Сборка деревянного скелета: способы крепления стропил

В ряду экзотических строительных решений проекты с деревянными двутавровыми балками стоят особняком. Мы поможем вам узнать главные особенности работы с таким материалом, коснемся вопросов проектирования и сборки межэтажных перекрытий по деревянным двутавровым балкам.

Подробный обзор

Балки из дерева. Преимущества и недостатки

Изготовленная из дерева балка, остается популярной при оборудовании перекрытия между этажами. Но они так же, как всякий строительный материал, наделены своими положительными и отрицательными качествами. Рассмотрим характеристики деревянных балок для перекрытия пролета.

К положительным характеристикам деревянных балок можно отнести следующее:

  1. Выполненные из дерева балки перекрытия просты при использовании. Легко и быстро устанавливаются.
  2. Они имеют сравнительно небольшой вес, что влечет за собой снижение общей нагрузки на основание здания.
  3. Имеют меньшую стоимость по сравнению с другими материалами.
  4. Материал для изготовления находится в достаточном количестве.
  5. Могут, при необходимости, быть быстро заменены.
  6. Хорошо подходят для строительства небольших частных и коттеджей, которые имеют небольшие пролеты.
  7. Дерево является экологически чистым материалом.

Деревянные балки перекрытий дома часто являются наиболее экономичным вариантом

К недостаткам этого строительного изделия можно отнести следующее:

  1. Требуют обработки специальными жидкостями, которые имеют противопожарные характеристики и не допускают гниение материала.
  2. Имеют ограниченную нагрузку.
  3. Отсутствие возможности их монтажа в помещениях с большими пролетами.

Монтаж перекрытия здания

Монтаж перекрытия

Брусья необходимо укладывать на всю ширину стены в обвязку или в специальные гнезда, стены необходимо гидроизолировать рубероидом, иначе конденсирующаяся влага может стать причиной повреждения концов брусьев гнилью, ширину гнезд необходимо делать немного больше, учитывая потребность в проветривании концов брусьев.

Монтируя деревянные балки,необходимо перед укладкой их концы обработать антисептическими составами, просмолить и защитить 2 слоями рубероида. Укладывая брус в гнездо необходимо оставлять на ширину стен зазор для создания вентиляции. Кроме того, само гнездо выкладывается рубероидом, а край бруса покрывается просмоленным войлоком. Балки, расположенные с краю стен, необходимо располагать на расстоянии более 5 см от края. Между балкой и краем стены следует уложить рейку, изолировав ее рубероидом. Балки, укладываемые возле дымоходов, надо размещать от них, не ближе 40 см.

Конструкция деревянного перекрытия

Рассчитывая конструкцию деревянного перекрытия, необходимо знать, что от конструкции напрямую зависят качества звуко- и теплоизоляции здания. В конструкцию перекрытий, кроме балок, входит накат, засыпка и половое покрытие. Чтобы закрепить на перекрытии накат, по всей длине балок крепят брусок, кроме того, для этой цели можно сделать шпунтовую выборку. Пластины или панели, из которых состоит накат, необходимо плотно подгонять между собой. Накат сверху защищают, он покрывается глиняно-песочной смесью или толем до середины балки.

Сверху на накат насыпают различные утепляющие материалы (шлак, стружку, опилки), эти материалы тоже необходимо защитить от влаги рубероидом. Толщина создаваемого перекрытия должна обязательно учитывать толщину укладываемых сверху досок на верхний слой засыпки, для того чтобы его закрепить. При этом поблизости от труб необходимо производить засыпку с помощью несгораемых материалов.

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.

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

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

Главные соединительные узлы

Главными узлами стропильной системы выступают:

Главные соединительные узлы
  • стропильная ферма — соединение стропильной пары, растяжки, а также стоек и раскосов;
  • коньковый узел — совмещение двух противоположных стропил;
  • звено из мауэрлата и опирающегося на него стропила;
  • модуль, включающий в себя прогон, стойку и лежень;
  • соединение стропила с подкосом и стойкой.
  • собирается на земле, а потом переправляется на кровлю, поскольку только так получается удачно подогнать одну деревянную деталь под другую;

    Стропильная ферма состоит как минимум из трёх элементов

  • помимо главных элементов — двух противоположных стропил и растяжки, включает дополнительные фрагменты — стойки и раскосы, уменьшающие давление конструкции на стены;
  • создаётся при помощи различных типов врубок практически без применения металлических крепёжных приспособлений.
Главные соединительные узлы

Коньковый узел тоже имеет несколько особенностей:

  • образуется в результате соединения двух противоположных стропил за счёт специальных срезов или выемок;

    Для создания конькового узла существует множество методов

  • фиксируется посредством металлических планок, болтов или гвоздей.
Главные соединительные узлы

Стропила и мауэрлат становятся единым звеном, для которого характерно следующее:

  • соединение происходит за счёт вырубки в каждой стропильной ноге, соответствующей форме элемента, служащего для неё опорой;

    Стропила закрепляют на мауэрлате, чтобы они не смещались в сторону

  • усиление связи стропил и мауэрлата достигается посредством крепления металлических уголков, строительных скоб, гвоздей или болтов.
Главные соединительные узлы

Модуль из прогона, стойки и лежня формируют, вбивая в места их соединений строительные скобы, стальные нагели или накладки из полос стали.

Читайте также:  Восстановление защитного слоя бетона плит перекрытия

Узел из лежня, стойки и прогона позволяет разделить нагрузку между внешними и внутренними стенами здания

Главные соединительные узлы

Подкосы, стойки и стропила собирают в единый модуль, создавая вырубки. Чтобы их соединение не было слабым, применяют строительные скобы.

Узел из подкосов, стойки и стропил позволяет смягчить давление на внутреннюю стену дома

Соединение и стыкование

Встречаются достаточно сложные конфигурации перекрытий, в которых балки могут стыковаться для увеличения длины или соединяться под прямыми углами с образованием перемычек. Не следует стыковать балки основного пролета вне несущих стен или колонн, но в некоторых случаях это может потребоваться, например, при заходе перекрытия в нишу эркера.

Соединение и стыкование

Для соединения балок с одной из них необходимо срезать полки не менее чем на 4 высоты балки. На такое же расстояние вырезается центральная стойка и зачищается паз с другой стороны. Балка сращивается и, по возможности, проклеивается казеиновым клеем с обязательной установкой гнета в 2–2,5 кгс/см2. После высыхания место соединения с обеих сторон укрепляют стыковыми накладками — одной или несколькими досками 25 мм, хорошо подогнанными между полками. Накладки стягивают саморезами между собой и прикручивают к внешним полкам с шагом в 20 см.

Для прямоугольного примыкания следует применять специальные стальные кронштейны. Полки примыкающей балки нужно подрезать на глубину захода, при этом балка, к которой выполняется примыкание, должна оставаться нетронутой. Что касается расходных элементов для скрепления, их вы в обилии найдете у производителей и дистрибьюторов балок, как и методики расчета перекрытий, стропильных систем и стен, а также более специфичные методы соединения.

Соединение и стыкование

Расчет несущей способности

Как рассчитать деревянные балки перекрытий при известных пролете и шаге?

Общая информация

Максимальный пролет нами уже упоминался: он ограничен длиной поставляемого бруса. Однако оптимальным значением пролета для деревянных несущих конструкций считаются 2,5 – 4 метра. Среди прочего, меньший пролет позволяет обойтись брусом меньшего сечения, что удешевляет конструкцию перекрытия.

Расчет несущей способности

Оптимально использование в качестве балок бруса с прямоугольной формой сечения. Его высота должна относиться к ширине как 1,4:1. В этом случае мы получаем максимальную несущую способность при опять-таки минимальных расходах.

Однако: реальные сечения деревянного бруса заставляют несколько отклоняться от оптимальной пропорции размеров.

Балка должна опираться на стену как минимум 12 сантиметрами свой длины от края.

Опирающийся на стену край гидроизолируется со всех сторон, кроме торца. При заделке торца непроницаемым для влаги материалом торцы рано или поздно загниют из-за отсутствия естественной сушки.

Концы балок обернуты рубероидом. Он предотвратит увлажнение древесины при контакте с материалом стен.

Расчет несущей способности

При расчете межэтажных перекрытий обычно используют расчетное значение полной нагрузки (собственный вес перекрытия и эксплуатационная нагрузка) в 400 кгс/м2. Однако для неэксплуатируемых чердаков это значение может быть уменьшено.

Холодный чердак нетребователен к прочности перекрытия.

Таблицы сечений

Начнем с подбора сечения прямоугольного бруса для нагрузки 400 кгс/м2 при разных значениях пролета и шага между балками.

При сооружении чердачного перекрытия под неэксплуатируемым чердаком расчетная нагрузка может лежать в пределах 150 – 350 кгс/м2. При шаге между балками в один метр их сечения в сантиметрах должны быть следующими:

Расчет несущей способности

Еще одна таблица содержит минимальные диаметры круглых балок (оцилиндрованного бревна) при нагрузке 400 кгс/м2 и шаге 1 метр.

На коньке

На сегодняшний день при возведении стропильных крыш чаще всего используют два основных способа соединения стропил в верхней (коньковой) части крыши. Это соединение встык и крепление к коньковому прогону.

Соединение стропил встык выполняется путем обрезания верхней части стропил под углом и соединения с противолежащей стропильной ногой непосредственно упирая одно стропило в другое. Для выполнения такого соединения удобно использовать шаблон, чтобы соблюсти величину угла при опиливании. Также можно распил производить при монтаже стропил, соединив два стропила в верхней части и сделав пропил сразу по двум брускам.

Для надежного скрепления при таком способе соединения используют различные деревянные и металлические накладки, монтируемые на гвозди, шурупы или саморезы.

На коньке

Крепление стропил к коньковому прогону несколько усложняет конструкцию каркаса, но также используется достаточно часто. При этом стропила опираются не друг на друга, а на деревянный брус, называемый коньковым прогоном.

Читайте также:  Грамотное армирование монолитной ж/б плиты

Прогон при этом опирается на стойки, устанавливающиеся на лежень, который укладывается с верхней стороны чердачного перекрытия.

Современные мастера при возведении крыш применяют несколько разновидностей креплений стропильной системы на коньке:

  • стык в стык;
  • на прогон;
  • внахлест на прогон верхнего конька.

Соединение стык в стык. Вверху сегмент стропила срезают углом (что равен запланированному кровельному наклону). А затем упирают в противоположную ногу, где таким же образом выполняется обрезание, но только в ассиметричном направлении. Это делать лучше по предварительным шаблонам. В некоторых случаях обрез выполняется при монтаже, а выпил осуществляется через 2 бруса.

На коньке

Установка на прогон схожа с вышеуказанной вариацией. Отличия будут в монтаже самой коньковой балки. Эта конструкция отличается большой надежностью, однако ею можно злоупотреблять не всегда, так как тут потребуется добавочное осуществление монтажа опорных балок. Как результат: чердак не очень удобен для дальнейшего использования.

Внахлест на прогон конька. Здесь выполнение монтажа происходит так же, как в предыдущем варианте, лишь верхние стыки стропил осуществляются внахлест, соприкасаясь сверху не торцами, а своими боковыми сторонами. Крепежом в данном случае будут выступать болты (как вариант – шпильки).

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Основные типы и методы усиления деревянных перекрытий приведены в порядке увеличения трудозатрат и длительности на выполнение работ.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Тип усиления без изменения условий работы

Усиление деревянными накладками

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Способ применяется в том случае, когда дерево повреждено. Накладки устанавливаются с двух сторон от балки из бруса (по бокам или сверху и снизу), максимально плотно к ней и скрепляются (затягиваются) насквозь болтом. При этом важно обработать поврежденный участок и накладки противогрибковым раствором. В критическом случае, если участок поврежден сильно – его лучше удалить. Чтобы усилить балку нужно крепить накладку по всей ее длине.

Усиление пролетов металлическими накладками (пластинами) или прутковыми протезами

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Стальные пластины используются вместо деревянных, описанных выше. Металл также нужно обработать антикоррозионным раствором. Схема устройства показана на рисунке.

Усиление перекрытия углеволокном (углепластиком)

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Современная технология усиления (армирование углеродным волокном). Углеволокно (ленты, листы, пластины, нити, ткань) наклеивается в несколько слоев, пока не будут достигнуты требуемые показатели жесткости балки. Удобство работы и легкость материала приводят к тому, что углепластик приобретает популярность как эффективное средство для восстановления балок и строительных конструкций.

Усиление балок углеволокномУсиление балок углеволокном – схемаУсиленные балки углеродным волокном

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление на торцах деревянными или металлическими протезами

Технология позволяет усилить балку в местах стыка с несущей стеной. Это именно то место, где, за счет перепадов температур повреждение древесины происходит быстрее.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

На схеме ниже показана технология усиление протезами из швеллера, прокатного профиля

Монтаж пруткового протеза

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Прутковый протез системы Дайдбекова выполняется из двух спаренных ферм, которые изготавливаются из обрезков арматурной стали сечением (диаметром) 10-25 мм. Длина протеза должна быть на 10% больше двойной длины сгнившего конца балки, но не более 1,2 м.

Установить временные опоры под перекрытие на расстоянии 1-1,5 м от несущей стены, состоящие из стоек и прогона.

Способы усиления деревянных балок перекрытия
  1. Разобрать перекрытие снизу на ширину 75 см и сверху – 1,5 м от стены.

  2. Отрезать поврежденный участок балки (0,5м)

  3. Завести заготовку протеза вертикально в междуэтажное перекрытие и повернуть в горизонтальное положение, сначала надвигая на балку, затем, в обратную сторону задвигая в нишу стены.

  4. Сместить и прибить гвоздями сдвижную планку.

Усиление балок шпренгельными затяжками

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Тип усиление с изменением услой работы

Усиление деревянных перекрытий такими способами предусматривает существенную перестройку несущей конструкции балочных пролетов

Способы усиления деревянных балок перекрытия

 Тип изменение условий работы конструкций

Изменение схемы работы

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Нестандартные решения

Если нет возможности усилить деревянные балки перекрытия, можно попытаться их разгрузить, т.е., распределить нагрузку с существующих балок на дополнительно установленные элементы.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление перекрытий путем установки опор под несущие балки

Опоры, подпирающие балки снизу, являются хорошим способом перераспределить нагрузку с балки на опору.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Усиление перекрытий путем установки дополнительных балок

Если существующие лаги находятся в целости и сохранности, увеличить их несущую способность можно посредством увеличения их количества. Установка дополнительных деревянных балок позволит увеличить нагрузку на конструкцию. Устанавливая новые лаги нужно обязательно защитить их торцы рубероидом, чтобы избежать повреждения.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Надеемся, что из приведенных способов усиления деревянных балок перекрытия вы подберете именно тот, который решит вашу проблему наилучшим образом и с минимальными затратами.

Расчеты

Расчет деревянных балок перекрытия требуется при возведении различных строений, где нужно перекрыть какую-либо площадь, например чердак либо несколько этажей. Только при правильных расчетах можно быть уверенным в надежности и долговечности конструкции.

Требования к деревянным балкам перекрытий

Деревянные балки должны отвечать ряду требований:

  • быть стойкими к воздействию огня;
  • иметь хорошую прочность и жесткость;
  • не иметь больших дефектов и повреждений в структуре древесины;
  • сечение должно соответствовать параметрам перекрытия.

К тому же есть требования, которые предъявляются непосредственно к материалу балок. Для рассматриваемых целей предпочтительнее использовать древесину хвойных пород. В ней содержится большое количество смолы, что улучшает стойкость к воздействию различных микроорганизмов. Важным моментом является регион выращивания и время заготовки древесины.

Основные исходные положения для расчета размеров

Поскольку на элементы рассматриваемой конструкции возлагаются несущие функции, то, чтобы выяснить количество и размер бруса для перекрытия, следует придерживаться следующей последовательности действий:

  • замеряют пролет, который предполагается перекрывать;
  • определяются со способом, которым лаги будут фиксироваться к стене;
  • рассчитывают нагрузку, прилагаемую к несущему элементу во время эксплуатации;
  • подбирают межбалочное расстояние и сечение согласно табличным данным.
Читайте также:  Возводим деревянные перекрытия между этажами, технология строительства

Расчет нагрузки на перекрытие

В течение всего периода эксплуатации лаги должны иметь способность выдерживать не только собственный вес, но и вес пола, расположенную на нем мебель, людей и пр. Поскольку нагрузка на балку определяется типом перекрытия, все расчеты должны быть проведены заранее еще на этапе планирования.

Сперва необходимо учесть вес самих балок. Если взять, например, чердак, для утепления которого будет задействована минеральная вата, то конструкция должна выдерживать нагрузки минимум 50 кг на 1 м² (Рсобств). Для точного расчета нагрузки следует обратиться к нормативным документам.

Определение сечения и шага деревянных балок

Расчет шага укладки бруса на перекрытие можно провести посредством изменения длины балок. Поскольку сечение и длина взаимосвязаны между собой, они и рассчитываются одинаково. Во многих случаях высота лаги зависит от толщины используемого теплоизолятора. Высота может составлять 100-300 мм, а ширина 40-200 мм. Применяя круглое бревно как элемент перекрытия, его диаметр выбирают от 110 до 300 мм.

Что касается шага установки балки, размеры минимального параметра должны составлять 300 мм, максимального – 120 см. В процессе расчета не стоит забывать о ширине теплоизолятора и подшивки. При необходимости совершают подгонку для более простого монтажа. Если возводится каркасное сооружение, то шаг установки балок берут таким же, как промежуток между стойками каркаса дома.

Длина деревянных балок

Длина балок перекрытия определяется характеристиками будущего строения

При проведении вычислений следует принимать во внимание, что длина лаг должна выбираться согласно ширине пролета, который предполагается перекрывать. Поскольку балки входят в стену на определенную длину, для их надежного закрепления к расчетной длине нужно прибавить дополнительную с учетом стеновых материалов:

  1. В кирпичную стену лаги заводят на 150 мм.
  2. В домах из дерева их углубляют на 70 мм.

Длина бруса может быть такой же, как сам пролет, при условии использования специального крепежа. В этом случае на металлические элементы возлагается весь вес несущей системы и общей нагрузки. Оптимально нужно предусмотреть запас по 200-250 мм для опирания с двух сторон. Исходя из предполагаемой конструкции перекрытия определяют, будут ли лаги выступать через стены наружу. Если это так, то к ним крепят стропила, образуя таким образом скат крыши. При монтаже такой конструкции лаги должны выходить за стену на 300-500 мм.

Нюансы удлинения кровельных пиломатериалов

Основной элемент каркаса двухскатной крыши — сами стропила или, как их называют кровельщики, — стропильные ноги.

Стропила закрепляются в нужном положении с помощью системы распорок, прогонов, затяжек и раскосов.

Для строительства стропильных каркасов, перекрывающих значительные междустенные промежутки, и при возведении кровель сложной формы приходится использовать лесоматериалы нетипичного размера.

Если под рукой нет бруса или другого пиломатериала нужного размера, то приходится сращивать элементы, пока их общая длина не достигнет требуемой величины.

Материал стандартного размера при увеличении длины становится толще — это не всегда удобно и технологично.

Сращивание дает возможность увеличивать длину стропильных элементов без изменения их толщины и достигать таким образом проектных параметров.

Порядок сращивания стропил по длине, который при этом может использоваться, в основном зависит от предпочтений мастера.

Все способы одинаково надежны и позволяют получить стропила заданных геометрических и физических параметров.

Прежде чем приступать к объединению стропил, нужно немножко узнать о физических свойствах материалов, используемых на разных участках стропильной конструкции.

Деталям конструкции, расположенным в ее разных частях, приходится переносить механические нагрузки разной интенсивности.

В некоторых узлах вообще нельзя использовать сращивание стропил в длину, так как сращенный пиломатериал не обладает прочностью цельного.

Более того, в определенных местах даже цельный пиломатериал целесообразно усиливать дополнительными деталями.

В любом случае после сращивания стропильные ноги и весь каркас кровли должны быть гарантированно защищены от поломок.

Как правило, сращивание стропил в длину уменьшает жесткость конструкции, так как в месте сращивания образуется подобие пластического шарнира.

Чтобы снижение жесткости как можно меньше повлияло на прочность стропильной системы, сращивание стропил необходимо проводить в точках наименьшей нагрузки на изгиб. Такие места стропильной системы находятся поблизости от опор.

Главное правило при сращении в длину заключается в следующем — место соединения пиломатериалов не должно находиться от опоры на расстоянии большем, чем 15 % от величины пролета.

Кроме того, место сращения пиломатериалов по длине зависит от того, в качестве какой детали стропильного каркаса они впоследствии будут использоваться.

При объединении пиломатериалов, идущих на сооружение прогонов, нужно обеспечить одинаковую прочность будущей детали по всей длине.

Другая задача стоит при сращивании конькового прогона. Здесь потребуется определенный размер прогиба, так как только при этом высота коньковой планки будет одинаковой на всей ее протяженности.