для чердачных вполне будет достаточно 100х200 мм, при шаге между ними равном 60 см.
В случае если вы не доверяете программным калькуляторам и захотите самостоятельно рассчитать размер бруса для перекрытия, то вам придётся воспользоваться формулами и таблицами, приведёнными в соответствующих технических документациях. Или же можно воспользоваться общим правилом, которое гласит, что высота каждой лаги должна равняться 1/24 длины проёма, а её ширина равняется 5/7 высоты поперечины.
Монтаж межэтажных и потолочных перекрытий на деревянных лагах
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
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
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.
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.
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
|
Сорт |
Размер |
Максимальный пролет, м |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
древе-сины |
поперечного сечения балки, мм |
при наличии горизонтальных связей у опор |
при наличии горизонтальных связей у опор и перекрестных вертикальных связей |
||||||||
|
шаг балок, мм |
|||||||||||
|
Примечание — Пролеты, указанные в настоящей таблице, применимы лишь в случаях, когда временная равномерно распределенная нагрузка на перекрытия не превышает 2,4 кПа |
|||||||||||
Таблица. Максимальные пролеты балок чердачного перекрытия. Неэксплуатируемый чердак.
|
Размер поперечного |
Максимальный пролет, м |
||||
|
Вид древесины |
Сорт |
сечения балки, мм |
шаг балок, мм |
||
|
Древесина хвойных |
|||||
Таблица. Максимальные пролеты балок перекрытий. Особые случаи
|
Максимальный пролет, м |
|||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Размер попереч |
Балки с потолками, прикрепленные к деревянной обрешетке |
Балки с цементной |
|||||||||
|
древе-сины |
Сорт |
ного сечения балки, |
без перекрестных вертикальных связей |
при наличии перекрестных вертикальных связей |
стяжкой |
||||||
|
шаг балок, мм |
|||||||||||
|
1 Пролеты, указанные в настоящей таблице, применимы лишь в случаях, когда временная равномерно распределенная нагрузка на перекрытия не превышает 2,4 кПа. 2 При наличии цементных стяжек по перекрытиям перекрестные вертикальные связи в пролетах балок перекрытия не предусматриваются |
|||||||||||
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
|
Пролет 6 м. № двутавра при шаге, мм |
Пролет 4 м. № двутавра при шаге, мм |
Пролет 3 м. № двутавра при шаге, мм |
|---|
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.
