Как нарастить балку перекрытия в длину?

Виды балок перекрытия и основные расчёты

При возведении частных загородных зданий многие строители используют балки перекрытия. Изделия равномерно распределяют усилия от вышерасположенных конструкций, повышают жёсткость и прочность всего дома. Во время проектирования жилого здания необходимо провести расчёт балок перекрытия из дерева, выбрать оптимальное сечение и расстояние между брусками.

Типы и виды деревянных перекрытий

По предназначению деревянные балки перекрытия разделяются на такие виды:

С каждым из подвидов следует ознакомиться более детально.

Подвальное

Конструкция должна обладать высокими показателями прочности, выдерживать значительные усилия, ведь балки будут служить основой для устройства пола. Если в проекте жилого дома предусмотрен подвал или гараж для автомобиля, то деревянные бруски заменяют металлическими несущими конструкциями. Это связано с быстрым разрушением дерева от воздействия высокой влажности. Альтернативным вариантом считается уменьшение расстояния между балками перекрытия и обработка деревянных элементов антисептиком.

Чердачное

Перекрытие устанавливается независимо или является продолжением кровельной стропильной системы. Лучшие технические характеристики у первого варианта. Устраивать независимое перекрытие более рационально, такая конструкция улучшает звукоизоляционные показатели всего дома, считается ремонтопригодной.

Междуэтажное

Конструкция балок перекрытия в каркасном доме имеет свои особенности. Одна сторона деревянного бруса используется в качестве опорных элементов для крепления потолка, вторая (верхняя часть) применяется в качестве лаг для монтажа напольного покрытия. Пространство между балками межэтажного перекрытия заполняют минеральной ватой или другим теплоизоляционным материалом, пароизоляционная мембрана применяется в обязательном порядке. В нижней части пирога закрепляют гипсокартонные листы, сверху застилают дощатый деревянный пол.

Достоинства и недостатки

У деревянных брусков, которые используются для устройства перекрытия, есть свои сильные и слабые стороны.

Главными достоинствами балок из досок считаются:

• минимальный вес конструкционных элементов, что снижает нагрузку на несущие стены и фундамент здания;
• красивый внешний вид;
• возможность монтажа дощатого пола без дополнительной подготовки;
• высокая скорость проведения монтажных работ без помощи подъёмных механизмов;
• возможен ремонт перекрытия во время эксплуатации жилого здания.

Из минусов деревянных конструкционных элементов следует выделить:

• необходимость в пропитке древесины антисептиками и антипиренами, такие растворы препятствуют гниению и возгоранию материала;
• меньшие показатели прочности по сравнению с металлическими или железобетонными изделиями;
• деформация и усадка конструкции в результате резких перепадов температуры или под воздействием высокой влажности.

Обратите внимание! Устройство деревянного перекрытия возможно на ограждающих конструкциях из газобетона, кирпича или на стенах из любого другого материала.

Использование досок и цельного бруса

В случае применения цельного деревянного бруса или досок для устройства перекрытия длину пролёта выбирают в пределах 4–6 м, что в два раза меньше от максимального расстояния при использовании строительных конструкций из клееного бруса. Детали из скреплённых досок часто изготавливаются прямо на строительном объекте.

По прочности конструкции превосходят цельные балки. Основным достоинством изделий считается возможность устройства составной детали из нескольких досок. Строители могут самостоятельно регулировать толщину балки путём скрепления необходимого количества элементов. Доски соединяют между собой при помощи резьбовых элементов. Под болты и гайки устанавливают резиновые или пластиковые шайбы. Элементы предотвращают воздействие коррозии на металлические закладные детали, защищают древесину от врезания гайки при затягивании.

Клееный брус

Для увеличения прочности или величины цельных балок их скрепляют между собой вручную во время монтажа перекрытий. Для этих же целей применяется изготовленный на предприятиях клееный брус. Он состоит из нескольких соединённых между собой брусков. Толщина отдельно взятого элемента регулируется количеством склеенных между собой изделий. Клееный брус получают на заводе методом прессования, его длина достигает 12 м.

Готовые изделия сохраняют характеристики цельных пиломатериалов, в них можно вбивать гвозди без потери прочности или резать на части необходимого размера. Единственным недостатком таких конструкций считается высокая стоимость. Необходимо всё тщательно просчитать перед установкой перекрытия первого этажа по деревянным балкам.

Обратите внимание! Клееный брус часто применяется в строительстве для монтажа арочного перекрытия.

Самостоятельное изготовление клееного элемента

Существует несколько вариантов самостоятельного изготовления клееного бруса:

• соединение трёх элементов в одну конструкцию;
• склеивание двух деталей в форме символа Z;
• соединение ламелей с использованием специальных элементов, металлических вставок.

Самым практичным считается первый способ, он гораздо проще двух остальных. На начальной стадии работ отбирают доски для бруса и укладывают их на центральный элемент таким образом, чтобы годовые кольца древесины смотрели в противоположные стороны. На поверхности досок делают пометки чёрным маркером или простым карандашом, что будет указывать на последовательность их укладки.

Центральный элемент зачищают с обеих сторон наждачной бумагой, что позволит создать шероховатую поверхность, улучшить адгезию клея. Боковые доски обрабатывают только в месте прилегания к основному брусу. На следующем этапе работ обезжиривают поверхности растворителем, наносят антисептик и антипирены. Эти жидкости и защитные составы наносятся поочерёдно: сначала растворитель, затем другие пропитки после высыхания основного состава. Обрабатывают не только боковые стороны пиломатериала, но и торцы.

Теперь необходимо нанести тонкий слой клея (1–2 мм) на зачищенные и предварительно обработанные поверхности. Верхнюю и нижнюю доски укладывают на центральный брус таким образом, чтобы они находились в одной плоскости. Для скрепления элементов используются струбцины, которые устанавливают на балке через каждые 40–50 см. Время твердения клея указывается производителем (обычно не превышает 2 дней).

Порядок расчёта

Определить шаг балок деревянного перекрытия, их размеры и количество помогает предварительный расчёт. Перед проведением таких операций необходимо:

• провести замеры пролёта между несущими стенами жилого здания;
• рассчитать нагрузку, которую будет испытывать перекрытие после монтажа;
• провести расчёт сечения и шага балок по специальным таблицам.

Длина балок основания для устройства крыши состоит из размера пролёта и необходимой величины запаса в пределах 10–15 см для устройства надёжного перекрытия при опоре на стену. Длина пролёта – расстояние между внутренними частями противоположных стен в жилом доме или любой другой постройке. Самым популярным вариантом в частном строительстве считается расстояние от 2,5 до 4 м. При величине пролёта больше 6 м для монтажа перекрытия используются деревянные фермы.

Важно! Нагрузка на деревянную балку включает в себя усилия от вышерасположенных конструкций, внутреннего наполнения перекрытия, а также временных элементов (людей, бытовой техники и мебели).

Точные расчёты может выполнить только специализирующаяся на этом строительная организация. При самостоятельных вычислениях отталкиваются от следующих значений:

• общая нормативная нагрузка на квадратный метр перекрытия при использовании утеплителя (минеральной ваты) составляет 130 кг/м2;
• при использовании толстых досок и тяжёлого теплоизоляционного материала нормативная нагрузка увеличивается до 150 кг/м2, общая с учётом коэффициента безопасности 1,3 – до 245 кг/м2;
• в мансардном помещении на перекрытие действуют временные нагрузки от установки мебели или перемещения людей – общая нагрузка составит 350 кг/м2;
• общая нагрузка для междуэтажных пролётов не менее 400 кг/м2.

Все указанные величины считаются базовым значением для дальнейших расчётов.

Определение сечения и шага

После подбора нагрузок и определения длины балок приступают к расчёту шага их укладки для устройства опалубки будущего перекрытия, а также определяют величину их сечения.

Все работы проводятся по таким правилам:

• соотношение ширины и высоты несущих элементов перекрытия находится на уровне 1:1,4 (ширина балки колеблется в пределах 4–20 см, а высота изделий зависит от толщины теплоизоляционного материала, находится в диапазоне 10–30 см);
• на шаг установки балок влияют расчётные нагрузки и размеры утеплителя, фанеры или любого другого материала для подшивки;
• между соседними балками оставляют свободное пространство от 30 до 120 см.

Для точного определения сечения бруса деревянного перекрытия существуют специальные таблицы. Во время проведения вычислений необходимо обращать внимание на максимальную величину прогиба, для чердачных брусков перекрытия не более 1/200 для междуэтажных элементов – 1/350.

Межэтажные деревянные балки

Одним из элементов, который выдерживает всю нагрузку перекрытия, является балка. От того, насколько правильно выполнен ее монтаж и произведен расчет несущей возможности, будет зависеть целостность и долговечность перекрытия между этажами.

Балки из дерева. Преимущества и недостатки

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

К положительным характеристикам деревянных балок можно отнести следующее:

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

• знать расстояние между стенами, на которые они будут монтироваться;
• вычислить предполагаемую нагрузку на балки после того, как они будут установлены;
• зная указанные величины, рассчитать величину сечения и шаг их установки.

1. Перекрытие чердачного помещения с подшивкой. Если в качестве утеплителя применяется минвата, то собственная нагрузка лежит в пределах 50 килограмм на квадратный метр. Стандарты СНиП обозначают нормативную нагрузку для перекрытия в пределах 70 килограмм на квадратный метр и запас прочности для него с коэффициентом 1,3. Общая нагрузка рассчитывается просто: 70 кг х 1,3+50 кг = 130 килограмм на метр квадратный.
2. Утеплителем служит не минвата, а материал с большим весом. Или при подшивке применялись толстые доски. В этом случае нормативная нагрузка увеличивается до 150 килограмм на квадратный метр. Соответственно, изменится общая нагрузка: 150 кг х 1,3+50 кг = 245 килограмм на квадратный метр.
3. Для мансарды нормативная нагрузка будет составлять 350 кг на квадратный метр.
4. Для балок, которые выполняют функцию перекрытия между первым этажом и вторым норматив составляет 400 кг на метр квадратный.

1. Сечение балок находится в соотношении ширины и высоты, как 1 к 1,4. В зависимости от нагрузки, балка должна иметь ширину от 5 до 20 см и высоту от 10 до 30 см. Если для перекрытия применяется бревно, то диаметр сечения должен быть в пределах от 10 до 30 см. Кроме этого, существуют специальные таблицы, которые дают точные размеры сечения в зависимости от длины и предполагаемых нагрузок.
2. При расчете сечения необходимо учесть, что наибольший прогиб балок перекрытия между этажом и чердаком не должен быть более 1/200, а между нижним и вторым этажом не превышать 1/350.
3. Монтаж балок проводиться с шагом, который лежит в пределах от 30 до 120 см. В основном применяют шаг укладки перекрытия через каждые 60, 80, 100 см. Зачастую, шаг выбирают по величине утеплительного материала. Если здание каркасное, то шаг проводят с учетом расположения каркасов.

• простота и быстрота монтажа;
• экономия строительных материалов;
• готовая конструкция сразу эксплуатируется;
• имеют отличные теплоизоляционные и звукопонижающие характеристики;
• позволяют регулировать высоту напольного покрытия;
• подходят для монтажа коммуникационных линий;
• служат хорошим вентиляционным элементом;
• распределяют нагрузку по всей поверхности среди балок;
• относительно небольшая стоимость;
• возможность быстрого и качественного ремонта или замены отдельных частей.

Причины ослабления балок

Необходимость укрепления балок может возникнуть в ряде случаев:

• естественный износ правильно установленного изделия;
• повреждение балки вследствие ошибок при изготовлении и монтаже;
• изменение назначения помещения, связанное с усилением нагрузки на перекрытия.

Рассмотрим данные причины подробнее. Итак, балка может прийти в неудовлетворительное состояние вследствие воздействия разных факторов, в том числе повышенного уровня влажности, резких температурных перепадов, в результате жизнедеятельности вредителей, а также простого физического износа с дальнейшим появлением трещин.

Не следует сбрасывать со счёта недобросовестность или некомпетентность строителей. Хозяин дома не в состоянии проверить качество и правильность установки элементов скрытого монтажа. Проблемы выявляются позже — уже в процессе эксплуатации помещения при ходьбе на верхнем этаже полы вибрируют или скрипят.

К основным ошибкам на этапе изготовления и монтажа балок относятся следующие:

• применение недостаточно или неверно просушенной древесины. После высыхания таких балок они покрываются трещинами;
• использование слишком тонкого бруса, что приводит к вибрации балок;
• слишком большие пролёты между балками;
• сборка балок из нескольких частей.

Если же идёт речь об изменении назначения помещения — к примеру, чердак планируется превратить в мансарду или жилой блок, то в данном случае нагрузки на перекрытие увеличатся. Очевидно, это потребует увеличения несущей способности балок.

Определить необходимость укрепления балок может неспециалист. Основным показателем при этом, кроме упомянутых вибраций или видимых повреждений, служит уровень прогиба, возникающего как под нагрузкой, так и под собственным весом балки. Прогиб может увеличиться после наращивания нагрузки — установки паркета на верхнем этаже или после завоза мебели. В таком случае балки начинают провисать, что не только чревато вибрацией перекрытий, но и может угрожать их обрушением.

Предельно допустимый прогиб балки несложно рассчитать самостоятельно. Самая простая методика — это вычисление показателя в зависимости от длины балки. В частности, уровень прогиба не должен превышать примерно одной трёхсотой части от длины изделия. К примеру, если прогиб составляет 8–10 миллиметров при длине балки в 2,5 метра — это норма. Если же он оказался большим, то, значит, пришло время укрепить или заменить балку.

Наращивание площади сечения балки

Одним из самых популярных способов укрепления балок перекрытий является наращивание их сечения установкой дополнительных деревянных накладок. В основном этот способ применяется в случаях, когда материал балок становится рыхлым вследствие естественного старения или же в результате жизнедеятельности жуков-древоточцев.

Увеличение площади сечения достигается установкой накладок из дерева толщиной не менее 50 мм на ослабленном или повреждённом участке. Отдельные специалисты утверждают, что имеет смысл лишь увеличение сечения по горизонтальным сторонам, то есть сверху и снизу балки, а наращивание толщины изделия по ширине не даёт полезного эффекта.

Перед установкой накладок, как и в случае с другими работами по укреплению балок, следует обработать ослабленные участки противогрибковыми средствами. После противогрибковой обработки нужно снизить до минимума уровень прогиба при помощи домкратов. Непосредственно монтаж накладок эффективнее осуществлять по всей длине балки. Прикрепление осуществляется при помощи болтов или шпилек насквозь.

В качестве усиливающего элемента можно использовать не только дерево, но и металл. В таком случае используются швеллеры или металлические полосы. Последние менее надёжны, чем швеллер, и могут применяться только для усиления небольших участков повреждённых балок.

Усиление пролёта балки с помощью металлических накладок производится по такому же алгоритму, как и в случае накладок из дерева, однако при этом имеет некоторые особенности. В частности, перед установкой металлические накладки обрабатываются антикоррозийным составом. Кроме того, между металлическими и деревянными частями следует устроить гидроизоляционный слой.

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.

Армирование балок углеволокном

Помимо традиционных технологий при укреплении балок достаточно широко применяются инновационные решения, одним из которых является армирование конструкций углепластиками. Внимание: такой метод является единственно возможным способом укрепить балки в случае, если ввиду крайней стеснённости помещений или по каким-то другим причинам наращивание сечения конструкций невозможно или крайне затруднительно.

Несомненное преимущество укрепляющих элементов из углеволокна — это отсутствие необходимости оперировать с габаритными и тяжёлыми металлическими или деревянными компонентами, а также минимальная трудоёмкость работы в целом. Современные углепластики, как и любые композитные материалы, характеризуются большой прочностью и малым весом. Укрепляющие элементы из углеволокна прекрасно справляются со значительными механическими нагрузками. Они выпускаются в разных модификациях — в виде лент, ткани, нитей, пластин или листов.

Армирование балки композитами осуществляется путём наклеивания на неё углеволокна в несколько слоёв. Прикрепляемые слои углепластика прикладываются к поверхности балки друг над другом и по всей её длине. Края наклеенных полос нужно перекрыть поперечными слоями. Наклеивание армирующих компонентов производится до тех пор, пока усиленная балка не станет достаточно жёсткой для того, чтобы противостоять нагрузкам. Монтаж осуществляется с применением эпоксидного клея. После застывания слой по прочностным характеристикам иногда не уступает металлу.

Что делать, если укрепление балок невозможно

Если балки перекрытий не повреждены, однако с трудом выдерживают нагрузку и прогибаются, а их укрепление проблематично или нецелесообразно, нужно рассмотреть вариант обустройства дополнительных балок или поставить подпорки под уже существующие. В этом случае несущая способность конструкций будет усилена перераспределением нагрузки на дополнительные балки или стойки. Последние, естественно, будут передавать нагрузку на перекрытия нижнего помещения.

Новые балки-дублёры точно так же, как и существующие, закрепляются в гнезде, обустроенном в несущей стене. Установка же стоек — хоть и более простая задача, однако она зачастую сопряжена с дополнительным нежелательным эффектом — такие опоры могут загромождать пространство и мешать беспрепятственному проходу по помещению. Важна и визуальная составляющая — опоры желательно декорировать для того, чтобы они гармонично вписались в дизайн помещения.

Итак, мы рассмотрели несколько основных, наиболее распространённых способов укрепления балок. Выбор конкретного метода зависит как от степени износа конструкций и нагрузки на них, так и от умений строителя, наличия необходимого инструментария, финансовых возможностей и свободного времени мастера. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Как рассчитать деревянную балку

В частном домостроении есть 3 вида конструкций, которые необходимо подбирать по расчету. Это фундамент, перекрытие и крыша. Конечно, вы можете сделать это и без расчета, опираясь на свой опыт или из опыт своих друзей и знакомых. Но тогда вы рискуете своей безопасностью или своим «кошельком». Другими словами, конструкции могут не выдержать тех нагрузок, которые на них приходятся, или они возводятся с большой надежностью, чем требуется, и на это идут лишние деньги.

Ниже мы рассмотрим, как можно рассчитать деревянную балку, т.е. подобрать ее оптимальное сечение в зависимости от условий эксплуатации и характеристики материала.

Расчет балок должен происходить в следующей последовательности:

1. Сбор нагрузок на балку.

Сбор нагрузок — это та процедура, без которой не обходится ни один расчет. Процедура эта довольно длинная, поэтому она вынесена в отдельную статью, где приведен пример сбора нагрузок на перекрытие и балку.

Для тех же, кому нужно рассчитать балку междуэтажного или чердачного перекрытия и кто не хочет заниматься сбором нагрузок, существует универсальный метод. Он заключается в том, что для междуэтажного перекрытия можно принять расчетную нагрузку равную 400 кг/м2, а для чердачного — 200 кг/м2.

Но иногда эти нагрузки могут быть сильно завышены. Например, когда строится небольшой дачный домик, на втором этаже которого будут располагаться две кровати и шкаф, нагрузку можно взять и 150 кг/м2. Только это исключительно на Ваше усмотрение.

2. Выбор расчетной схемы.

Расчетная схема подбирается в зависимости от способа опирания (жесткая заделка, шарнирное опирание), вида нагрузок (сосредоточенные или распространенные) и количества пролетов.

3. Определение требуемого момента сопротивления.

Это так называемый расчет по первой группе предельных состояний — по несущей способности (прочности и устойчивости). Здесь определяется минимальное допустимое сечение деревянной балки, при котором эксплуатация конструкций будет происходить без риска наступления их полной непригодности к эксплуатации.

Примечание : в расчете используются расчетные нагрузки.

4. Определение максимально допустимого прогиба балки.

Это расчет по второй группе предельных состояний — по деформациям (прогибу и перемещениям). По данному расчету определяется сечение деревянной балки в зависимости о предельного прогиба, при превышении которого будет нарушена нормальная их эксплуатация.

Примечание : в расчет используются нормативные нагрузки.

Теперь конкретнее. Для того, чтобы рассчитать деревянную балку перекрытия, Вы можете воспользоваться специальным калькулятором или примером ниже.

Пример расчета деревянной балки перекрытия.

Расчет выполняется в соответствии со СНиП II-25-80 ( СП 64.13330.2011) «Деревянные конструкции» [1] и применением таблиц [2].

Исходные данные.

Требуется рассчитать балку междуэтажного перекрытия над первым этажом в частном доме.

Материал — дуб 2 сорта.

Срок службы конструкций — от 50 до 100 лет.

Состав балки — цельная порода (не клееная).

Шаг балок — 800 мм;

Длина пролета — 5 м (5 000 мм);

Пропитка антипиренами под давлением — не предусмотрена.

Расчетная нагрузка на перекрытие — 400 кг/м2; на балку — q_р = 400·0,8 = 320 кг/м.

Нормативная нагрузка на перекрытие — 400/1,1 = 364 кг/м2; на балку — q_н = 364·0,8 = 292 кг/м.

Расчет.

1) Подбор расчетной схемы.

Так как балка опирается на две стены, т.е. она шарнирно оперта и нагружена равномерно-распределенной нагрузкой, то расчетная схема будет выглядеть следующим образом:

2) Расчет по прочности.

Определяем максимальный изгибающий момент для данной расчетной схемы:

М_max = q_p·L 2 /8 = 320·5 2 /8 = 1000 кг·м = 100000 кг·см,

где: q_p — расчетная нагрузка на балку;

L — длина пролета.

Определяем требуемый момент сопротивления деревянной балки:

где: R = R_и·m_п·m_д·m_в·m_т·γ_сc = 130·1,3·0,8·1·1·0,9 = 121,68 кг/см 2 — расчетное сопротивление древесины, подбираемое в зависимости от расчетных значений для сосны, ели и лиственницы при влажности 12% согласно СНиП [1] — таблицы 1 [2] и поправочных коэффициентов:

m_п = 1,3 — коэффициент перехода для других пород древесины, в данном случае принятый для дуба (таблица 7 [2]).

m_д = 0,8 — поправочный коэффициент принимаемый в соответствии с п.5.2. [1], вводится в случае, когда постоянные и временный длительные нагрузки превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок.

m_в = 1 — коэффициент условий работы (таблица 2 [2]).

m_т = 1 — температурный коэффициент, принят 1 при условии, что температура помещения не превышает +35 °С.

γ_сс = 0,9 — коэффициент срока службы древесины, подбирается в зависимости от того, сколько времени вы собираетесь эксплуатировать конструкции (таблица 8 [2]).

γ_н/о = 1,05 — коэффициент класса ответственности. Принимается по таблице 6 [2] с учетом, что класс ответственности здания I.

В случае глубокой пропитки древесины антипиренами к этим коэффициентам добавился бы еще один: m_a = 0.9.

С остальными менее важными коэффициентами вы можете ознакомится в п.5.2 СП 64.13330.2011.

Примечание: перечисленные таблицы вы можете найти здесь.

Определение минимально допустимого сечения балки:

Так как чаще всего деревянные балки перекрытия имеют ширину 5 см, то мы будем находить минимально допустимую высоту балки по следующей формуле:

h = √(6W_треб/b) = √(6·862,92/5) = 32,2 см.

Формула подобрана из условия W_балки = b·h 2 /6. Получившийся результат нас не удовлетворяет, так как перекрытие толщиной более 32 см никуда не годится. Поэтому увеличиваем ширину балки до 10 см.

h = √(6W_треб/b) = √(6·862,92/10) = 22,8 см.

Принятое сечение балки: bxh = 10x25 см.

3) Расчет по прогибу.

Здесь мы находим прогиб балки и сравниваем его с максимально допустимым.

Определяем прогиб принятой балки по формуле соответствующей принятой расчетной схеме:

f = (5·q_н·L 4 )/(384·E·J) = (5·2,92·500 4 )/(384·100000·13020,83) = 1,83 см

где: q_н = 2,92 кг/cм — нормативная нагрузка на балку;

L = 5 м- длина пролета;

Е = 100000 кг/см2 — модуль упругости. Принимается равным в соответствии с п.5.3 СП 64.13330.2011 вдоль волокон 100000 кг/см2 и 4000 кг/см 2 поперек волокон не взирая на породы при расчете по второй группе предельных состояний. Но справедливости ради нужно отметить, что модуль упругости в зависимости от влажности, наличия пропиток и длительности нагрузок только у сосны может колебаться от 60000 до 110000 кг/см2. Поэтому, если вы хотите перестраховаться, то можете взять минимальный модуль упругости.

J = b·h 3 /12 = 10·25 3 /12 = 13020,83 см 4 — момент инерции для доски прямоугольного сечения.

Определяем максимальный прогиб балки:

f_max = L·1/250 = 500/250 = 2,0 см.

Предельный прогиб определяется по таблице 9 [2], как для междуэтажных перекрытий.

Способы сращивания стропил по длине

Правильное сращивание стропил по длине гарантирует безопасность системы в различных условиях эксплуатации.

Применяя для сращивания способы, изложенные в статье, можно построить крышу любой, даже самой сложной конструкции, затратив на материалы минимум денег и используя лесоматериалы стандартных размеров.

Нюансы удлинения кровельных пиломатериалов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Порядок сращивания стропил

В строительном деле есть несколько способов срастить лесоматериалы в длину. На выбор методики сращивания влияет расстояние между стропилами и имеющиеся в наличии крепежные и строительные материалы.

Самым быстрым способом соединить лесоматериалы и увеличить таким образом их длину является стыковка.

Для стыковки торцы обеих досок или брусьев должны быть обрезаны под углом 90 градусов.

Торцы должны предельно точно прилегать друг к другу — это обеспечит максимальную прочность стропила после сращивания.

С обеих сторон от стыка на пиломатериалы накладывают деревянные планки и закрепляют их гвоздями, вбивая крепеж в диагональном порядке.

Вместо деревянных накладок можно использовать металлические пластины с заранее просверленными в них в шахматном порядке отверстиями.

Следующий способ, который можно использовать для сращивания стропил, — метод косого прируба. В основном этот метод используют для соединения пиломатериалов квадратного сечения.

Торцы двух брусьев нужно срезать под углом 45 градусов. Длина среза должна быть вдвое больше ширины бруса.

Острые углы на обеих деталях стачивают под углом 90 градусов, глубина полученных площадок должна составлять 15 % от высоты сечения. Аналогично делают площадки на другом конце косого спила.

Соединив оба элемента, закрепляют место соединения болтом, закрутив его в середину стыка. Круглый проем под болт приходится делать заранее.

При этом важно, чтобы диаметр отверстия был равен диаметру крепежа или был немного меньше — тогда не возникнет люфт, а болт будет крепко держаться в стропиле.

Для сращивания ламелей проще всего использовать метод внахлест. Здесь от плотника не потребуется особой точности и мастерства, так как доски соединяют с нахлестом 100 см.

По всей площади нахлеста в хаотичном порядке вбивают гвозди. Вместо гвоздей иногда используют болты и шпильки.

При использовании такого крепежа приходится заранее просверливать в досках отверстия, но применение болтов и шпилек вместо гвоздей увеличивает надежность конструкции.

Сращивая стропила, нельзя забывать о том, что место соединения должно приходиться на наименее нагруженный участок стропильной конструкции.

Сращенные пиломатериалы нельзя использовать для установки в качестве диагональных стропил, так как этому элементу конструкции приходится выдерживать увеличенные нагрузки.

В то же время нельзя не отметить, что прочность ног, сделанных из сращенного пиломатериала, может превосходить прочность цельных досок или брусьев.

Удвоенные и комбинированные стропила

Нужно отличать сращивание от наращивания. Сращивание — это увеличение исходной длины пиломатериала, наращивание — увеличение диаметра.

Существуют способы, позволяющие одновременно увеличивать и длину, и диаметр стропила. К таким конструкциям относятся спаренные и составные стропила.

Удвоенные и комбинированные стропила — это удлиненные балки, выполненные из досок и используемые для определенных целей. Для удлинения в этом случае используют метод внахлест.

Спаренные стропила соединяют из нескольких обрезных досок, сшивая их в диагональном порядке гвоздями.

Для увеличения длины спаренного стропила его соединяют с аналогичной спаренной конструкцией.

Пиломатериалы в узле соединения должны заходить друг на друга с нахлестом не менее 100 сантиметров.

Такое соединение позволяет создать надежную балку из двух рядов досок, соединенных друг с другом с нахлестом.

Соединения должны располагаться по диагонали, чтобы стыки с обратной стороны накладывались на цельные части досок.

Спаренные стропила не уступают в надежности монолитному брусу, что дает возможность собирать из них каркас вальмовых и полувальмовых крыш.

Комбинированные ноги делают из трех досок. В этом случае между двумя обрезными досками равной длины и толщины укладывают третью.

Дополнительная доска входит в стропильный зазор минимум на один метр, но обычно, для большей надежности, ее вводят на треть собственной длины.

В итоге получается стропило, с одной стороны состоящее из двух планок, а с другой стороны — из одной. Все места соединения прошиваются гвоздями в диагональной очередности или скрепляются саморезами.

Просвет между двумя планками заполняют вставками из обрезков лесоматериала и закрепляют гвоздями в произвольном порядке.

Комбинированные стропила устанавливают тонкой стороной на коньковый прогон, а толстой — на опорную балку.

Комбинированные стропила позволяют экономить материал и достигать нужного диаметра в зависимости от нагрузки на стропильную ногу.

Раздвоенная нижняя часть стропильной ноги дает возможность легко соединять стропило с опорной балкой.

Составные стропила — менее прочная конструкция, чем спаренные, их можно использовать только для возведения скатных кровель. Их не используют в каркасах вальмовых крыш.

Если в процессе работы вам понадобилось удлинить или расширить стропила, то не обязательно вызывать специалистов.

Достаточно использовать один из предложенных в статье способов, и в итоге вы получите конструкцию, не уступающую по прочности крыше, стропильная система которой состоит из цельных досок и брусков.

Как усилить половые лаги: способы и технология

При организации деревянных полов часто используют лаги, особенно это касается помещений, расположенных на 1-м этаже. Они могут выполняться из дерева, железобетона, металла и т. д.

Что такое деревянные лаги

Лаги представляют собой поперечные балки, которые устанавливаются на кирпичи или железобетонное основание. Выполняются из цельного деревянного бруса квадратного или круглого сечения. Для экономии средств некоторые хозяева выполняют их из сращенных досок, установленных на ребро.

Полы, организованные на лагах

Преимущества использования настила на лагах

• При одной и той же высоте подъёма полы, организованные с помощью лаг, имеют намного меньший вес конструкции, например, по сравнению с железобетонными.
• Пол, организованный таким образом, хорошо проветривается.
• Между брусьями настила можно установить скрытые коммуникации.
• Пол, имеющий свободное пространство под настилом, можно дополнительно утеплить и сделать шумоизоляцию.
• Такие полы можно выровнять даже в том случае, если они имеют большой перепад по высоте.
• Пол, который имеет такую конструкцию, может быть легко демонтирован для реставрации.

Чтобы перекрытия были надёжными и долго служили, сечение балок должно быть правильно рассчитано. Для этого можно воспользоваться специальными таблицами.

Таблица расчёта сечения балки

Однако возникают такие ситуации, когда полы необходимо усиливать. Это происходит в следующих случаях:

• увеличивается нагрузка на пол, например, вследствие переоборудования чердака в мансарду;
• поражение несущих деревянных элементов, из которых выполнялся пол, грибковыми заболеваниями иди вследствие повреждения грызунами;
• превышение несущей способности, на которую первоначально рассчитывался пол;
• первоначальный неправильный расчёт сечения деревянных элементов и т. д.

Внимание! Допускается, чтобы пол имел прогиб 1:300. То есть, если балка имеет длину 3 метра и при этом прогиб составляет 10 мм, то это допустимая величина, и усиления не требуется.

Существует несколько способов усиления лаг. Рассмотрим некоторые из них.

?‍♂️ Не менее важная информация по теме: Половые балки

Укрепляем пол с помощью усиления деревянных конструкций накладками

Выполняется в том случае, если в деревянных конструкциях обнаружены трещины или пол начал сильно прогибаться.

Предварительно перед выполнением работ необходимо разгрузить полы, также, возможно, потребуется демонтировать покрытие. Разгрузка конструкции выполняется с помощью установки временных стоек из брёвен, бруса или домкратов. Количество стоек и их сечение зависят от длины пролёта конструкции и нагрузки.

Если лаги выполнены из цельного бревна, допускается установка одиночной стойки в месте прогиба. Если же конструкции составные, то устанавливать нужно несколько стоек. В том месте, где полы провисают, устанавливают домкрат, и с его помощью приводят систему в горизонтальное положение.

Если пол прогнулся из-за того, что изначально использована балка меньшего диаметра, чем требуется, то, используя таблицу, рассчитывают нужную величину диаметра. Далее из нужного значения вычитают диаметр балки. Полученная величина и даст нам минимальную толщину накладки, которую используют для того, чтобы нарастить балку.

Накладка устанавливается с одной или с двух сторон и сшивается со старой конструкцией с помощью болтов с металлическими подкладками. Они нужны для того, чтобы предотвратить разрушение дерева под нагрузкой в месте крепления.

Чтобы усилить пол, вместо деревянных накладок можно использовать металлические. В этом случае используются полосы металла толщиной 10 мм и шириной, на 10–20% меньше ширины лаги. Как и в случае деревянных накладок, металлические устанавливаются с одной или двух сторон конструктивного элемента, только количество крепёжных элементов увеличивают примерно на 25%. Металл перед установкой обрабатывается антикоррозийными составами.

Если усиление выполняется, когда брус повреждён, то необходимо установить подпорку, удалить повреждённый участок, а это место обработать противогрибковыми составами. Также обрабатываются противогрибковым составом и сами накладки.

Усиление балки с помощью деревянных накладок

Усиление можно выполнить с помощью углеволокна, которое используется в том случае, если балка на повреждена грибком, но в ней появились трещины.

В этом случае повреждённая часть обматывается углеволокном, которое фиксируется с помощью специального клеящегося состава, выполненного на основе эпоксидной смолы. Такой материал позволяет усилить конструкцию без увеличения толщины усиливаемого элемента. На нужное место наматывается слой углеволокна 1–5 мм, в зависимости от предполагаемой нагрузки и состояния бруса.

После того как закончены ремонтные работы, опоры удаляются.

Усиление деревянных балок с использованием протезов

Если брус повреждён грибком или насекомыми, то полы можно отремонтировать, усилив конструкцию с помощью протезов. Протез представляет собой специальную небольшую металлическую ферму, которая устанавливается вместо повреждённого участка.

Протезы изготавливаются из швеллера или свариваются с помощью металлических прутков. Для ремонта своими силами в этом случае лучше использовать швеллер, так как он производится стандартных размеров, и необходимо только подобрать подходящий протез. Благодаря своей форме, швеллер отлично противостоит существующим нагрузкам на пол.

Внимание! Для изготовления протеза из металлических прутков необходимо выполнить достаточно сложный прочностной расчёт, и поэтому лучше это дело доверить специалисту.

Часто повреждение происходит в той части бруса, которая опирается на стену, поскольку именно в этом месте лаги подвержены влиянию резких колебаний температуры и повышенной влажности. Если повреждена эта часть конструкции, то, чтобы укрепить полы, используют систему деревянных и металлических протезов.

Перед началом выполнения работ по усилению конструкции повреждённый элемент подпирается опорами. Повреждённый участок вырезается. Срез обрабатывается антибактериальными составами.

Далее подбираются деревянные накладки таким образом, чтобы суммарная толщина конструкции была бы немного больше, чем толщина исходной конструкции. Между накладками вставляется вкладыш. Фиксируется вкладыш к накладкам с помощью гвоздей.

Усиление конструкции с помощью деревянного протеза

Укрепляем полы между этажами

Чтобы укрепить полы, которые располагаются между этажами, можно снизу установить дополнительные опоры, которые заберут часть нагрузки на себя. В этом случае полы смогут нести большую нагрузку.

• Если есть возможность, можно установить дополнительные промежуточные балки. Это также позволит укрепить полы.
• Если есть возможность, можно установить дополнительные промежуточные лаги.

Если нет возможности усилить брус вышеперечисленными способами, то можно разгрузить конструкции, перераспределив нагрузку на дополнительно установленные элементы.