Способы усиления деревянных балок перекрытий

Вадим, чтобы выполнить усиление деревянных балок перекрытия грамотно, в первую очередь необходимо определиться со сложностью проблемы. Самая явная причина беспокойства – прогиб элементов. Здесь важно знать одну вещь: при расчетах по нормативным документам балки перекрытия рассчитываются не с учетом отсутствия прогибов, а так, чтобы их величина была не больше максимальной. Максимально допустимый прогиб зависит от двух факторов:

Деревянные балки и требования к ним

В принципе, балочные перекрытия тоже могут быть разными: железобетонными, металлическими, либо деревянными. Первые два варианта не уступают по техническим характеристикам плитным перекрытиям, но они достаточно сложны для исполнения,  и поэтому в частном строительстве практически не используются. А вот деревянные балки — совсем другое дело!

Итак:

Деревянные балки и требования к ним
  • Несмотря на кажущуюся простоту, здесь тоже есть масса нюансов, которые необходимо соблюсти. Прежде всего, следует правильно выбирать пиломатериал. Чаще всего для этой цели используют твёрдую древесину хвойных пород: лиственницу, сосну, ель, кедр. Цена здесь не имеет никакого значения – просто балки из хвойных пород лучше всего работают на изгиб.

Сосновый брус для балочного перекрытия

  • Есть, конечно, поборники лиственной древесины, которые утверждают, что и осина с берёзой прекрасно справляются с такой задачей. Только вот строительные нормы рекомендуют вообще все несущие деревянные конструкции — а не только балки перекрытия, изготавливать из хвойного пиломатериала. Твёрдые породы лиственной древесины, годятся лишь для соединительных деталей (нагелей, шкантов, и т.д.).
  • Брус для перекрытия можно, и даже предпочтительно, использовать строганый, а не клееный. Он должен быть хорошо просушен и обработан перед монтажом огнебиозащитным составом. В отапливаемых зданиях, цельные балки должны монтироваться без пересечения со стенами и перегородками, а конструкция перекрытия, как таковая, должна гарантировать им хорошую вентиляцию.

Схема междуэтажного перекрытия

Деревянные балки и требования к ним
  • Глухая (монолитная) заделка балок в стены не допускается – их укладывают в гнёзда, и обязательно на амортизирующие прокладки из лиственной древесины. Концы балок, монтируемых с помощью металлического крепежа, должны быть защищены влагонепроницаемым слоем, так как при образовании конденсата, коррозия металла может повлечь за собой и коррозию древесины.

Но прежде, чем приступить к монтажным работам, несущие элементы перекрытия нужно рассчитать. Поэтому далее вашему вниманию будет предложена инструкция по подбору сечения балок и определению шага их установки.

Общие требования к конструкции

6.1.1 Перекрытия состоят из каркаса, черного пола, подшивки потолка или конструкции подвесного потолка, отделочного покрытия пола (чистого пола).

6.1.2 Для изготовления деревянных элементов каркаса должны использоваться пиломатериалы хвойных пород не ниже 2-го сорта по ГОСТ 8486.

6.1.3 Влажность и плотность древесины, сопротивление которой механическим воздействиям учтено при проектировании конструкций, должны удовлетворять требованиям СНиП II-25.

6.1.4 В настоящем Своде правил указаны минимальные размеры сечений элементов конструкций из строганных пиломатериалов. Предусмотренные для применения при строительстве конкретных домов номинальные размеры сечений таких элементов должны быть указаны в рабочей документации на дом. Отклонения фактических размеров сечений этих элементов от номинальных не должны превышать предельных, указанных в ГОСТ 8242. Элементы не должны иметь пороков, превышающих нормы, установленные в ГОСТ 8242.

6.1.5 Изготовление элементов конструкций путем сращивания пиломатериалов, имеющих размеры, меньшие чем номинальные размеры этих элементов, недопустимо, за исключением случаев, указанных в тексте настоящего Свода правил.

6.1.6 Для крепления и соединения элементов конструкций должны применяться строительные гвозди с плоской или конической головкой, в том числе гвозди трефовые с перемычкой по ГОСТ 4028, шурупы по ГОСТ 1145 и самонарезающие винты по ГОСТ 11652.

6.1.7 При соединении элементов конструкций могут использоваться оцинкованные накладки из листовой стали толщиной не менее 0,40 мм.

6.1.8 Для крепления элементов обшивок могут использоваться металлические скобки. Диаметр (толщина) скобки должен быть не менее 1,6 мм, а размер ее верхней части, которая вбивается параллельно элементу каркаса, должен быть не менее 10 мм.

6.1.9 Для крепления и соединения элементов конструкций могут использоваться непредусмотренные в данном Своде правил виды крепежных деталей (например, металлозубчатые пластины, Н-образные скобы), а также различные клеящие составы.В этом случае соответствие прочности соединений той прочности, которая достигается при применении предусмотренных в настоящем Своде правил способов крепления и соединения элементов конструкций, должно быть подтверждено расчетами или испытаниями.

Нагрузки на перекрытие

Перекрытия по деревянным балкам должны обладать достаточной прочностью и жесткостью. Перекрытия выдерживают весовую нагрузку на 1 кв. м – 200 кг. При этом способ укладки и крепления балки должны, с одной стороны, обеспечить их устойчивость, а с другой – исключить колебания, провисание конструкции. Балка предназначена для сопротивления изгибающим нагрузкам. В зависимости от места установки, коэффициент прогиба балок по отношению к величине пролета составляет:

  • для балок чердачных конструкций – 0,004;
  • для всех остальных балок – 0,005.
Нагрузки на перекрытие

Балки могут быть сборными и цельными. В качестве цельных балок используют бревна – кругляк или тесаные и брус. Сборные балки состоят из скрепленных между собой досок. В сечении балки чаще всего представляют собой параллелепипед шириной 60-250 мм и высотой 100-250 мм. Максимальная длина таких балок ограничена – 6 м. Сборные балки, высота сечения которых превышает 150 мм, усиливаются вертикальными распорками. Цель доработки – исключить скручивание досок. Для балок используется древесина, высушенная на протяжении 4-х месяцев.

Читайте также:  Перекрытие по металлическим балкам схема

Современные технологии изготовления балок основаны на склеивании древесных элементов. Одной из разновидностей является брус, состоящий из ламелей, – калиброванных реек. Сборка балки производится таким образом, что волокна отдельных ламелей направлены перпендикулярно друг к другу. Технологический прием позволяет исключить коробление древесины: балки, изготовленные таким способом, отличаются точностью размеров и правильностью форм. Еще один класс объединяет двутавровые клееные балки. Ее компонуют из обработанной древесины и OSB. Такие балки отличаются лучшей несущей способностью: с их помощью можно перекрывать 12-метровые пролеты.

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.

Что собой представляют деревянные двутавровые балки перекрытия

Из деревянных двутавровых балок перекрытия своими руками монтируют стропильные системы и сооружают перемычки между этажами.

Этот современный материал выпускается по международным стандартам с применением передовой технологии, позволяющей получить отличный строительный продукт нового поколения.

Это прекрасное решение для частного строительства всех типов конструкций, начиная от каркасного дома или блочной постройки и заканчивая деревянным теремом из сруба.

Сфера использования

Двутавровая балка встречается не только в частном строительстве, но и является неотъемлемым атрибутом на стройплощадках, где монтируют промышленные помещения, торговые центры, офисные здания и т. п. В малоэтажных домах этот деревянный элемент выступает как несущая конструкция в составе стропильной системы, на чердаках, мансардах стеновых и кровельных каркасах.

Пояса двутавровой балки сделаны из цельной древесины, а поперечина — из стружечной плиты

С помощью такого решения можно отказаться от перекрытий из досок, металлических профилей и ЖБ плит.

Такие балки состоят из комбинированных материалов: пояса созданы из цельной древесины, а поперечина выполнена из стружечной плиты.

Эти деревянные перекрытия более чем в три раза увеличивают жесткость стен, благодаря чему каркасное сооружение приобретает прочность, существенно не увеличивая вес.

Что собой представляют деревянные двутавровые балки перекрытия

Техническая характеристика

Современный материал для перекрытий выпускается в промышленных масштабах на новейшей заводской линии. Для его изготовления применяют клееный деревянный брус, тщательно просушенный в камере, и стружечную плиту (OSB, OSP). По конфигурации балка очень похожа на рельс и имеет такие особенности:

Стандартные размеры балки

  • фанера, из которой собраны боковые стойки, устойчива к влаге, ее толщина может варьироваться в диапазоне 24 – 27 мм. Также в состав балки входит полка из древесины, обработанная антисептическим средством;
  • фанерная стойка интегрируется в полки при помощи технологических пазов;
  • детали между собой соединены водотермостойким клеевым составом;
  • снаружи балка покрыта краской с водоотталкивающей способностью.

Самые востребованные размеры перекрытия:

  • габариты балки – 200х80 мм;
  • толщина фанерной перемычки – 27 мм.

Положительные характеристики

Удачная комбинация «дерево – стружечная плита — дерево» здесь отсутствуют те недостатки, которые встречаются у натуральной древесины. Двутавровое сечение служит своеобразным усилителем, благодаря чему прочность перемычки увеличивается многократно, и изделие по своим техническим характеристикам может смело становиться в один ряд с бетонными и ЖБИ перекрытиями.

Читайте также:  Расчет опирания плит перекрытия /инструкция с фото

Шурупы для дерева

Соединения, выполненные с помощью шурупов, являются более долговечными и прочными, чем гвозди. Спиральная резьба идеально прилипает к материалу и предотвращает выскальзывание крепежа.

Для строительства домов чаще выбирают шурупы для дерева длиной от 40 до 320 мм и диаметром от 0,5 до 6 мм.

Что касается видов этого строительного крепежа, то могут использовать самые различные шурупы. Самые популярные среди застройщиков — самосверлящие шурупы, поскольку для них не требуется каких-либо подготовительных работ: достаточно просто достать их из упаковки и вкрутить шуруповертом в дерево. Это возможно благодаря специально сконструированному шпицу.

Традиционные шурупы обычной формы более дешевые, однако выбирая их, следует иметь ввиду, что прежде чем начать их вкручивать в древесину, вам придется просверлить отверстие. Оно должно быть чуть меньшего диаметра, чем диаметр шнека.

Есть также строительные шурупы с частичной резьбой. В них как правило резьба находится лишь на небольшой поверхности и под некоторым углом. Такой крепеж пригодится, если вы планируете скреплять древесину с другими материалами, поскольку они имеют до 67% больше растягивающего усилия, по сравнению с традиционными шурупами.

Многие застройщики предпочитают крепить стропила, балки и другие деревянные элементы дома именно шурупами. Однако следует иметь ввиду, что это более трудоемкая задача, по сравнению с гвоздями. Чтобы облегчить закрепление винта в твердой древесине, его резьбу можно предварительно смазать бесцветным маслом, стеарином или натереть мылом.

Однако, в отличие от гвоздей, крепеж шурупами для дерева зачастую выглядит более эстетичным. К тому же они почти не ржавеют, так защищены от коррозии хромированием или латунью. Разумеется, это не дает стопроцентной гарантии.

Если вы хотите полностью избежать ржавчины следует выбирать шурупы из нержавеющей стали. Разумеется, они будут стоить дороже. Однако такой крепеж пригодится как нельзя кстати, если вы планируете работу с деревянными конструкциями, которые могут подвергаться частому воздействию воды или находящихся в условиях повышенной солености (дома, построенные на прибрежных территориях).

Как правильно закручивать шурупы?

Технология закручивания зависит от формы шурупа. Проще всего, конечно, работать с самозакручивающимися шурупами с традиционной резьбой. Несколько сложнее — с крепежом, в котором резьба нанесена лишь частично или с, так называемыми, шурупами с безрезьбовым сечением.

При работе с последними потребуется просверлить отверстия в древесине. Это делается в два этапа. Сначала делается отверстие узким сверлом, а затем сверлом с диаметром, аналогичным резьбовой части винта. Принцип двойного сверления не распространяется на винты, у которых резьбовая часть шире, чем у безрезьбовой.

Нужно ли предварительно просверливать отверстия, если мы имеем дело с традиционными шурупами, с резьбой в полной длину? Здесь особых правил нет: если они закручиваются итак, то сверлить дерево не нужно. Однако, если вы имеете дело с досками из твердой древесины, будьте готовы к тому, что ее придется сверлить каждый раз.

Кроме того, если вы планируете прикрутить шуруп у краев доски, специалисты настоятельно рекомендуют предварительно просверлить отверстие, чтобы не повредить дерево. Помните, что отверстие для шурупа всегда должно быть не только уже его диаметра, включая резьбу, но и короче его примерно на 1/3.

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Армирование углеволокном

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Армирование углеволокном

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

Армирование углеволокном

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.

Какие факторы свидетельствуют о необходимости усиления

Необходимость укрепления плит связана в основном с временным факторам:

  • в процессе длительной эксплуатации снижается способность перекрытий воспринимать нагрузки;
  • при продолжительном использовании перекрытий ухудшается их техническое состояние;
  • при постепенном нарушении целостности кровли и проникновении влаги внутрь помещения возникает коррозия арматуры.

Не всегда удается обнаружить прослабленные места перекрытия. Поврежденные участки, расположенные в нижней части монолитного или сборного перекрытия, бывает проблематично визуально определить. Достаточно часто они расположены под слоем декоративной штукатурки, находятся под подвесным потолком или покрыты слоем краски.

Усиление плит перекрытия может предполагать повышение сечения конструктивных элементов

Какие факторы свидетельствуют о необходимости усиления

При осмотре важно обращать внимание на следующие моменты:

  • отслаивание бетона от верхней или нижней поверхности панелей;
  • глубокие и поверхностные трещины на поверхности плит;
  • отслоение цементной стяжки от железобетонной основы;
  • нарушение целостности напольного покрытия;
  • коррозионное разрушение арматурного каркаса;
  • появление на бетонной поверхности светлых или темных пятен;
  • образование на поверхности плит ржавых разводов;
  • разрушение защитного слоя бетона и обнажение арматуры;
  • повышенную величину прогиба элементов перекрытий;
  • неравномерность поперечного сечения элементов несущих конструкций;
  • значительное разрушение деревянных и железобетонных балок перекрытия.
Читайте также:  Виды крючков и как правильно вязать арматуру

В зависимости от вида дефектов специалисты принимают решение выполнить усиление плиты перекрытия снизу или усилить поверхность новым арматурным каркасом и забетонировать сверху.

Виды деревянного бруса

Стоит также отметить, что сечение бруса зависит от целей, для которых предназначены пиломатериалы. Так, толстые изделия позволяют строить прочные стены в домах, которым требуется защита от ветра и холода. Теперь рассмотрим виды деревянных брусьев в соответствии с их производственными особенностями.

Строганный брус

Виды деревянного бруса

Этот вид еще называют цельным изделием. Материал имеет поверхность без шероховатостей и занос, поэтому в дальнейшем не возникает необходимости в дополнительных этапах обработки. Строганный брус за счет острожки получается гладким и без видимых дефектов, влияющих на вид будущего дома. На поверхности изделия не бывает многочисленных сколов и трещин.

Данный тип пиломатериалов изготавливают из цельных бревен на 4-стороннем станке. Чтобы готовые изделия были качественными, их могут подвергать процессу камерной сушки. Параметр сечения не превышает 15 см, а длина разнится от 2 до 6 метров.

Строганные брусья делают из просушенной древесины, которая обеспечивает небольшой коэффициент усадки. Однако в первые два года эксплуатационного срока материал всё равно усаживает на 10-15 см. Качественный цельный материал выдерживает при необходимости большие и неожиданные температурные перепады. При этом он сохраняет прочность и не подвергается гниению.

Профилированный брус

Среди всех видов брусьев профилированный выступает самым дорогим. Этот материал имеет оптимальное сцепление между элементами за счет специальных вертикальных пазов, выпиленных на поверхности. Благодаря минимальному зазору изделия служат дольше, ведь на брусья не попадает влага. Кроме того, объекты из профилированного материала герметичные и обладают достойной теплоизоляцией.

Виды деревянного бруса

К недостаткам подобного материала относят только длительную усадку и, как следствие, медленную просушку изделий. Верхние слои профилированного покрытия часто трескаются, из-за чего снижается эстетическая составляющая строительных объектов.

Клееный брус

Этот материал еще называют комбинированным. Во время производства происходит склейка сразу нескольких монолитных брусьев (обычно это около 3-5 калиброванных элементов). Эти части из древесины подвергают длительной термической обработке в специальных камерах для тщательной сушки. Благодаря такой технологии достигается минимизация усадки и деформирования пиломатериала. Потом ламели склеивают водостойким клеем и прессуют. После материал иногда проходит стадию профилирования.

За счет такого многоэтапного создания клееный брус не трескается и не изменяет внешний вид строений. Он не подвержен распространению грибков и плесени, поэтому служит много лет подряд. Однако клеевое производство повышает цену на изделия и снижает экологические показатели природной древесины.

Другие виды деревянных брусьев

Виды деревянного бруса

Представленные выше типы пиломатериалов – самые популярные, но не единственные:

  1. Фрезерованный брус – это материал с пропилами по длине и снятыми со всех сторон фасками для строительства саун и коттеджей.
  2. Фальш-брус – представляет собой панель с вырезанным на торцах профилем для внешней и внутренней отделки домов или бань.
  3. Необрезной материал – недорого стоит и применяется для создания строительных лесов и других временных объектов.
  4. Коробочный брус – производится из хвойной древесины для дальнейшего крепления оконных или дверных коробок путем сращивания двух равных массивов.
  5. Термобрус – композитный материал из ламелей со вставкой из пенополистирола для создания теплого дома.
  6. Декоративное изделие – может быть сделано не из цельной древесины, а из остатков после пиления, скрепленных клеевым составом.
  7. Доборный брус – материал из нескольких видов древесины, предназначенный для сужения проемов и плотного монтажа коробки.

Специфика удлинения стропильных ног

Сращивание стропильных ног позволяет унифицировать пиломатериал, приобретаемый для возведения крыши. Знание тонкостей процесса предоставляет возможность практически полностью построить стропильный каркас из бруска или доски одного сечения. Устройство системы из материалов одного размера выгодно отражается на итоговой сумме расходов.

Специфика удлинения стропильных ног

К тому же доску и брусок увеличенной длины, как правило, производят с сечением бóльшим, чем у материала стандартных размеров. Вместе с сечением возрастает и стоимость. Такой запас прочности при устройстве вальмовых и ендовых ребер чаще всего не нужен. Зато при грамотном выполнении сращивания стропил элементам системы сообщается достаточная жесткость и надежность при наименьших затратах.

Без знания технологических нюансов сделать действительно жесткие на изгиб соединения пиломатериалов достаточно сложно. Узлы сопряжения стропилин относятся к категории пластичных шарниров, обладающих лишь одной степенью свободы – способностью поворачиваться в соединительном узле при приложении вертикальной и сжимающей по длине нагрузки.

Специфика удлинения стропильных ног

Для того чтобы обеспечить равномерную жесткость при приложении изгибающей силы по всей протяженности элемента, сопряжение двух частей стропильной ноги располагают в местах с наименьшим изгибающим моментом. На эпюрах, демонстрирующих величину момента изгиба, они хорошо видны. Это точки пересечения кривой с продольной осью стропилины, в которых изгибающий момент приближается к нулевым значениям.

Учтем, что при строительстве стропильного каркаса требуется обеспечить равную по всей протяженности элемента сопротивляемость изгибу, а не одинаковые возможности прогибаться. Поэтому места сопряжения устраивают рядом с опорами.

Специфика удлинения стропильных ног

В качестве опоры принимается как установленная в пролет промежуточная стойка, так и непосредственно мауэрлат или шпренгельная ферма. Коньковый прогон можно также оценивать, как возможную опору, но участки состыковки стропильных ног лучше располагать ниже по скату, т.е. там, где на систему возлагается минимальная нагрузка.