Брус для перекрытия второго этажа

Балки перекрытия из бруса: особенности и способы применения

Не стоит умалять важность балок перекрытий в деревянном доме, без них никуда. Прежде чем приступить к работе по установке балок, следует досконально изучить возможности и особенности различных материалов, которые специалисты используют в строительстве.

Балки перекрытия – это не только чердачные, цокольные или подвальные конструкции, балки устанавливают и между этажами. Неграмотная их установка и непродуманное решение о выборе материала на межэтажном уровне может привести к различным последствиям, в том числе к ограничениям в использовании второго этажа.

Сопряжение балок с стенами

Самым ответственным этапом работ является сопряжение балок с несущими стенами. Если стены выполнены из кирпича или бетона, то ее на этапе возведения стены в ней делают гнезда под каждую балку или паз по всей длине дома. В эти пазы закладывают концы балок, разделяя разнородные материалы гидроизоляцией. Глубина пазов или гнезд не должна быть менее 150 мм.

Другой вариант сопряжения балок перекрытия со стенами не зависит от материала стен. На вертикальную поверхность крепятся специальные кронштейны сложной формы, в которые закладывают концы балок. Крепление кронштейнов должно выполняться с особой надежностью, для этого используют анкера или резьбовые элементы повышенной толщины и длины. Балки перекрытия располагают на расстоянии 60-100 мм друг от друга.

Расчет

Чтобы рассчитать нужное количество материала, необходимо знать:

• длину деревянных балок;
• длину пространства;
• способ закрепления балок;
• посчитать нагрузку;
• воспользоваться калькулятором, чтобы рассчитать нужное сечение и шаг.

Выпускаются балки с максимальной длиной 6 м. Для больших пролетов предназначен клееный брус, деревянные фермы, двутавровые балки или поддерживающие элементы. Иногда перекрытие размещают так, что балки выступают на 30-50 см, образуя навес. Двутавровые гораздо прочнее простых балок, не дают усадки, не ссыхаются, они состоят из двух слоев дерева, между которыми вставлен слой фанеры или древесно-стружечной плиты. Деревянные фермы более устойчивы к большому весу, не прогибаются, так как они состоят из вертикальных брусьев, соединенных между собой вертикальными и диагональными связками из дерева.

Шаг, сечение балок

Самым распространенным считается сечение прямоугольником, с отношением ширины к высоте 1 к 1,4. Ширина деревянных балок варьирует от 4 до 20 см, высота – от 10 до 30 см. Если перекрытие из бревен, то их окружность должна быть от 11 до 30 см. Высота слоя утеплителя определяет высоту балок. Шагом называют промежуток между балками, зависящий от их длины (чем длиннее деревянный брус, тем меньше шаг), а также от размера утеплителя, который укладывается в расстояние между брусьями.

Чтобы рассчитать нужные параметры перекрытия, пользуйтесь расчетами онлайн-калькулятора, который легко найти в поисковике.

Достоинства и недостатки перекрытий из дерева

• гибкость перекрытия, что приводит к трещинам и осыпанию потолка, повышенному проведению вибрации из помещения в помещение;
• низкая шумоизоляция;
• низкая стойкость к огню;
• подвержены действию плесени, грибка, древоточцев, большой влажности, что приводит к быстрому разрушению.

Классификация перекрытий

Исходя из места установки, конструкция разделяет:

• Жилые этажи между собой (в том числе – мансарду).
• Нежилое чердачное помещение от отапливаемого пространства.
• Подвал или цокольное пространство от жилых помещений.

Следовательно, перекрытия классифицируются на:

1. межэтажные;
2. чердачные;
3. подвальные.

Особенности видов перекрытий

Каждая перегородка в жилом доме выполняет отведённые ей функции, поэтому при возведении конструкции упор делается на требуемые свойства:

• Для подвальных конструкций основная функция – теплоизоляция, особенно если нет подвала или дом поставлен на высокий цоколь. Решение задачи – использование эффективных современных утеплителей.
• Межэтажные перекрытия несут существенную нагрузку, поэтому упор делается на усиление конструкции, а также на надёжную звукоизоляцию.
• Через чердачные конструкции уходит большое количество тепла, поэтому при возведении таких перекрытий используется утеплитель, а также пароизоляция, предотвращающая образование конденсата.

2 Рассчитываем балки – сечение, шаг, длина

Для того чтобы деревянное перекрытие между этажами было надежным, безопасным в эксплуатации и выдерживало предполагаемые нагрузки на его поверхность, нужно правильно рассчитать, какое сечение балок необходимо и с каким шагом их расположить. Понятно, что чем толще брус или бревно, тем большую прочность на изгиб они имеют. Прочность всей межэтажной конструкции зависит не только от сечения балок, но и от частоты их расположения. Нормальным шагом несущих элементов перекрытий считается расстояние от 0,6 до 1 метра. Реже располагать балки небезопасно, чаще – не рационально.

Для надежности перекрытия важно рассчитать сечение балок и шаг установки

Прочность балки при одинаковом сечении уменьшается обратно пропорционально расстоянию между ее опорами, то есть несущими стенами, поэтому толщина основных элементов деревянных перекрытий увеличивается вместе с их необходимой длиной. Нормальным расстоянием между опорными стенами считается 4 м и меньше. При большем пролете приходится использовать нестандартные балки с увеличенным сечением или уменьшать их шаг. Иногда для усиления перекрытий устанавливают дополнительные опорные конструкции (колонны).

В качестве балок преимущественно используются брусья, имеющие в торце форму прямоугольника, причем установка несущих элементов производится так, чтобы большая сторона сечения располагалась вертикально. Нормальными сечениями брусьев считаются 16-24 см по вертикальной стороне в поперечном разрезе и 5-16 см – горизонталь. Скрепленные между собой доски тоже образуют брус, но прочность такого тандема несколько ниже, чем у сплошной деревянной детали, что учитывается при расчетах нагрузки на деревянные перекрытия. Самым нерациональным видом пиломатериалов, использующимся в качестве несущих балок, считается бревно, которое имеет примерно такую же прочность, как условный брус, что мог бы получиться при обработке кругляка, но при этом намного больший вес.

Точный расчет допустимой нагрузки на балки перекрытия – удел профессиональных инженеров-строителей. Для вычисления расчетной прочности перекрытий применяются очень сложные формулы, оперировать которыми могут люди со специальным образованием. Однако существуют таблицы, с помощью которых можно приблизительно подобрать сечение деревянных балок в зависимости от расстояния между опорами и шагом несущих элементов перекрытия. Например, при пролете между опорными стенами 2 м рекомендуется брус сечением 75х100 при шаге 60 см и 75х150 при расстоянии между балками 100 см. При том же расстоянии между опорами понадобятся бревна диаметром 13 см (шаг 1 м) и 11 см (шаг 0,6 м).

Чем шире пролет, тем меньше должно быть расстояние между балками

Указанные сечения несущих пиломатериалов справедливы при эксплуатационной нагрузке на перекрытия, не превышающие 400 кг/м 2 . Такая нагрузка рассчитывается в случае устройства на втором этаже полноценного жилого пространства. Если перекрытия отделяют нижние помещения от нежилого чердака, исходят из нагрузки 160 кг/м 2 , при которой соответственно снижается сечение несущих балок. Если же в определенном участке пола второго этажа предполагается увеличенная сосредоточенная нагрузка (установка массивных предметов), в этом месте устанавливаются дополнительные балки перекрытия.

Крепление балок к стене

Балки перекрытия могут соединяться со стенами несколькими способами.

В кирпичных или брусовых домах концы балок заводят в пазы («гнезда»). Если используются брусья или бревна, то глубина заложения балок в стены должна составлять не менее 150 мм, если доски – не менее 100 мм.

Части балок, соприкасающиеся со стенками «гнезда», гидроизолируют, оборачивая их двумя слоями рубероида. Торцы балок срезают под 60° и оставляют неизолированными , чтобы обеспечить свободное «дыхание» древесины.

При заведении в «гнездо», между балкой и стеной (со всех сторон) оставляют вентиляционные зазоры в 30-50 мм, которые заполняют теплоизоляцией (паклей, минеральной ватой). Балку опирают на основание паза через антисептированну ю и гидроизолированн ую деревянную дощечку толщиной 30-40 мм. Боковые стороны паза можно засыпать щебнем или замазать цементным раствором на 4-6 см. Каждую пятую балку дополнительно скрепляют со стеной при помощи анкера.

В деревянных домах балки заглубляют в пазы стен не менее, чем на 70 мм. Чтобы предотвратить появление скрипов, между стенками паза и балкой прокладывают гидроизоляционны й материал. В некоторых случаях балки врезают в стены, выполняя соединения типа «ласточкин хвост» и т.п.

Также балки можно закрепить на стене с помощью опор из металла — стальных уголков, хомутов, кронштейнов. Они соединяются со стенами и балками саморезами или шурупами. Данный вариант крепления является наиболее быстрым и технологичным, однако менее надежным, чем при заведении балок в пазы стен.

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

• плохое состояние балочной конструкции. Является следствием повреждение древесины. Повышенная влажность, перепады температуры, деятельность различных вредителей (жуков короедов), растрескивание – все это приводит к деформированию балки перекрытия;

• снижение несущей способности. Под собственным весом, постоянной и переменной нагрузкой балки перекрытия могут прогибаться. Согласно нормативам, если прогиб находится в пределах 1:300, то беспокоится не о чем. Например, если балка длиной 2500 мм. прогнулась на 10 мм. это соответствует нормальному значению прогиба. Если показатель прогиба больше – ее следует усилить;

• необходимость увеличения несущей способности балки. Связанная, например, с перестройкой чердака под мансарду или жилое помещение. Такая перестройка приведет к увеличению постоянных и переменных нагрузок на перекрытия второго этажа, что автоматически требует изменения сечения установленных деревянных балок.

В пределах статьи будут приведены несколько распространенных способов усиления перекрытия (ремонт, реконструкция). Но, точно ответить на вопрос, как усилить деревянные балки перекрытия может только профессионал и только после анализа состояния конструкции. Ведь в каждом случае решение будет индивидуально.

Воспользовавшись таблицей можно получить представление о том, какое сечение должно быть у балки при определенной нагрузке.

Допустимое сечение балок при нагрузке

Материал подготовлен для сайта moydomik.net

Для того, чтобы определить какое количество деревянных балок и каких размеров потребуется для устройства перекрытия необходимо:

• замерить пролет, который они будут перекрывать;
• определиться со способами их закрепления на стенах (на какую глубину они будут заходить в стены);
• сделать расчет нагрузки, которая будет на них действовать при эксплуатации;
• с помощью таблиц или программы-калькулятора подобрать подходящие шаг и сечение.

Теперь рассмотрим, как это можно сделать.

Длина деревянных балок перекрытия

Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.

В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм. При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету — расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся. Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.

Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м. Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать — 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые, а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использоватьдеревянные фермы.

Определение нагрузки, действующей на перекрытие

Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации. Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.

Для чердачного деревянного перекрытия, которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса — Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.

Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП 2.01.07-85) составит:

70х1,3 = 90 кг/м 2 , где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:

Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кгм 2 . Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м 2 .

В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2. В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:

50+150х1,3 = 245 кг/м 2 , округляем до 250 кг/м 2 .

При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м 2 .

В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 — 400 кг/м 2 .

Сечение и шаг балок деревянного перекрытия

Зная необходимую длину балок деревянного перекрытия (L) и определив общую расчетную нагрузку можно определить необходимое их сечение (или диаметр) и шаг укладки, которые связаны между собой. Считается, что лучшим является прямоугольное сечение балки деревянного перекрытия, с соотношением высоты (h) и ширины (s) как 1,4:1. Ширина балок, при этом, может быть в пределах 40-200 мм, а высота 100-300 мм. Высоту балок часто выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой толщине утеплителя. При использовании в качестве балок бревен их диаметр может быть в пределах 11-30 см.

В зависимости от вида и сечения используемого материала, шаг балок деревянного перекрытия может быть от 30 см до 1,2 м, но чаще всего он выбирается в пределах 0,6-1,0 м. Иногда его выбирают таким, чтобы он соответствовал размеру плит утеплителя, укладываемых в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка . Кроме этого, в каркасных зданиях, желательно, чтобы шаг укладки балок соответствовал шагу стоек каркаса — в этом случае будет обеспечена наибольшая жесткость и надежность конструкции.

Сделать расчет или проверку уже выбранных размеров деревянных балок перекрытия можно по справочным таблицам (некоторые приведены ниже) или используя онлайн калькулятор «расчет деревянных балок перекрытия», который легко найти в интернете, «забив» соответствующий запрос в поисковике. При этом необходимо учесть, что относительный их прогиб для чердачных перекрытий не должен быть более 1/250, а для междуэтажных – 1/350.

Таблица 1

Рекомендуемое сечение балок из бруса (s x h), в зависимости от шага их укладки и перекрываемого пролета, при общей расчетной нагрузке 350-400 кг/м 2 (междуэтажные перекрытия), мм:

Таблица 2

Рекомендуемое сечение балок перекрытия из досок и бруса при шаге 1 м, перекрываемом пролете 3-6,0 м и общей нагрузке от 150 до 300 кг/м 2 (чердачное или междуэтажное перекрытие), мм:

Таблица 3

Рекомендуемый минимальный диаметр деревянных балок перекрытия из бревен (круглого сечения) при шаге 0,6-1 м, пролете 2-6 м и нагрузке 400 кг/м 2 , мм:

Таблица 4

Рекомендуемый шаг балок из досок сечением 50х160-200 мм для пролета 3-6 м

Подбирая сечение таким упрощенным способом, лучше подстраховаться и выбрать его с запасом или округлять значения в большую сторону.

Расчет деревянных балок междуэтажного перекрытия видео:

Самостоятельное изготовление деревянной клееной балки

Одно из решений для перекрытия пролётов большой длины – это использование в перекрытиях деревянной балки. Рассмотрим пролет 6 метров – какие балки смогут выдержать большую нагрузку.

По виду поперечного сечения длинная балка может быть:

• прямоугольной;
• двутавровой;
• коробчатой.

Среди самостройщиков нет единого мнения, какое сечение лучше. Если не брать в расчёт покупные изделия (двутавры заводского изготовления), то на первое место выходит простота изготовления в «полевых условиях», без использования дорогостоящего оборудования и оснастки.

Если посмотреть на поперечный срез любого металлического двутавра, то видно, что от 85% до 90% массы металла сосредоточено в «полках». На связующую стенку приходится не более 10-15% металла. Это сделано на основе расчёта.

Какую доску использовать для балок

По сопромату: чем больше сечение «полок» и чем дальше они разнесены друг от друга по высоте, тем большие нагрузки выдержит двутавр. Для самостройщика оптимальная технология изготовления двутавра – это простая коробчатая конструкция, где верхняя и нижняя «полки» сделаны из доски, положенной плашмя. (50х150мм, а боковые стенки изготовлены из фанеры толщиной 8-12 мм и высотой от 350 до 400 мм (определяется расчётом) и т.д.).

Фанера к полкам прибивается гвоздями или прикручивается саморезами (только не чёрными, они не работают на срез) и обязательно сажается на клей.

Если установить такой двутавр на шестиметровый пролет с шагом 60 см, то она выдержит большую нагрузку. Дополнительно двутавровая балка для потолка в 6 метров может быть проложена утеплителем.

Также, используя подобный принцип, можно соединить две длинных доски, собрав их в «пакет», и затем поставить их друг на друга на ребро (взять доски в 150х50 или 200х50), в итоге сечение балки составит 300х100 или 400х100 мм. Доски сажаются на клей и стягиваются шпильками или сажаются на глухари/шканты. К боковым поверхностям такой балки также можно прикрутить или прибить фанеру, предварительно смазав её клеем.

Также интересен опыт форумчанина под ником Тарас174, который решил самостоятельно изготовить клееную двутавровую балку, чтобы перекрыть пролёт в 8 метров.

Для этого форумчанин приобрёл листы ОСП толщиной 12 мм, нарезал их по длине на пять равных частей. Затем купил доску 150х50 мм, длиной 8 метров. Фрезой «ласточкин хвост» выбрал посередине доски паз глубиной 12 мм и шириной 14 мм – так, чтобы получилась трапеция с расширением книзу. ОСП в пазы Тарас174 вклеивал при помощи полиэфирной смолы (эпоксидки), предварительно «пристрелив» степлером к торцу плиты полоску стекловолокна шириной 5 мм. Это, по мнению форумчанина, усилило бы конструкцию. Для ускорения просушки склеенный участок прогревали обогревателем.

На первой балке я тренировался «набивал руку». Вторую сделал за 1 рабочий день. По стоимости, с учётом всех материалов, включаю цельную доску в 8 метров, стоимость балки составляет 2000 руб. за 1 шт.

Несмотря на положительный опыт, подобный «самострой» не избежал нескольких критических замечаний, высказанных нашими экспертами. А именно:

1. Недопустимо использовать в клееных конструкциях свежеспиленную и непросушенную доску, т.к. невозможно предугадать, как поведёт себя такая балка в долгосрочной перспективе.
2. Нельзя использовать в качестве клея эпоксидную смолу.

Эпоксидные смолы имеют слабую адгезию к древесине. Также уходит много времени, пока они затвердеют. Несущие конструкции клеятся на меламине, резорцине или полиуретане. Эти клеи не только не горят, но и являются термореактивными. Т.е., чем выше температура, тем крепче становится соединение.

1. Фрезеровка паза под установку ОСП. Балки заводского изготовления фрезеруются так, что паз получается зауженным книзу – т.н. клин. Лист ОСП вклеивается в «полку» в натяг. Это увеличивает плотность прилегания плиты и дерева.
2. Нетехнологичность работ, что приводит как к увеличению времени на изготовление одной балки, так и её конечной себестоимости.

Для изготовления балки не нужно использовать стеклоткань, прогревать клеевой шов. Всё просто: фрезеруем паз, наносим меламиновый клей, вставляем в паз ОСП, зажимаем струбциной и забиваем под 45 градусов гвоздь. Отступаем на 20 см и повторяем операцию. Гвоздь выполняет функцию временного фиксатора. На всё про всё уходит 2 часа. А через шесть часов балку можно уже устанавливать.

Несмотря на отступление от традиционной технологии, двутавровая балка, изготовленная форумчанином, подверглась серьёзному испытанию на прочность клеевого шва и выдержала его.

Вот испытание, которому подверглись деревянные балки перекрытия 7 метров:

Я закрепил концы балки на двух опорах на семи метровом расстоянии и нагрузил её грузом общей массой более полутонны. Было слышно, как сначала потрескивает шов, но потом звук прекратился. Балка (от горизонтали) прогнулась всего на 20-24 мм.

В реальных условиях одна балка не подвергнется такой сосредоточенной в одном месте нагрузке, поэтому самостоятельный опыт изготовления двутавра можно признать удачным. По мнению форумчанина, это оптимальный вариант, чтобы перекрыть расстояние более 6 метров и сделать свободную планировку в доме. Тем более, что, не смотря на «металлическую прочность» такой конструкции, поднять и смонтировать ее можно и одному человеку.

На FORUMHOUSE вы сможете узнать, в каких случаях и как можно сделать металлические балки перекрытия для пролета 4 метра и 6 метров, и в чем особенности стальной конструкции.