Расстояние между балками перекрытия в деревянном доме

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.

Балки перекрытия различных типов

Обычно, пролеты между этажами, опираются на стены только двумя своими сторонами. Это обстоятельство заставляет вести расчет балок перекрытия более точно, чем при расчёте деталей первого этажа, где опорой будет служить достаточное количество столбов или вообще будут использованы специальные плиты.

Общая технология расчета

Расчет балки перекрытия нужно производить, с учетом всех возможных нагрузок, которым она будет подвергаться. Для этого, следует сложить между собой несколько разных видов оказываемого давления, каждый из которых будет рассчитываться отдельно.

Общий вес конструкции, оказывающей давление на конструктивный элемент.

В этом компоненте нужно учесть вес, который прибавит последующая отделка. Это и пароизоляционные материалы, и покрытие пола – линолеум, ламинат и подобные им материалы, а так же утепление. Еще, давление будут оказывать все ограждающие конструкции. Это материал, из которого будут изготовлены стены.

При расчете, необходимо точно знать толщину используемого материала и его плотность, для последующих вычислений. Так же нужно точно рассчитывать вес всех указанных выше типов значений в совокупности.

Расчет временной нагрузки.

Сюда можно включить все предметы, которые можно перемещать, убирать или добавлять в процессе использования помещения. Это может быть мебель, все люди, которые будут одновременно находиться в помещении и прочее. Одномоментная распределенная нагрузка для жилых зданий, изготовленных из железобетона, например, составляет 150 кг/м2.

Вычисление общего расчетного значения.

Определение общего значения, осуществляется с применением таблиц коэффициентов и величин, входящих в СНиП. Применив данные из таблиц к конкретному виду постройки, можно получить величину давления на квадратный метр площади. Делается это, умножением приведенных в таблицах коэффициентов на полученные значения.

Последним этапом в определении итоговой величины, будет сложение полученных нормативных и расчетных данных. Расчетное или нормативное значение, полученное в кг/м2 нужно умножить, на длину пролета. В итоге получается число, которое определяет несущую способность балки.

Виды перекрытий

Каждую разновидность этого элемента сооружения, нужно тщательно рассчитать, чтобы в дальнейшем не прогнулся пол или потолок, не произошло геометрического изменения всей постройки, и чтобы прочность оказалась на должном уровне.

При вычислении, необходимо учитывать не только нагрузки, которым будет подвергаться эта часть постройки, но и материал, из которого она сделана. Это определяет ее несущую способность.

У разных материалов значения прочности разные, как и у поверхностей, которые в итоге будут получены с их применением. Есть несколько основных видов балок, которые используются наиболее часто:

Деревянные

Наиболее часто применяемое решение в частных домах. Как в брусовых, так и в бревенчатых или каркасных сооружениях.

Существует ряд ограничений на использование именно деревянных элементов:

• Длина пролета. Обычно – не более пяти метров, если они используются для междуэтажных пролетов
• Для чердачных помещений, длина пролета может составлять не более шести метров

Для всех деревянных деталей в строительстве, есть важный параметр – сечение. Какое конкретно потребуется для сооружения, определяется, исходя из нагрузки, которую будет получать этот элемент конструкции.

Например — при сооружении перекрытия шириной 3 метра и при используемых балках 6*20 расстояние между ними должно быть 1,25 м. для межэтажного перекрытия и 1,85 м. — для чердачного

Приведенные в таблице значения следует учитывать еще на этапе проектирования. Вместе с сечением, нужно учесть еще один параметр – расстояние между этими деталями дома. Оно будет тем меньше, чем больше ширина пролета.

Для расчета расстояния между конструктивными элементами, надо учесть еще и толщину досок, которые будут использованы для сооружения пола. При толщине, меньшей, чем 28 миллиметров, расстояние между деревянными балками не должно превышать 50 сантиметров.

Металлические

Перекрытия, сооруженные по металлическим балкам, получаются тоньше, достаточно надежны и служат дольше деревянных. Но применяются металлические балки перекрытия гораздо реже.

Вес и подверженность коррозии, ограничивают область их применения. Также, на применяемость этого типа конструктивных элементов, влияют более низкие звукоизолирующие и теплоизолирующие характеристики.

Но, есть и положительные качества таких конструкций:

• Возможность создавать пролеты более 6 метров длиной
• Негорючесть
• Невосприимчивость к таким биологическим процессам, как гниение или плесень
• Повышенная, по сравнению с деревянными, прочность

Несмотря на некоторые положительные характеристики, они не стали слишком популярны среди тех, кто строит свой дом. В основном, это произошло из-за достаточно высокой цены и необходимости применения специальной подъемной техники при строительстве.

Если же говорить о строительстве больших многоквартирных зданий, то здесь сыграла роль именно цена. Дома выходят достаточно дорогими. Но, при использовании технологии монолитного домостроения, выбор этого вида конструкций оправдан, так как там можно достигнуть экономии за счет других моментов в строительстве.

Железобетонные

Такой тип конструктивных элементов, применяется при строительстве многоэтажных сооружений. Экономически, их использование приносит ощутимое снижение затрат на строительство. Есть и другие плюсы:

• Возможность создания больших, длиной до 7,5 метров, пролеты
• Прочность полученной поверхности будет очень высокой

К минусам можно отнести только необходимость использования подъемной техники в виде кранов. Перекрытия создаются с использованием пустотных или легкобетонных плит.

Заключение

Применение каждого из видов деталей конструкции, должно иметь четкие основания. Основывать выбор нужно на том, какие размеры будут иметь применяемые балки перекрытия, из чего будет возводиться сооружение, и даже учитывать расстояние между этими частями перекрытия, которое можно получить в итоге.

Все эти факторы повлияют не только на сложность проектирования, но и на итоговую цену всего сооружения.