Балки перекрытия

Технические требования

Для балки очень важен такой показатель, как максимальная длина без опор. Простейший способ определить его – воспользоваться онлайн-калькулятором

Во внимание принимаются:

• размеры пролетов;
• способы закрепления конструкций;
• величина нагрузки согласно проекту.

Важно знать, что для определения шага и сечения балок используются специальные таблицы. При подборе несущих участков учитывается их толщина: в деревянном доме она составляет от 0,1 до 0,2 м

Определяя длину балок, кроме расстояния, разделяющего стены, добавляются 0,2-0,25 м на двустороннее опирание. Простая деревянная балка в длину может составлять до 6 м. При изготовлении из клееного дерева этот показатель вырастает до 9 м.

Подбор перекрытий для каркасного дома куда сложнее, чем для деревянного жилища. Дело в том, что ошибки могут оказаться намного серьезнее. Строители, не имеющие опыта или работающие непрофессионально, могут совершить немало промахов. Необходимую информацию можно почерпнуть из СП 31-105-2002. Независимо от массы давящей нагрузки, категорически нельзя использовать сырую древесину, так как иначе можно столкнуться с трещинами. Дерево придется обязательно обеззараживать и обрабатывать смесями, препятствующими возгоранию.

Балки должны крепиться на верхние обвязки несущих стен или на прогоны. Нельзя уменьшать сечение элементов, запиливая вырез, чтобы стыковать изделия с обрезкой. Стальные опоры балок должны по высоте совпадать с самими балками. И металлические, и бетонные балки:

• не должны иметь ржавых и жирных пятен;
• соответствуют требованиям ГОСТ по отклонениям от плоскостности, прямолинейности;
• соответствуют эталонам отделки;
• содержат материал с определенной прочностью на сжатие.

Создание монолитного перекрытия по профлисту

При проектировании перекрытия по профлисту, требуется выполнять все условия СНиП, посвященные металлическим конструкциям, а также конструкциям из бетона и железобетона.

Монолитные плиты по профлисту применяются:

• при возведении высотных строений;
• общедоступных и индустриальных строений и комплексов с большим разбросом нагрузок;
• когда у конструкций нетрадиционные пролеты и размер шага, или слишком много отверстий и проемов;
• при восстановительных работах и обустройстве рабочих участков.

Плиты с 1 пролетом и с приоткрытой снизу наружной арматурой в формате металлического профилированного листа, отличаются способностью выдерживать открытый огонь в течение получаса. При этом неразрезанные плиты с множеством пролетов, а также с размещенной по всему периметру арматурой, выдерживают огонь в течение 45-ти минут и более.

Применяемый в роли арматуры профлист должен обладать защитным слоем (оцинкованным либо иным), делающим его невосприимчивым к коррозии. При обустройстве монолитного перекрытия по профлисту можно использовать тяжелые марки бетона с традиционным либо мелкозернистым наполнителем, и показателем прочности на сжатие не менее B15. Металлические прогоны производятся методом сварки из проката – листовой либо профилированной стали.

В базе подобного перекрытия находится плита из железобетона, заливаемая бетоном по профлисту и используемая в качестве поверхностной арматуры, когда бетон накопит нужный уровень прочности. В качестве опоры перекрытию могут служить прогоны, выполненные из стали или железобетона, и стенки из кирпича или бетона. Пролет плиты подбирается размером 1,5-6 метров. Можно сделать пролет большего размера, если речь идет об обустройстве временных опор на этапе заливки бетоном и накопления прочности. Профлисты нужно состыковывать по длине вплотную на прогонах, без перехлеста. По ширине профлист состыковывается методом перехлеста боковых сторон. Чтобы усилить перекрытие в конкретном месте или всю конструкцию разом, надо установить добавочную стержневую, сетевую и каркасную арматуру.

Толщина бетонированной полки плиты над профлистами рассчитывается в соответствии с требуемыми параметрами деформации и прочности, а кроме того, исходя из технических и финансовых соображений. Данный параметр не может составлять менее 3 см, а при неимении бетонной стяжки в напольных конструкциях – минимум 5 см. Профлист укладывают широкими гофрами книзу. Если диаметр отверстия поперек настила не более 50 см, тогда требуется усилить конструкцию, установив в прилегающие к отверстию гофры арматурные стержни вдоль, потом эти стержни отводятся за прогонные оси; также арматурные стержни могут устанавливаться поперек, так, чтобы окаймлять отверстие, будучи отведенными на 2-3 гофра за границы подрезки с обеих сторон. Если диаметр поперечного отверстия гофр профлиста выше 50 см, надо в монолитной конструкции сделать по окружности отверстия добавочные элементы балочной клетки, необходимые для переноса нагрузки со слабого места с отверстием на прогоны.

В процессе строительства именно металлический профлист выполняет функцию несущего элемента. При проведении вычислений определяют, насколько он жесткий и прочный, при этом его рассматривают в качестве металлического гибкого элемента с тонкими стенками, действующего на нагрузку от собственного веса настила, веса бетонного слоя и специфических нагрузок при монтаже, в которые входят вес строителей и оборудования, употребляемого в ходе установки плит перекрытия. В процессе эксплуатации роль несущего элемента отдается плитам из железобетона, в которых профнастил используется как внешняя арматура.

Общая технология расчета

Расчет балки перекрытия нужно производить, с учетом всех возможных нагрузок, которым она будет подвергаться. Для этого, следует сложить между собой несколько разных видов оказываемого давления, каждый из которых будет рассчитываться отдельно.

Общий вес конструкции, оказывающей давление на конструктивный элемент.

В этом компоненте нужно учесть вес, который прибавит последующая отделка. Это и пароизоляционные материалы, и покрытие пола – линолеум, ламинат и подобные им материалы, а так же утепление. Еще, давление будут оказывать все ограждающие конструкции. Это материал, из которого будут изготовлены стены.

При расчете, необходимо точно знать толщину используемого материала и его плотность, для последующих вычислений. Так же нужно точно рассчитывать вес всех указанных выше типов значений в совокупности.

Расчет временной нагрузки.

Сюда можно включить все предметы, которые можно перемещать, убирать или добавлять в процессе использования помещения. Это может быть мебель, все люди, которые будут одновременно находиться в помещении и прочее. Одномоментная распределенная нагрузка для жилых зданий, изготовленных из железобетона, например, составляет 150 кг/м2.

Вычисление общего расчетного значения.

Определение общего значения, осуществляется с применением таблиц коэффициентов и величин, входящих в СНиП. Применив данные из таблиц к конкретному виду постройки, можно получить величину давления на квадратный метр площади. Делается это, умножением приведенных в таблицах коэффициентов на полученные значения.

Последним этапом в определении итоговой величины, будет сложение полученных нормативных и расчетных данных. Расчетное или нормативное значение, полученное в кг/м2 нужно умножить, на длину пролета. В итоге получается число, которое определяет несущую способность балки.

Устройство пола верхнего этажа

Схема теплоизоляции перекрытия пола второго этажа по деревянным балкам.

После устройства наката и укладки теплоизоляционного материала накладывается армирующая сетка и выполняется стяжка цементным раствором. Бетонная поверхность будет выполнять функции чернового пола. Для чердачного перекрытия на балки можно установить поперечные лаги и обшить пол шпунтованной доской.

Монтаж полов может производиться непосредственно на деревянные балки или на предварительно закрепленные к ним лаги. Первый способ устройства полов отличается лучшей прочностью конструкции, т. к. балки жестко опираются на несущие стены.

Работу по настилу покрытия по лагам выполнить проще, и такая структура пола в разы увеличивает шумопоглощение, способствует лучшей вентиляции древесины. Шумоизоляция увеличивается при устройстве «плавающего» пола. Конструкция не фиксируется жестко в стенах, что также повышает защиту от распространения звуков.

Настил может быть выполнен из ДСП или строганой половой доски, в качестве финишной отделки используется паркет, ламинат или линолеум. Потолок под перекрытием отделывают листами сухой штукатурки или оштукатуривают по грани.

Расходы на обустройство перекрытий могут составлять 15-20% от стоимости монтажа всех основных конструкций строения. Затраты на производство работ равны примерно четверти стоимости требуемых материалов. Поэтому использование деревянных балок в качестве несущих элементов и самостоятельное обустройство перекрытия помогут значительно снизить расходы на строительство.

Иные элементы перекрытия

Следует помнить, что сквозь перекрытие проходят другие элементы конструкции, к примеру, ступеньки или дымоход. В таких местах необходимо изменить порядок укладки балок перекрытия, обрезав их при необходимости и перенеся нагрузку на соседние элементы при помощи дополнительной балки. Она крепится петлями к укороченным и обычным балкам.

Внутри перекрытия (под полом) могут проходить отдельные электрические провода, что не влияет на огнеупорность, при условии, что отверстия для этих проводов закрыты (напр. гипсом). Иногда требуется прохождение сквозь перекрытия проводов в вертикальном направлении. Жгуты проводов толщиной до 50 мм. могут проходить сквозь перекрытие без специальных приспособлений. Следует лишь уложить плотно минеральное волокно на место прохождения проводов, а затем уплотнить гипсовым раствором.

Выбор материалов, расчет конструкции

Типы балок для перекрытий

Проектные работы включают планирование несущей конструкции, а также расчет и выбор материалов. Для различных перекрытий используется брусья соответствующего типа. Чаще всего деревянные балки типизируют по внешним характеристикам: сечению, составу и несущей способности:

• доска – простой конструкционный материал, применяемый при строительстве обрешетки и чернового пола;
• двутавровая балка – конструкционный материал с сечением в виде буквы Н. Двутавр позволяет сократить общий вес конструкции без потерь в несущей способности;
• LVL-брус – балка из клееного шпона, изготовленная методом склейки лущеных хвойных пород: сосны, ели, лиственницы. Отличается высокими показателями прочности при горизонтальной нагрузке. Используются при строительстве стропильных ног, балок межэтажных перекрытий, а также коньковых балок;
• комбинированная балка – клееный брус, в состав которого входит шпон из нескольких пород дерева;
• четырехкантовый брус – пиломатериал четырехугольной формы, имеющий 4 обработанные стороны, Наиболее популярен при возведении перекрытий любого типа;
• двухкантовый брус (лафет) – пиломатериал, имеющий 2 обработанные стороны противоположные друг другу. Несмотря на относительно низкие показатели прочности, лафет часто используется при возведении межэтажных перекрытий;
• оцилиндрованное бревно – фрезерованный пиломатериал из цельного куска древесины, отличающийся наивысшей несущей способностью. Максимальная нагрузка на 1 кв. м. балок данного типа составляет 500 кг. Однако из-за округлой формы оцилиндрованные бревна чаще применяют при возведении чердачных, а не межэтажных перекрытий.

При заготовке брусьев предпочтение отдается хвойным породам ввиду их повышенной прочности и устойчивости к гнилостным процессам. Аналогом ели, лиственницы и сосны могут также выступать акация, дуб или клен. Данные породы древесины отличаются низкими показателями влажности (от 12% до 14%). С годами прочность балочных перекрытий увеличивается благодаря испарению влаги с их поверхности. По истечение 5 лет усушки крепость бруса приближается к показателям прочности металлических балок.

Горизонтальные несущие конструкции бывают нескольких видов:

• межэтажное перекрытие по деревянным балкам;
• чердачное перекрытие;
• подвальное перекрытие.

После того, как будут определены тип и материал балок, строители приступают к расчету потенциального сечения. Выбор брусьев с тем или иным сечением напрямую зависит от таких показателей, как:

• потенциальная нагрузка (ПН) на 1 кв. м. – предполагаемая масса, которая будет оказывать постоянное/временное воздействие на несущую конструкцию. Рассчитать нагрузку можно самостоятельно с помощью одного из онлайн-калькуляторов;
• длина пролета (ДП);
• шаг – расстояние между соседними балками (50 см, либо 1 м).

Подходящее сечение бруса можно рассчитать по приведенным ниже таблицам. Для этого достаточно выбрать длину пролета, предполагаемую нагрузку и размер шага.

ПНДП	150	250	350	450
2 м	50×100	50×100	50×100	50×120 100×100
2.5 м	50×100	50×120 100×100	50×130 100×120	100×100
3 м	50×120	50×140	50×160	100×120
3.5 м	50×140 100×100	50×160 100×130	50×180 100×150	100×160
4 м	50×160 100×130	50×180 100×150	100×160 120×150	100×180 150×160
4.5 м	50×180 100×140	100×160 130×150	100×180 150×160	100×200 150×180
5 м	100×160	100×190 150×170	100×210 150×190	100×190 150×170
5.5 м	100×180	100×190 150×160	100×200 150×180	100×220 150×200
6 м	100×200	100×200 150×180	100×250 150×220	100×220 150×200

Табл. 1 — Сечение балок при шаге в 0.5 метра

ПНДП	150	250	350
2 м	100×100	100×110	100×120
2.5 м	100×110	100×120	100×130
3 м	100×120	100×130	100×150
3.5 м	100×140	100×160	100×180 100×160
4 м	100×160	100×190 150×150	100×200 120×180
4.5 м	100×180 150×160	100×200 150×180	100×220 150×190
5 м	100×190 150×170	100×210 150×190	100×230 150×200
5.5 м	100×200 150×170	100×220 150×200	100×240 150×210
6 м	100×220 150×200	120×230 150×210	120×250 150×230

Табл. 2 — Сечение балок при шаге в 1 метр.

Расчет количества балок для перекрытия производится по следующей формуле:

КБ = ДП/Ш, где:

• КБ – количество балок установленного сечения;
• ДП – длина пролета;
• Ш – шаг.

Общее число балок зависит от количества пролетов.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Нижний черновой пол на межэтажных перекрытиях выполняется из досок с меньшим сечением.

Перекрытие второго этажа по деревянным балкам проводится по той же технологии, что и монтаж подвальных конструкций. Главное отличие межэтажного настила от напольного – наличие двойного чернового пола. При этом нижний черновой пол является потолком 1 этажа и выполняется из досок с меньшим сечением.

Строительство чердачных и межэтажных перекрытий проводится по следующей технологии:

1. В посадочные гнезда устанавливаются несущие балки.
2. Снизу с помощью строительного степлера крепятся ветроизоляционная пленка.
3. Снизу крепится черновой пол.
4. В ниши между балками выстилается утеплитель. Это может быть минеральная вата, пенополистирол, либо эковата на основе расщепленной бумаги.
5. Поверх утеплителя настилаются доски и проводится стяжка верхнего чернового пола.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Условно технологии усиления балок можно разделить на несколько видов:

• реставрационные;
• реконструкционные.

Реставрационные. В данную категорию входят такие способы, как усиление деревянными накладками, металлическими пластинами, обмотка углеволокном, протезирование. Рассмотрим каждый из вариантов более подробно.

Деревянные накладки

Монтаж деревянных накладок на поврежденную балку.

Поврежденные балки (сгнившие, надломленные, потенциально слабые) можно усилить с помощью деревянных накладок. Для этого саму балку зачищают наждачной бумагой, либо рубанком и обрабатывают антигрибковым препаратом. С обеих сторон выкладывают брус с меньшим сечением. Конструкцию стягивают с помощью шнуров и прошивают сквозными болтами.

Металлические пластины

Схемы крепежа поврежденной балки на пластины (рис. №1) и прутья (рис. №2).

Несущую способность надломленных бревен восстанавливают с помощью металлических протезов по описанной выше технологии. Метизы прикладывают к зачищенной и обработанной балке и затягивают на ряд сквозных болтов.

Обмотка углеволокном

Схемы крепежа поврежденной балки на пластины (рис. №1) и прутья (рис. №2).

Углеволокно, наклеенное на поврежденный брус.

Технология восстановления перекрытий с использованием углеволокна отличается простотой и легкостью. Для этого поврежденное место проклеивается несколькими слоями углеродного материала.

Протезирование

Протезирование с помощью металлических протезов и накладок.

Протезирование с помощью металлических протезов и накладок.

Протезирование применяется для повышения прочности и износостойкости мест стыка бруса со стеной. Именно здесь из-за максимального давления чаще всего проявляются последствия коррозии и износа. Предупреждающие меры принимаются на этапе первичного монтажа конструкции. Металлические накладки пришивают с помощью болтов к шипу бруса. Усиленную конструкцию устанавливают в гнездо. Аналогом накладок является металлический протез. Его засверливают в тело балки и устанавливают в небольшое отверстие в стене.

Реконструкционная категория включает такие методы, как

• установка опор (колон, вертикальных балок);
• монтаж дополнительных балок.

Установка опор

Опорная свая в подпольном перекрытии.

При недостаточной несущей способности бруса его часто усиливают вертикальными опорами. Монтаж сваи позволяет перераспределить давление с балки на опору. Данная технология наиболее популярна при ремонтных работах на чердаках и под полом.

Дополнительные балки

Частый шаг для бруса с недостаточным сечением.

При метровом шаге увеличить несущую способность деревянных балок перекрытия можно с помощью дополнительных брусьев. Для этого производится полный демонтаж перекрытия и установка бруса с шагом в 50 см.

Внутреннее устройство

Когда все несущие детали будут закреплены на своих местах, можно переходить непосредственно к сборке самого перекрытия. В отличие от конструктивных элементов первого этажа и чердачных, здесь не будет толстого слоя утеплителя, так как между этажами обычно нет разницы в температурном режиме. Однако, место утепляющего материала здесь займет звукоизоляция.

В нижней части установленных балок прикрепляются черепные бруски. Их основная функция – служить опорным элементом для слоя «черновых» досок и как основа для крепления подшивного потолка снизу. Изготавливаются они из брусков, сечением 50Х50 миллиметров. Крепят их при помощи саморезов. К черепным брускам крепятся доски чернового пола. Его собирают из досок низкого качества, зачастую не струганых, укладывая отпиленные по размеру детали на черепные бруски сверху, перпендикулярно несущим балкам.

Далее производится укладка гидро и пароизоляции, проклеивая стыки пленки скотчем. Когда вся площадь перекрытия будет накрыта слоем пароизоляции, поверх него укладывается утеплитель или звукоизоляционный материал. Универсальным решением станет минеральная вата, которая одинаково хороша как в качестве утепляющего, так и в качестве звукоизолирующего материала.

Далее следует укладка чистового пола. На балки укладываются лаги поперек направления крепления балок. Для этих деталей используются доски или бруски, толщиной не меньше 40 миллиметров. К несущим конструкциям они крепятся саморезами через металлические уголки.

После этого, при необходимости укладывается еще один слой звуко или теплоизоляции, а также пленку, предотвращающую протекание жидкости внутрь конструкции в случае разлива. Последними укладываются фанера, гипсовые полы или просто строганые доски чистового пола и на этом, устройство межэтажного перекрытия по деревянным балкам можно считать законченным.

Конечно, здесь представлено лишь общее схематичное описание процесса обустройства конструкции. В реальности, процесс не настолько прост и потребует немало времени и труда. Однако, если заранее тщательно изучить технологию сборки, работать станет значительно проще и ошибок будет меньше.

Типы деревянных балок

Деревянные балочные перекрытия различаются размерами, сечением, способом производства и породой дерева, из которого они сделаны. От выбора деревянных балок зависит надёжность и прочность строения. В зависимости от расстояния между стенами и предполагаемой нагрузки для перекрытий, используют доску или брус из цельного массива дерева, или клеёные изделия.

Разновидности деревянных балок

Цельные балки

Балки сделанные из цельного массива дерева, менее прочные, чем клеёные или двутавровые. Поэтому их длина не должна превышать 6 метров. Часто для увеличения прочности, строители на объекте спаривают доски. Стягивают их болтами и гайками с резиновыми или пластиковыми прокладками, предотвращающими попадание влаги и образованию ржавчины на крепеже.

Клеёный брус

Клеёный брус изготавливают методом склеивания нескольких частей между собой. Балки из этого материала способны выдерживать высокие нагрузки, поэтому их можно использовать в конструкции перекрытий длиной до 14 метров. Из такого бруса можно изготовить гнутые перекрытия для арок.

Имеются у таких изделий и недостатки. При изготовлении могут использовать некачественные пиломатериалы, поэтому со временем возможна усадка балочного перекрытия. К тому же клеёные балки значительно дороже цельных. Чтобы рациональнее использовать средства отведённые на строительство, нужно правильно рассчитать нагрузку и длину балок.

Клееный брус при аналогичном сечении с обычным имеет большую прочность

Балки перекрытия изготавливают из хвойных пород дерева, но также часто используют древесину дуба, акации, клёна и других деревьев. Главное условие необходимое для прочности конструкции – влажность не более 12–14%. Виды некоторых изделий приведены в таблице ниже.

Двутавровые балки

Достоинства двутавровых деревянных балок – универсальность применения, простота установки и высокая прочность. Они сохраняют свои параметры при больших нагрузках без вспомогательных конструкций для усиления.

Устройство двутавровой балки

Двутавр делают с использованием хорошо просушенного строганного или клеёного бруса, прочной проклеенной водостойкой фанеры или OSB-плит, на основе огнеупорного и влагостойкого клея. Поэтому двутавровая деревянная балка не требует пропитки специальными составами и легко поддаётся распиловке. Однако из-за сложной технологии изготовления их редко применяют для устройства перекрытий.

Двутавровые балки из OSB (ОСП)

Соединение двутавровых балок между собой

Для всех видов выпускаемой продукции есть свой сортамент. Сортамент — это подбор различных изделий готовой продукции по маркам, профилям или размерам. Часто в таблице указаны дополнительные сведения о прочности, весе и т. д.

Монтаж балок в кирпичном доме

Межэтажное перекрытие по деревянным балкам может быть обустроено и в кирпичном доме. Чтобы не возникло проблем, ещё на стадии строительства на предполагаемой высоте второго этажа укладывается своеобразный карниз – выступ внутри помещения и выемки в нём под будущие лаги. В этом случае никаких проблем с укладкой поперечных лаг не возникнет.

Если в доме печное отопление, то лаги и сами перегородки не должны находиться к дымоходу ближе 40 см. Образующийся проём зашивается негорючими материалами.

Монтаж продольных лаг делается так же, как и в деревянном доме – на поперечных вырубаются выемки, в которые плотно укладываются продольные лаги.

Второй вариант обустройства деревянного межэтажного перекрытия – это использование в качестве поперечных лаг металлического двустороннего швеллера. Его нужно обязательно обработать антикоррозионной защитой и покрасить. Поперечные балки в такой конструкции также деревянные. Такое перекрытие более прочное и прослужит дольше.

Металлические швеллеры имеют свои недостатки – подвержены коррозии и имеют низкую звукоизоляцию.

Звукоизоляция деревянных перекрытий

Чтобы как можно лучше защитить помещение от шума, следует использовать так называемые плавающие полы с максимально возможным весом. Это могут быть большого размера деревянные элементы или древесные плиты (например, ламинированные доски или клееные доски)

Необходимо обратить внимание на тщательную изоляцию плавающего пола у стен, что может привести в некоторых случаях к прохождению звука

Другим решением будет утяжеление балочного перекрытия при одновременном сохранении гибкости. Можно его утяжелить укладкой или наклеиванием бетонных или каменных плиток. При этом размеры плиток не должны быть очень большими.

Особенно ощутимый эффект получается при комбинации плавающих полов с утяжелением. Такие перекрытия существенно уменьшают звуки шагов и высоких частот.