Деревянные балки перекрытия

Правильность подбора балок и точность проведенных замеров являются решающим этапом, от которого напрямую зависит надежность всей несущей конструкции. Балки перекрытия изготавливают после расчета их основных параметров – длины и сечения. Длина определяется шириной перекрываемого помещения, а сечение выбирается согласно шагу установки, нагрузке и длины пролета. На расчете этих параметров и выборе типа балок стоит остановиться более детально.

Деревянные балки перекрытия

Лаги перекрытия должны отвечать таким основным требованиям, как прочность, пожаробезопасность, жесткость. Расчеты этих элементов проводятся исходя из применяемого материала.

Виды деревянных балок перекрытий

Все деревянные перекрытия разделяются по назначению, виду материала изготовления и сечению. По назначению лаги бывают:

Перекрытия из бруса между этажами должны характеризоваться высокой прочностью и надежностью. В полость между полом и потолком монтируются паро- и звукоизоляционные материалы. Потолок обшивается желаемой отделкой, а сверху настилается пол и напольное покрытие. Перекрытие чердака может быть задействовано в виде элемента крыши и являться частью стропильной системы. Также оно может быть смонтировано в виде независимого элемента. Чтобы исключить выход тепла через чердачное перекрытие, обязательно применяют тепло- и пароизоляционные материалы.

Для перекрытия подвалов и цоколей необходимо использовать элементы с высокой прочностью, способные выдерживать высокие нагрузки. Перекрытия такого типа также оснащаются паро- и теплоизоляторами, чтобы избежать попадания холодного воздуха из подвала.

Балочное перекрытие пролета может быть выполнено из цельного либо клееного бруса. Для первого варианта используется древесина твердых пород. Однако такие элементы имеют существенный недостаток, который сводится к ограниченной длине в 6 м. Клееные балки для длинных пролетов являются более предпочтительными, поскольку имеют более высокую прочность, привлекательную внешность и большую предельную длину до 20 м.

Сечение бруса для перекрытия бывает следующих типов:

Брус с квадратным сечением является самым невыгодным. Объясняется это тем, что квадрат меньше всего подходит под эпюру усилий в лаге. Оптимальным вариантом для рассматриваемых целей считаются лаги, имеющие прямоугольное сечение, при этом во время монтажа короткая сторона располагается по горизонтали, а длинная – по вертикали. Таким образом балка имеет более высокую прочность.

При двутавровом сечении лага имеет уширение в верхней и нижней части, а в середине она уменьшена до минимально возможных параметров. Лаги такого типа позволяют сократить расход дерева и использовать его более рационально. Однако подобные балки приобрести непросто, поскольку для них характерна высокая сложность изготовления. Поэтому и в строительстве они встречаются нечасто. Кругляк в основном используется для обустройства чердаков. Исходя из диаметра лаги такого типа могут иметь высокую устойчивость на прогиб.

Использование досок и цельного бруса в балочной конструкции

Деревянный брус или привычная для всех доска могут иметь длину 4-6 м и уступают клееному брусу по перекрываемому расстоянию. Балки перекрытия из дерева своими руками часто применяются в строительстве, для чего задействуют доски, скрепленные между собой. В отличие от цельного бруса они могут иметь более высокие показатели прочности. Кроме этого, толщину таких балок можно изменять посредством сращивания досок.

Деревянные элементы скрепляют при помощи болтового соединения с прокладкой резиновых либо пластиковых шайб. Последние исключают воздействие на металлический крепеж влаги и предотвращают образование коррозии, а также не дают гайке вдавливаться в древесину во время затяжки.

Клееный брус

При необходимости повысить прочность и длину балок при организации перекрытия во время монтажа их скрепляют между собой. Балки перекрытия из клееного бруса, в отличие от традиционных, соединяются из нескольких брусьев клеевыми составами еще на стадии производства. Толщина такого элемента определяется количеством слоев склеиваемого посредством пресса материала. Изготовление балок таким способом придает дополнительную прочность.

При склеивании брус сохраняет все исходные качества древесины, т.е отлично удерживает гвоздь, поддается резке и пилению. Однако клееный материал имеет высокую стоимость, по сравнению с традиционными балками. Поэтому, прежде чем приобретать его для перекрытия, нужно взвесить все “за” и “против” и убедиться, что без него не обойтись. Такой вид балок часто применяется для монтажа арочных перекрытий, где они себя оправдывают.

Поскольку клееные перекрытия смотрятся достаточно привлекательно, их часто даже не зашивают потолком, в результате чего они являются своеобразным элементом декора. Клееный брус наделен такими основными преимуществами:

• простой монтаж;
• возможность перекрывать большие пролеты;
• небольшой вес;
• стойкость к деформациям.

Древесина для изготовления балок

Различные строения и дома небольших размеров возводятся с применением несущих балок из хвойных деревьев. Если же такую древесину достать проблематично, то можно применить, например, дуб, акацию и др. Основное требование, предъявляемое к древесина, – это невысокая влажность (12-14%). При больших показателях этого параметра лаги могут прогибаться под воздействием нагрузки.

Если для перекрытия чердачного типа используется древесина местных деревьев, со временем ее прочность будет только повышаться. Объясняется это тем, что с годами она хорошо высохнет и по рабочим характеристикам не будет уступать перекрытию из металла.

Плюсы и минусы перекрытия из дерева

Прежде чем приступить к обустройству лаг и определиться с тем, какой брус использовать для перекрытия, нужно ознакомиться с положительными и отрицательными сторонами рассматриваемого материала. Преимущества перекрытий из дерева таковы:

• привлекательность по сравнению с другими материалами;
• малый вес, что позволяет снизить нагрузки на стены и основание дома;
• возможность выполнения монтажа без привлечения дополнительной техники.

Однако стоит учесть и минусы:

• легкая воспламеняемость дерева и необходимость обработки специальными средствами;
• меньшая прочность по сравнению с конструкциями из железобетона и металла;
• усыхание и деформация при температурных изменениях и влажности;
• неустойчивость к гниению и грибкам при высоком показателе влажности, что требует применения антисептиков.

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.

Для балок лучшей считается та древесина, которая росла в северных регионах и была заготовлена в конце зимы. Связано это с тем, что в этот период дерево «спит», сокодвижение практически отсутствует и в древесине сосредоточена меньшая влажность по сравнению с другими периодами.

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.

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.

Если перекрытие чердака выполнено из дерева с применением пенопласта либо минваты для утепления, то, основываясь на СНиП 2.01.07-85, эксплуатационную нагрузку (Рэкспл) следует рассчитывать таким образом: 70*1,3=90 кг/м², где 70 – нагрузка согласно нормативам, а 1,3 – коэффициент запаса. Общая расчетная нагрузка подсчитывается по следующей формуле: Робщ=Рсобств+Рэкспл=50+90=130 кг/ м².

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.

Балки монтируют согласно расчетам, от правильности значений которых напрямую зависит продолжительность эксплуатации и надежность готовой конструкции. Все расчетные работы должны проводиться специалистами с соблюдением соответствующих норм.

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.

Если требуется смонтировать балки для пролета до 6 м, задействуют брус либо обрезную доску. Для больших помещений используют брус клееного типа или возводят дополнительные (промежуточные) опорные элементы. Если нужно перекрыть пролет, превышающий 6 м, то можно задействовать деревянные формы.

Таблицы расчета перекрытий

Расчет балок перекрытия

Расчет деревянных балок перекрытия в доме ведется по II предельному состоянию (по прогибам). Относительный прогиб 1/250 (по СНиП «Нагрузки и воздействия»). На практике это говорит о том, что балка перекрытия при нагружении ее равномерно распределенной нагрузкой 400 кг/м2 или 250, 200 кг/м2 в отдельных случаях, прогнется в центре на величину равную L/250, где L — расчетная длина балки (расстояние в свету между опорами).

Например, если расчетная длина балки 6 м (6000 мм), то прогиб в центре при максимальной нагрузке будет 6000/250 = 24 мм. Т.е. в данном примере 24 мм — максимально допустимый прогиб балки, при котором возможна комфортная эксплуатация перекрытия — не будет вибраций, скрипов, ощущения «батута».

Ниже приведены таблицы соотношения типа двутавровых балок, шага их установки, расчетной нагрузки и максимального пролета, при которых выполняются данные условия.

• Балки серии W изготавливаются длиной 6 метров. Максимальный пролет, который они перекрывают 5,8м (при минимальном опирании 100 мм с двух сторон)
• Балки серии L изготавливаются длиной до 13,5 метров.
• Рекомендуемые шаги — 0,4 и 0,6 м для межэтажных перекрытий; 0,6 и 0,8 для чердачных перекрытий.
• Максимальный пролет — расстояние «в свету» между соседними опорами.
• Шаг балок — межосевое расстояние двух соседних балок.

Таблица расчета балок межэтажного и цокольного перекрытия

Расчет нагрузки 400 кг/м2 для деревянных перекрытий

Высота балки, мм	Тип балок / шаг балок	Максимальные пролеты, м
		0,3	0,4	0,5	0,6
240	Балка ICJ-240W	4,95	4,50	4,16	3,93
300	Балка ICJ-300W	5,80	5,35	4,96	4,70
360	Балка ICJ-360W	5,80	5,80	5,75	5,38
400	Балка ICJ-400W	5,80	5,80	5,80	5,80
240	Балка ICJ-240L	5,45	4,95	4,55	4,30
240	Балка ICJ-240L с полкой 89 мм	6,05	5,50	5,10	4,80
300	Балка ICJ-300L	6,50	5,90	5,45	5,15
300	Балка ICJ-300L с полкой 89 мм	7,20	6,55	6,10	5,75
360	Балка ICJ-360L	7,45	6,75	6,30	5,90
360	Балка ICJ-360L с полкой 89 мм	8,30	7,50	7,00	6,60
400	Балка ICJ-400L	8,10	7,35	6,80	6,40
400	Балка ICJ-400L с полкой 89 мм	9,00	8,15	7,50	7,10
460	Балка ICJ-460L	9,00	8,15	7,50	7,10
460	Балка ICJ-460L с полкой 89 мм	10,00	9,05	8,40	7,90
500	Балка ICJ-500L	9,60	8,70	8,05	7,60
500	Балка ICJ-500L с полкой 89 мм	10,60	9,60	8,95	8,40
600	Балка ICJ-600L	11,00	9,95	9,25	8,70
600	Балка ICJ-600L с полкой 89 мм	12,00	11,00	10,20	9,60

Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия

Расчет для нагрузки 200 кг/м2 без нагрузки на деревянные перекрытия от стропильной системы

Высота балки, мм	Тип балок / шаг балок	Максимальные пролеты, м
		0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
240	Балка ICJ-240W	5,65	5,52	4,95	4,68	4,50
300	Балка ICJ-300W	5,80	5,80	5,80	5,60	5,35
360	Балка ICJ-360W	5,80	5,80	5,80	5,80	5,80
400	Балка ICJ-400W	5,80	5,80	5,80	5,80	5,80
240	Балка ICJ-240L	6,20	5,80	5,45	5,15	4,95
240	Балка ICJ-240L с полкой 89 мм	6,90	6,45	6,05	5,75	5,50
300	Балка ICJ-300L	7,40	6,90	6,50	6,15	5,90
300	Балка ICJ-300L с полкой 89 мм	8,25	7,70	7,20	6,90	6,60
360	Балка ICJ-360L	8,50	7,90	7,50	7,10	6,80
360	Балка ICJ-360L с полкой 89 мм	9,45	8,80	8,30	7,90	7,55
400	Балка ICJ-400L	9,25	8,60	8,10	7,70	7,40
400	Балка ICJ-400L с полкой 89 мм	10,25	9,55	9,00	8,50	8,15
460	Балка ICJ-460L	10,25	9,55	9,00	8,50	8,15
460	Балка ICJ-460L с полкой 89 мм	11,40	10,60	10,00	9,50	9,05
500	Балка ICJ-500L	11,00	10,15	9,55	9,10	8,65
500	Балка ICJ-500L с полкой 89 мм	12,15	11,30	10,60	10,05	9,65
600	Балка ICJ-600L	12,50	11,65	11,00	10,40	9,95
600	Балка ICJ-600L с полкой 89 мм	13,30	12,90	12,15	11,55	11,05

Таблица расчета балок чердачного не эксплуатируемого перекрытия

Расчет для нагрузки 250 кг/м 2 с нагрузкой на перекрытие от стропильной системы