Как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба

Иногда в домах индивидуальной постройки можно наблюдать прогиб потолков второго этажа или, что можно встретить реже, пола на первом этаже. Возникает такое явление по причине неправильных расчетов либо превышения допустимой нагрузки. Как усилить деревянное перекрытие и вернуть несущую способность балок пола, то есть лаг, можно узнать из статьи.

Основные проблемы

Существует ряд факторов, которые могут повлиять на целостность домовых перекрытий:

  1. Механические воздействия.
  2. Воздействие на перекрытие агрессивных жидкостей, таких как кислоты и щелочные растворы.
  3. Неблагоприятное воздействие окружающей среды.
  4. Незаконная перепланировка зданий.
  5. Разрушения, возникшие в результате пожаров.
  6. Воздействие волны, возникшей в результате землетрясения.

Чаще всего разрушения выявляют в арматуре из-за коррозии металла. По этой причине происходит снижение несущей способности конструкций.

При перепрофилировании помещения иногда необходимо усиление плит перекрытия конструкций, т.к. здание будет выполнять другие функции, связанные с большими нагрузками. Например, в здании будет установлено новое, более тяжелое оборудование.

Если при возведении конструкции был сделан тонкий слой бетона, стержни могут проржаветь, что тоже приведет к ослаблению прочности перекрытий.

Как сращивать балки перекрытия и зачем это делать?

Строительство дома – это событие, за которым так приятно наблюдать. За этим стоят большие надежды, что скоро семья сможет жить в просторном, красивом, уютном доме и приглашать на чай к себе гостей. При любом строительстве самое важное выполнить качественно все работы, чтобы красивый дом не разочаровал впоследствии проблемами. Строительные материалы следует подбирать, ориентируясь скорее не на цены, а на качество и отзывы тех, кто имеет отношение к строительству. Здесь вопрос экономии скорее сыграет злую шутку, так что не стоит этого делать.

День ото дня дом становится выше и выше. Наступает тот час, когда строительство стен завершено, и пора перейти к перекрытиям. Но к этому времени весь цельный строительный материал исчерпан, приобрести новый, к сожалению, нет возможности, но остались в наличии балки, которые по размерам несколько меньше требуемой длины. Выбрасывать такой материал – не только «преступление», но и, ни в коем случае, нельзя, потому что он в такой критической ситуации является главным для нас спасителем. Достаточно будет срастить балки, и проблема решится. Срастить – это соединить несколько отдельно взятых кусков (обязательно одинакового сечения). Такое соединение должно быть особенно крепким, так как балка будет использована для перекрытия и она просто «не имеет права» подвести своим некачественным соединением. Итак, первая проблема решена, строительный материал (балки) подготовлен, осталось изучить, как сращивать балки, какие правила сращивания балок нужно неукоснительно соблюдать.

Как сращивать балки – основные секреты

Соединять отдельно взятые деревянные бруски можно по длине, по ширине и даже под углом. У каждого такого вида есть свои интересные термины. Первый именуется сращиванием, второй – сплочением, а третий – вязкой. Если имеющийся у вас брус для перекрытий междуэтажных короткий, то его лучше всего соединять по длине, то есть сращивать. Нам потребуются ещё специальные крепления, хомуты и скобы. Можно, конечно, при полной экономии обойтись без них, но с ними будет надёжней. А для перекрытий нам нужны детали внушающие доверие.

Виды сращивания балок могут быть такими:

Первый вид, именуемый «внакладку» самый простой. Понадобится ножовка и стамеска. Два конца балки посередине пилят на некоторое расстояние. С помощью стамески делают диагональный или прямой скол. Потом соединяют и закрепляют скобой, чтобы соединение было надёжным и можно было бы смело использовать балку для перекрытия.

Второй способ, именуемый «вилкой» прочный, но если у вас остались только тонкие балки, то про него придётся забыть. Один из концов балки делят на три части, выпиливают среднюю часть, а у второй балки всё делаем наоборот, спиливаем части по краям. Потом обе соединяем, словно пазлы. Место сращивания скрепляем зажимами или скобами.

Третий, именуемый «в замок» является чересчур трудным, но зато самым прочным. Разновидностей таких соединений достаточно много, но те, что чаще используются – это угловое или с помощью шипа.

Четвёртый вид, именуемый «шипом» тоже прочный. Для соединения используют шипы круглой или плоской формы. Сами шипы можно легко вырезать из дерева или создать так называемую «шпильку», которую вставляют и закрепляют в торце балки. Шипов может быть несколько, не стоит ограничиваться на одном. И опять для надёжности место соединения скрепить металлической скобой.

Несколько советов, чтобы ваша работа была просто замечательной и принесла вам огромное удовлетворение:

Читайте также:  Как Сделать Полы По Грунту В Частном Доме Своими Руками

1.​ Чем больше площадь балок, тем гораздо крепче и надёжней будет соединение, а, значит, можно рассчитывать на то, что она выдержит любые нагрузки.

2.​ Места соединения неплохо было бы смазывать специальным столярным клеем. Сочетание клея и скоб – залог прочного соединения.

Выбор остаётся за вами, каким способом вы будете сращивать, главное, не спешить, а каждый этап работы выполнять качественно. В случае, когда строительные работы выполняет бригада, то лучше доверить этот вопрос специалистам, пусть они сами решат, каким способом проведут сращивание балки перекрытия.

В каких случаях требуется крепление к стропилам

Необходимость прикрепить стропильные ноги к балкам перекрытия может возникнуть в следующих случаях:

  • Нужно увеличить площадь чердака. В такой ситуации укладывают перекрытия с выносом за пределы стен. Подобная потребность обычно возникает при строительстве мансардных крыш, которые планируется использовать в качестве жилых помещений. Также вынос перекрытия за пределы стен может потребоваться при строительстве дома с террасой или верандой, расположенной под одной крышей с домом;

Вынос перекрытия за пределы стен позволяет увеличить площадь мансарды

  • Необходимо разгрузить стропило. В этом случае стропильная нога крепится обычно к мауэрлату, но для ее разгрузки используется подстропильная нога или стойка (иногда стойки и подстропильные ноги применяются одновременно). Они передают нагрузку от ската перекрытию.

Закрепить балки на деревянных стенах можно стальными уголками

Далее рассмотрим оба варианта крепления.

Перекрытия досками на и другие ходовые размеры

Вот какие балки на пролете 4 метра допускаются нормативами. Чаще всего при строительстве деревянных перекрытий используются доски и брус так называемых ходовых размеров: 50х150, 50х200, 100х150 и т.д. Такие балки удовлетворяют нормам (после расчёта), если планируется перекрывать проём не более четырех метров.

Для перекрытия длиной в 6 и более метров размеры 50х150, 50х200, 100х150 уже не подходят. Деревянная балка более 6 метров: тонкости

Балка для пролета 6 метров и более не должна делаться из бруса и досок ходовых размеров.

Следует запомнить правило: прочность и жёсткость перекрытия в большей степени зависят от высоты балки и в меньшей степени – от её ширины.

На балку перекрытия действует распределённая и сосредоточенная нагрузка. Поэтому деревянные балки для больших пролетов проектируются не «впритык», а с запасом по прочности и допустимому прогибу. Это обеспечивает нормальную и безопасную эксплуатацию перекрытия.

50х200 — перекрытие для проема 4 и 5 метров.

Для расчёта нагрузки, которую выдержит перекрытие, надо обладать соответствующими знаниями. Чтобы не углубляться в формулы сопромата (а при строительстве гаража это точно избыточно), обычному застройщику достаточно воспользоваться онлайн-калькуляторами по расчёту деревянных однопролётных балок.

Leo060147Пользователь FORUMHOUSE

Самостройщик чаще всего не является профессиональным проектировщиком. Всё, что он хочет знать, – это какие балки нужно смонтировать в перекрытии, чтобы оно отвечало основным требованиям про прочности и надёжности. Это и позволяют высчитать онлайн-калькуляторы.

Пользоваться такими калькуляторам просто. Чтобы сделать расчеты необходимые значения, достаточно ввести размеры лаг и длину пролёта, которые они должны перекрыть.

Также для упрощения задачи можно применить готовые таблицы, представленные гуру нашего форума с ником Roracotta.

RoracottaПользователь FORUMHOUSE

Я потратил несколько вечеров, чтобы сделать таблицы, которые будут понятны даже начинающему строителю:

Таблица 1. В ней представлены данные, которые отвечают минимальным требованиям по нагрузке для полов второго этажа – 147кг/кв.м.

Примечание: так как таблицы основаны на американских нормативах, а размеры пиломатериалов за океаном несколько отличаются от сечений, принятых в нашей стране, то применять в расчётах нужно графу, выделенную жёлтым цветом.

Таблица 2. Здесь приведены данные по усреднённой нагрузке для полов первого и второго этажей – 293 кг/кв.м.

Таблица 3. Здесь приведены данные под расчётную увеличенную нагрузку в 365 кг/кв.м.

Особенности устройства и конструкции перекрытий

Поскольку перекрытие чердаков выполняет две функции – несущую и изолирующую, они имеют многослойное строение. Каждый из элементов «пирога» дополняет друг друга, что обеспечивает создаваемой конструкции долгий срок эксплуатации, прочность и способность выдерживать большие нагрузки.

Устройство пола на чердаке предполагает наличие следующих слоев:

  1. Чистовой пол. Такое название получило напольное покрытие, которое укладывают на черновое основание. Если это мансарда, тогда при обустройстве чистового пола укладывают линолеум, ламинат, паркет и т.д. В нежилом помещении финишное напольное покрытие может отсутствовать.
  2. Черновое основание. Представляет собой дощатый настил, который монтируют на лаги. Черновой пол выстилают из обрезной доски толщиной 4 –5 сантиметров или с целью экономии из необрезной.
  3. Лаги. Это прочные, ровные деревянные элементы, укладываемые перпендикулярно относительно балок перекрытия для создания напольного покрытия. Когда выполняется обустройство чердачного перекрытия по деревянным балкам, между лагами помещают утеплитель, который снизу защищают слоем пароизоляции, а поверх накрывают гидроизоляционным материалом. Если не применять изолирующие слои, тогда через несколько лет потребуется ремонт.
  4. Балки. Каркас перекрытий строят из толстых и прочных балок, которые либо монтируют на выступах стен, либо вмуровывают в них. Они должны выдерживать всю массу конструкции. Также может быть сделана плоская кровля по деревянным балкам, что достаточно практично.
  5. Обшивка потолка. Со стороны комнат перекрытия оформляют отделочным материалом, например, натуральной древесиной или гипсокартоном.
Читайте также:  Как установить каркасную перегородку в деревянном доме

Прутковые протезы

В случаях сильного повреждения участков балок практикуется удаление таких зон и установка на их место прутковых протезов, сделанных из стальной арматуры. Такой метод используется по большей мере при замене торцевых элементов, которые приходят в негодность чаще всего.

В роли протезов выступают обрезки арматуры сечением от 10 до 25 мм. Длина протеза выбирается с расчётом на то, что она должна быть больше на 10 %, чем двойная длина повреждённого участка балки. Есть и ограничение длины протеза — он может быть не более 1,2 м.

Перед выполнением работы следует подпереть участок, который будет укрепляться, стойкой для предотвращения возможного обрушения конструкции. Стойки и прогон опоры ставятся на расстоянии от одного до полутора метров от несущей стены. После такого временного укрепления перекрытие разбирается, а сгнивший участок балки спиливается.

Заготовка протеза заводится вертикально в перекрытие, после чего поворачивается в горизонтальную позицию. Конструкция в первую очередь надвигается на балку и затем — в нишу стены. Нужно учесть, что балки, восстановленные с применением протезов, прослужат ещё долгое время, однако прочность обновлённой конструкции, безусловно, будет ниже, чем в случае с новой балкой. Потому нагружать восстановленные балки следует по минимуму.

Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб

Замкнутые профили, какими являются квадратные, прямоугольные и круглые трубы, — это вариант для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание предать будущему сооружению хорошую эстетичность. Например, каркас козырька, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем тот же козырек, сваренный из уголков.

2. Инструкция к калькулятору

На данной странице Вам представлен калькулятор способный подбирать сечение квадратной трубы по прочности и деформациям. Другими словами, с помощью данного калькулятора Вы можете произвести расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные для строительных конструкций».

Рассчитать квадратную трубу можно для следующих расчетных схем:

  • Тип 1 — балка с одним пролетом с приложенной на нее равномерно распределенной нагрузкой.
  • Тип 2 — жестко защемленная консоль с равномерно распределенной нагрузкой.
  • Тип 3 — балка лежащая на двух опорах с выведенной консолью с одной стороны.
  • Тип 4 — однопролетная шарнирно опертая балка с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
  • Тип 5 — то же самое, что и тип 4, только с двумя сосредоточенными нагрузками.
  • Тип 6 — консоль с жестким защемлением с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.

Исходные данные

Длина пролета (L) — пролет через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:

Fmax — максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.

Укладка балок перекрытий в стену

Укладка балок перекрытий в стену не менее важный процесс, чем расчет самих конструкций и от того насколько все будет сделано правильно зависит не только целостность всего дома, но порой и жизнь его обитателей.

Причем это касается как деревянных балок перекрытия, так и металлических: и те, и другие подвержены в местах стыковок выпадению конденсата, образования плесени и грибков (для деревянных балок), усиленной коррозии в торцах балок из металла.

Все это способствует ослаблению материала и может привести к его разрушению, повлекшее за собой обвал межэтажного перекрытия дома. Поэтому все действия по защите торцов балок перекрытий, включая и балки (лаги) при устройстве пола, сводятся к тому чтобы защитить эти части от конденсата и пагубного влияния жучков-паразитов (для деревянных балок).

Укладка деревянных балок перекрытий в стену

В большинстве случаев деревянные балки заводятся в стену в специально подготовленные для этого гнезда, которые сооружаются в процессе кладки. Размер опорных участков балок должен быть не менее 150 мм. Концы, опирающиеся на стены, срезаются по углом в 60º, обжигаются, обрабатываются антисептиком и оборачиваются в два слоя рубероидом.

Крепление деревянных балок перекрытия к стене

Однако, торцы балок оставляют обязательно оставляют открытыми для того чтобы они постоянно обтекались потоками воздуха, предотвращая таким образом образования конденсата на поверхности торцов.

Кроме того, концы балок должны находиться в гнездах чтобы со всех сторон между стеной и балкой оставалось свободное пространство в 40–50 мм, которое по окончанию монтажа заполняется утеплителем, например, минеральной ватой.

Диффузия водяного пара в деревянной балке

В домах из сруба или оцилиндрованного бревна концы балок заводят в гнезда на размер не менее 70 см для чего в стенах вырезаются специальные пазы. Во избежание скрипов в места укладки балок перекрытий в стену закладывается гидроизоляционный материал.

Следует отметить, что в случае подрубки концов балок допускается уменьшение размера на одну четвертую высоты балки, иначе под нагрузкой в этом месте могут образоваться трещины что существенно ослабит прочность перекрытия.

В случае с каркасными домами концы балок крепятся к брусу обвязки с помощью гвоздей или металлических скоб.

Укладка металлических балок перекрытий в стену

В отличие от деревянных балок концы металлических балок перед заделкой их в стену покрывают горячим битумом или суриком после чего их (концы) оборачивают минеральной ватой или войлоком, защитив их таким образом от промерзания.

При возведении стен из керамического кирпича, дойдя до уровня балок, определяют места и укладывают опорные подушки, установку которых проверяют по уровню или нивелиру.

Концы металлических балок после укладки крепят металлическими анкерами Т-образной формы.

Опирание металлических балок

В качестве опорных подушек используют листовой металл толщиной около 20 мм или крупный уголок величиной 160 х 160 х 12. Не исключено применение опорных подушек сверху и снизу конца металлической балки. В принципе конструкций опорных подушек может быть много, но предназначение во всех одинаковое: уложить и надежно закрепить металлическую балку (балки) перекрытий в стену.

Основные преимущества и недостатки деревянных перекрытий

В сознании граждан сложился стереотип, согласно которому панели из сборного железобетона — единственно возможное решение для любого здания. Преодолеть его не трудно.

Достаточно перечислить преимущества деревянных балочных перекрытий:

  • Минимальная стоимость (1 м3 бруса в несколько раз дешевле 1м3 пустотных панелей);
  • Нагрузка на стены в 2-3 раза меньше, чем от панелей. Это позволяет существенно снизить расход арматуры и бетона при устройстве фундамента;
  • На небольших пролетах (до 4 метров) деревянные балки можно укладывать вручную, используя простейшие приспособления (лебедку или подъемный блок). Смонтировать тяжелые плиты без мощного крана – задача нереальная;
  • Низкая трудоемкость и высокая скорость работ (по сравнению с заливкой монолитного ж/б перекрытия);
  • Экологичность (в бетоне используется гранитный гравий, радиационный фон которого может существенно превышать норму).

Как известно, достоинства не бывают без недостатков. У перекрытий из древесины их немного:

  • Повышенная деформативность. Проявляется в эффекте вибрирования при хождении и образовании трещин в местах примыкания перегородок из гипсокартона;
  • Низкая огнестойкость (без специальной пропитки);
  • Относительно небольшая длина (не превышает 6 метров). У ж/б панелей она достигает 7,2 метра.

К числу недостатков данных конструкций некоторые авторы тематических статей относят образование трещин в штукатурке потолка и плохую изоляцию ударного шума. Однако, при грамотном подходе к монтажу две эти проблемы решаются просто и надежно. Для этого ниже несущих балок укладывают ряд менее толстых брусьев, специально предназначенных для подшивки потолка (гипсокартон, ОСП, вагонка, доска).

Подшивочный брус также, как и основной ставится на стену, но ниже, и к нему крепится облицовка потолка. Это решение встречается не часто, хотя оно грамотное и его история насчитывает не одно столетие, кроме отсечки структурного шума второго этажа такой вариант избавляет от трещин в потолке. Они появляются в том случае, когда балка служит опорой пола второго этажа и одновременно к ней подшивается потолок первого этажа. От вибрации и ударной нагрузки в отделке появляются трещины.

Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки

Количество балок, их размеры, шаг установки зависят непосредственно от площади помещения и предполагаемых нагрузок. Большинство экспертов считают, что оптимальной нагрузкой на перекрытия является 0,4 тонны на один квадратный метр площади (‬400‭ ‬кг/м 2 ). В эту нагрузку включают вес самой балки, массу чернового и финишного покрытия пола сверху и потолка снизу, утепления, коммуникаций, а также мебель и людей.

Сечение зависит и от того, из какой древесины делаются перекрытия. Сейчас приведем средние рекомендуемые значения при шаге укладки в 60 см:

  • Если пролет составляет 2 метра, то минимальное сечение должно быть 7,5 на 10 см.
  • При длине пролета в 2 с половиной метра балка должна иметь размеры 7,5 на 15 см.
  • Если пролет трехметровый, то принято использовать балки 7,5 на 20 см.
  • При длине балки в 4 и 4,5 м принято использовать их с сечением 10 на 20 см.
  • Для постройки пятиметрового перекрытия используются перекладины с сечением 125 на 200 мм.
  • Шестиметровое перекрытие делается из балок размером 15 на 20 см.

Приведем таблицу сечений деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки, при нагрузке 400 кг/м2:

пролёт (м)/ шаг установки (м)

2,0

2,5

3,0

4,0

4,5

5,0

6,0

0,6 75х100 75х150 75х200 100х200 100х200 125х200 150х225
Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки
Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки
1,0 75х150 100х150 100х175 125х200 150х200 150х225 175х250
Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки
Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки

Если не планируется нагружать перекрытия (в случае нежилого чердака для хранения легких вещей), то допустимы меньшие значения нагрузок от 150 до 350 кг/м 2 . Вот значения для шага установки 60 см:

Расчет необходимого сечения в зависимости от длины пролета и нагрузок, шага укладки