Применение деревянных балок и ферм пролета перекрытий

Применение деревянных балок и ферм для перекрытий пролетов
Применение деревянных балок и ферм для перекрытий

 

Монтаж деревянных балок в перекрытиях домов не является редкостью. Их главное предназначение — это равномерное распределение нагрузки на стены и фундамент здания. Чтобы балочная конструкция выполняла свои функции, необходимо правильно подобрать материал для нее, провести расчеты длины и сечения.

Разновидности балочных перекрытий из дерева

Все балочные перекрытия из дерева делятся между собой по назначению и виду материала, из которого они изготовлены. По назначению они могут быть: межэтажными, чердачными, подвальными и цокольными. По виду материала балки могут быть изготовлены из цельной древесины или клееной.

Деревянная балка перекрытия пролет
Деревянные перекрытия

 

Межэтажный пролет должен быть прочным и надежным. Во внутренний объем между потолком и полом укладываются звуко- и пароизоляционные наполнители. Потолочная часть зашивается необходимым материалом, сверху укладывается пол.

 

Чердачное перекрытие может устанавливаться как элемент крыши, являясь частью ее стропильной конструкции. Может быть установлено, как отдельный независимый элемент. С целью сохранения тепла, обязательно оборудуется паро- и теплоизоляцией.

Деревянные балки перекрытия
Чердачное перекрытие

 

Перекрытие подвала и цокольного этажа должно быть большой прочности и выдерживать высокую нагрузку. Эти пролеты оборудуются тепло и пароизоляцией, чтобы не допустить проникновение холода из подвала.

Деревянные перекрытия

Деревянные перекрытия цокольного этажа

 

Балки отличаются между собой по видам, которые имеют свои преимущества и недостатки. Для изготовления цельных балок применяется древесина твердых пород. Существенным недостатком цельномассивных деревянных балок является ограничение по длине, которое не может превышать 5 метров.

Деревянные балки
Цельные деревянные балки

 

Балки из клееной древесины объединяют высокую прочность и эстетику. Их применение существенно увеличивает предельную длину, которая может составлять до 20 метров. Учитывая то, что клееные перекрытия выглядят красиво, их зачастую не закрывают потолком и они служат элементом дизайна.

Клееные балки

Клееные балки

 

Они имеют еще несколько существенных преимуществ, к которым относятся:

  • способность перекрыть большие пролеты;
  • простота их установки;
  • небольшая масса;
  • большой период эксплуатации;
  • высокий уровень пожарной безопасности;
  • не поддаются деформации.

Деревянные части балок перекрытия могут иметь прямоугольное сечение, что характерно для бруса или доски, или же круглое, изготовленное из бревна.

Перекрытие из цельных бревен
Перекрытие из цельных бревен

 

Требования к деревянным балкам перекрытий

Монтаж деревянных балочных перекрытий влечет за собой ряд требований, которые необходимо учесть. Они состоят в следующем:

  1. Балочные изделия должны быть изготовлены их хвойных пород дерева, которые обладают высоким запасом прочности. При этом, влажность древесины должна быть не более 14 процентов, иначе лаги под нагрузкой будут иметь большой прогиб.
  2. Запрещается для изготовления балок применять древесину, подверженную грибковым заболеваниям или испорченную насекомыми.
  3. Перед монтажом балочные элементы необходимо обработать антисептиком.
  4. Чтобы потолок или пол не прогибался даже при нагрузке, необходимо выполнить строительный подъем. Потолок нижнего этажа получит в центре незначительный подъем, который при нагрузке станет ровным.
  5. Если брусья планируется укладывать с большой частотой, то вместо них можно применить доски, которые необходимо устанавливать на ребра.
Деревянные перекрытия
Схема деревянного перекрытия с разделенными балками

 

Порядок расчета деревянных балок

Перед тем, как проводить монтаж деревянного перекрытия, необходимо провести расчеты, в которых определить количество и размеры балок. Для этого необходимо:

  • определить длину пролета, на которые они будут устанавливаться;
  • рассчитать возможную нагрузку, которую они будут нести после монтажа;
  • имея указанные данные, провести расчет сечения балок и шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого используются специальные таблицы и программы.
Деревянные перекрытия
Удлинение деревянных балок перекрытия

 

Длина балок складывается из длины пролета, который необходимо перекрыть, и запаса балки, который будет вмонтирован в стену. Пролет можно узнать при помощи любого измерительного приспособления. Запас балок, который будет монтироваться в стену, зависит от материала, из которого стена изготовлена.

Важно!

Если здание построено из кирпича, то запас для балок из доски должен составлять не меньше 10 см и не меньше 15 см для балок, изготовленных из бруса. В деревянных строениях выполняются специальные пазы, глубиной от 7 см и больше, для укладывания балок. Если балки служат основой для стропил крыши, то их изготавливают на 4-6 см длиннее пролета.

Наиболее используемый пролет, который перекрывается балками составляет от 2.5 до 4 метров. Наибольшая длина балок, изготовленных из бруса или доски, не может превышать 6 метров. Если длина пролета превышает этот размер, то рекомендуется монтаж балок из клееного бруса. Помимо этого, для перекрытия пролетов, который больше 6 метров, можно установить деревянную ферму.

Деревянные перекрытия
Стропильные фермы кровли

 

Нагрузка, которую несет деревянная балка, состоит из массы деталей пролета (балок, внутреннего наполнения, обшивки потолка и пола) и массы временных элементов (мебель, бытовая техника, присутствующие в помещении люди).

Двутавровые балки перекрытия
Двутавровые балки перекрытия

 

Точные расчеты несущей способности балок обычно выполняются специализированными организациями. При самостоятельном выполнении расчета применяется следующая система:

  • чердачное перекрытие с подшивкой, в котором утеплителем является минеральная вата, несет постоянную собственную нагрузку 50 кг на квадратный метр. При такой нагрузке, согласно стандартам СНиП, нормативная нагрузка будет составлять 70 кг на квадратный метр при коэффициенте запаса прочности 1,3. Узнать общую нагрузку не составляет труда: 1,3х70+50=130 килограмм на квадратный метр;
  • если в качестве утеплителя используется более тяжелый материал, чем вата, или в качестве подшивки применялись толстые доски, то нормативная нагрузка будет составлять 150 кг на квадратный метр. И общая нагрузка будет иметь другое значение: 150х1,3+50=245 кг на квадратный метр;
  • если расчет проводится для мансардного помещения, то учитывается вес материала, из которого положен пол, и предметов, находящихся в мансарде. Нагрузка в этом случае будет составлять 350 кг на квадратный метр;
  • в случае, когда балки выполняют функцию межэтажных пролетов, величина расчетной нагрузки составляет 400 кг на квадратный метр.

Расчет деревянных балок перекрытий

Определение сечения и шага деревянных балок

Рассчитав нагрузку и длину балок, можно определить их шаг и размеры сечения или диаметр. Эти показатели взаимосвязаны и рассчитываются по установленным правилам:

  1. Ширина и высота балок должна быть в пропорции 1:1.,4. При этом, ширина балок должна находиться в диапазоне от 4 до 20 см, а высота от 10 до 30 см, с учетом толщины утеплительного материала. Бревна для перекрытий должны иметь диаметр в диапазоне от 11 до 30 см.
  2. Шаг установки должен находиться в пределах от 30 до 120 см, с учетом утеплительного и подшивочного материалов, которое будет в межбалочном пространстве. Если строение каркасное, то шаг должен соответствовать дистанции между каркасами.
  3. Определение сечения балок из дерева проводится по разработанным таблицам или с применением определенных программ. Проводя расчет сечений необходимо учитывать, что максимальный изгиб чердачных балок не должен превышать 1/200, а межэтажных 1/350.
Расчет деревянного перекрытия
Расчет деревянного перекрытия

 

Применение деревянных ферм, достоинства и недостатки

Фермы перекрытий, выполненные из дерева, выглядят, как два параллельно находящиеся друг над другом бревна или бруска, которые соединены между собой опорами, находящимися по отношению к этим бревнам или брускам под углом или вертикально. Основная задача, которую решают фермы — это перекрытие длинных пролетов, если монтаж дополнительных опорных стоек невозможен.

Деревянные фермы перекрытий
Деревянные фермы перекрытий

 

Для изготовления ферм применяются разработанные таблицы и программы, где учитываются тип соединений, шаг монтажа, сечение деталей конструкции и ее общие габариты. Зачастую, фермы изготавливаются промышленным способом с применением высокоточного оборудования. Наряду с этим, можно изготовить ферму своими руками.

Деревянные фермы
Деревянные стропильные фермы

 

Сравнивая деревянные балки и фермы перекрытий можно определить достоинства и недостатки, которыми обладают фермы. К преимуществам можно отнести:

  • способность накрыть пролет значительного размера без дополнительных опорных стоек;
  • незначительную массу, что влечет за собой небольшую нагрузку на несущие элементы здания;
  • высокая прочность и неподатливость к прогибам, что влечет за собой длительную эксплуатацию подшивочного и напольного материалов;
  • простота монтажа на любые несущие элементы здания, независимо от материала, из которого они изготовлены;
  • возможность изменять ширину шага укладки фермы;
  • возможность монтажа внутренних коммуникационных линий;
  • прекрасная звуковая изоляция;
  • красиво выполненные фермы можно не зашивать и использовать как элемент декора.
Деревянные фермы
Деревянные фермы могут послужить оригинальным декоративным элементом

 

Кроме достоинств, фермы обладают некоторыми недостатками, к которым можно отнести следующие:

  • за счет конструктивных особенностей, значительно увеличивается толщина межэтажных перекрытий;
  • значительные трудозатраты при изготовлении фермы своими руками, необходимость наличия специального оборудования;
  • высокая цена на готовую конструкцию.

Проектирование деревянной ферм