Строение перекрытий и применяемые для их сооружения материалы в полной мере зависят от конструкции здания. В зданиях каркасной или каркасно-щитовой конструкции перекрытия делают деревянными, так как каркас дома не рассчитывают на более тяжелые нагрузки. Здесь с уверенностью можно сказать, что перекрытие тоже является ограждением, с той лишь разницей, что расположена она в горизонтальной плоскости. Несмотря на это, порядок монтажа перекрытия несколько отличаются от стеновых конструкций.
Несущей основой каркаса деревянного перекрытия являются потолочные балки, которые входят в схему силового каркаса здания. Они воспринимают нагрузку собственного веса, заполнения, а также эксплуатационные нагрузки, передавая их на прогоны или столбы.
:
А - чердачное перекрытие с "черным" потолком; Б - чердачное с подшивным дощатым потолком и ходовым настилом; В - междуэтажное перекрытие без звукоизоляции; Г - перекрытие с повышенной звукоизоляцией; Д - цокольное перекрытие с дощатой подшивкой;
1 - слой теплоизоляции; 2 - слой пароизоляции; 3 - "черный" потолок; 4 - подшивка; 5 - ходовой настил; 6 - пол; 7 - балка; 8 - сухая засыпка; 9 - подстилка; 10 - упругая подкладка; 11 - черепной брусок
:
1 - балки; 2 - прогон; 3 - болт; 4 - шип; 5 - полосы; 6 - столб; 7 - подушка
Для устройства перекрытий подбирают балки, несущая способность которых отвечает предъявляемым требованиям. Балки изготавливают из кругляка, обработанного на четыре канта, бруса или досок толщиной 60-80 мм, установленных на ребро. Допускается применение спаренных досок толщиной 50 мм, которые "сшивают" между собой гвоздями или металлическими скобами. Еще лучше, если сформировать из досок двутавр или коробчатую конструкцию. При больших пролетах среднюю часть балок опирают на внутренние стены или на промежуточные столбы. В любом случае на выбор несущих балок накладывает отпечаток величина нагрузок. Допустимые сечения балок междуэтажных и чердачных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг на 1 м 2 .
| Допустимые сечения балок междуэтажных и чердачных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг на 1 м2 | |||
| Ширина пролета, м | Расстояние между балками, м | Диаметр бревна, см | Сечение брусков, см |
| 2 | 1 | 13 | 12*8 |
| 0,6 | 11 | 10*7 | |
| 2,5 | 1 | 15 | 14*10 |
| 0,6 | 13 | 12*8 | |
| 3 | 1 | 17 | 16*11 |
| 0,6 | 14 | 14*9 | |
| 4 | 1 | 21 | 20*12 |
| 0,6 | 17 | 16*12 | |
| 4,5 | 1 | 22 | 22*14 |
| 0,6 | 19 | 18*12 | |
| 5 | 1 | 24 | 22*16 |
| 0,6 | 20 | 18*14 | |
| 5,5 | 1 | 25 | 24*16 |
| 0,6 | 21 | 20*14 | |
| 6 | 1 | 27 | 25*18 |
| 0,6 | 23 | 22*14 | |
| 6,5 | 1 | 29 | 25*20 |
| 0,6 | 25 | 32*15 | |
| 7 | 1 | 31 | 27*20 |
| 0,6 | 27 | 26*15 | |
Нагрузки на перекрытия складываются из их собственной массы и временных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации дома. Собственная масса междуэтажных деревянных перекрытий зависит от конструкции перекрытия, применяемого утеплителя и обычно составляет 220-230 кг/м2, чердачных - в зависимости от массы утеплителя составляет 250-300 кг/м2. Временные нагрузки на чердачное перекрытие принимаются за 100 кг/м2, на междуэтажное - 200 кг/м2. Для того, чтобы определить полную нагрузку, которая приходится на один квадратный метр перекрытия в процессе эксплуатации дома, складывают временную и собственную нагрузки, и их сумма является искомой величиной. В зависимости от несущей способности балок, длины их пролета и величины эксплуатационных нагрузок выбирают расстояние между балками, которое обычно лежит в пределах 0,5-1м.
:
1 - гипсокартонные листы; 2 - щит перекрытия из шпунтованных досок; 3 - слой гидроизоляции; 4 - слой звукоизоляции; 5 - балка; 6 - лага; 7 - доски пола; 8 - черепные бруски балки
Простильный настил устраивают для нежилых помещений, так как шумопоглощающие и теплоизоляционные свойства такого перекрытия довольно низкие. Суть перекрытия состоит в том, что между несущими балками нашивают настил из досок, служащий полом чердака. Подшивное перекрытие чаще всего применяют в дачных домиках мансардного типа, которые эксплуатируются сезонно, и к теплоизоляционным свойствам перекрытия не предъявляются высокие требования. Суть перекрытия состоит в том, что с обеих сторон балок крепят настил из шпунтованных досок. Шумопоглощающий слой укладывают прямо на доски нижней подшивки. Нижний настил служит потолком нижнего этажа, а верхний - полом мансардного. В случаях, когда нижний настил, который служит потолком первого этажа, планируется штукатурить, то доски следует брать нешпунтованные и между ними оставлять зазор. Чтобы в досках настила при высыхании штукатурки не образовывались трещины и их не коробило, по всей длине делают надколы, в которые забивают деревянные клинья. Штукатурят подшивные потолки по драни.
Рис. 112. :
А - с утеплителем: 1 - балки; 2 - черепные бруски; 3 - черный пол; 4 - пергамин; 5 - утеплитель; 6 - пергамин; 7 - доски пола;
Б - накат на черепных брусках с звукоизоляцией: 1 - балки; 2 - черепные бруски; 3 - подшивка потолка; 4 - щиты наката; 5 - звукоизоляиця; 6 - пергамин; 7 - доски пола;
В - накат на балках без черепных брусков: 1 - балки; 2 - дощатый настил; 3 - пергамин; 4 - утеплитель; 5 - черновой пол; 6 - чистовой пол
:
А - из обрезков; Б - из брусков; В - с усилением металлическими скобами; Г - при помощи продольных выборок
Засыпка по доскам нижнего настила может отрывать доски от балок, поэтому ее вес ограничивают. При устройстве таких потолков можно применять засыпку только с низким объемным весом (опилки, лузга и т.п.) Перекрытия с устройством наката сооружают для жилых домов, когда требования к изоляционным свойствам ограждающей конструкции повышенные. Этот тип перекрытий более полно отвечает звукоизоляционным и теплосберегающим требованиям. Для этого по несущим балкам устанавливают накат, который служит для восприятия нагрузки от утепляющего слоя и для передачи ее на балку. Накаты могут быть в виде щитов, собранных из продольных или поперечных досок. Щиты опираются на пробоины (черепные бруски), прибитые к боковым граням балок. Монтаж перекрытия начинают с установки несущих балок. Деревянные балки укладывают, как правило, по короткому сечению пролета по возможности параллельно друг другу и с одинаковым расстоянием между ними. При этом расстояние между балками должно соответствовать расстоянию между несущими стойками силового каркаса стен. Укладку балок ведут "маячным" способом - вначале устанавливают крайние балки, а затем промежуточные. Правильность положения крайних балок выверяют уровнем или ватерпасом, а правильность промежуточных - рейкой и шаблоном. Балки не должны иметь пороков, влияющих на их прочностные характеристики (большое число сучков, косослой, свилеватость и т.д.). Балки подвергают обязательному атисептированию и противопожарной пропитке.
:
1 - плинтус; 2 - балка (60x180 мм); 3 - доски половые шпунтованные (40 мм); 4 - засыпка керамзитом; 5 - слой толя или рубероида; 6 - накат из досок (25 мм); 7 - черепной брусок (50x50 мм); 8 - просмоленная доска (200x50 мм); 9 - сливная доска (200x50 мм); 10 - гидроизоляция (2 слоя рубероида на горячей битумной мастике); 11 - просмоленная доска 100x40 мм; 12 - настил из досок толщиной 30 мм; 13 - подшивка из досок (25 мм); 14 - доски шпунтованные (30 мм); 15 - лаги 80x40 мм через 400 мм; 16 - прокладка толщиной 25 мм через 500 мм; 17 - слой цементно-песчаного раствора толщиной 20-50 мм; 18 - дощатый настил (40 мм)
Балки перекрытия врубают в бруски верхней обвязки каркаса стен над несущими стойками каркаса (рис.114). Концы балок выводят за пределы стены для образования карнизного свеса, который защитит стены от атмосферных осадков. Черепные бруски прибивают к боковым сторонам балок, выравнивая их нижнюю часть в одной плоскости с балками. Для этого обычно берут бруски сечением 40x40 или 40x50 мм из древесины хвойных пород. Крепление черепных брусков должно быть надежным, чтобы выдержать вес изолирующей засыпки. Вместо черепных брусков можно прибивать уголковую сталь, на одну из полок которой устанавливают щиты наката. В качестве наката можно использовать однослойные щиты из бакелизированной фанеры, доски, горбыли, фибролитовые, гипсошлаковые и другие листовые материалы, способные выдержать вес засыпки, и т.д. Пластины наката плотно подгоняют одна к другой. Чаще всего на торцах подстилающих досок выбирают четверть, чтобы нижняя поверхность их была в одной плоскости с поверхностью балки. Сооружая накат и настил, следует помнить, что чем больше деревянных элементов имеется в перекрытии, тем больше возрастает вероятность их вибрации при нагрузках, что становится дополнительным источником шума. Чтобы снизить эту вероятность, все элементы наката и настила целесообразно соединять в шпунт.
По накату настилают слой толя или пергамина, по которому укладывают теплоизоляционный материал: минеральную вату, гранулированный шлак, перлит, керамзит или другой вид утеплителя, свойства которых мы уже рассматривали. Утепляя чердачное перекрытие, пористые сыпучие материалы (шлак, керамзит и т.д.) обрабатывают сверху жидким песчано-известковым раствором для образования корки. Корка будет служить защитным слоем от пыли. Вид утеплителя и его толщину определяют в зависимости от расчетной наружной температуры воздуха, пользуясь для этого таблицей 20.
| Таблица 20. 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 |
Потолок подшивают досками, листовыми материалами (ДВП, ДСП, гипсокартон) или одним из видов декоративных панелей, поступающих в современную торговую сеть. Подшивка гипсокартонными листами увеличивает огнестойкость конструкции. Верхний настил лучше делать двойным. Сначала настилают доски толщиной 20 мм, по ним укладывают картон и только после этого настилают пол второго этажа. На чердаках, которые не предполагается эксплуатировать, верхний настил можно и не выполнять. Вместо него устанавливают доски в местах предполагаемого аварийного прохода. Такой настил называют проходными досками.
К недостаткам всех деревянных перекрытий следует отнести их повышенную чувствительность к условиям эксплуатации. Особенно это проявляется в цокольных перекрытиях. Дело в том, что любая конструкция перекрытия с полом обладает в той или иной степени паронепроницаемостью. Поэтому при соответствующей влажности воздуха и достаточной величине перепада температур внутри дома и снаружи начинается конденсация паров. Пары, конденсируясь на деревянных конструкциях, вызывают их насыщение влагой и становятся причиной загнивания древесины. Чтобы это устранить, в цокольной части дома устраивают продухи для вентиляции подполья или оборудуют специальные вентиляционные колодцы.
Особое внимание следует уделить деревянным перекрытиям в помещениях с возможным увлажнением (санузлы, ванные комнаты и т.д.). В таких помещениях перекрытия лучше выполнять с гидроизоляционным слоем, концы которого поднимаются кверху на высоту не менее 100 мм. В полу помещения можно установить сливной трап, через который будет самопроизвольно удаляться пролившаяся вода. Балки снизу закрывать не следует, так как отсутствие вентиляции может привести к образованию сырости и плесени. Отсутствие нижней подшивки даст возможность контролировать состояние перекрытия.
Деревянные перекрытия
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.
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. 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, 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.
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.
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 наизготовление перекрестного перекрытия
расходуется меньшее количество пиломатериалов, чем на традиционное, при одинаковой несущей способности перекрытий
.
Конструктивные различия перекрытий наблюдается при их утеплении. Междуэтажное перекрытие
не утепляют, чердачное (с холодным чердаком) - утепляют с устройством нижнего пароизоляционного слоя, а надподвальное - утепляют с устройством верхнего пароизоляционного слоя.
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
. 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. 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 используют ДСП и строительную фанеру. 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. 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. 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.
Если проектируется строительство двухэтажного или одноэтажного дома, но с подвалом или чердаком, необходимо правильно рассчитать и возвести межэтажные перекрытия. Рассмотрим этапы и нюансы выполнения перекрытия по деревянным балкам и выполним расчет сечений балок, обеспечивающих достаточную прочность.
Устройство межэтажных перекрытий нуждается в особом внимании, ведь выполненные «на глазок», они могут не выдержать приходящихся на них нагрузок и обрушиться, либо потребовать излишних, не мотивированных затрат. Поэтому нужно всесторонне обдумать и рассчитать один или несколько возможных вариантов. Окончательное решение можно принять, сравнив стоимость или доступность приобретения материалов.
Требования к межэтажным перекрытиям
Межэтажные перекрытия обязаны выдерживать постоянные и переменные нагрузки, то есть кроме собственного веса выдерживать вес мебели и людей. Они должны быть достаточно жёсткими и не допускать превышение максимального прогиба, обеспечивать достаточную шумо- и теплоизоляцию.
Удельные нагрузки от мебели и людей для жилого помещения принимаются согласно нормам. Однако если планируется установка чего-то массивного, например, аквариума на 1000 л или камина из натурального камня, это обязательно нужно учитывать.
Жесткость балок определяется расчётом и выражается в допустимом изгибе на длину пролёта. Допустимый изгиб зависит от вида перекрытия и материала покрытия. Основные предельные прогибы, определяемые СНиП, приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Элементы конструкций | Предельные прогибы в долях пролёта, не более |
| 1. Балки междуэтажных перекрытий | 1/250 |
| 2. Балки чердачных перекрытий | 1/200 |
| 3. Покрытия (кроме ендов): | |
| а) прогоны, стропильные ноги | 1/200 |
| б) балки консольные | 1/150 |
| в) фермы, клееные балки (кроме консольных) | 1/300 |
| г) плиты | 1/250 |
| д) обрешётки, настилы | 1/150 |
| 4. Несущие элементы ендов | 1/400 |
| 5. Панели и элементы фахверха | 1/250 |
| Примечания: 1. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролёта. 2. При наличии строительного подъёма предельный прогиб клееных балок допускается увеличивать до 1/200 пролета. |
|
Учтите, что напольное покрытие в виде керамической плитки или бетонной стяжки, склонной к растрескиванию, могут ещё более ужесточить требования по допустимому прогибу, особенно при достаточно длинных пролётах.
Чтобы снизить нагрузки на балки, следует при возможности располагать их параллельно коротким стенам, с одинаковым шагом. Максимальная длина пролёта при перекрытии их деревянными балками — 6 м.
Типы межэтажных перекрытий
По назначению перекрытия делятся на:
- межэтажные;
- чердачные;
- подвальные (цокольные).
Особенности их конструкции заключаются в допустимых нагрузках и устройстве паро- и теплоизоляции. Если чердак не предназначается для проживания или хранения массивных предметов, переменные нагрузки при расчёте прогиба можно уменьшить до 50-100 кг/м 2 .
Теплоизоляция между двумя жилыми этажами может показаться излишней, но шумоизоляция для большинства желательный параметр, а достигается это, как правило, одними и теми же материалами. Следует принимать во внимание, что чердачные и подвальные перекрытия нуждаются в более толстом слое теплоизоляционного материала. Плёночный материал для пароизоляции в чердачном перекрытии должен быть расположен под слоем утеплителя, а в подвальном — над ним. Для профилактики возникновения сырости и поражения конструкций грибком, все помещения должны быть оборудованы вентиляцией.
Варианты перекрытий: 1 — дощатый щит; 2 — пароизоляция; 3 — теплоизоляция; 4 — разреженный настил; 5 — доски; 6 — напольное покрытие
Конструкция перекрытий также может быть различной:
- с открытыми и скрытыми балками;
- с различными типами несущих балок;
- с разными материалами заполнения и обшивки перекрытия.
Скрытые балки зашиты с обеих сторон и не видны. Открытые — выступают из потолка и служат элементами декора.
На рисунке ниже показано, какой может быть структура перекрытия мансардного этажа со щитовым накатом и с подшивкой из досок.
а — со щитовым накатом; б — с подшивкой из досок; 1 — дощатый пол; 2 — полиэтиленовая пленка; 3 — утеплитель; 4 — пароизоляция; 5 — деревянные балки; 6 — черепные бруски; 7 — щитовой накат; 8 — отделка; 9 — подшивка из досок
Виды креплений и соединений деревянных балок
В зависимости от конструкции и материала несущих стен деревянные балки крепятся:
- в предусмотренные в кирпичной или блочной кладке гнёзда, заглубив брус или бревно не менее 150 мм, а доску не менее 100 мм;
- на предусмотренные в кирпичной или блочной кладке полочки (уступы). Применяется в случае, если толщина стены второго этажа меньше, чем первого;
- в вырезанные пазы в бревенчатых стенах на глубину не менее 70 мм;
- к брусу верхней обвязки каркасного дома;
- к металлическим опорам-кронштейнам, закреплённым на стенах.
1 — опора на кирпичную стену; 2 — раствор; 3 — анкер; 4 — изоляция толем; 5 — деревянная балка; 6 — опора на деревянную стену; 7 — болт
Если длины балки не хватает, можно её удлинить, соединив (срастив) по длине одним из известных способов с помощью деревянных штырьков и столярного клея. При выборе типа соединения руководствуйтесь направлением приложения нагрузки. Сращенные брусы желательно усилить металлическими накладками.
а — сжатие; б — растяжение; в — изгиб
О деревянных балках перекрытия
В строительстве используют балки прямоугольного, круглого или частично круглого сечения. Наиболее надежными являются пиломатериалы прямоугольного сечения, а остальные применяют в условиях отсутствия бруса или из соображений экономии, при наличии таких материалов в хозяйстве. Ещё большей прочностью обладают клееные материалы из древесины. Балки из клееного бруса или двутавра могут устанавливаться на пролёты до 12 м.
Самый недорогой и востребованный вид древесины — сосна, но используют также и другие породы хвойных — лиственницу, ель. Из ели делают перекрытия в дачных, небольших домиках. Лиственница хороша для строительства помещений с повышенной влажностью (баня, бассейн в доме).
Отличаются материалы также сортностью, которая влияет на несущую способность балок. Сорт 1, 2 и 3 (см. ГОСТ 8486-86) подходят для балок перекрытия, но 1 сорт для такой конструкции может быть излишне дорогим, а 3 сорт лучше использовать на небольших пролётах.
Расчет несущих балок
Для определения сечения и шага балок необходимо рассчитать нагрузку на перекрытие. Сбор нагрузок выполняют по методике и с учётом коэффициентов, изложенных в СНиП 2.01.07-85 (СП 20.13330.2011).
Расчет нагрузок
Общая нагрузка рассчитывается суммированием постоянной и переменной нагрузки, определённых с учётом нормативных коэффициентов. При практических расчётах сначала задаются определённой конструкцией, включающей и предварительную раскладку балок определённого сечения, а затем корректируют, исходя из полученных результатов. Так что на первом этапе выполните эскиз всех слоёв «пирога» перекрытия.
1. Собственная удельная масса перекрытия
Удельная масса перекрытия складывается из составляющих её материалов и делится на горизонтальную суммарную длину балок перекрытия. Для расчёта массы каждого элемента нужно рассчитать объём и умножить на плотность материала. Для этого воспользуйтесь таблицей 2.
Таблица 2
| Наименование материала | Плотность или насыпная плотность, кг/м 3 |
| Асбоцементный лист | 750 |
| Базальтовая вата (минеральная) | 50-200 (от степени уплотнения) |
| Берёза | 620-650 |
| Бетон | 2400 |
| Битум | 1400 |
| Гипсокартон | 500-800 |
| Глина | 1500 |
| ДСП | 1000 |
| Дуб | 655-810 |
| Ель | 420-450 |
| Железобетон | 2500 |
| Керамзит | 200-1000 (от коэффициента вспенивания) |
| Керамзитобетон | 1800 |
| Кирпич полнотелый | 1800 |
| Линолеум | 1600 |
| Опилки | 70-270 (от фракции, породы дерева и влажности) |
| Паркет, 17 мм, дуб | 22 кг/м 2 |
| Паркет, 20 мм, щитовой | 14 кг/м 2 |
| Пенобетон | 300-1000 |
| Пенопласт | 60 |
| Плитка керамическая | 18 кг/м 2 |
| Рубероид | 600 |
| Сетка проволочная | 1,9-2,35 кг/м 2 |
| Сосна | 480-520 |
| Сталь углеродистая | 7850 |
| Стекло | 2500 |
| Стекловата | 350-400 |
| Фанера клееная | 600 |
| Шлакоблок | 400-600 |
| Штукатурка | 350-800 (от состава) |
Для древесных материалов и отходов плотность зависит от влажности. Чем выше влажность — тем тяжелее материал.
К постоянным нагрузкам относятся и перегородки (стены), удельный вес которых принимается ориентировочно 50 кг/м 2 .
Обстановка комнаты, люди, животные — всё это переменная нагрузка на перекрытие. Согласно табл. 8.3 СП 20.13330.2011, для жилых помещений нормативная распределённая нагрузка составляет 150 кг/м 2 .
Суммарная нагрузка не определяется простым сложением, необходимо принять коэффициент надёжности, который по тому же СНиП (п. 8.2.2) составляет:
- 1,2 — при удельной массе меньше 200 кг/м 2 ;
- 1,3 — при удельной массе больше 200 кг/м 2 .
4. Пример расчета
В качестве примера возьмём комнату длиной 5 и шириной 3 м. Через каждые 600 мм длины положим балки (9 шт.) из сосны сечением 150х100 мм. Перекроем балки доской толщиной 40 мм и настелим линолеум толщиной 5 мм. Со стороны первого этажа зашьём балки фанерой толщиной 10 мм, а внутри перекрытия уложим слой минеральной ваты толщиной 120 мм. Перегородки отсутствуют.
1 — балка; 2 — доска; 3 — утепленный линолеум 5 мм
Расчет постоянной удельной нагрузки на площадь комнаты (5 х 3 = 15 м 2) приведен в таблице 3.
Таблица 3
Расчетная нагрузка на балку (qр) — 250 х 0,6 м = 150 кг/м (1,5 кг/см).
Расчёт допустимого прогиба
Принимаем допустимый прогиб межэтажного перекрытия — L / 250, т. е. для трёхметрового пролёта максимальный прогиб не должен превышать 330 / 250 = 1,32 см.
Так как балка обоими концами лежит на опоре, расчёт максимального прогиба ведётся по формуле:
- h = (5 х qр х L4) / (384 х E х J)
Для нашего примера:
- h = (5 х 1,5 х 3304) / (384 х 100000 х 2812,5) = 0,82 см
Полученный результат по сравнению с допустимым прогибом имеет 60% запас, что представляется чрезмерным. Следовательно, расстояние между балками можно увеличить, снизив их количество и повторить расчёт.
В заключение предлагаем посмотреть видео о расчёте перекрытия по деревянным балкам с помощью специальной программы:
Строение перекрытий и применяемые для их сооружения материалы в полной мере зависят от конструкции здания. В зданиях каркасной или каркасно-щитовой конструкции перекрытия делают деревянными, так как каркас дома не рассчитывают на более тяжелые нагрузки. Здесь с уверенностью можно сказать, что перекрытие тоже является ограждением, с той лишь разницей, что расположена она в горизонтальной плоскости. Несмотря на это, порядок монтажа перекрытия несколько отличаются от стеновых конструкций.
Несущей основой каркаса деревянного перекрытия являются потолочные балки, которые входят в схему силового каркаса здания. Они воспринимают нагрузку собственного веса, заполнения, а также эксплуатационные нагрузки, передавая их на прогоны или столбы (рис. 108).
Рис. 108. :
А - чердачное перекрытие с "черным" потолком; Б - чердачное с
подшивным дощатым потолком и ходовым настилом; В - междуэтажное
перекрытие без звукоизоляции; Г - перекрытие с повышенной
звукоизоляцией; Д - цокольное перекрытие с дощатой подшивкой;
1 - слой теплоизоляции; 2 - слой пароизоляции; 3 - "черный" потолок;
4 - подшивка; 5 - ходовой настил; 6 - пол; 7 - балка; 8 - сухая засыпка; 9 -
подстилка; 10 - упругая подкладка; 11 - черепной брусок
Рис. 109. Формирование из
досок двутавра (А) и
полой коробчатой
конструкции (Б)
Рис. 110. :
1 - балки; 2 - прогон; 3 - болт; 4 - шип; 5 - полосы; 6 - столб;
7 - подушка
Для устройства перекрытий подбирают балки, несущая способность которых отвечает предъявляемым требованиям. Балки изготавливают из кругляка, обработанного на четыре канта, бруса или досок толщиной 60-80 мм, установленных на ребро. Допускается применение спаренных досок толщиной 50 мм, которые "сшивают" между собой гвоздями или металлическими скобами. Еще лучше, если сформировать из досок двутавр или коробчатую конструкцию (рис. 109). При больших пролетах среднюю часть балок опирают на внутренние стены или на промежуточные столбы (рис. 110). В любом случае на выбор несущих балок накладывает отпечаток величина нагрузок. Допустимые сечения балок междуэтажных и чердачных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг на 1 м2 приведены в таблице 19.
| Таблица 19. Допустимые сечения балок междуэтажных и чердачных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг на 1 м2 | |||
| Ширина пролета, м | Расстояние между балками, м | Диаметр бревна, см | Сечение брусков, см |
| 2 | 1 | 13 | 12*8 |
| 0,6 | 11 | 10*7 | |
| 2,5 | 1 | 15 | 14*10 |
| 0,6 | 13 | 12*8 | |
| 3 | 1 | 17 | 16*11 |
| 0,6 | 14 | 14*9 | |
| 4 | 1 | 21 | 20*12 |
| 0,6 | 17 | 16*12 | |
| 4,5 | 1 | 22 | 22*14 |
| 0,6 | 19 | 18*12 | |
| 5 | 1 | 24 | 22*16 |
| 0,6 | 20 | 18*14 | |
| 5,5 | 1 | 25 | 24*16 |
| 0,6 | 21 | 20*14 | |
| 6 | 1 | 27 | 25*18 |
| 0,6 | 23 | 22*14 | |
| 6,5 | 1 | 29 | 25*20 |
| 0,6 | 25 | 32*15 | |
| 7 | 1 | 31 | 27*20 |
| 0,6 | 27 | 26*15 | |
Нагрузки на перекрытия складываются из их собственной массы и временных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации дома. Собственная масса междуэтажных деревянных перекрытий зависит от конструкции перекрытия, применяемого утеплителя и обычно составляет 220-230 кг/м2, чердачных - в зависимости от массы утеплителя составляет 250-300 кг/м2. Временные нагрузки на чердачное перекрытие принимаются за 100 кг/м2, на междуэтажное - 200 кг/м2. Для того, чтобы определить полную нагрузку, которая приходится на один квадратный метр перекрытия в процессе эксплуатации дома, складывают временную и собственную нагрузки, и их сумма является искомой величиной. В зависимости от несущей способности балок, длины их пролета и величины эксплуатационных нагрузок выбирают расстояние между балками, которое обычно лежит в пределах 0,5-1м.
Рис. 111. :
1 - гипсокартонные листы; 2 - щит перекрытия из шпунтованных
досок; 3 - слой гидроизоляции; 4 - слой звукоизоляции; 5 - балка; 6 - лага; 7 - доски пола; 8 - черепные бруски балки
Простильный настил устраивают для нежилых помещений, так как шумопоглощающие и теплоизоляционные свойства такого перекрытия довольно низкие. Суть перекрытия состоит в том, что между несущими балками нашивают настил из досок, служащий полом чердака. Подшивное перекрытие чаще всего применяют в дачных домиках мансардного типа, которые эксплуатируются сезонно, и к теплоизоляционным свойствам перекрытия не предъявляются высокие требования. Суть перекрытия состоит в том, что с обеих сторон балок крепят настил из шпунтованных досок. Шумопоглощающий слой укладывают прямо на доски нижней подшивки (рис.111). Нижний настил служит потолком нижнего этажа, а верхний - полом мансардного. В случаях, когда нижний настил, который служит потолком первого этажа, планируется штукатурить, то доски следует брать нешпунтованные и между ними оставлять зазор. Чтобы в досках настила при высыхании штукатурки не образовывались трещины и их не коробило, по всей длине делают надколы, в которые забивают деревянные клинья. Штукатурят подшивные потолки по драни.
Рис. 112. :
А - с утеплителем: 1 - балки; 2 - черепные бруски; 3 - черный пол;
4 - пергамин; 5 - утеплитель; 6 - пергамин; 7 - доски пола;
Б - накат на черепных брусках с звукоизоляцией: 1 - балки; 2 - черепные
бруски; 3 - подшивка потолка; 4 - щиты наката; 5 - звукоизоляиця; 6 - пергамин; 7 - доски пола;
В - накат на балках без черепных брусков:
1 - балки; 2 - дощатый настил; 3 - пергамин; 4 - утеплитель;
5 - черновой пол; 6 - чистовой пол
Рис. 113. :
А - из обрезков; Б - из брусков; В - с усилением металлическими
скобами; Г - при помощи продольных выборок
Засыпка по доскам нижнего настила может отрывать доски от балок, поэтому ее вес ограничивают. При устройстве таких потолков можно применять засыпку только с низким объемным весом (опилки, лузга и т.п.) Перекрытия с устройством наката сооружают для жилых домов, когда требования к изоляционным свойствам ограждающей конструкции повышенные. Этот тип перекрытий более полно отвечает звукоизоляционным и теплосберегающим требованиям. Для этого по несущим балкам устанавливают накат (рис. 112), который служит для восприятия нагрузки от утепляющего слоя и для передачи ее на балку. Накаты могут быть в виде щитов, собранных из продольных или поперечных досок. Щиты опираются на пробоины (черепные бруски), прибитые к боковым граням балок (рис. 113). Монтаж перекрытия начинают с установки несущих балок. Деревянные балки укладывают, как правило, по короткому сечению пролета по возможности параллельно друг другу и с одинаковым расстоянием между ними. При этом расстояние между балками должно соответствовать расстоянию между несущими стойками силового каркаса стен. Укладку балок ведут "маячным" способом - вначале устанавливают крайние балки, а затем промежуточные. Правильность положения крайних балок выверяют уровнем или ватерпасом, а правильность промежуточных - рейкой и шаблоном. Балки не должны иметь пороков, влияющих на их прочностные характеристики (большое число сучков, косослой, свилеватость и т.д.). Балки подвергают обязательному атисептированию и противопожарной пропитке.
Рис. 114. :
1 - плинтус; 2 - балка (60x180 мм); 3 - доски половые шпунтованные
(40 мм); 4 - засыпка керамзитом; 5 - слой толя или рубероида;
6 - накат из досок (25 мм); 7 - черепной брусок (50x50 мм);
8 - просмоленная доска (200x50 мм); 9 - сливная доска (200x50 мм);
10 - гидроизоляция (2 слоя рубероида на горячей битумной мастике); 11 - просмоленная доска 100x40 мм; 12 - настил из досок толщиной 30
мм; 13 - подшивка из досок (25 мм); 14 - доски шпунтованные (30 мм);
15 - лаги 80x40 мм через 400 мм; 16 - прокладка толщиной 25 мм через
500 мм; 17 - слой цементно-песчаного раствора толщиной 20-50 мм;
18 - дощатый настил (40 мм)
Балки перекрытия врубают в бруски верхней обвязки каркаса стен над несущими стойками каркаса (рис.114). Концы балок выводят за пределы стены для образования карнизного свеса, который защитит стены от атмосферных осадков. Черепные бруски прибивают к боковым сторонам балок, выравнивая их нижнюю часть в одной плоскости с балками. Для этого обычно берут бруски сечением 40x40 или 40x50 мм из древесины хвойных пород. Крепление черепных брусков должно быть надежным, чтобы выдержать вес изолирующей засыпки. Вместо черепных брусков можно прибивать уголковую сталь, на одну из полок которой устанавливают щиты наката. В качестве наката можно использовать однослойные щиты из бакелизированной фанеры, доски, горбыли, фибролитовые, гипсошлаковые и другие листовые материалы, способные выдержать вес засыпки, и т.д. Пластины наката плотно подгоняют одна к другой. Чаще всего на торцах подстилающих досок выбирают четверть, чтобы нижняя поверхность их была в одной плоскости с поверхностью балки. Сооружая накат и настил, следует помнить, что чем больше деревянных элементов имеется в перекрытии, тем больше возрастает вероятность их вибрации при нагрузках, что становится дополнительным источником шума. Чтобы снизить эту вероятность, все элементы наката и настила целесообразно соединять в шпунт.
По накату настилают слой толя или пергамина, по которому укладывают теплоизоляционный материал: минеральную вату, гранулированный шлак, перлит, керамзит или другой вид утеплителя, свойства которых мы уже рассматривали. Утепляя чердачное перекрытие, пористые сыпучие материалы (шлак, керамзит и т.д.) обрабатывают сверху жидким песчано-известковым раствором для образования корки. Корка будет служить защитным слоем от пыли. Вид утеплителя и его толщину определяют в зависимости от расчетной наружной температуры воздуха, пользуясь для этого таблицей 20.
| Таблица 20. 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 |
Потолок подшивают досками, листовыми материалами (ДВП, ДСП, гипсокартон) или одним из видов декоративных панелей, поступающих в современную торговую сеть. Подшивка гипсокартонными листами увеличивает огнестойкость конструкции. Верхний настил лучше делать двойным. Сначала настилают доски толщиной 20 мм, по ним укладывают картон и только после этого настилают пол второго этажа. На чердаках, которые не предполагается эксплуатировать, верхний настил можно и не выполнять. Вместо него устанавливают доски в местах предполагаемого аварийного прохода. Такой настил называют проходными досками.
Все потолочные перекрытия из дерева, как правило, опираются на стены,возведенные из любого строительного материала, высотой до нижнего уровня потолка.
Потолочные перекрытия горизонтально связывают конструкции здания, при этом они равномерно распределяют нагрузку на стены.
Деревянные перекрытия для потолка по строительному проекту — это балки и их ограждающие заполнения
Достоинства таких деревянных перекрытий:
- легкость;
- теплосбережение;
- акустические возможности;
- проведение строительных работ возможно даже при низкой температуре;
- вариативность подобных перекрытий: чердачные, междуэтажные.
Обратите внимание!
На междуэтажных перекрытиях делаем только шумовую изоляцию, а при перекрытии цокольного этажа и ванных — еще тепловую и обязательную гидроизоляцию.
Чердачные перекрытия оснащены тепло- и звукоизоляцией.
Подбор деревянных балок перекрытия
Материалами для таких перекрытий служат пиломатериалы, клееная древесина или фанера, специальные сборные конструкции, брусья, доски, а в качестве крепежа — балочные башмаки.
Характеристики материала
- Нагрузка на деревянные перекрытия — это их собственная масса плюс временные эксплуатационные нагрузки.
Собственный вес междуэтажных деревянных потолков достигает 230 кг/м2, а их временные нагрузки – до 200 кг/м2. - Масса чердачных перекрытий зависит от веса утеплителя и достигает 300 кг/м2 при принятой временной нагрузке 100 кг/м2.
- Учитывая несущие характеристики , длину их пролета, величину нагрузок определим расстояние между балками, но, как правило, не более 1 м.
- Оптимальными являются балки с толщиной 5, а высотой 18 см, если укладывать их каждые 50 см, используя минераловатный утеплитель. Это предупредит прогиб балок и разрушение потолка.
Конструктивные особенности перекрытий
Любые перекрытия деревянные потолочныенастилают на каркасную и каркасно-щитовую конструкцию дома, так как его стены не рассчитаны на тяжелые нагрузки.
Здесь потолок — горизонтальное ограждение, своеобразная стена, но монтаж этого перекрытия отличаются от возведения стен.
- Несущая основа — балки, размер которых рассчитан в схеме силового каркаса дома.
- Балки получаем из кругляка, обработанного до бруса, канта или досок толщиной не менее 60 мм, которые устанавливаем на ребро. Можно использовать спаренные гвоздями или скобами доски толщиной 50 мм. Но лучше сконструировать из досок короб.
- Простильный настил делают в нежилых помещениях из-за низких шумопоглощающих и теплоизоляционных его качеств.
Суть перекрытия: на несущие балки набивают дощатый настил — пол чердака. - Подшивное перекрытие делают в дачном, мансардном домике, так как теплоизоляционные свойства такого потолка достаточные лишь для сезонной эксплуатации помещения.
Для этого с 2 сторон балок набиваем шпунтованные доски. - На нижнюю подшивку укладываем шумопоглощающий материал. Утепляющая засыпка на доски нижнего перекрытия должна быть легкой, чтобы не оторвать доски от балки. Подойдут опилки или лузга. Это потолок нижнего этажа.
- Верхний настил - это пол мансарды.
1 –листы гипсокартона; 2 — шпунтованные доски — щит перекрытия; 3 — гидроизоляция; 4 — звукоизоляция; 5 – балка перекрытия; 6 — лага; 7 — доски пола; 8 — бруски балки черепные
Если потолок планируем затем штукатурить, то доски берем нешпунтованные и подшиваем на них дранку для лучшего сцепления со штукатуркой.
- Потолочные перекрытия с накатом делают для жилых домов: они хорошо сберегают тепло и приглушают звуки.
На несущих балках сооружают накат из щитов – сбитых досок. Он выдержит вес утепляющего слоя и безопасно передаст его на балку. Щиты опираются на черепные бруски, прибитые к бокам балок.
Монтаж перекрытия
Подготовка
- Сначала все балки влажностью до 20% очистим от коры, луба – это предотвратит их загнивание и поражение грибком.
К тому же такая очистка выявит прочностные характеристики каждой балки: сучки, косослой и т.д. - Очищенные балки обработаем специальным антисептиком, а также противопожарной пропиткой.
- Рабочий инструмент: помимо привычного инструмента, вооружимся ручной циркульной пилой или мотопилой, а также измерительной ниверной трубкой.
Несущие балки
- Установим несущие балки параллельно по короткому сечению пролета. Расстояние между ними должно соответствовать несущим стойкам стен, избегая оконных и дверных проемов.
- Сначала укладываем крайние балки, проверяя ватерпасом или уровнем.
- Потом на одинаковом расстоянии устанавливаем промежуточные балки, сверяя по рейке или шаблону.
Балки перекрытия
- Их прикрепляем (врубаем) к брускам верхней обвязки стен прямо над несущими стойками этого каркаса.
- Концы балок находятся за пределами стен для создания карниза, защищающего стены от дождя и снега.
Бруски
- Черепные бруски прибиваем сбоку балок, равняя их низ с балками. Это бруски хвойных пород с сечением 40×40.
- Их прочное крепление должно выдержать вес изолирующего материала.
- Вместо брусков прибивают и уголковую сталь, на одну ее полку прикрепив щиты наката.
- Современные прочные однослойные щиты из бакелизированной доски, фанеры, горбыли, гипсошлаковые и фибролитовые листы упростят и ускорят сооружение наката.
- Пластины плотно подгоняем, избегая щелей.
Чтобы снизить шум от вибрации деталей наката, все элементы лучше соединять в шпунт.
Настил и подшив
- Накат устилаем слоем пергамина или толя.
- На него укладываем утеплитель: минеральную вату, перлит, гранулированный шлак, керамзит или другой подходящий материал.
- Шлак, керамзит сверху покрываем песчано-известковым раствором, чтобы образовалась корка — защита от пыли. Выбор и толщина можно сделать, руководствуясь таблицей 20.
- Подшиваем потолок досками, листами огнестойкого гипсокартона, ДВП, ДСП или декоративными панелями.
- Верхний настил пусть будет двойным: сначала 20-миллиметровые доски, а на них – картон.
- Потом делаем пол второго этажа.
Обратите внимание!
Для соблюдения пожарной безопасности детали из дерева располагаются в 350 мм от дымохода, а проёмы перекрытий зашиваются несгораемым материалом.
Все потолочные покрытия деревянные более прочные, простые для монтажа и экологически чистые, что особенно важно для создания здорового уюта своими руками.
