06.09.2019
1 звезда 2 звезды 3 звезды 4 звезды 5 звезд
Рассказываем, как правильно выбрать сечение и шаг балок перекрытия, нужны ли в конструкции балочного перекрытия лаги и отвечаем на другие вопросы.
Как правило, междуэтажные балочные перекрытия устраивают в домах с брусовыми, бревенчатыми и каркасными стенами. Нередко — при стенах из лёгких блоков. Цокольное балочное перекрытие сочетается со свайным, свайно-ростверковым и мелкозаглублённым ленточным фундаментами. Главные достоинства конструкции — сравнительно низкая цена, монтаж без применения специального оборудования (трамбовочных машин, бетономешалок и т. д.) и хорошие теплоизолирующие качества, а основной недостаток — подверженность гниению при контакте с влажным воздухом подполья.
1 Как правильно выбрать сечение и шаг балок перекрытия?
Описание типовых конструкций можно найти в СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом». При необходимости расчёта на прогиб (зыбкость) пользуются методикой СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». На практике чаще всего применяют системы из балок сечением 40-50×150-250 мм, расположенных с шагом не более 600 мм.
2 В чём преимущества балок из ОСП, LVL-бруса, клеёного бруса?
Первые и вторые более прочны и стойки к изгибающим нагрузкам. Такие балки имеет смысл применять для пролётов величиной более 4 м. Основные преимущества клеёного бруса — стойкость к короблению и растрескиванию, эстетичный внешний вид. Двутавровые балки из ОСП и дерева вполне доступны по цене, но не могут монтироваться открыто. Клеёный брус в примерно 2,5 раза дороже обычных пиломатериалов, LVL-брус — 3,5 раза.
3 Нужны ли в конструкции балочного перекрытия лаги?
Обычно без них можно обойтись. Балки не так уж трудно выставить на одном уровне, особенно, если использовать крепление к стенам на кронштейнах. Поверх балок можно сразу настелить половые шпунтованные доски или устроить черновой настил из фанеры, ОСП, ГВЛ под укладку ламината, паркетной доски или плитки.
Но если перекрытие выполнено из брёвен или брусьев сечением, например, 150×100 мм, уложенных на выступ цоколя, лаги окажутся полезны: они облегчат выравнивание пола и стыковку листовых материалов чернового настила, увеличат надёжность всей конструкции: если одну из балок начнёт «вести», лаги отчасти компенсируют деформацию пола.
В энергоэффективных домах лаги иногда служат для увеличения толщины утеплённой конструкции. Система из балок высотой 200 мм и лаг высотой 50-100 мм позволяет уложить два или три слоя теплоизоляции с перевязкой стыков плит утеплителя, то есть без мостиков холода.
4 Чем утеплять деревянное балочное перекрытие?
Утеплитель обычно располагают между балками, и наиболее удобны в монтаже плиты из минеральной ваты. Более экзотический — задувная целлюлозная вата, но эта технология требует специального оборудования. Утепление пенопластом в данном случае более трудоёмко и обходится дороже, так как нужно запенивать множество стыков. Правда, можно расположить плиты экструдированного пенополистирола поверх балок и чернового наката, но такие системы стоят дороже, так как требуют устройства стяжки (сборной или монолитной) и увеличения высоты стен (из-за большей толщины перекрытия).
5 Как защитить балки цокольного перекрытия и черновые полы от гниения?
Для этого необходимо, во-первых, обеспечить интенсивную вентиляцию подполья (площадь продухов в цоколе должна составлять не менее 1/400 от площади пола техподполья). Во-вторых, гидроизолировать грунт под домом рулонным материалом, слоем бетона или асфальта. В-третьих, пропитать все деревянные элементы конструкции антисептиком, а затем — горячим отработанным маслом.
6 Можно ли прокладывать коммуникации в толще балочного перекрытия?
Да, но срок службы труб должен составлять не менее 50 лет, а кабели необходимо прокладывать в защитных противопожарных коробах и трубах. При монтаже разветвлённых систем (например, отопления) толщину утеплителя увеличивают на диаметр труб. И требуется исключить механические воздействия на коммуникации при усадке здания и передвижении по полу.
7 Как улучшить звукоизоляцию межэтажного балочного перекрытия?
Для этого разработаны две основные системы. Первая предполагает монтаж поверх балок лаг на упругих подкладках. Вторая, значительно более эффективная, основана на применении двух рядов балок, расположенных на разных уровнях — половых и потолочных. В этой конструкции вибрация пола не передаётся потолку, поэтому она хорошо изолирует ударный шум. Разумеется, перекрытие должно включать слой шумопоглощающего материала (всё той же минеральной ваты, но несколько большей плотности, чем у утеплителя) толщиной не менее 150 мм.
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.
Перед работой советуем ознакомиться с материалами, изложенными в СНиП II-25–80 (СП 64.13330.2011), там много полезной информации.
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/м2.
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/м3 |
| 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/м2 |
| Паркет, 20 мм, щитовой | 14 кг/м2 |
| Пенобетон | 300–1000 |
| Пенопласт | 60 |
| Плитка керамическая | 18 кг/м2 |
| Рубероид | 600 |
| Сетка проволочная | 1,9–2,35 кг/м2 |
| 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/м2.
2. Переменная нагрузка
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/м2.
3. Суммарная нагрузка
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/м2;
- 1,3 — при удельной массе больше 200 кг/м2.
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 м2) приведен в таблице 3.
Таблица 3
| Материал | Объем, м3 | Плотность, кг/м3 | Масса, кг | Удельная нагрузка, кг/м2 |
| Брус (сосна) | 9 х 0,15 х 0,1 х 3,3 = 0,4455 | 500 | 222,75 | 14,85 |
| Доска (сосна) | 15 х 0,04 = 0,6 | 500 | 300 | 20,0 |
| Фанера | 15 х 0,01 = 0,15 | 600 | 90 | 6,0 |
| Линолеум | 15 х 0,005 = 0,075 | 1600 | 120 | 8,0 |
| Минвата | 15 х 0,12-0,405 = 1,395 | 100 | 139,5 | 9,3 |
| Итого: | 58,15 | |||
| С учетом k = 1,2 | 70 |
Переменная нагрузка — 150 х 1,2 = 180 кг/м2.
Общая нагрузка — 70 + 180 = 250 кг/м2.
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)
где:
- qр — расчетная нагрузка на балку, qр = 1,5 кг/см;
- L — длина балки, L = 330 см;
- Е — модуль упругости, Е = 100 000 кг/см2 (для древесины вдоль волокон по СНиП);
- J — момент инерции, для бруса прямоугольного сечения J = 10 х 153 / 12 = 2812,5 см4.
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:
рмнт.ру
27.03.17
Правильный выбор межэтажных перекрытий позволяет существенно сэкономить в рамках конкретного проекта. Несмотря на то, что ограничения или особенности устройства каждого типа перекрытий существуют, оптимальный вариант всегда можно найти! И главными критериями в поиске этого варианта являются конструктивные особенности строения и стоимость возведения дома.
Перекрытия разделяют строение по высоте, они делятся на цокольные, межэтажные и чердачные. Перекрытия бывают железобетонными (сборными или монолитными) и деревянными. Их выбирают в зависимости от материала несущих стен и планируемой нагрузки, ведь эта конструкция должна выдерживать не только собственный вес и вес устраиваемых по ней перегородок, но также — обстановку и оборудование помещений, (а в случае устройства плоской крыши — и снеговую нагрузку).
- Цокольные перекрытия отделяют подполье от жилого пространства и являются основой для перегородок первого этажа
- Междуэтажные перекрытия находятся строго между помещениями двух этажей и также являются основой для устройства перегородок
- Чердачные перекрытия разделяют помещения жилого этажа и чердака
Цокольные и чердачные перекрытия — это своеобразный тепловой барьер, они «отсекают» жилые помещения от влаги и холода из подполья и подкрышного пространства. Нагрузка на межэтажные перекрытия (за исключением чердачного) всегда больше, поэтому для них, как правило, используют железобетон — сборный или монолитный, а для чердачных — чаще дерево.
КРИТЕРИИ ВЫБОРА: НЕСУЩИЕ СТЕНЫ И… СТОИМОСТЬ ВОЗВЕДЕНИЯ
Сборные железобетонные перекрытия
Их монтируют на балках и несущих стенах, а собирают из готовых пустотелых плит. Их применяют при стандартном шаге несущих стен (кратный 300 мм по осям), позволяющем использовать серийные заводские изделия длиной 2400, 3000, 3600, 4200 и 6000 мм. Несущая способность — 800 кг/м²
* Монтаж требует привлечения подъемной техники и организации площадки для разгрузки
Использование сборных железобетонных перекрытий несколько сужает планировочные возможностино позволяет вести монтаж в любое время года.
Монолитные перекрытия
Их используют в домах со сложным планом — с криволинейными стенами, эркерами и прочее. Монолитные перекрытия заливают в опалубку прямо на стройплощадке, используя металлическую арматуру и подаваемый с помощью насосов заводской бетон. Несущая способность — 1000 кг/м²
* Набор прочности бетона — 28 дней, именно столько времени потребуется на «созревание» перекрытий каждого уровня
Монолитные перекрытия не ограничивают планировочные решения, однако процесс их возведения сильно зависит от температуры: в холодное время года «мокрые» процессы либо останавливают, либо добавляют в бетон антиморозные присадки. В первом случае растягиваются сроки, во втором — происходит удорожание строительства.
Деревянные перекрытия
Нормальный рабочий пролёт для деревянных перекрытий (не клеёного бруса) = 4 м, 6 м — это уже максимальный пролет (равен длине стандартного бруса), больше — делается с усилением металлическим двутавром, а соответственно и пролёт может быть любой в зависимости от размера этих двутавров.В качестве основных несущих конструкций используют балки из бруса хвойных пород с сечением от 50х150 до 140х240 мм и шагом от 0,6 до 1 метра. Несущая способность — 160 кг/м² (в среднем, зависит от сечения и шага балок).
* Не требуют привлечения тяжелой техники (если нет металлических двутавров)
Деревянные перекрытия экологичным и удобны в монтаже, однако при страховании дома их наличие относят к факторам риска, и стоимость страхового полиса повышается.
Для подбора типа перекрытий стоит ознакомиться не только с их конструктивными особенностями, но и и со стоимостью возведения (в качестве примера приведена реальная смета для перекрытия между первым и вторым жилыми этажами общей площадью 194 м²).
Сборный железобетон — итоговая стоимость строительных работ и материалов равна 1 076 395, 04 руб.
Монолитный железобетон — итоговая стоимость строительных работ и материалов равна 1 226 366, 38 руб.
Деревянные перекрытия — итоговая стоимость строительных работ и материалов равна 694 509, 79 руб.
Как видно из приведенных данных, самые дорогостоящие в возведении — это монолитные перекрытия. Однако они обладают и самой высокой несущей способностью!
Сборные железобетонные, монолитные и деревянные перекрытия одинаково широко применяются в загородном строительстве, но все же существуют некоторые поправки при их устройстве в домах со стенами из кирпича, пеноблоков и керамического камня.
Подходя к окончательному выбору, стоит учесть не только материал несущих стен, но также наличие или отсутствие сопутствующих специальных мероприятий (таких как устройство монолитного пояса, например, что значительно удорожает строительство в целом) и сметную стоимость по каждому типу перекрытий:
Как видно из таблицы, оптимальным решением для цокольных, межэтажных и чердачных перекрытий каменных домов является сборный железобетон.
Однако, если планировочное решение не соответствует стандартным размерам заводских плит, или дом имеет криволинейный план, используют монолитные перекрытия (по стоимости работ и материалов в расчете на 1 м² монолитные перекрытия дороже сборных на 13,9 % и имеют ряд ограничений по проведению работ в зимнее время).
В случае ограниченного бюджета для межэтажных и чердачных перекрытий используют дерево, к достоинствам которого можно отнести экологичность, а к недостаткам — потерю качества по жесткости, дополнительные мероприятия по обеспечению шумоизоляции и пожарной безопасности (по стоимости работ и материалов в расчете на 1 м² деревянные перекрытия дешевле сборных на 35,5 %).