Балочные перекрытия: устройство, виды. Как сделать деревянное перекрытие между этажами своими руками Размеры пролетов балок крыши

Перед сооружением прочного и надежного деревянного перекрытия необходимо выполнить ряд расчетов, чтобы определить параметры конструкции. Основная цель расчета – вычислить оптимальное соотношение размера сечения балок и расстояния между ними в конструкции перекрытия.

Определение основных параметров

Длина определяется в зависимости от параметров здания. Она приравнивается к ширине пролета, который нужно перекрыть. В свою очередь, для вычисления сечения учитываются длина пролета, расстояние между балками и величина нагрузки, оказываемой на них.

Перед выполнением расчетов проводится измерение исходных параметров конструкции. Также следует заранее продумать особенности конструкции: глубину погружения элементов в стены и способ их крепления.

Длина деревянных балок

За длину балок деревянного перекрытия принимается ширина пролета, который будет перекрываться с учетом запаса на углубление в стены для закрепления. Глубина погружения в стены определяется с учетом материалов, использованных для строительства дома, и типа пиломатериалов, используемых для изготовления балок. Для кирпичных или блочных стен глубина заделывания элементов будет оставлять 10 см при условии использования доски и 15 см при использовании бруса. Для изготовления перекрытия в деревянном доме балки устанавливаются в зарубки в стенах на глубину не менее 7 см.

Если для закрепления балок будут использованы специальные вспомогательные крепежные элементы (кронштейны, хомуты, уголки), то можно принимать за длину балок размер перекрываемого пролета. В этом случае достаточно измерить расстояние между противоположными стенами, на которые будут устанавливаться балки.

В некоторых конструкциях для формирования ската крыши балки выходят из стен наружу. При этом ноги стропильной системы крыши крепятся непосредственно к балкам перекрытия. Выпуск наружу должен составлять 30-50 см.

Оптимальная величина пролета, пригодного для перекрытия деревянными балками, составляет от 2,5 до 4 м. Максимальная допустимая длина пролета, перекрываемого необрезной доской или брусом, 6 м. Для перекрытия пролетов от 6 до 12 м требуется использовать только современный прочный материал – клееный брус. Из него могут быть выполнены двутавровые или прямоугольные балки. Использовать доску или обычный брус можно только при условии установки промежуточных опор, на которые будут опираться балки. В качестве промежуточных опор могут быть установлены колонны или внутренние стены.

Расчет нагрузки на перекрытие

На деревянное перекрытие оказываются нагрузка его собственного веса, эксплуатационная нагрузка, которая включает в себя вес мебели, пола, предметов обихода и людей, ходящих по перекрытию. Эксплуатационная нагрузка напрямую зависит от типа перекрытия, которым определяются особенности оказываемой на него нагрузки.

Как правило, расчет нагрузки на перекрытия производится на этапе проектирования специалистами, но выполнить его можно и самостоятельно. Прежде всего, учитывается вес материалов, из которых изготовлено перекрытие. Например, чердачное перекрытие, утепленное легким материалом (например, минеральной ватой), с легкой подшивкой выдерживает нагрузку от собственного веса в пределах 50кг/м². Эксплуатационная нагрузка определяется в соответствии с нормативными документами. Для чердачного перекрытия из деревянных основных материалов и с легкими утеплителем и подшивкой эксплуатационная нагрузка в соответствии со СНиП 2.01.07-85 вычисляется таким путем: 70*1,3=90 кг/м². 70 кг/м² в этом расчете – это нагрузка в соответствии с нормативами, а 1,3 – коэффициент запаса.

Общая нагрузка вычисляется путем сложения: 50+90=140 кг/м². Для надежности цифру рекомендуется округлить немного в большую сторону. В данном случае можно принимать общую нагрузку за 150 кг/м².

Изображение 1. Таблица определения минимального допустимого сечения при шаге в 0,5 м.

Если чердачное помещение планируется интенсивно эксплуатировать, то требуется увеличить в расчете нормативное значение нагрузки до 150. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом: 50+150*1,3=245 кг/м². После округления в большую сторону – 250 кг/м². Также следует проводить расчет таким образом, в случае если используются более тяжелые материалы: утеплители, подшивка для заполнения межбалочного пространства.

Если на чердаке будет обустраиваться мансарда, то необходимо принимать во внимание вес пола и мебели. В этом случае общая нагрузка может составить до 400 кг/м².

Расстояние между балками и их сечение

После измерения длины (L) пролета и деревянных балок, соответственно, можно переходить к основной части вычислений и рассчитать шаг укладки балок и их сечение (или диаметр для круглых элементов). Эти две величины взаимосвязаны, поэтому вычисления для их определения производятся одними и теми же математическими действиями.

Оптимальной формой сечения считается прямоугольная.

Изображение 2. Таблица определения минимального допустимого сечения при шаге в 1 м.

При этом стороны прямоугольника должны относиться друг к другу в соотношении 1:4:1. Высота должна быть больше ширины. Выбор высоты элементов часто зависит от толщины используемого утеплителя. Высота и ширина прямоугольных элементов могут быть в пределах 10-30 см и 4-20 см, соответственно. Если перекрытие будет укладываться из бревен, то величина их диаметра должна вписываться в интервал 11-30 см.

Шаг между элементами может составлять 30 см минимум и 1,2 м максимум. Для удобства его монтажа стараются при расчете подогнать ширину листов подшивки или плит утеплителя. Если взводится каркасное здание, то рекомендуется принимать шаг, равный расстоянию между стойками каркаса.

Для определения минимального допустимого сечения при шаге в 0,5 м и 1 м можно воспользоваться таблицами (изображения 1, 2).

Таким образом, расчет и исполнение перекрытия по деревянным балкам – это ответственная задача, от эффективного решения которой напрямую зависит надежность всего дома. Эти вычисления проводятся в соответствии с существующими утвержденными нормами. При возникновении спорных случаев или некоторых сомнений в точности всегда необходимо округлять полученные значения в большую сторону.

Это позволит избежать катастрофических последствий для дома. Если владельцы дома сомневаются в своих способностях рассчитать все требуемые значения, то им нужно обратиться за помощью к профессионалам.

Дерево всегда было и еще долго останется одним из наиболее популярных материалов для обустройства всевозможных силовых и несущих элементов, каркасов крыш, потолков, перегородок в обычном малоэтажном доме. Вместо использования дорогостоящих и очень тяжелых бетонных плит или двутаврового металлопроката балок можно сделать деревянное перекрытие между этажами без привлечения строительной техники, относительно быстро и с минимальными затратами.

Типовая конструкция перекрытия на балочных опорах

Устройство деревянного перекрытия между этажами обычно отличается от конструкции потолка по ряду параметров, прежде всего, по способу укладки деревянных балок и толщине. Если при обустройстве потолка деревянные несущие элементы чаще всего опираются на стены или специально сформированный бетонный пояс, то перекрытие между этажами приходится врезать в стены коробки. Соответственно, требования к прочности балок и толщине перекрытия между этажами намного жестче, чем для потолка.

Конструктивно деревянное перекрытие собирается из следующих деталей:

• Опорные деревянные балки, воспринимающие вес всех элементов конструкции, массу мебели, бытовой техники, людей, - всего, что находится этажом выше;
• Подшивка фанерой или плитами ОСБ потолочной поверхности;
• Система лагов с досками пола верхнего этажа;
• Уложенные на деревянную обрешетку маты или плиты теплоизоляции;
• Пленка гидроизоляции от протечек влаги с пола этажом выше и обязательно пароизоляция, препятствующая проникновению водяных паров в элементы деревянного перекрытия с нижнего этажа.

Устройство деревянного перекрытия между этажами в значительной степени напоминает кровельный пирог обычной двухскатной крыши, но существует одна особенность. Если стропила имеют хотя бы одну точку крепления на шарнире, то деревянные балки перекрытия между этажами чаще всего приходится укладывать по свободно-скользящей схеме, без фиксации в точках опоры. При условии, что расстояние между стенами не более 3 м.

Такие схемы используют в домах с кирпичными и бетонными стенами, где жесткость коробки позволяет применять самоустанавливающиеся деревянные перекрытия. Что это дает? Независимо от осадки здания и давления на пол верхнего этажа, плоскость перекрытия будет оставаться в одном и том же положении.

Если длина балок деревянного перекрытия превышает 4,5 м, или стены дома изготавливаются из слабых материалов, например, газобетонных блоков, пенобетона, арболита, несущие перекрытия между этажами обязательно нужно укреплять дополнительными уголками, анкерами, подкосами и штыревыми заделками.

Разновидности конструкций и материалы деревянного перекрытия

Главным элементом перекрытия между этажами являются несущие балки. От того, насколько правильно подобраны материалы для изготовления деревянного «пирога» между этажами, зависит прочность перекрытия и безопасность самих хозяев. Толщина пирога всегда ограничена, поэтому приходится либо увеличивать количество несущих элементов, либо менять материал.

Традиционно в качестве несущих элементов используют следующие материалы:

• Клееный брус;
• Опиленное бревно;
• Пакет из шлифованных и сбитых досок.

Понятно, что наилучший вариант будет самым дорогим. Использование для перекрытия между этажами клееного бруса позволяет сделать деревянный каркас максимально жестким, поэтому к брусовой затяжке прибегают либо по желанию хозяев, либо при очень больших размерах помещений верхнего этажа. Чаще всего клееный брус укладывают в деревянное перекрытие при расстоянии между стенами от 4 м. Получается дорого, но надежно.

Более экономный способ - использовать хвойные пиломатериалы, обычно сосновое окоренное бревно обрезают дисковыми фрезами в двухкантный или трехкантный брус. Такая балка получается прочнее и дешевле обычного деревянного бруса прямоугольного сечения.

Самый бюджетный вариант - пакетная балка. Ее сбивают из калиброванной и шлифованной доски сороковки, две или три на одну балку. Перед сборкой деревянную поверхность обрабатывают пропиткой, сушат и закрашивают олифой. Перекрытие из пакетного бруса считается наиболее гибким и одновременно самым надежным.

Даже если возникнет перегрузка, деревянные элементы прогнутся, но излома и обрушения между этажами не будет. Собрать такое деревянное перекрытие между этажами своими руками намного проще и дешевле, так как нет необходимости закупать строевой или клееный брус.

Чтобы снизить трудоемкость работ и размеры затрат, учитывая проект дома и ширину стен, изготавливают несколько вариантов конструкций, в зависимости от того, как планируется настилать пол второго этажа по деревянным балкам:

• Легкие перекрытия. Для каркасных домов шаг между несущими элементами может быть уменьшен до 30 см, а лаги под деревянный пол не настилаются. Сама конструкция собирается без утеплителя и пленочной изоляции;
• Средние перекрытия на этажах. В конструкции используют лаги и звукоизоляцию, пароизолирующую пленку и утеплитель не применяют;
• Теплые средние деревянные перекрытия. Между этажами укладывают полноценный пакет с утеплением и пленочной гидро- и пароизоляцией.

Легкие перекрытия на этажах используют для неотапливаемых зданий, средние системы применяют для построек с мощным наружным утеплением стен. Теплые деревянные конструкции применяют в том случае, если верхний этаж граничит с чердаком или мансардой.

Из практики известно, что для деревянных конструкций наилучшую звукоизоляцию между этажами обеспечивают листовые и волоконные материалы. Можно использовать минеральную вату или насыпной керамзитовый гранулят. Но оба материала обладают высокой впитывающей способностью, поэтому приходится укладывать пароизоляционную пленку. Пенополистирол не боится влаги, но звукоизоляция на этаже примерно в 3-4 раза хуже минеральной. Поэтому ЭППС или пенопласт используют там, где звукоизоляция деревянного перекрытия между этажами не имеет особого значения. Например, между цокольным и первым этажами.

Способы заделки несущих элементов

Для того чтобы деревянное перекрытие на этажах получилось надежным и устойчивым, необходимо правильно выбрать способ заделки несущего бруса в стены дома. Систему крепления выбирают в зависимости от материала стен.

Проще всего закрепить брус на кирпичных стенах. Для каждой опоры в стене вырезают по разметке нишу, глубиной не менее 100 мм и размерами на 15-20 мм больше сечения бруса. В нишу укладывают подкладку из твердых сортов резины, а концы бруса перед сборкой деревянного каркаса обязательно покрывают жидкой резиной или горячей смолой. Если брус более 4,5 м, один конец фиксируют с помощью сквозной металлической шпильки. Оставшееся пространство ниши задувают монтажной пеной, чтобы в щелях на этажах не было сквозняка.

Более сложным получается крепление опор на стенах из газобетона. Перед тем как сделать деревянное перекрытие между этажами, потребуется построить несущий короб, в который и выполняется закладка бруса. Для здания из газобетона в два этажа, с облицовкой стен кирпичом допускается укладка деревянного короба, в остальных случаях опорный короб нужно отливать из армированного бетона.

Если брус планируется врезать в деревянные стены, то делать это лучше всего на этапе укладки венцов. Как и в случае кирпичных стен, в стеновом брусе по разметке вырезается ниша в форме усеченного клина «ласточкин хвост». Конец несущей балки подгоняют по форме замка и укладывают в нишу. После укладки балки место стыковки усиливают металлическими накладками и уголками.

Собираем перекрытие на этажах своими руками

После того как была достигнута требуемая высота стен до уровня следующего этажа, необходимо делать перекрытие. Следующий ряд кирпича или блока выкладывается с нишами под брус. Чтобы обеспечить необходимую прочность деревянного каркаса, нужно сделать проверочный расчет или подобрать сечение бруса по справочным таблицам и номограммам.

Ориентировочно для двухметрового пролета будет достаточно использовать брусовую опору сечением 75х150 мм, для пятиметрового сечение бруса должно быть не менее 150х225 мм. Стандартный шаг составляет 80-90 см, но иногда его величину сознательно уменьшают, чтобы увеличить жесткость коробки нижнего этажа.

Укладка несущих элементов деревянного пролета

На момент сборки каркаса пролета на этаже деревянные балки должны быть полностью готовыми к работе, но без нанесения смолы на опорные концы. При длине бруса 3-4 м точно угадать длину балки сложно, поэтому деревянные заготовки поднимают на уровень верхнего этажа и последовательно подгоняют по линейным размерам посадочных гнезд.

Если замер расстояния между нишами соответствует длине заготовки, приступают к сборке:

• Оба торца подрезают на угол 60 о, чтобы облегчить укладку опорных концов в ниши, и обрабатывают гудроном или битумной мастикой;
• В ниши укладывают подкладочный материал, после чего устанавливают балки деревянного перекрытия.

Каждый брус необходимо тщательно подогнать по горизонту и по общей плоскости, для этого подкладки заменяют на более толстые плашки или подрезают их, чтобы опустить конец. Оставшееся пространство забивают просмоленной паклей и задувают пеной.

К сведению! Чтобы упростить работу, первоначально укладывают и выставляют два крайних бруса деревянного пролета, и уже по ним с помощью шнуров или лазерного уровня регулируют оставшиеся заготовки.

Сборка обрешетки

После того как деревянные несущие балки были уложены и зафиксированы в нишах, необходимо выполнить набивку черепного бруска. По сути, это длинная рейка, сечением не менее 40х40 мм, черепную рейку набивают на боковые поверхности бруса заподлицо с нижней кромкой. К черепной планке будет крепиться нижняя подбивка листами фанеры или ОСБ. Если прибить фанеру непосредственно к брусу, то это может ослабить несущую балку. Кроме того, при ходьбе по полу верхнего этажа гвозди и крепеж, вбитые в деревянный брус перекрытия, выходят из тела древесины, поэтому приходится усиливать крепление подбивки.

Одновременно под фанеру нашивается пленка пароизоляции, каждый новый лист пленки необходимо проклеивать строительным скотчем, иначе конденсат сгноит деревянные полы на втором этаже. Если верхний этаж буде неотапливаемым, то в конструкции перекрытия необходимо сделать продухи, удаляющие часть попавшего внутрь конденсата.

После того как была уложена подбивка, можно переходить к утеплению и звукоизоляции. Нередко вместо минеральной ваты или плитного пенополистирола в ниши засыпают специальный наполнитель из полистирольных гранул. Для того чтобы создать на этаже зону тишины, достаточно засыпать в перекрытие слой толщиной всего 40 мм. То есть межэтажное перекрытие можно уменьшить почти на 50-60 мм.

Завершающие операции

Далее следует укладка гидроизоляции, пленку нужно укладывать в обязательном порядке, если вышестоящий этаж предназначен для проживания или в нем нет системы напольной вентиляции. Даже если деревянные полы и не будут заливаться водой, при проветривании более холодный воздух будет собирать конденсат внутри деревянного перекрытия. Можно застелить обычную полиэтиленовую пленку толщиной 0,2 мм.

Все остальные детали перекрытия зависят от способа устройства пола на верхнем этаже. Если планируется укладка ламината или паркета, лучше всего положить слой из ОСБ или влагостойкого гипсокартона. В случае если на втором этаже запланирован обычный деревянный пол, то будет достаточно набить лаги и зашить поверхность шпунтованной доской.

Заключение

В особых случаях в конструкции перекрытия можно предусмотреть цементно-песчаную стяжку. Для этого поверх утеплителя и гидроизоляции выкладывают два слоя стеклопластиковой армирующей сетки. Толщина стяжки должна быть не более 50 мм. Под такое основание на деревянном перекрытии можно укладывать наливные или декоративные 3D покрытия.

Деревянные перекрытия (рис. 1 ) в большинстве случаев состоят из несущих балок, пола, межбалочного заполнения и отделочного слоя потолка. Звуко- или теплоизоляция обеспечивается настилом, который называют накатом.

Балки чаще всего представляют собой деревянные брусья прямоугольного сечения. Для накатов целесообразно применять деревянные щиты. В целях экономии древесины дощатые накаты можно заменять накатами из ребристых или пустотелых гипсовых или легкобетонных блоков. Такие элементы несколько тяжелее деревянных накатов, зато они невозгораемые и не загнивают.
Для обеспечения лучшей звукоизоляции от воздушного переноса звука по накату делают глинопесчаную смазку толщиной 20-30 мм, поверх которой насыпают шлак или сухой прокаленный песок толщиной 6-8 см. Засыпка из пористого материала поглощает часть звуковых волн.
В конструкцию деревянного перекрытия входит настил пола из строганных шпунтованных досок, прикрепляемых гвоздями к лагам, из пластин или досок, которые укладывают поперек балок через 500-700 мм.

Деревянные балки перекрытий

Несущими элементами балочных перекрытий являются деревянные балки прямоугольного сечения высотой 140-240 мм и толщиной 50-160 мм, уложенные через 0,6; 0,8; 1 м. Сечение деревянных балок перекрытий зависит от нагрузки, подшивки (наката) с засыпкой, и дощатого пола, настеленного по лагам как непосредственно по лагам (Таблица 1. ).

Таблица 1. Минимальное сечение деревянных балок перекрытия прямоугольного сечения

Ширина пролета, м	Расстояние между балками, м
	0,5				1
	1,5 (150)	2,5 (250)	3,5 (350)	4,5 (450)	1,5 (150)	2,5 (250)	3,5 (350)
2,0	5 х 8	5 х 10	5 х 11	5 х 12 (10 х 10)	10 х 10	10 х 10	10 х 11
2,5	5 х 10	5 х 12 (10 х 10)	5 х 13 (10 х 11)	5 х 15 (10 х 12)	10 х 10	10 х 12	10 х 13
3,0	5 х 12 (10 х 10)	5 х 14 (10 х 11)	5 х 16 (10 х 13)	5 х 18 (10 х 14)	10 х 12	10 х 14	10 х 15
3,5	5 х 14 (10 х 11)	5 х 16 (10 х 13)	5 х 18 (10 х 15)	10 х 16	10 х 14	10 х 16	10 х 18 (15 х 16)
4,0	5 х 16 (10 х 13)	5 х 18 (10 х 15)	10 х 17 (15 х 15)	10 х 18 (15 х 16)	10 х 16	10 х 19	10 х 21 (15 х 19)
4,5	5 х 18 (10 х 14)	10 х 17 (15 х 15)	10 х 19 (15 х 17)	10 х 20 (15 х 18)	10 х 18	10 х 21	10 х 23 (15 х 21)
5,0	10 х 16	10 х 19 (15 х 16)	10 х 21 (15 х 18)	10 х 23 (15 х 20)	10 х 20	10 х 23	10 х 26 (15 х 23)

Использование лиственных пород дерева в качестве балок перекрытия не допустимо, так как они плохо работают на изгиб. Поэтому в качестве материала для изготовления деревянных балок перекрытия применяют хвойные породы древесины, очищенные от коры и антисептированные в обязательном порядке. Чаще всего концы балок заводятся в специально оставляемые для этой цели гнезда в кирпичных стенах непосредственно в процессе кладки (рис. 2 а. или рис. 2 б. ), либо врубаются в верхний венец бревенчатых, брусчатых и каркасно-щитовых стен.

Длина опорных концов балки должна быть не менее 15 см. Укладку балок ведет "маячковым" способом - вначале устанавливают крайние балки, а затем промежуточные. Правильность положения крайних балок проверяют уровнем или ватерпасом, а промежуточных - рейкой и шаблоном. Балки выравнивают, подкладывая под их концы просмоленные обрезки досок разной толщины. Подкладывать щепки или подтесывать концы балок не рекомендуется.
Деревянные балки перекрытий укладывают как правило, по короткому сечению пролета по возможности параллельно друг другу и с одинаковым расстоянием между ними . Концы балок, опирающиеся на наружные стены, срезают наискось под углом 60 град., антисептируют, обжигают или обертывают двумя слоями толя или рубероида. При заделке деревянных балок в гнезда кирпичных стен мы рекомендуем концы балок обработать битумом и просушить, чтобы снизить вероятность гниения от увлажнения. Торцы балок обязательно оставляют открытыми. Пространственные ниши при заделке деревянных балок перекрытий заполняют вокруг балки эффективным утеплителем (минеральная вата, пенопласт). При толщине кирпичных стен до 2-х кирпичей зазоры между концами балок и кирпичной стенкой заливают цементным раствором. Можно также как вариант утеплить концы балок деревянными коробами, предварительно просмолив их. В толстых стенах (2,5 кирпича и более) концы балок не прикрывают, оставляя вентиляционные продушины. Это предохраняет концы балок от конденсации влаги. Диффузия влаги в деревянной балке показана на рис. 3.

При опирании балок на внутренние стены под их концы подкладывают два слоя толя или рубероида.
Каждую третью балку, заделываемую в наружную стену, закрепляют анкером. Анкеры крепят к балкам с боков или снизу и заделывают в кирпичную кладку.
При отсутствие бруса подходящего сечения можно использовать сколоченные и поставленные на ребро доски, при этом общее поперечное сечение, по сравнению с целой балкой, не должно уменьшиться.

Кроме того, вместо брусчатых балок можно использовать бревна соответствующего диаметра, обтесанные с трех сторон, что более экономично (круглый лес значительно дешевле пиломатериалов), но в этом случае бревна должны быть выдержаны в сухом помещении не менее одного года, подобно бревенчатому срубу.
Для усиления несущей способности перекрытия может быть использована перекрестная схема установки силовых балок. При применении такой схемы перекрытие опирается на все стены здания по контуру. Узлы пересечений балок стягивают хомутами или проволочными скрутками. Перекрестная схема перекрытий применяется крайне редко, так как гораздо проще уменьшить шаг несущих балок и сделать обыкновенное перекрытие, но на изготовление перекрестного перекрытия расходуется меньшее количество пиломатериалов, чем на традиционное, при одинаковой несущей способности перекрытий.
Конструктивные различия перекрытий наблюдается при их утеплении (рис 1. ). Междуэтажное перекрытие не утепляют, чердачное (с холодным чердаком) - утепляют с устройством нижнего пароизоляционного слоя, а надподвальное - утепляют с устройством верхнего пароизоляционного слоя.

Накат

Следующим этапом в сооружении перекрытий является настил наката. Для его крепления к балкам прибивают черепные бруски сечением 5 х 5 см, непосредственно на которые и укладывают доски наката. (рис 4. )

Пластины наката плотно подгоняют друг к другу, убирая все щели между отдельными досками. Стремитесь к тому чтобы нижняя поверхность наката была в одной плоскости с балками перекрытия. Для этого необходимо в досках наката выбрать четверть (фальц). Для сооружения наката не обязательно использовать полноценные доски, их вполне можно заменить горбылем. Подшивку из досок толщиной 20-25 мм крепят гвоздями, забиваемыми под углом. Как мы уже отмечали вместо досок для наката можно использовать фибролитовые, гипсошлаковые и другие легкобетонные плиты, что повышает огнеустойчивость перекрытий. Уложенный накат покрывают слоем толя или рубероида и засыпают или закладывают утеплитель: как и в стенах, здесь можно использовать минеральную вату, опилки, шлак. При утеплении перекрытий сыпучие утеплители не утрамбовывают, а их засыпку осуществляют на высоты балок. Вид утеплителя и его толщину определяют от расчетной наружной температуры воздуха, применяя данные Таблицы 2 .

Таблица 2. Толщина засыпки чердачного перекрытия в зависимости от температуры наружного воздуха

Материал	Объемный вес, кг/м³	Толщина засыпки (мм) при температуре наружного воздуха, °С
		-15	-20	-25
Опилки древесные	250	50	50	60
Стружки древесные	300	60	70	80
Аглопорит	800	100	120	140
Котельный шлак	1000	130	160	190

В последнюю очередь верхнюю грань балок застилают толем или рубероид, а сверху накладывают лаги. Заметим, что лаги не являются обязательным элементом перекрытия. Укладка лаг экономически обоснована, если балки имеют редкое расположение.

Также обращаем ваше внимание на то, какие элементы перекрытий окажутся лишними при сооружении цокольных и чердачных перекрытий:
- в цокольном перекрытии нет подшивки
- в чердачном перекрытии нет лаг и чистого пола

Цокольное перекрытие можно сконструировать таким образом, что лишними окажутся накат и утеплитель (разумеется, без ущерба для эксплуатационных качеств), однако в этом случае будет обязательна рубероидная прокладка по всей площади пола, а засыпка будет гравий или утрамбованный щебень (Рис 5. )

Устройство дымохода (дымовой трубы)

В местах соприкосновения деревянных перекрытий с дымовыми каналами устраивают разделку (Рис 6. )

Расстояние от края дымового канала до ближайшей деревянной конструкции принимается не менее 380 мм . Проемы перекрытий в местах прохода дымовых труб обшивают несгораемыми материалами. В местах перекрытий в дымовых трубах устраивают разделку - утолщение стенок трубы. В пределах разделки толщина стенок дымовой трубы увеличивается до 1 кирпича, то есть до 25 см. Но и в этом случае балки перекрытия не должны касаться кирпичной кладки трубы и отстоять от горячей поверхности не менее чем на 35 см. Это расстояние может быть уменьшено до 30 см путем прокладки между разделкой и балкой смоченного в глиняном растворе войлока или асбестового картона толщиной 3 мм. Конец укороченной балки, расположенной напротив разделки, опирают на ригель, подвешенный на хомутах (Рис 7. ) к двум соседним балкам.

Экономичное перекрытие

Экономичным считают перекрытие, состоящее из деревянных щитов с односторонней и двухсторонней обшивкой, воспринимающей вместе с каркасом щитов вертикальные нагрузки. Несущую функцию обшивка может выполнять только в том случае, если она прочно соединена с рёбрами досок каркаса щита. Прочно связанные друг с другом рёбра и обшивка обладают высокой несущей способностью.

В качестве обшивки отлично показали себя ДСП и строительная фанера. Пригодны для этого и доски, но они, однако, ввиду большого количества одинаково ориентированных швов, не способствуют повышению несущей способности перекрытия.

Гипсоволокнистые или гипсокартонные плиты в качестве дополнительных несущих элементов рассматривать нельзя. Не способны нести нагрузку и такие листовые материалы, как цементностружечные и столярные плиты. К тому же они значительно дороже ДСП и фанеры. На рис. 8 изображены несколько вариантов устройства перекрытий.

Рис. 8. .

Способы расчёта деревянных перекрытий

Раньше несущую способность перекрытий мастера-строители определяли, руководствуясь своим опытом. Нередко это и подводило их, особенно при возведении зданий сложной конфигурации, что приводило к обрушению строений.
В наше время на помощь строителям пришла вычислительная техника, обеспечивающая вместе с достижениями в области материаловедения высокую точность расчёта. На рис. 9 в качестве примера даны результаты расчета перекрытий, показанных на рис. 8 .

Видно, что несмотря на меньшую толщину брусьев в каркасе (почти на 40%) щиты могут перекрывать примерно такие же пролёты, как деревянные балки. Максимально допустимая ширина помещения и ширина пролёта в нашем случае составляет около 6 м.

Для одно- и двухпролётных конструкций при превышении расчётных значений под перекрытие требуется подвести дополнительные опоры, что существенно повышает стоимость сооружения.
Для однопролётного перекрытия, где щиты лежат на опорах только концами рёбер жёсткости, ширина пролёта, которая несколько больше ширины в свету помещения, не должна превышать примерно 5 м. Для двухпролётного перекрытия допустимая ширина пролёта и, соответственно, помещения увеличивается до 6м.

Во многих проектах, предлагаемых различными фирмами, глубина дома определяется двухпролётным перекрытием. Ширина между продольными стенами дома обычно колеблется в пределах 9... 12 м, а в его середине ставят несущую стену. При расчете конструкций перекрытия определяют прежде всего её собственный вес. В варианте, по-казанном на рис. 9 , он принят равным 100 кг/кв.м. , как чаще всего и бывает. Дополнительную нагрузку (вес обитателей дома и обстановки интерьера) принимают равной 275 кг/кв.м. . Во внимание принимают и легкие перегородки, устанавливаемые на перекрытии без проведения каких-либо статических расчётов. Такая нагрузка могла бы быть создана, например, в ситуации, если на площади перекрытия в 20 кв.м. разместить одновременно 73 человека. На этом простом примере видно, что нормативные показатели ориентированы на безусловную безопасность обитателей дома. При расчете деревянных конструкций обычно предусматривают тройной запас прочности, исключающии вероятность их обрушения. Иначе говоря, в помещении общей площадь 20 кв.м., то есть размерами 5,90 х 3,40 м (см. допустимую ширину пролета перекрытия, указанную на рис. 9 ) можно было бы разместить 220 человек, что, конечно же, просто нереально. Однако этот пример говорит о том, что расчётная несущая способность перекрытия настолько высока, что на этом перекрытии можно спокойно ставить камин, полки, кафельную печь, кровать с водяным матрацем, аквариум и многое другое.

Ограничение прогиба под нормативной нагрузкой

Однако даже под нормативной нагрузкой перекрытие прогибается, что можно ощущать даже при ходьбе по нему. Во избежание этих неприятных ощущений прогиб перекрытия должен быть не более 1/300 . Это означает, что при ширине пролёта, равной 6 м, перекрытие может прогибаться под нормативной нагрузкой (пусть даже возникающей лишь в исключительных случаях) не более чем на 2 см .

Перекрытие, естественно, может нести на себе нагрузку не более той, которую допускают нагруженные стены, перемычки и опоры. В связи с этим застройщику, не обладающему соответствующими специальными знаниями, который намерен разместить на перекрытии тяжёлые сооружения или предметы, следует обратиться за советом к специалисту по статическим расчётам устойчивости строительных конструкций.
Перекрытие придает зданию дополнительную жёсткость. Ветровые нагрузки, воздействующие на здание через крышу, на фронтоны и наружные стены, через перекрытие передаются на всю конструкцию здания. Для компенсации этих нагрузок упрочняют верхнюю обшивку перекрытия. При укладке отдельных балок перекрытия плиты обшивки (как правило, из ДСП) располагают с взаимным смещением швов и крепят к балкам. При использовании готовых элементов перекрытия, что принято в строительстве сборных домов, их прочно соединяют друг с другом, а по краям - с несущей опорой (стенами, перегородками).
Если размер здания по любому из фасадов превышает 12,5 м, необходимы дополнительные несущие перегородки, придающие ему требуемую жёсткость. Эти стены должны быть опять же соединены с перекрытием.

В отличие от теплоизоляции междуэтажного перекрытия, имеющей второстепенное значение, его звукоизоляции уделяют особое внимание. Конструкции с хорошей прочностью, к сожалению, не всегда отвечают требованиям защиты от шумов. Проектировщикам, работающим в сфере строительства сборных домов, приходится решать противоречивую проблему: создание статически надёжных соединений с одной стороны, а с другой - и одновременно "мягких" разъединённых конструкций, обеспечивающих оптимальную звукоизоляцию.
Балки с накатом и заполнением керамзитом или шлаком (рис. 10 а,б ) уже не отвечают требованиям ни с точки зрения технологии работ, ни в отношении звукоизоляции и ряда других проблем.

В новые нормы вынужденно включили требования по улучшению защиты от ударных шумов даже в ущерб несущей способности конструкций. Чтобы совместно разрешить проблему звукоизоляции, за один стол сели специалисты из сферы строительства сборных домов и производства гипсовых и изоляционных плит. В результате были созданы новые конструкции, которые вскоре включили в нормы (рис. 11 ).

Рис. 11. Варианты перекрытий по действующим нормам с ослаблением воздушных шумов до 52...65 dB и ударных - до 7...17 dB : 1 - шпунтованые ДСП; 2 - деревянные балки; 3 - гипсокартонные плиты; 4 - волокнистая изоляционная плита; 5 - волокнистый изоляционный мат или плита; 6 - сухой песок; 7 - реечная обрешетка, в которой расстояние между рейками по осям - 400 мм и крепление пружинными скобами; 7а - древесные плиты; 8 - соединения саморезами или на клее; 9 - звукопоглощающее покрытие пола; 10 - лаги сечением 40х60 мм; 11 - гипсокартонные плиты толщиной 12 - 18 мм или ДСП толщиной 10...16 мм; 12 - бетонные плиты, уложенные на холодный битум; 13 - обшивка из шпунтованных досок.

Впервые разговор зашёл об использовании так называемых пружинных скоб, разъединяющих балки и нижнюю обшивку перекрытия. (рис. 12 )

Практика показала что данное нововедение привело к снижению уровня шумов примерно на 14 дБ - результат, заслуживающий внимания. Чтобы улучшить звукоизоляцию, внутри перекрытий такой конструкции необходимо разместить утяжелители, например, песок, бетонные плиты различных форм и другие материалы, снижающие передачу звуков высоких частот.
Недостатки отсыпки песком состоят в вероятности его просыпания сквозь швы и отверстия в нижерасположенные помещения. Но это можно предотвратить, например, укладкой плёнки или специальных матов. Эти маты состоят из двух сваренных между собой плёнок, между которыми расположен песок.
Вместо песка можно использовать и плиты на основе цементного связующего. Недостаток же этих решений в том, что такие наполнители - тяжёлые, что требует более прочных балок в ущерб экономичности конструкций.
Сделать перекрытие с открытыми (то есть не обшитыми снизу) деревянными балками, которое бы обеспечивало надёжную защиту от шумов, на сегодняшний день вряд ли возможно. Новые научные исследования положительных результатов, к сожалению, не дали. Так что вопрос о совершенстве защищающих от шума конструкций ждёт своего решения.

Защита от климатических воздействий

В специальной защите от климатических воздействий деревянные конструкции наружной стены, плоской крыши, перекрытия чердачного (технического) этажа или мансарды с наклонными стенами при исправной кровле не нуждаются. Защита же древесины межэтажного перекрытия важна только в "мокрых" помещениях (как правило, в зоне душа, ванных, прачечных и бани). В вентиляции перекрытие вовсе не нуждается, поэтому и не следует принимать её в расчет.
Для всех представленных в статье конструкций невентилируемых перекрытий, в том числе и для открытых балок, вполне достаточна защита древесины лакокрасочными покрытиями или другой отделкой. Специальные химические средства здесь не нужны.

Противопожарная зашита перекрытий

Особые требования к строительным материалам и конструкциям предъявляют нормы противопожарной защиты. Все материалы разделяют на горючие и негорючие. Конструкции из различных по своим свойствам материалам различают по возможности задерживать огонь в течении некоторого времени (полуогнестойкие) и полностью препятствующие распространению возгорания (огнестойкие). Эти характеристики зафиксированы в строительных нормах.
В жилищном строительстве, в частности, в зданиях, где пол верхнего перекрытия расположен более чем в 7 м от уровня земли, конструкции междуэтажного перекрытия должны обладать по меньшей мере огнезадерживающими свойствами (продолжительность сопротивления огню - не менее 30 мин в опытных условиях). Для изготовления деревянных конструкций допускается применение цельной древесины и других древесных материалов обычных размеров и плотности. Однако в общественных зданиях древесину обрабатывают растворами, придающими ей огнестойкость. Могут применять, естественно, и негорючие материалы, в частности, гипсоволокнистые и гипсокартонные плиты.
Типичные примеры перекрытий из деревянных щитов с противопожарной изоляцией приведены на рис. 12.

При проектировании перекрытий по открытым деревянным балкам (рис. 13 ) необходимо учитывать и то, что эти балки подвержены воздействию огня не только снизу, но и с боковых сторон.
При определении параметров стойкости конструкций из цельной древесины (например, хвойной) скорость её выгорания принимают равной 0,8 мм/мин.
При расчёте перекрытий по открытым деревянным балкам высотой 24 см при ширине пролёта 5,80 или 5,85 м ширину балок увеличивают до 120 мм и более, так что с учётом огнестойкости надо выбрать их с поперечным сечением 11x24 см.
На основании сказанного выше можно сделать вывод, что в отношении надёжности звукоизоляции и пожарной безопасности перекрытий ещё остаётся достаточно вопросов и в ближайшие годы их предстоит решать совместными усилиями учёных, конструкторов, производителей строительных материалов, проектировщиков и строителей.

Повышение несущей способности балок перекрытия

Несущую способность балок перекрытия при необходимости можно повысить. Увеличение поперечного сечения балок за счет крепления к ним накладок из толстых досок, концы которых, как и балки, должны лежать на опорах - один из самых распространенных способов решения этой задачи.

Рис. 14. .

Можно использовать и стальные швеллеры П-образного профиля, прикрепив их к балке сбоку на болтах. Достоинство этого способа в том, что балки перекрытия будет достаточно раскрыть ("оголить") для крепления только с одной стороны.
Но, пожалуй, самым простым, однако требующим серьезных трудозатрат, будет усиление перекрытия укладкой дополнительных балок (между имеющимися), перекрывающих пролет от опоры до опоры.
В большинстве старых домов сечение балок перекрытия достаточное (и даже с запасом) и уложены они с небольшим шагом, что свидетельствует о добротном строительстве.
Состояние балок и перекрытия проверять необходимо в любом случае. Балки, поврежденные вредителями и влагой, а значит - ослабленные, следует укрепить.
При длительном воздействии влаги вследствие протечек в зоне свесов не исключено повреждение оголовков балок на опорах. В этом случае поврежденную часть балки лучше удалить до здоровой древесины, а оставшуюся часть усилить и удлинить накладками из достаточно толстых досок, обеспечивающих требуемую прочность.

Чистый пол и подшивка являются элементами междуэтажного перекрытия, но относятся к разряду отделочных работ. Поэтому о них мы поведем разговор в следующей статье.

В этой статье обсудим как выполнить расчёт перекрытия по деревянным балкам. Крепление лаг (деревянных балок) в этой статье мы рассматривать не будем, а сделаем акцент на расчёте.

Давайте рассмотрим виды конструкцию перекрытия по лагам (деревянным балкам).

Перекрытие над цоколем

Перекрытие цоколя деревянными балками выполняется следующим образом

Т.к. в данном случае нет возможности поводить работы под полом, то чтобы уложить черновой пол к лагам по бокам прибивается черепной брусок сечением 40х40 или 50х50 мм.

На черновой полу укладывается гидроизоляционная паропроницаемая мембрана. Необходимо отметить, что мембрана должна быть паропроницаема (нельзя укладывать пароизоляцию с 2-х сторон от утеплителя), иначе влага внутри пола не сможет выветриваться.

Далее укладывается утеплитель. В качестве утеплителя используется стекловата или минеральная вата из базальтового волокна. Толщина утеплителя подбирается по теплотехническому расчёту в зависимости от региона строительства. При этом она не должна быть не много меньше высоты лаг, чтобы пароизоляция имела небольшой провис. Поэтому если требуется уложить утеплитель толщиной 150 мм, то лага должна иметь высоту не менее 200 мм.

Поверх утеплителя укладывается пароизоляционная плетка.

Далее следует покрытие пола. Покрытием пола могут быть доски, уложенные на лаги; либо ковролин/линолеум, уложенный на листы OSB. В случае укладки плитки рекомендуется для жёсткости уложить ещё слой плиты ЦПС.

Перекрытие между этажами

Один из вариантов перекрытие по деревянным балкам между этажами выполняется представлен ниже:

Межэтажное перекрытие отделывается с 2-х сторон. Снизу непосредственно на лаги или через деревянную обрешётку закрепляется гипсокартонный лист, который впоследствии окрашивается. Обрешётка имеет шаг 400 мм и выполняется из бруска сечением 40х40 или 50х50 мм.

Между обрешёткой и балками перекрытия закрепляется пароизоляционная пленка.

Шаг и сечение деревянных балок подбирается по расчёту.

Между балками укладывается минеральная вата из базальта или стекловата, но служит она здесь не как теплоизоляция, а как звукоизоляция. Толщина при этом должна быть хотя бы 100 мм.

Поверх балок перекрытия крепиться OSB лист, толщина которого подбирается исходя из шага балок. Чтобы исключить скрип перекрытия при небольших деформациях между плитой OSB и балкой перекрытия укладывается резиново-пробковая подложка.

Выше идёт конструкция пола.

Перекрытие между этажами (звукоизолирующее)

Чтобы улучшить звукоизолирующие способности перекрытия применяют следующую конструкцию перекрытия:

В данном типе перекрытия пол верхнего этажа опирается на свою балку, а потолок нижнего этажа подвешивается на свою. Таким образом удаётся очень хорошо сократить шум.

Подбор дощатого настила или плиты OSB для пола

Толщина доски пола выбирается исходя из шага лаг по следующей таблице:

Толщина плиты OSB выбирается исходя из шага лаг по следующей таблице:

Расчёт деревянных балок

Расчёт конструкции балок начинаем со сбора нагрузок. Возьмем к примеру конструкцию межэтажного перекрытия. На перекрытие действуют 2-а типа нагрузок: постоянные нагрузки от веса самой конструкции и полезная временная длительная нагрузка (вес людей, мебели и т.д.).

Также нагрузки бывают нормативными и расчётными. Расчётные нагрузки учитываются при расчёте на 1-е предельное состояние (прочность). Нормативные нагрузки учитываются при расчёте на 2-е предельное состояние (деформации). Перевод нагрузок из нормативных в расчётные осуществляется умножением их на коэффициент надёжности по нагрузке. Далее мы рассмотрим эти нагрузки.

Расчёт осуществляется методом подбора, т.е. мы уже перед началом расчёта назначаем сечение балки и его шаг, а затем проверяем его несущую способность.

Я бы рекомендовал брать шаг балок равным таким образом, чтобы между балками чётко влезал утеплитель без подрезки – это даст экономию на минеральной вате т.к. будет меньше отходов на подрезку и монтировать балки будет удобнее. Минеральная вата имеет ширину 500 или 600 мм. К примеру, возьмём минеральную вату шириной 500 мм, а толщину доски примем 50 мм, т.е. шаг между балками будет 500+50=550 мм.

Расчётная схема для балок принята как однопролётная т.е. балки опираются на стены 2-мя концами, при этом промежуточные опоры отсутствуют.

Расчёт постоянных нагрузок

К постоянным нагрузкам относится вес перекрытия. Собираем вес всех составляющих перекрытия, а далее объединим их в таблице. Нагрузку вычисляем на 1 м.п. балки сечением 50х250 с шагом 550 мм при пролёте 5 м.

1. Вес балки. Чтобы вычислить вес балки предварительно назначаем его сечение. Например, сечение балки принимаем 50х250. Объём древесины на 1 м.п. балки будет V=1*0.25*0.05=0.0125 м 3 . Плотность дерева отличается для разных пород и влажности. Для расчёта примем доску из сосны, плотность для неё при влажности 20% равно 520 кг/м 3 . Таким образом вес доски равен q=0.0125*520=6.5кг/м.п.
2. Вес обрешётки. шаг обрешётки 400 мм, сечение 50х50 мм. Обрешётка даёт точечную нагрузку, но с равным шагом, поэтому её можно принять как равномерно-распределённую. Обрешётка расположена поперечно балке и вес, передаваемый на балку зависит от шага самих балок. При шаге расположения балок 550 мм объём дерева обрешётки равен V=0.55*0.05*0.05=0.001375 м 3 . Вес одной рейки обрешётки F=0.001375*520=0.715 кг. Шаг обрешётки равен 0,4м, поэтому равномерно-распределённая нагрузка от веса обрешётки равна q=0.715/0.4=1.7875кг/м.п.
3. Вес пароизоляции не учитываем.
4. Вес листа гипсокартона толщиной 9,5 мм – 9,5 кг/м 2 . При шаге балок 550 мм нагрузка на балку от веса гипсокартона: q=9.5*0.55=5.225кг/м.п.
5. Вес минеральной ваты. Для расчёта примем толщину минеральной ваты 150 мм. Плотность минеральной ваты 50 кг/м 3 . Вес минеральной ваты при шаге балок 550 мм и шириной балки 50 мм будет равен: q=50*0.15*(0.55-0.05)=3.75кг/м.п.
6. Вес листа OSB на полу. Для расчёта веса OSB определяем его толщину – для шага между балками 550 мм это будет лист толщиной 18 мм. Вес 1 м 2 по данным производителя 11.7 кг/м 2 . При шаге между балками 550 мм нагрузка от веса OSB будет равна q=11.7*0.55=6.435кг/м.п.
7. Вес напольного покрытия. На деревянные балки можно уложить разное покрытие, даже керамическую плитку, но пирог будет отличаться, нагрузки будут разные и это нужно учесть на стадии расчёта балок. Легче всего будет покрытие из ковролина или ламината. Тяжелее всего будет керамическая плитка. Соответственно вы можете менять шаг или сечение балок в зависимости от веса покрытия.

Для ковролина нет необходимости что-то дополнительно устраивать, поэтому вес покрытия пола будет равен весу ковролина 0,6-1,2 кг/м 2 .

Перед укладкой ламината требуется дополнительно уложить плиту ЦПС или OSB толщиной 12 мм, вес с учётом ламината будет 16.2+7=23.2 кг/м 2 .

Для укладки плитки потребуется уложить слой гидроизоляции, сделать армированную стяжку толщиной не менее 5 см и уложить на стяжку плитку. Общий вес пирога будет около 140-150 кг/м 2 .

Как видим разброс слишком большой, чтобы принять какой-то из вариантов за основной. Для примера сделаем расчёт при укладке пола ламинатом. При шаге балок 600 мм нагрузка на балку будет q=23,2*0,55=12.76 кг/м.п.

Расчёт полезной нагрузки

Полезная нагрузка принимается исходя из назначения помещения по таблице 8.3 СП 20.13330.2016:

Таблица 8.3 СП 20.13330.2016

N п.п.	Помещения зданий и сооружений	Нормативные значения равномерно распределенных нагрузок P , кПа, не менее
1	Квартиры жилых зданий; спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ-интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы	1,5
2	Служебные помещения административного, инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений; офисы, классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений	2,0
3	Кабинеты и лаборатории учреждений здравоохранения, лаборатории учреждений просвещения, науки; помещения электронно-вычислительных машин; кухни общественных зданий; помещения учреждений бытового обслуживания населения (парикмахерские, ателье и т.п.); технические этажи жилых и общественных зданий высотой менее 75 м; подвальные помещения	2,0
4	Залы:
	а) читальные	2,0
	б) обеденные (в кафе, ресторанах, столовых и т.п.)	3,0
	в) собраний и совещаний, ожидания, зрительные и концертные, спортивные, фитнес-центры, бильярдные	4,0
	г) торговые, выставочные и экспозиционные	4,0
5	(Исключен, Изм. N 1).
6	Сцены зрелищных предприятий	5,0
7	Трибуны:
	а) с закрепленными сиденьями	4,0
	б) для стоящих зрителей	5,0
8	Чердачные помещения	0,7
9	Покрытия на участках:
	а) с возможным скоплением людей (выходящих из производственных помещений, залов, аудиторий и т.п.)	4,0
	б) используемых для отдыха	1,5
	в) прочих	0,7
10	Балконы (лоджии) с учетом нагрузки:
	а) полосовой равномерной на участке шириной 0,8 м вдоль ограждения балкона (лоджии)	4,0
	б) сплошной равномерной на площади балкона (лоджии), воздействие которой не благоприятнее, чем определяемое по 10, а	2,0
11	Участки обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях	1,5
12	Вестибюли, фойе, коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами), примыкающие к помещениям, указанным в позициях:
	а) 1, 2 и 3	3,0
	б) 4, 5, 6 и 11	4,0
	в) 7	5,0
13	Перроны вокзалов	4,0
14	Помещения для скота:
	а) мелкого	2,0
	б) крупного	5,0
Примечания 1 Нагрузки, указанные в поз.8, следует учитывать на площади, не занятой оборудованием и материалами. 2 Нагрузки, указанные в поз.9, не следует учитывать одновременно со снеговой нагрузкой. 3 Нагрузки, указанные в поз.10, следует учитывать при расчете несущих конструкций балконов (лоджий) и участков стен в местах защемления этих конструкций. При расчете нижележащих участков стен, фундаментов и оснований нагрузки на балконы (лоджии) следует принимать равными нагрузкам примыкающих основных помещений зданий и снижать их с учетом 8.2.4 и 8.2.5. 4 Нормативные значения нагрузок для зданий и помещений, указанных в позициях 3, 4, г , 6, 11 и 14, следует принимать по заданию на проектирование на основании технологических решений.

При шаге балок 600 мм нагрузка на балку от полезной нагрузки будет 150*0,55=82,5 кг/м.п.

Сбор нагрузок:

Выше мы рассчитали нормативные нагрузки. Чтобы перевести нагрузки в расчётные их необходимо умножить на коэффициент надёжности по нагрузке согласно СП 20.13330.2016. Для деревянных конструкций коэффициент надёжности по нагрузке равен γ=1.1, для изоляционных и отделочных материалов, в том числе минеральной ваты и плит γ=1.3 (Таблица 7.1 СП 20.13330.2016), для равномерно-распределённой (полезной) коэффициент надёжности по нагрузке равен γ=1.3 (п.8.2.2 СП 20.13330.2016). Сбор нагрузок отразим в следующей таблице:

Расчёт на 1-е предельное состояние (на изгиб)

Расчёт на 1-е предельное состояние (расчёт на прочность конструкции), при обеспечении от потери устойчивости, производиться по расчётным нагрузкам согласно формулам 23 и 24 СП 64.13330.2017 Деревянные конструкции. Устойчивость балок обеспечивается закреплением сверху OSB плиты (обязательно необходимо закрепить сверху лист OSB, который закрепит балки от поперечного смещения). В случае если закрепление балок не производиться, то балку проверяют по формуле 30 СП 64.13330.2017.

Проверка изгибаемых элементов (балок) производится по формуле 23 СП 64.13330.2017:

где M – максимальный изгибающий момент, действующий на балку

Wрасч – расчётный момент сопротивления поперечного сечения

W расч – расчётный момент сопротивления поперечного сечения

R и – расчётное сопротивление изгибу

Расчёт максимального изгибающего момента:

Для однопролётной балки при равномерно-распределённой нагрузке эпюра изгибающего момента будет следующая:

Максимальный изгибающий момент равен:

M max =ql 2 /8=153*5 2 /8=478 кг*м

Расчётный момент сопротивления поперечного сечения для прямоугольного сечения вычисляется по формуле:

W=b*h 2 /6=0.05*0.25 2 /6=0.0005208 м 3

где b=0,05м – ширина балки, h=0,25м – высота балки в метрах.

Расчётное сопротивление изгибу древесины определяется по формуле 1 СП 64.13330.2017. Подробнее как определить расчётное сопротивление для деревянных конструкций читайте . В нашем случае R и =10,017 МПа

Проверяем балку по формуле 23 СП 64.13330.2017:

M=478 кг*м=4.78 кН*м

W=b*h 2 /6=0.05*0.25 2 /6=0.0005208 м 3

M/W=4.78/0.0005208=9179 кПа=9,2 МПа, что меньше максимально допустимой 10,017 Мпа

Таким образом сечение балки удовлетворяет условиям прочности по изгибу.

Расчёт на 1-е предельное состояние (на скалывание)

Проверка изгибаемых элементов на скалывание выполняется по формуле 24 СП 64.13330.2017:

где Q – расчётная поперечная сила, определяется по эпюре напряжений балки (см. ниже);

S’ бр — статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси, который равен произведению площади сдвигаемой части на расстояние от центра тяжести сдвигаемой части до нейтральной оси;

I бр — момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

b рас — расчетная ширина сечения элемента (для нашего примера b рас =0,05м);

R CK — расчетное сопротивление скалыванию при изгибе, определяемое по формуле 1 СП 64.13330.2017 (см. статью Определение расчётного сопротивления). В нашем случае R CK =1.28МПа

Для однопролётной балки при равномерно-распределённой нагрузке эпюра поперечной силы приведена выше. Максимальная поперечная сила равна:

Q=ql/2=153*5/2=382.5 кг

где q – расчётная равномерно-распределённая нагрузка на балку (см. сбор нагрузок);

l – длина пролёта балки (в нашем примере l=5м).

Для прямоугольно сечения статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси равен:

S’ бр =bh²/8=0.05*0.25²/8=0.00039 м 3

Момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси для прямоугольного сечения равен:

I бр =bh 3 /12=0.05*0.253/12=0.0000651 м 4

Расчёт на 2-е предельное состояние (по деформациям)

Максимально-допустимый прогиб для балки согласно строке 2. Таблицы Д.1 СП 64.20.13330.2016.

Максимальный вертикальный прогиб для балок длиной:

В нашем случае при l=5 м максимальный прогиб равен f=l/200=5000/200=25 мм

Прогиб для шарнирно-опёртой балки с нагружением равномерно-распределённой нагрузкой максимальный вертикальный прогиб вычисляется по формуле:

l – длина пролёта;

E – модуль упругости древесины, равный 10ГПа (для сосны 1-го сорта);

I x – момент инерции поперечного сечения, для прямоугольного сечения равен:

I X =bh 3 /12=0.05*0.253/12=0.0000651 м 4

В нашем примере расчёт будет следующим:

У деревянных перекрытий присутствует эффект «батута» т.е. пол как-бы пружинит, но деформации всё равно находятся в пределах нормы. Однако если вы хотите снизить деформации, то сделать это можно повысив момент сопротивления поперечного сечения I x . Наибольший вклад в него вносит высота сечения, поэтому при подборе балок необходимо прежде всего стараться выбрать балку наибольшей высоты.

Подбор балок легче выполнить в

Для удобства подбора балки сделал таблицу подбора балок перекрытия из сосны 1-го сорта, при устройстве покрытия пола из ламината:

Шаг балок, мм	Сечение балки в мм при пролёте:
	3 м	4 м	5 м	6 м
300	25х150	50х150	40х200	50х250
400	40х150	40х200	50х250	50х250
500	50х150	50х200	50х250	75х250
550	50х150	50х200	50х250	—
600	50х150	50х200	60х250	75х250
700	40х200	50х250	60х250	100х250
800	40х200	50х250	75х250	100х250

Чтобы перекрыть пролёт более 6-ти метров нужно воспользоваться специальными балками, выпускаемые заводами, например двутавровыми деревянными балками, которые имеют большую высоту сечения.

Posted in Tagged

Для того, чтобы соорудить надежное деревянное перекрытие, необходимо правильно подобрать размеры балок, а для этого необходимо сделать их расчет. Деревянные балки перекрытия имеют следующие основные размеры: длину и сечение. Их длина определяется шириной пролета, который требуется перекрыть, а сечение зависит как от нагрузки, которая будет на них действовать, от длины пролета и шага установки, то есть расстояния между ними. В данной статье мы рассмотрим, как самостоятельно сделать такой расчет и правильно подобрать размеры балок.

Расчет балок деревянного перекрытия

Для того, чтобы определить какое количество деревянных балок и каких размеров потребуется для устройства перекрытия необходимо:

• замерить пролет, который они будут перекрывать;
• определиться со способами их закрепления на стенах (на какую глубину они будут заходить в стены);
• сделать расчет нагрузки, которая будет на них действовать при эксплуатации;
• с помощью таблиц или программы-калькулятора подобрать подходящие шаг и сечение.

Теперь рассмотрим, как это можно сделать.

Длина деревянных балок перекрытия

Необходимая длина балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать и запасом необходимым для заделывания их в стены. Длину пролета несложно замерить с помощью рулетки, а глубина заделывания в стены, во многом, зависит от их материала.

В домах со стенами из кирпича или блоков балки обычно заделываются в «гнезда» на глубину не менее 100 мм (доска) или 150 мм (брус). В деревянных домах их, как правило, укладываютс в специальные зарубки на глубину не меньше чем 70 мм. При использовании специального металлического крепления (хомутов, уголков, кронштейнов) длина балок будет равна пролету - расстоянию между противоположными стенами, на которых они крепятся. Иногда, при монтаже стропильных ног крыши непосредственно на деревянные балки, их выпускают наружу, за пределы стен на 30-50 см, формируя, таким образом, свес крыши.

Оптимальный пролет, которые могут перекрывать деревянные балки 2,5-4 м. Максимальная длина балки из обрезной доски или бруса, то есть пролет, который она может перекрывать - 6 м. При большей длине пролета (6-12 м) необходимо использовать современные деревянные балки из клееного бруса или двутавровые , а также можно опирать их на промежуточные опоры (стены, колонны). Кроме этого для перекрытия пролетов, длиной более 6 м, вместо балок можно использовать деревянные фермы .

Определение нагрузки, действующей на перекрытие

Нагрузка, действующая на перекрытие по деревянным балкам состоит из нагрузки от собственного веса элементов перекрытия (балок, межбалочного заполнения, зашивки) и постоянной или временной эксплуатационной нагрузки (мебели, различных бытовых устройств, материалов, вес людей). Она, как правило, зависит от вида перекрытия и условий его эксплуатации. Точный расчет таких нагрузок довольно громоздкий и выполняется специалистами при проектировании перекрытия, но при желании выполнить его самостоятельно, можно использовать упрощенный его вариант, приведенный ниже.

Для чердачного деревянного перекрытия , которое не используется для складирования вещей или материалов, с легкими утеплителем (минеральная вата или др.) и подшивкой постоянная нагрузка (от собственного веса - Рсобств.) обычно принимается в пределах 50 кг/м2.

Эксплуатационная нагрузка (Рэкспл.)для такого перекрытия (согласно СНиП 2.01.07-85) составит:

70х1,3 = 90 кг/м 2 , где 70 – нормативное значение нагрузки для такого вида чердака, кг/м2, 1,3 – коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка, которая будет действовать на данное чердачное перекрытие составит:

Робщ.=Рсобств.+Рэкспл. = 50+90=130 кг\м 2 . Округляя в большую сторону принимаем 150 кг/м 2 .

В случае, если в конструкции чердачного помещения будет использоваться более тяжелый утеплитель, материал для межбалочного заполнения или подшивка, а также если предполагается его использовать для хранения вещей или материалов, то есть оно будет интенсивно эксплуатироваться, то нормативное значение нагрузки следует увеличить до 150 кг/м2. В этом случае, общая нагрузка на перекрытие составит:

50+150х1,3 = 245 кг/м 2 , округляем до 250 кг/м 2 .

При использовании чердачного пространства для устройства мансарды, необходимо учесть вес полов, перегородок, мебели. В этом случае общую расчетную нагрузку необходимо увеличить до 300-350 кг/м 2 .

В связи с тем, что междуэтажное деревянное перекрытие, как правило, включает в свою конструкцию полы, а временная эксплуатационная нагрузка включает в себя вес большого количества предметов быта и максимальное присутствие людей, то оно должно быть рассчитано на общую нагрузку 350 - 400 кг/м 2 .

Сечение и шаг балок деревянного перекрытия

Зная необходимую длину балок деревянного перекрытия (L) и определив общую расчетную нагрузку можно определить необходимое их сечение (или диаметр) и шаг укладки, которые связаны между собой. Считается, что лучшим является прямоугольное сечение балки деревянного перекрытия, с соотношением высоты (h) и ширины (s) как 1,4:1. Ширина балок, при этом, может быть в пределах 40-200 мм, а высота 100-300 мм. Высоту балок часто выбирают такой, чтобы она соответствовала необходимой толщине утеплителя. При использовании в качестве балок бревен их диаметр может быть в пределах 11-30 см.

В зависимости от вида и сечения используемого материала, шаг балок деревянного перекрытия может быть от 30 см до 1,2 м, но чаще всего он выбирается в пределах 0,6-1,0 м. Иногда его выбирают таким, чтобы он соответствовал размеру плит утеплителя, укладываемых в межбалочное пространство, или листов подшивки потолка. Кроме этого, в каркасных зданиях, желательно, чтобы шаг укладки балок соответствовал шагу стоек каркаса - в этом случае будет обеспечена наибольшая жесткость и надежность конструкции.

Сделать расчет или проверку уже выбранных размеров деревянных балок перекрытия можно по справочным таблицам (некоторые приведены ниже) или используя онлайн калькулятор "расчет деревянных балок перекрытия", который легко найти в интернете, «забив» соответствующий запрос в поисковике. При этом необходимо учесть, что относительный их прогиб для чердачных перекрытий не должен быть более 1/250, а для междуэтажных – 1/350.

Таблица 1

Шаг ,м \ Пролет ,м

Таблица 2

, кг/м 2 \\ Пролет , м

Таблица 3

Шаг ,м/Пролет ,м

Таблица 4