Способы соединения деревянных балок перекрытия. Как все устроено

Способы соединения деревянных балок перекрытия. Как все устроено

Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна — невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.

Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию. От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.

1. Обеспечить их достаточную несущую способность при расчетных долговременных нагрузках;

Выполнить эффективную межэтажную шумоизоляцию;

2. Если речь идет о перекрытии над неотапливаемым подвалом или под неэксплуатируемым чердаком — организовать достаточно эффективную теплоизоляцию, соответствующую требованиям климатической зоны, в которой вы проживаете.

Первая задача решается подбором оптимальных сечения и шага балок. Максимальная длина деревянной балки перекрытия обычно ограничена 6 метрами — длиной поставляемого производителями бруса камерной сушки; при большем пролете сооружаются промежуточные несущие стены или опорные колонны.

Длина бруса ограничена размерами камер сушки.

Для решения второй и третьей задач межбалочное пространство заполняется утеплителем — стекло- или минеральной ватой, пенополистиролом, эковатой и прочими материалами. Их выбор — тема для отдельного исследования; на нем мы не станем заострять свое внимание.

Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

• На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .

Крепление черепных брусков.

• По ним без крепления укладываются доски толщиной от 25 мм.
• По настилу расстилается пароизоляционная пленка . Она перекрывает и доски настила, и балки.
• Между балками укладывается утеплитель .
• Сверху он застилается гидроизоляцией (чаще всего в этой роли выступает обычный полиэтилен с проклеенными швами между полотнами).
• По гидроизоляции настилается черновой пол — непосредственно по балкам (при достаточной толщине половой доски) или по перпендикулярным им лагам. В первом случае между балками и настилом набивается контробрешетка — рейка толщиной 20 мм, оставляющая под настилом просвет для вентиляции.

Структура утепленного перекрытия.

Как удлинить потолочные балки. Как сращивать брус по длине: основные моменты

Сращивание бруса по длине без нагрузки

Как уже было сказано, это самый простой вариант. Ярким примером является венец стены из бруса. Единственное требование к фиксации – оно ни в коем случае не должно продуваться. Уточним: точки сращивания обязательно должны смещаться от венца к венцу, иначе механическая прочность будет недостаточной.

• Соединение в полдерева (самое элементарное решение). Каждая из составляющих деталей вырезается на половину толщины, причем длина сращивания ни в коем случае не должна быть меньше от поперечного размера бруса. Плотные соединения обеспечиваются прокладкой утеплителя (обычно, джутовой ленты). Часто соединение делается вертикальным, что исключает вероятность продувания.

• Соединение с коренным шипом (несколько сложнее). На одной из деталей вырезается шип, имеющий размер в 1/3 толщины бруса, на второй делается соответствующий паз.

• Соединение шпонкой. Еще один эффективный способ сращивания венца. Пазы выбираются на двух брусьях; после укладки венца вбивается деревянная шпонка.

Сращивание бруса по длине – нагрузка на сжатие

Такой тип нагрузки характерен для разных колон и строек. Здесь перед строителем возникает сразу две задачи:

• Исключить увеличение сечения детали.
• Избежать взаимного смещения разных элементов конструкции.

Чтобы достигнуть вышеперечисленных целей на торцах бруса делается замок.

Первый вариант замка сильно напоминает соединение в половину дерева. Но скосы на торцах существенно меняют его свойства. В результате, увеличенная нагрузка на сжатие только усиливает конструкцию.

Еще одно решение – косой натяжной замок, заинтересует тех, что исключает вероятность рассоединения деталей во время растягивающей нагрузки. К примеру, это полезно для опоры навеса, имеющего высокую парусность.

Более того, элементы, которые образуют колонну, могут фиксироваться шипованным соединением. В таком случае наращивание бруса всегда начинается с нарезки на нем косых шипов. После чего детали садятся на клей. Высокая прочность склеивания достигается прессованием соединения и большой площадью поверхности шипов.

Нагрузка на растяжение и изгиб

Стоит отметить, что нагрузки на растяжение для деревянных конструкций – это скорей исключение, чем правило. Специфика эксплуатации заставляет разделить технологии сращивания бруса по длине в зависимости от того, что именно за элемент изготавливается.

Открытые балки

Для деревянного строительства они довольно типичны. Специфика здесь точно такая же, что и в случае колонн: фиксация ни в коем случае не должна увеличивать сечение балки.

Исключить рассоединение брусьев во время нагрузки на растяжение позволяет прямой накладкой замок. Косой накладкой замок перекладывает эту функцию на другие крепежные элементы – болты и шпильки. Они стягивают половины замка в одной точке, по центру. Для дополнительной фиксации применяется клей.

Прогоны, стропила

Здесь картина совершенно отличается: во время эксплуатации стропильная система скрыта от глаз обитателей дома. По этой причине здесь допустимы разные способы сращивания, которые увеличивают сечение бруса.

• Обычное соединение внахлест подразумевает, что брус имеет небольшую толщину (что типично для стропил). Длина нахлеста должна быть втрое больше ширины доски или бруса. Для фиксации применяются шпильки или болты.

• Сращивание встык также практикуется, но с усилением соединения боковыми накладками, которые могут быть сделаны из толстой фанеры или доски; могут применяться и перфорированные пластины, состоящие из оцинкованной стали.

Как выполнить соединение своими руками, которое будет красивым и прочным? Сама методика нами была досконально изучена: на торцах деталей формируются шипы фрезерованием, затем они склеиваются встык.

Внимание! Прессование обязательно, и на него должно отводиться не меньше 5-6 секунд. После этого детали надежно фиксируются в неподвижном положении на весь период высыхания клея.

Но результат во многом зависит от многих нюансов:

• Брусок подбирается по текстуре и цвету.
• Порода древесины обязательно должна быть одинаковой. Показатель влажности может отличаться в пределах 3%.
• Дефекты на сращиваемых элементах размещаются только с тыльной стороны.
• Между склеиванием и нарезкой шипов должно пройти не больше суток. Иначе неравномерная сушка скажется на качестве клеевого шва и точности подгонки шипов.
• Выдавившиеся во время прессования излишки клея немедленно удаляются. После его высыхания выполнить очистку детали будет гораздо сложнее.

Сращивание балок перекрытия по длине. Основные требования к перекрытиям

1. Конечно же, на первом месте находится прочность.

Перекрытия не только должны выдерживать свой вес, им необходимо еще и нести определенные нагрузки. А если опорами для перекрытий будут каркасные стены, это имеет большое значение.

Так, по всем правилам, любые междуэтажные перекрытия, организованные в жилых зданиях, обязаны выдерживать общую, но равномерную по всей площади нагрузку в размере около 200 кг/м² на практике обычно строят перекрытия, готовые и к более высоким нагрузкам. Зато чердачные перекрытия менее прочные. Усиливать ли перекрытия или нет – это зависит от того, что именно будет находиться в комнате – рояль, шкаф, тренажеры и т.д.

При монтаже перекрытия должна предусматриваться достаточная степень его звукоизоляции,‭ ‬величина которой устанавливается нормами или специальными рекомендациями по проектированию зданий того или иного назначения.‭

2.Жесткость. Кроме того, что перекрытие должно выдерживать нагрузки, оно не должно прогибаться под ними. Если же перекрытия прогибаются, они рано или поздно могут подвергнуться деформации, что приведет к разрушению.
3.Тепло- и звукоизоляция. Смонтированные перекрытия должны обеспечивать и защиту помещения от проникновения в него как воздушного, так и ударного шума из нижеразмещенных комнат. Для этого при организации перекрытия используется специальный минеральный или любой другой утеплитель, который обеспечивает погашение шума любого вида, а так же сохраняет тепло в помещении. Стандартным размером слоя утепления является 150 мм. При устройстве подобных конструкций применяют и различные инструменты. Это:

• бензопила;
• угольник;
• топор;
• молоток;
• электродрель;
• строительный нож;
• стамеска.

Сдвоенные балки перекрытия. Два серьезных недостатка деревянных двутавров о которых мало кто знает

Добрый день, уважаемые гости и подписчики моего канала!

Я уже писал о том, что у нас в доме перекрытие по деревянным балкам. В то время, для пролета 4,6 м. я выбрал брус сечением 150*200 с шагом 70 см. Это решение пришло не сразу, долго размышлял, но изучив все особенности, плюсы и минусы каждого из вариантов — все же остановился на цельном брусе.

Теперь о двутавре…

Двутавровая деревянная балка — изобретена очень давно и использовалась как балка для большепролетных промышленных зданий и сооружений, вторую жизнь у нас эти балки приобрели сравнительно недавно. Сейчас, они очень распространены в каркасном и деревянном домостроении. Этот конструктивный элемент в поперечном разрезе выглядит в виде буквы "Н" и обладает очень высокой несущей способностью.

Такие элементы применяются при строительстве межэтажных перекрытий и кровель, как в деревянных, так и в каменных домах. Нужно отдать должное, что двутавровая балка практически не подвержена прогибу при вдвое меньшем весе, чем цельный брус, а длина изделий достигает 13 м.

Но, не так всё хорошо, как может показаться на первый взгляд. Очень много информации обычному потребителю просто не договаривается и что печальнее всего, производитель об этом знает!

Предлагаю рассмотреть, как работает двутавр.

Его конструкция имеет зону растяжения, зону сжатия и центральную перегородку (стенку). Стенка выступает как ребро жесткости, которое надежно зажато между брусками, установлено в паз и приклеено к ним эпоксидным клеем. При нагрузке, нижний брусок берет на себя все растягивающее усилие и это единственный элемент, который несет данную нагрузку.

Поэтому, первый момент заключается в пожаробезопасности.

Пожаробезопасность

Под действием температуры, несущая способность двутавра теряется уже через 3-4 минуты, а это в 10 раз быстрее, чем теряется прочность обычного цельного бруса тех же габаритов.

Проблема в том, что достаточно нескольких минут, чтобы перегорел брусок нижнего пояса, работающий на растяжение. После чего, конструкция резко обрушивается. С цельным брусом всё иначе — под действием огня, брус обугливается, а нагрузка постепенно перераспределяется по не обугленной части сечения, размер которого уменьшается не так стремительно, в отличие от двутавра.

Во-вторых, эпоксидный клей между стенкой и бруском перестает работать уже при температуре 87 град., стенка двутавра вылетает из посадочного гнезда, отделяясь от верхнего и нижнего поясов. Остаются две струнки, которые уже не способны держать нагрузку:

Чтобы защитить двутавр, нужно распрощаться с очень хорошей суммой денег, поскольку обычная химия на полках наших магазинов, наносимая кисточкой — не поможет, она лишь задерживает начало обугливания на несколько минут, но не влияет на его скорость.

Для защиты двутавров применяются специальные огнеупорные материалы, которые стыкуются к боковым граням стенки двутавра и нижнего бруска и не дают быстро распространяться огню:

Второе — стенка двутавровой балки

Несмотря на великолепную несущую способность балки, стенка двутавра является самым слабым звеном. Проверку на прогиб двутавр проходит со свистом, а проверка стенки на срез по формуле Журавского (сопромат) показывает, что если у нас имеется короткий участок под высокой нагрузкой — стенка балки попросту срезается и не выдерживает касательных напряжений, при том, что цельный брус проходит эти расчеты с запасом.

Стенка из фанеры ведет себя лучше, поскольку сам материал гораздо прочнее, чем ОСП. Но, производитель упорно применяет ОСП, удешевляя производство.

Поэтому, проектировщики перестраховываются и мы частенько можем видеть на стройках усиленные двутавровые балки с боковыми накладками из фанеры или того же ОСП, как на рисунке ниже (вариант "а"):

Возникает тогда вопрос, а зачем нам вообще дорогущий деревянный двутавр, который нужно дополнительно усиливать? Ведь можно приобрести обычный брус на любом строительном рынке и опоясать его металлической фермой из уголка (вариант "б"), что выйдет по цене чуть-чуть дороже, а несущая способность и пожаробезопасность — гораздо выше. А еще дешевле выйдет обычный брус с боковыми накладками из фанеры (вариант "в") на столярный клей и оцинкованные саморезы в шахматном порядке!

Считаю, что применяя деревянный двутавр, нужно дополнительно обеспечивать защиту от огня и усиливать его накладками по обе стороны балки. Что говорить об ОСП, если даже стенку металлического двутавра выгибает или перекашивает полку.

Провисли балки перекрытия. Как устранить прогиб чердачных балок? (2 отличных способа, после которых: «Как будто ничего и не было!»)

Добрый день, уважаемые гости!

В феврале этого года, я публиковал статью "Расчет деревянной балки на прогиб", где простым языком на примере выбранной балки описал расчет и в конце статьи привел табличку с предельными прогибами балок по эстетико-психологическим показателям. Но, что это такое?

Дело в том, что дерево обладает достаточно хорошей прочностью, но оно очень гибкое. Такая балка способна держать приличную нагрузку, но очень сильно прогибаться, что хозяину будет действовать на нервы и казаться, что потолок вот-вот упадёт. Именно для этих целей и введены нормы (СНиП) по допустимому прогибу с точки зрения эстетики и психологии человека.

Величина провиса очень сильно зависит от величины пролета и от приложенных к балке нагрузок. Чердак заполняется хламом за несколько лет и получается так, что мы не рассчитывали на ту нагрузку, которая уже по факту действует на наши балки или вовсе не рассчитывали ничего, а установили балки "на глазок".

Теперь о том, как же устранить прогиб чердачных балок, да еще и без постоянных подпорок и колон со стороны жилого этажа?

Первым делом, нам нужно расчистить чердак от хлама. А здесь можно найти для себя кучу полезных вещей, забытых 10, а то и 20 лет назад :-)))

Далее, аккуратно выравниваем провисшие балки с помощью временных подпорок снизу. Многие используют домкраты, но вполне возможно это сделать и с помощью клиньев. Если прогиб по всему потолку, то выравниваем его с помощью поперечного бруса и нескольких подпорок:

В реставрации перекрытий есть варианты, когда деревянные балки заключаются в металлические каркасы, сваренные из уголков, или армируются стальными полосами, но описываемые в статье способы предполагают устранение прогиба без использования металлоконструкций.

Ниже, привожу разрез нашего чердачного помещения:

Итак, способ №1 — Организация ферм

Здесь имеется несколько вариантов (А и Б).

Вариант А. Исключаем полезное пространство чердака и увеличиваем жесткость деревянных перекрытий и стропильной системы за счет подкосов и стоек.

Легко можно выполнять конструкцию без подкосов — с одной центральной стойкой. Подобные фермы обладают очень хорошей жесткостью и такие перекрытия уже не провиснут. Таким образом, мы убираем прогиб не колонной или стойкой снизу, а благодаря ферме на чердаке.

Все узлы крепления стандартные и в них используются:

• гвоздевые пластины;
• перфорированные пластины с усиленными саморезами;
• глухари;
• гвозди с загибом острия с обратной стороны.

Вариант Б. С помощью данного варианта можно оставить чердак, но уже меньшего объема за счет усиливающих элементов — стоек по обе стороны. Получается конструкция, подобная мансарде:

Способ №2 — Увеличение сечения балки

Здесь, требуется нарастить балки по высоте со стороны чердачного помещения, пожертвовав высотой перекрытия. Есть два варианта:

В данном варианте, креплению уделяется очень большое внимание, поскольку мы из двух балок стремимся сделать одну и включить обе балки в совместную работу — нужно заставить их работать как единый механизм.

Усиление балок перекрытия. Способы укрепления перекрытий

Увеличить несущую способность балок межэтажных перекрытий можно двумя путями: усилив или разгрузив их.

Усиление балок

Способов, как усилить балки перекрытия второго этажа, несколько.

• Увеличение сечения деревянными накладками.

Наиболее эффективным решением станет наращивание сечения балок по нижней горизонтальной плоскости с обязательным условием создания опоры для накладок. Для этого нужно либо углубить опорные гнезда в несущих стенах, либо использовать специальные стальные крепления или уголки. Доски расчетной толщины прибиваются к нижней грани бруса по всей его длине.

Опорный уголок из оцинкованной стали Источник i.ytimg.com

При незначительном прогибе возможно наращивание сечения путем установки на балку боковых накладок толщиной 50 мм. Перед этим под точку её максимального прогиба устанавливают подпорку и поднимают её домкратом до выравнивания бруса. Затем фиксируют его в этом положении, установив с обеих сторон доски и стянув их шпильками.

Укрепление боковыми накладками Источник i.ibb.co

На заметку! Вместо деревянных накладок можно использовать металлические швеллеры, уголки или полосы, которые перед монтажом нужно обработать от коррозии и проложить между деревом и металлом слой гидроизоляции.

• Армирование углепластиком.

Полотно из этого современного композитного материала, наклеенное в несколько слоев, позволяет очень качественно решить задачу, как усилить балку перекрытия из дерева. Приклеивают углепластик эпоксидным клеем, перекрывая стыки полос поперечными слоями. После застывания клея он превращается в прочный и жесткий каркас, практически не уступающий металлу и отлично противостоящий нагрузкам.

Достоинство этого способа в простоте монтажа и отсутствии необходимости в монтажных инструментах.

Углеволокно используют для усиления самых разных конструкций Источник u10.filesonload.ru

• Протезирование стальной арматурой .

Этот способ больше подходит для тех случаев, когда у балок повреждены торцы, что часто происходит при их некачественной гидроизоляции в опорных гнездах. Их заменяют протезами из спаренных ферм, изготовленных из стальной арматуры сечением не менее 10 мм.

Перед тем как укрепить потолок в доме с деревянными перекрытиями, под поврежденную балку устанавливают временную поддерживающую опору и разбирают перекрытия снизу и сверху на 1,5 метра от стены.

Сгнивший торец срезают, а в проем вертикально вводят протез. Затем его разворачивают, устанавливая в горизонтальное положение и надвигая на балку, после чего свободный конец задвигают в опорное гнездо в стене. Скрепляют протез с балкой гвоздями.

Схема установки стального протеза Источник i.ibb.co

Требования к лагам для пола и правила их выбора

Обратите внимание! Длина протеза не должна превышать 120 см, вместе с тем она должна быть больше двойной длины срезанного торца на 10%. То есть, этот метод может применяться, только если длина поврежденного конца балки не более 50-55 см.

Перераспределение нагрузки

Уменьшить нагрузку на несущие лаги можно, установив под них опоры либо смонтировав под перекрытием дополнительные балки.

• Монтаж промежуточных опор или подкосов.

При этом способе нагрузка через опоры частично передается на нижележащие перекрытия или боковые стены, поэтому предварительно нужно убедиться в том, что они её выдержат. Он редко используется для укрепления перекрытий второго этажа, так как стойки и подкосы трудно вписать в интерьер первого этажа, к тому же они создают неудобства для передвижения по комнате. Но это лучшее решение, как усилить лаги пола от прогиба в деревянном доме.