Для чего нужны деревянные балки перекрытия: область применения, особенности установки и виды

• Устройство деревянной двутавровой балки
• Брус или двутавровая балка
• Технические характеристики обычного бруса и деревянной двутавровой балки
• Деревянная двутавровая балка или ЛВЛ брус
• Преимущества и недостатки балок из бруса и двутавровой балки
• Выводы

Основным конструктивным элементов в каркасном доме является брус, но в последние годы конкурентом брусу стала деревянная двутавровая балка. Конструктивно деревянная двутавровая балка повторяет профиль балки из металла.

Профиль двутавровой балки обеспечивает максимальное сопротивление балки на изгиб – качество, которое в строительстве широко используют при устройстве перекрытий зданий и сооружений.

Определение понятия

Перекрытие – это несущая горизонтальная конструкция, разделяющая строение по высоте. Его основная функция состоит в распределении нагрузки. Балка является главной опорой, она скрепляет всю конструкцию строения и обеспечивает необходимую жесткость.

Область применения

Балочные деревянные перекрытия применяются в:

• домах на дачных участках, рассчитанных на эксплуатацию в летнее время;
• каркасных и рубленых зданиях из древесины;
• быстровозводимых постройках сборно-разборного вида;
• строениях хозяйственного назначения – мастерская, баня, сарай, хозблок.

Если мощность фундамента не рассчитана на тяжелые перекрытия, то деревянные балки принято размещать между этажами в домах из кирпича, газосиликатных блоков.

Почему важно правильно выбрать тип?

От правильного выбора балочных перекрытий зависит прочность строения, так как эти несущие конструкции призваны распределять нагрузку верхних этажей, чердачных помещений, крыши. Это своеобразный каркас здания.

Поэтому важно правильно выбрать вид элемента, его сечение, рассчитать нагрузку на конструкцию, учитывая расстояние между балок, их размер, количество и расположение.

1. Полые элементы подходят для сооружения перекрытий в небольших строениях: гаражах, сараях, маленьких навесах.
2. Цельный брус подойдет для сооружения перекрытий в небольшом деревянном доме.
3. Тавровые конструкции рассчитаны выдерживать нагрузку в производственных зданиях, многоэтажных дома.
4. Двутавровые элементы используются на больших стройках, потому что способны выдерживать большую нагрузку на изгиб.

Выбирая балочные элементы, следует опираться на проектно-сметную документацию, в которой должны быть указаны:

• форма элемента и площадь его поперечного сечения;
• материал балки;
• способ монтажа.

Требования и нормативные документы

К деревянным балкам предъявляются определенные требования, закрепленные в нормативных документах. Изготовление производится согласно ГОСТ 4981–87. Элемент должен обладать:

1. Высокой прочностью и жесткостью. Конструкции необходимо выдерживать нагрузки переменного и постоянного характера. Например, оборудования, мебели, веса строительных элементов дома. Также не должно быть прогибов под расчетной нагрузкой.
2. Звукоизолирующими свойствами и хорошей теплоизоляцией. В межбалочное пространство производится закладка современных материалов, обладающих данными характеристиками.
3. Высоким уровнем пожаробезопасности. Для этого древесину необходимо пропитать антипиренами несколько раз.

Внимание! В балках необходимо контролировать отсутствие дефектов и повреждений.

Условия изготовления и эксплуатации изложены в:

1. СНиП II-25–80 описаны нормы проектирования, характеристики используемой древесины, условия эксплуатации.
2. ГОСТ 16588–91 (ИСО 4470–81) устанавливает методы определения влажности деталей.
3. ГОСТ 2140–81 содержит описание классификации, терминов, способов измерения видимых пороков древесины.
4. ГОСТ 20850–84 посвящен правилам и требованиям к изготовлению деревянных клеевых конструкций.
5. ГОСТ 2695–83 – технические условия на пиломатериалы лиственных пород.
6. ГОСТ 8486–86 устанавливает технические требования к пиломатериалам хвойных пород.

Государственные стандарты регулируют все аспекты использования балок перекрытия.

Основные характеристики и размеры

Важный показатель для элемента – максимальная длина без опор. Она зависит от размера пролета.
При сооружении деревянного перекрытия используют брус и доску ходовых параметров. Например, 50×150 мм, 50×200 мм, 100×150 мм. Эти размеры соответствуют нормам при перекрытии проёмов не более 4 м.

Минимальные размеры бруса – 10×7 см. Такой элемент используется для длины пролета 2 м.

Максимальное значение 25×18 см нужно для пролета 7 метров. Самые ходовые размеры, используемые в строительстве перекрытий — 150×100 мм или 150×150 мм. Прочность перекрытия зависит от высоты балки.

Существующие стандартные размеры балок:

• 100x150x4,50 м;
• 100x200x4,50;
• 150x150x4,50;
• 150x200x4,50;
• 100x150x6,00;
• 100x200x6,00;
• 150x200x6,00;
• 200x200x6,00.

Максимальный уровень нагрузки:

• цокольных и межэтажных перекрытий составляет 210 кг/1 кв. м;
• чердачных – 105 кг/1 кв. м.

Важно! Предельный уровень прогиба равен 0,004 м/1 п. м. Если расчетное значение будет больше, то перекрытие использовать опасно.

Для определения сечения нужно произвести расчет. На практике его высоту берут в диапазоне 4–5% от длины пролёта. Пролёты свыше 6 м, в том числе 8 метров, перекрывают прогонами с крупным сечением.

Брус или двутавровая балка

Для каркасного домостроения отлично подходят и брус, и двутавровая балка. Каждый из этих строительных материалов имеет свою эффективную сферу применения, и оба используются при возведении каркасных домов.

Двутавровые балки в каркасном строительстве домов под ключ используют при монтаже полов и перекрытий – это их эффективная сфера применения. Для монтажа каркаса в качестве стоек используют равнозначно брус и двутавровую балку. Для монтажа кровли предпочтительно использовать брус, поскольку диагональный срез двутавровой балки на оконцовке стропил ухудшает ее прочностные характеристики, чего не происходит с брусом. Обвязка по фундаменту делается из бруса или доски, но пол лучше монтировать из деревянного двутавра – это исключает скручивание и усадку. Плюс не будет скрипа полов при эксплуатации.

Расчет

Калькуляция должна выполняться на этапе проектирования. Чтобы провести расчет, необходимы входные данные – длина балки, расстояние между двумя элементами, воздействующие нагрузки.

Для определения длины нужно измерить пролет, к полученному значению прибавить напуск для задела в стены. Например, для несущих стен из строительных блоков и кирпича глубина задела равна 150 мм, для деревянного строения – 70 мм.

Если строение прямоугольное, то балки рассчитываются для короткой стороны. Расстояние между элементами и количество зависит от шага укладки. Оптимально – от 40 см до 110 см.

Нагрузки

Есть два типа нагрузок – постоянные (вес конструкции) и временные (предметы и люди). Точный расчет делают проектировщики, в частном строительстве выбирают усредненные показатели.

Для чердачных нежилых помещений показатель равен 150-200 кг/ 1 кв. м. При хранении на чердаке материалов или вещей, показатель нагрузки следует увеличить до 250 кг/ 1 кв. м. Для мансардного, подвального или межэтажного перекрытия нагрузка выбирается в пределах 350–400 кг/1 кв. м.

Сечение подбирается с помощью таблиц в зависимости от расстояния между балками и расчетной нагрузки.

Округления нужно делать в большую сторону.

Примеры и формулы

Проверка на прочность выполняется по формуле:

M/W< = Rд,

где:

• М – изгибающий момент (кгс/м);
• W – момент сопротивления (куб. см);
• Rд = 130 кгс/1 кв. м (сопротивление на изгиб для хвойной древесины).

Для вычисления расчетного изгибающего момента есть своя формула:

M = (ql^2)/8,

где:

• l — длина пролета балки;
• м; g — нагрузка, кгс/м.

Приняты исходные данные:

• длина пролета – 4 м;
• шаг между балками – 600 мм;
• сечение несущей балки — 0,15×0,2 м;
• временная нормативная нагрузка — 250 кг/1 кв.м;
• нормативная нагрузка от веса перегородок — 75 кг/1 кв.м.

Вычисление собственного веса 1 кв. м перекрытия:

600×0,05+15×0,1+600×0,019+1000×0,01=52,9 кг/1 кв.м.

Вес 1 погонного метра — 0,15×0,2×600 = 18 кг/1 кв.м.

Нагрузка на 1 кв.м перекрытия — 52,9+250+75 = 377,9 кг/1 кв.м.

Нагрузка на 1 погонный метр балки равна: gн = 377,9×0,6+18 = 244,74 кг/п.м.

Изгибающий момент балки. М = 244,74×42 / 8 = 489.48 кг/м.

W = 489,48×100/130=376.523 куб.см.

Для определения сечения составлены таблицы:

В примере подходит балка прямоугольного сечения 12×15 см (W = 450 куб. см).

Теперь нужно определить прогиб балки по формуле:

f = 5/(384)xgнl4/(EJ)

Составляющие:

• g — нормативная нагрузка, кгс/м;
• E — модуль упругости древесины, кгс/1 кв. м (100000);
• J — момент инерции балки, см^4 (3345).

До начала расчета размерности необходимо привести в соответствие:

• gн = 244,74 кг/п.м = 2,4474 кгс/см.
• l = 4 м = 400 см.

Подставить значения в формулу и получить результат:

f = (5/384)x(2.4474×400^4)/(100000×3345) = 2.4388 см.

Сравнить его с предельным прогибом по таблице.

fпр = (1/250)x400 = 1,6 см.

Вывод – необходимо увеличить сечение до 12×18 см (J = 5830). Повторить расчет:

f = (5/384) x (2.4474×400^4) / (100000×5830) = 1.3992 см. Результат меньше предельного значения. Нужное сечение 12×18 см.

Видео о расчетах:

Межбалочное заполнение перекрытия

Как правильно заполнить пространство между балками

Наполнение между балками, по сути, это набор ограждающих элементов, каждый со своим назначением. Давайте посмотрим, какие варианты устройства бывают тут.

Перекрытие без лаг

Данный тип конструкции может быть применен только при условии, что расстояние между несущими балками не превышает 60-ти сантиметров. Если этим правилом пренебречь, то пол будет «зыбким». План такого перекрытия показан на следующей схеме.

Перекрытие без лаг

Давайте послойно разберем этот пирог:

• Итак, в этом случае балки перекрытия у нас становятся основанием для удержания обшивки, на них будет сверху настилаться черновой пол, а внутри расположатся слои паро-, тепло- и звукоизоляции – последние два, чаще в лице одного материала.
• Пойдем снизу-вверх. Самый нижний слой – это отделочный материал потолка, в качестве которого может выступать пластик, деревянная вагонка, гипсокартон, МДФ и прочее. Отделка монтируется в последнюю очередь, если не планируется выкладывать утеплитель прямо сверху нее. Такое решение крайне ненадежное, поэтому пропустим его описание.

Варианты наполнения перекрытия

• Чтобы все держалось прочно, особенно если будет применен достаточно тяжелый теплоизолятор типа керамзита, снизу монтируется деревянный настил (12), который будет удерживаться за счет черепных брусков (10), накрученных параллельно балкам по их нижнему краю. Для черепных брусков отлично подойдет рейка сечением 30*40 и выше. Крепится все на саморезы.

Настил, пароизолятор, утеплитель

• Далее поверх настила кладется слой пароизоляции, который не даст мусору просыпаться вниз, плюс убережет сами балки и утеплитель между ними от проникновения влаги из воздуха.
• Следом кладется слой теплоизолятора – обычно это или вспененный полистирол или минеральная вата, хотя и прочих вариантов на рынке великое множество. Причем предпочтительнее будет именно минвата, так как она не является горючим материалом и не боится грызунов.

Утеплитель, пострадавший от мышей

Совет! Минеральная вата сильно теряет свои теплоизоляционные свойства при намокании, поэтому необходимо позаботиться о ее качественной изоляции.

• Следующий слой снова пленочный, но на этот раз гидроизолиующий. Вода может просочиться сверху, если на пол что-то разлили или кровля дала течь. Рекомендуется также применять мембранные пленки, не препятствующие газообмену.
• Расстояние от пленки до утеплителя обычно оставляется в 50 миллиметров, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха, хотя иногда этим правилом можно пренебречь

Гидроизоляционная пленка прилегает к утеплителю не вплотную

А что же по поводу звукоизоляции, ведь популярные на сегодня утеплители не так уж и эффективны в этом плане? Еще бы — вес той же минваты на 1 квадратный метр составит каких-то 5-6 килограмм, а звук в такой неплотной среде будет распространяться практически без помех!

В этом случае перед укладкой утеплителя стоит обустроить отдельный слой звукоизолятора, например, установить звукоизоляционную панель, либо насыпать песка или глины, если речь идет о совсем уж бюджетной стройке. При этом не забывайте, что несущая способность перекрытия должна выдержать увеличенные нагрузки.

Звукоизоляционная панель

Между слоями звуко и теплоизоляции также необходимо поместить разделительную мембранную пленку.

Звукоизоляция не будет полной, если вибрации будут передаваться по самим балкам при хождении по полу верхнего этажа. Чтобы устранить этот неприятный эффект поверх балок настилается упругий материал, например, тот же рубероид.

Далее монтируется черновой настил, который выступит основанием для чистового напольного покрытия, например, ламината. Для настила используются доски толщиной в 32 миллиметра – можно и тоньше, но при условии, что шаг между балками невелик, и пол не будет прогибаться.

Перекрытия с лагами

Если брусья для балок нешироки, то без лаг не обойтись

По ходу статьи мы разбирали таблицу, из которой стало понятно, что сечение балок и шаг между ними – величины взаимосвязанные. Закономерность тут прямо пропорциональная – чем мощнее брусья, тем большее расстояние между ними допускается оставлять.

• Подход с большим отступом хорош для облегчения трудозатрат в плане обустройства ниш под балки, однако прочность самого пола при этом может пострадать.
• Решить проблему помогают лаги – поперечные доски или брусья, которые ставятся на ребро или кладутся плашмя. Пиломатериал берется следующего сечения – 50х75 или 50х100 миллиметров.
• Шаг между ними выбирается приемлемый для будущего настила. Торцевое соединение элементов выполняется над лагами. Скрепляющим элементом при этом служит деревянная, металлическая или фанерная накладка.

Балочное перекрытие с лагами

Межбалочное заполнение перекрытия будет таким же, как и в предыдущем случае, однако за счет увеличившейся толщины перекрытия вы сможете добавить еще слой утеплителя, чтобы сделать изоляцию более эффективной. Также нужно помнить, что в отличие от балок лаги в стену не заделываются, а просто примыкают к ним.

Итак, мы узнали, как устроено балочное перекрытие, которое вы теперь с легкость можете возвести самостоятельно, следуя тем рекомендациям, что были приведены в данной статье. Дополнительно раскрыть вопрос поможет видео в этой статье – обязательно взгляните. А теперь мы с вами прощаемся, до скорых встреч!

Как делать монтаж?

При монтировании деревянных перекрытий следует:

1. Начинать установку с крайних балок, а затем продолжать промежуточными.
2. Располагать элементы строго горизонтально.
3. Четко выдерживать параллель и шаг между двумя брусьями.
4. В местах соприкосновения с несущими поверхностями использовать изолирующие материалы.
5. Выполнить срез концов бруса под углом в 60°-70°.
6. Каждую 3-ю балку фиксировать к стене анкерным болтом.

Для процесса крепления элементов необходимо использовать крепежный инструмент:

• 
  гвозди;

• шурупы;
• саморезы;
• дюбеля (пластиковые и металлические);
• болты анкерные;
• уголки металлические;
• скобы П-образные;
• деревянные шплинты.

Металл для изготовления крепежа должен быть прочным и стойким к окислению.

Важно! Уголки нужно брать с запасом прочности не менее 2. Элемент должен выдерживать вес в 2 раза больше рассчитанного.

Способ крепежа выбирается в зависимости от материала стен и требований конструкции:

1. Крепление балок из бруса на армопоясе выполняют с помощью анкерных пластин с антикоррозионным покрытием.
2. Для крепления бруса к кирпичным и бетонным конструкциям используют уголковый крепеж. При этом саморезы и гвозди заменяют механическими анкерами. Для бетона понадобится взять под саморезы прочные дюбеля (пластмассовые) и дрель с функций перфоратора.
3. Чтобы зафиксировать брус к стене из дерева, нужны перфорированные элементы крепежа (плоские или уголковые). Также понадобятся шурупы, саморезы и гвозди.
4. Если стена выполнена из гипсокартона или газобетона, то следует приготовить шурупы с резьбой по всей длине. Второй вариант – химические или механические анкеры.
5. При подвесном методе крепления нужны металлические накладки.

Примеры технологий монтажа:

Устройство деревянной двутавровой балки

В малоэтажном строительстве металлические двутавровые балки редко используются. Им на замену пришли деревянные двутавровые балки. Они успешно заменяют классические деревянные перекрытия из бруса, брус в стойках каркаса и в устройстве полов, стропила из бруса в кровле каркасного дома.

Двутавровая балка из дерева представляет собой две деревянные полки, соединенные между собой стойкой из ОСП, ЛВЛ или фанеры.

ЛВЛ – это пиломатериал, изготовленный путем склейки нескольких слоев древесных листов хвойных пород дерева.

В России более широко используют в качестве стоек ОСП и фанеру, так как ЛВЛ производят пока только два завода в городах Торжок и Нягань.

Достоинства и недостатки

Среди основных плюсов элемента следует выделить:

• небольшой собственный вес;
• при укладке не требуется грузоподъемное оборудование;
• экономия времени на монтаж;
• возможность проведения ремонтных работ в период эксплуатации;
• экологичность;
• сравнительно низкая стоимость.

Минусы:

• горючесть и, как следствие, потребность в обработке антипиренами;
• меньшая, чем у металлических конструкций, прочность;
• деформация и усадка материала при перепадах температуры или влажности;
• подверженность воздействию патогенной микрофлоры.

Дополнительно следует отметить необходимость точного расчета.

Средние цены

Цена двутавровой балки длиной 6 м из сухого строганого бруса от 310 руб. до 360 руб. за пог. м. Если балка обработана биозащитой, цена возрастает от330 руб. до 380 руб. за за пог. м.

Стоимость балки с:

• Деревянной полкой OSB (длина до 6 м) от 265 руб. до 355 руб. за пог. м.
• Деревянной полкой OSB (длина до 12 м) от 365 руб. до 455 руб. за пог. м.
• Полкой из ЛВЛ бруска (длина до 12 м) от 425 руб. до 465 руб. за пог. м.
• Широкой полкой из ЛВЛ бруска (длина до 12 м) от 525 руб. до 585 руб. за пог.м.

Клееный брус:

• сечение 185×120 мм, 185×160 мм, 185×202 мм, 185×240 мм, 140×202 мм, 140×160 мм – 36 000 руб./куб. м;
• сечение 240×202 мм, 240×240 мм, 280×202 мм, 280×240 мм, 240×202 мм, 280×202 мм — 38 000 руб./куб.м.

Выводы

Целесообразность использования того или иного материала обосновывается не только их техническими характеристиками, но и стоимостью материала. Этот вывод полностью относится к областям использования бруса и двутавровой деревянной балки.

Двутавровая балка – более современный и более качественный материал, появившийся в результате технического прогресса в производстве строительных материалов. Как правило, в начале появления нового материала цена на него достаточно высока, но со временем процесс производства нового материала совершенствуется, технология производства удешевляется, и цены на него приходят в соответствии с его качеством. Оптимальное соотношение цена-качество материала делает материал востребованным на рынке. Это сейчас и происходит с деревянной двутавровой балкой.