Какой брус для перекрытия выбрать: размеры и процесс монтажа

В частном строительстве межэтажное перекрытие возводится обычно из деревянных балок. Во-первых, материал вполне доступен, во-вторых, отличается небольшим весом, так что с сооружением потолка можно справиться собственными силами и без применения специального оборудования. Ну а, в-третьих, дерево – прекрасный теплоизолятор.

Выбираем брус для перекрытий

О чём пойдет речь:

Балки перекрытия: общие требования

Брус для обустройства потолка применяется и в каркасных, и в бревенчатых, и в брусовых, и даже в кирпичных зданиях. Касается это только малоэтажного строительства – одноэтажный дом с чердаком или мансардой, или 2-, 3-этажное строение.

Какой брус используется для перекрытия?

• Необходимо только хорошо просушенное дерево – уровень влажности не более 20%. При высыхании дерево изменяется в объеме, порой даже коробится, что приведет к деформации потолка.
• Порода дерева, если речь идет о деревянном строении, должна совпадать с породой остальной древесины. Степень усадки и реакция на температурные изменения у разного материала заметно отличается.
• Бруски необходимо тщательно и со всех сторон, не забывая торцы, обработать антисептиками, так как дерево, обычно, подвержено гниению и составляет лакомый кусочек для насекомых.
• Рекомендуется обработать материал также антипиренами – составы увеличивают огнестойкость.

При сооружении балочной системы выполняется еще ряд требований, которые влияют на выбор материала – его размеры и способ изготовления. Так, над помещениями с высокой влажностью балочная система дополнительно гидроизолируется. А если балки разделяют этажи с разным температурным режимом – например, жилой этаж и неотапливаемый чердак, то теплоизоляция должна быть усилена и выполняться по тем же требованиям, что и теплоизоляции стен. В этом случае утеплитель составляет ощутимую дополнительную нагрузку, и брус придется подбирать больших размеров.

Определение нагрузки

Размер бруса для перекрытия между этажами определяется той нагрузкой, которую конструкцию должна выдержать. Одно дело – необитаемый чердак, выполняющий роль воздушной прослойки между крышей и жильем, и совсем другое – мансарда, где совокупный вес мебели, людей, бытовой техники и утепления может достигать значительных величин.

Общая нагрузка составляет сумму массы всех объектом и вес самой конструкции.

Для нежилого чердака расчет будет приблизительно таким:

• если помещение не используется в качестве склада, а в теплоизолятор применялся легкий – минеральная или базальтовая вата, пенополистирол, то собственная нагрузка принимается за 50 кг/кв. м;
• по СНиП стандартная нагрузка во время эксплуатации нежилого чердачного помещения составляет 70*1.3=90 кг/кв. м, с учетом коэффициента запаса;
• соответственно, общая нагрузка вычисляется как 50+90=130 кг/кв. м. На практике величину тут же увеличивают до 150, чтобы обеспечить запас прочности.

Если на чердаке складывают и хранят старые вещи, вплоть до мебели, если используется тяжелый утеплитель, и также при облицовке потолка тяжелым отделочным материалом, эксплуатационную нагрузку увеличивают до 150.

• Соответственно: 50+150*1,3=245 кг/кв. м.

Сделать межэтажные перекрытия в доме из бруса рекомендуется и в тех случаях, когда второй этаж представляет собой жилую мансарду. Однако при вычислениях необходимо учитывать вес мебели, пола на втором этаже, перегородок, если таковые будут, и совокупный вес постоянных обитателей.

• Как правило, общая нагрузка составляет 300–150 кг/в. м.

Если второй этаж состоит из жилых, отапливаемых, активно используемых помещений, то общая нагрузка составит не менее 400 кг/кв. м. Определение сечения бруса как клееного, так и из массива, проводится исходя из полученных величин.

Длина перекрытия

Второй принципиальный вопрос определяющей габариты материала. Параметр этот фиксированный – материал нарезается стандартными отрезками, поэтому расчеты могут привести к тому, что вместо балок будут устанавливаться деревянные фермы.

Параметр состоит из величины пролета и глубины заделывания балки в стену. В кирпичных перегородках балка размещается на глубину в 150 мм, в стенах из дерева – врубается в основание на 70 мм.

Оптимальным сличается пролет в 2,5–4 мм, максимальным – в 6 м. Если величина больше, балки изготавливают из клееного бруса. При очень большой длине пролета могут понадобиться дополнительные опорные конструкции – колонны, перегородки. На фото – перекрытие, собранное из клееного бруса.

Определение параметров

Сечение бруса для перекрытия вычисляют в соответствии с установленнной нагрузкой и величиной пролета. Лучший вариант – сечение в форме прямоугольника, в котором высота и толщина соотносятся как 1,4:1.Ширина может составлять 40–200 мм, а высота – 100–300 мм.

Как правило, подбирают такие размеры, чтобы высота превышала толщину теплоизолятора.

Дистанция между балками колеблется от 30 до 120 см. Зависит она и от полной нагрузки, и от величины листа утеплителя, и элементов подшивки. Кроме того, в каркасной постройке дистанция между балками должна в какой-то мере совпадать с шагом между стойками каркаса.

Балки перекрытия из клееного бруса первого этажа рассчитываются по той же схеме: прочностные характеристики у материалов близкие.

Полученные результаты проверяются по справочной таблице для определения размеров элементов для межэтажных перекрытий. При проверке учитывается, что прогиб для конструкций чердачного типа должен быть около 1/200, и для жилых мансард – 1/350.

На видео вычисление параметров балочной системы проиллюстрировано соответствующими схемами и пояснениями.

Деревянные балки перекрытия: размеры и расчет

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.

Содержание статьи:

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 самостоятельно по формулам (пример приведен ниже), по справочным таблицам (приведены ниже) или с помощью онлайн калькулятора, который легко найти в интернете по соответствующему запросу в поисковике. При этом необходимо учесть, что относительный их прогиб для чердачных перекрытий не должен быть более 1/200, а для междуэтажных – 1/300.

Пример расчета сечения балок

Зная исходные значения (пролет и шаг) можно сделать самостоятельный расчет минимального сечения или проверить достаточно ли будет ранее выбранное.

Например: шаг 0,6 м (Ш), длина пролета — 4 м (L), а у нас есть балки из хвойных пород сечением 100х200 мм (b х h).

Мы проверим подойдут ли они нам при таком шаге для междуэтажного перекрытия (общая распределенная нагрузка 400 кг/м 2 , а допустимый прогиб 1/300).

Определим требуемое сечение балки:

R — расчетное сопротивление древесины хвойных пород на изгиб (142,71 кгс/см 2 );

q = 400 кг/м 2 — общая допустимая нагрузка для междуэтажного перекрытия;

Ш — шаг укладки балок (0,6 м).

q_пог.= 400 х 0,6 = 240 кг*м;

_{M макс.} = 240 х 4 2 /8 = 480 кг*м = 48000 кг*см.

_{S треб.} = 48000/142,71 = 336,3 см 2 .

Необходимо чтобы S_балки был равен или больше S_треб.

_{S балки} = b х h 2 /6 = 10 х 20 2 /6 = 667 см 2 , что больше чем 336,3 см 2 . Следовательно выбранное ранее сечение 10 х 20 см подходит.

Определим прогиб балки.

f = 5q_пог.L 4 /384EJ, где:

Е — модуль упругости древесины вдоль волокон, принимаем равным 10*10 8 кгс/м 2 ;

J — момент для деревянного бруса прямоугольного сечения.

J = b*h 3 /12 = 10*20 3 /12 = 6667 см 4

f = 5*240*4 4 /384*10*10 8 *6667*10 -8 = 1,2 см.

f_доп. = L/350 = 400/300 = 1,33 см, что больше чем полученное фактическое значение f.

Чтобы не утруждать себя подобными расчетами можно приблизительно подобрать подходящее сечение балок по таблицам приведенным ниже.

Таблица 1

Рекомендуемое сечение балок из бруса (s x h), в зависимости от шага их укладки и перекрываемого пролета, при общей расчетной нагрузке 350-400 кг/м 2 (междуэтажные перекрытия), мм:

Шаг,м \ Пролет,м