Балки перекрытия — виды, особенности, устройство

Балки перекрытия – это опорные несущие конструкции в доме, необходимые для распределения различных типов нагрузок от вышележащих элементов и сооружений: предметов интерьера, верхних этажей, крыши. В зависимости от габаритов строения и типа предполагаемой эксплуатации, межэтажные перекрытия возводят либо из металлических двутавров, либо из более дешевых деревянных балок (цельных, клееных).

Устройство перекрытия каркасного дома

Строение перекрытий и применяемые для них материалы зависят от места в доме и их назначения.

В настоящее время можно разделить перекрытия в каркасном доме на три типа:

  1. чердачные,
  2. межэтажные,
  3. половые.

Перекрытия пола в каркасном доме обеспечивают прочность и жёсткость напольного покрытия. Чердачные перекрытия каркасного дома поддерживают потолочную отделку и утеплительный слой.

Межэтажные перекрытия выполняют функцию как половых, так и чердачных, являясь полом верхнего этажа и потолком нижнего.

Самая большая нагрузка на конструкцию – это вертикальная. Из-за этого основа перекрытия будет рассчитываться исходя из уменьшения вертикальных прогибов.

Материалы для перекрытий

Перекрытия в каркасном доме в большинстве случаев производят из хвойных пород древесины, например, сосна, лиственница или ель. Основа чердачного перекрытия – это потолочные балки, а для пола это лаги.

Основная нагрузка на перекрытия в каркасном доме идет именно на них, передавая их после на внутренние стены, верхнюю или нижнюю обвязки и фундамент.

Балки перекрытия каркасного дома — это обработанный на два канта круглый брус, лес или монтируемые на ребро доски. Можно заменить толстые доски более тонкими.

Важно прочно закрепить их между собой. Сложным вариантом считается установка досок коробчатой конструкции, она обеспечивает хорошую жесткость, и имеет оптимальную стоимость.

Размеры и тип несущих балок определяются в зависимости от нагрузки, пролёта и прогиба. Данная величина является справочной, и если нужно, вы легко сможете найти ее в интернете. Вся конструкция перекрытий каркасных домов типовая, а это позволяет зафиксировать средние нагрузки, по которым определяется сечение опорных балок перекрытий.

Расчет нагрузки

Нагрузка на перекрытия в каркасном доме состоит из следующих составляющих — собственная масса и переменные нагрузки, которые появятся при эксплуатации каркасного дома.

Собственная масса 1м² половых и межэтажных перекрытий каркасного дома зависит от конструкции, применяемого утеплителя и звукоизоляционного слоя. Как правило, данная величина составляет 220—240 кг.

Собственная масса чердачных перекрытий в каркасном доме выше, так как здесь применяется большее количество изоляционных материалов.

Вес перекрытий составляет 250—300 кг.

Но переменные нагрузки у потолочных перекрытий меньше и не превышают 100 кг на 1м², а для межэтажных перекрытий данный показатель равен 200 кг на 1м².

Для определения полной нагрузки на перекрытие нужно сложить переменную и постоянную составляющие.

Учесть длину пролёта балок перекрытия и их профиль, по таблице найти площадь сечения. Таким же способом определяется расстояние между чердачными балками, обычно оно составляет 0,5—1 м.

Балки чердачного перекрытия монтируются на обвязку и закрепляются при помощи металлических уголков, или врубаются прямо в брус.

Для чердачных и межэтажных перекрытий есть определенное требование: балки монтируют строго над вертикальными стойками каркаса стен дома.

Технические характеристики – как не ошибиться при выборе

Деревянные балки эффективны при закрытии пролёта в 2,5-4 м. Максимальная длина – 6 м, при большей протяжённости не обойтись без монтажа опорных колонн или иных конструкций.

Крепление стропил к балкам перекрытия из дерева осуществляется посредством стальных пластин, уголков и скользящих опор. При определении сечения за стандарт принимают общую нагрузку в 350-400 кг/м2 для перестраховки. Оптимальное соотношение высоты и ширины изделия 1,4:1. Необходимая длина деревянных балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать, дополнительно нужно учесть размеры заступов на стену — не менее 12 см, для бруса — не менее 15 см.

Читайте также:  Безбалочные перекрытия: виды, расчет, достоинства и недостатки

Ширина доски для балки варьируется в пределах 4-20 см, высота 10-30 см, диаметр брёвен может достигать 11-30 см. В зависимости от габаритов балки, шаг укладки составляет 0,3-1,2 м (как правило, 0,6-1 м).

Расстояние между балками перекрытия из металла колеблется в пределах 1-1,2 м. Номер (размер) балки при нагрузке в 400 кг/м2 выбирается исходя из длины обустраиваемого пролёта и шага укладки. Так, при пролёте в 6 м и шаге 1-1,2 м оптимален 20 двутавр (высота 20, ширина 10 см); пролёт 4 м, шаг 1-1,2 м — №12 (высота 12, ширина 6,4 см); пролёт 3 м, шаг 1-1,2 м — №10 (высота 10, ширина 5,5 см).

Современная бетонная балка перекрытия способна закрыть проём длиной в 3-7,5 м, а укладка проводится с шагом в 1-1,5 м. Минимальная высота элемента составляет 1/20 часть длины пролёта, ширина рассчитывается исходя из пропорции 5:7 (5 — ширина, 7 — высота).

Размеры балок перекрытия комбинированного типа могут быть самыми разными. Для серии W наибольшая длина составляет 6 м, категория L предусматривает длину до 13,5 м. Основное отличие между группами заключается в типе бруса. В первом случае это струганое изделие, прошедшее камерную сушку, во втором — клееные балки перекрытия, соединённые из отдельных элементов посредством особой технологии, что придаёт итоговому продукту повышенную жёсткость, прочность и надёжность.

Межэтажное перекрытие в деревянном доме

Основа конструкции — балки, опирающиеся концами на противоположные стены. Они воспринимают нагрузку от собственного веса, массы потолка и настила, теплоизоляции, мебели, людей, находящихся на верхнем этаже, потолочных светильников и других подвесных устройств.

При выборе балок нужно учесть всю нагрузку — вплоть до светильников Источник

Виды перекрытий по назначению и материалу

Межэтажные перекрытия имеют разное назначение. Они могут быть:

  • чердачными;
  • цокольными и подвальными;
  • между двумя жилыми этажами.

Если чердачное помещение используют как жилую мансарду, расчет и монтаж перекрытия проводят по схеме для внутренних межэтажных конструкций. Когда чердак не эксплуатируют, основное внимание уделяют утеплению и защите от влаги.

Утепление перекрытия холодного чердака Источник

Подвальные перекрытия отличаются от межэтажных устройством усиленной тепло- и пароизоляции, т.к. в помещении под домом всегда повышенная влажность.

Для изготовления несущих элементов наиболее часто применяют древесину хвойных пород — сосну, ель, лиственницу. Эти материалы хорошо работают на изгиб, не деформируются, долговечны.

Лиственница — вне конкуренции. Конструкции из нее служат веками. Плотность древесины — 670 кг/м3, что в полтора раза выше, чем у ели. Цена на пиломатериалы достаточно высокая, что окупается прочностью и качеством.

Ель и сосна более рыхлые, легче обрабатываются. Уступают по прочности и долговечности лиственнице, но их стоимость ниже.

Древесину обязательно антисептируют, чтобы избежать разрушения от гниения и вредителей.

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на внутренней перепланировке.

Обработка древесины от гниения Источник

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 –85 (СП ).

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)
Читайте также:  Типы перекрытий — Какое перекрытие выбрать для частного дома?

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 , 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:

Утепление межэтажного перекрытия по деревянным балкам

Утепление межэтажных перекрытий как и фасадный декор из пенопласта с покрытием это процесс, который необходим для улучшения их теплоизоляционных и звукоизоляционных свойств. Особенно это касается перекрытий, что устроены на деревянных балках.

Подобные конструкции часто встречаются как в относительно старых домах, так и в новых строениях. Их особенность в очень простой схеме установки, но на выходе мы получаем только перекрытие из досок и балок. Оно не способно качественно разделить пространство внутри дома.

Утепление деревянного балочного перекрытия минеральной ватой

Именно поэтому так много времени уделяют утеплению межэтажного перекрытия по деревянным балкам.

2.1 Монтаж утеплителя в межэтажное перекрытие (видео)

О сборных плитах по сериям ПК и ПБ

Плиты ПК часто используют для создания межэтажных перекрытий, но постепенно с рынка они вытесняются ПБ. Основное отличие и преимущество плит ПБ – технология безопалубочного производства, благодаря которой панели можно делать практически любой длины (изделие идет с конвейера лентой и режется на нужные куски).

Толщина плит стандартная и равна 22 сантиметрам. При расчетах толщины перекрытий дополнительно учитывают такие параметры: толщина бетонной стяжки до 5 сантиметров, слой изоляции (если есть), слой напольного покрытия, сам потолок. Все это влияет на особенности монтажа плиты, поэтому просчитывается заранее.

Стандартная несущая способность плит с весом мебели и людей составляет 150 кг/м2, звуко- и теплоизоляционные характеристики гарантируют надежную защиту от шума и холода даже там, где монтируются однослойные полы.

Читайте также:  Ребристые железобетонные плиты, перекрытия

Армирование ПК осуществляют сталью марки А4-А5, а также поперечной проволочной сеткой небольшого диаметра. Серия ПБ предполагает только продольную арматуру из прочных стальных прутьев класс К-7. Благодаря отсутствию поперечного каркаса плиты можно резать под любым углом, используя в строительстве здания необычной конфигурации.

Все плиты шлифуются, поэтому их поверхность практически не требует подготовительных отделочных работ. Что касается стоимости, то обычно плиты серии ПБ стоят дешевле, чем ПК. В общем же при пересчете на квадраты цены квадратного метра, перекрытие шириной в 1 метр стоит дороже применения изделий метра шириной.

Слоеный пирог пола по деревянным балкам

Пол в помещении деревянного дома должен быть прочным, надежным и тщательно продуманным. Чтобы сделать и закрепить пол в деревянном доме, можно применять множество различных технологий, одной из которых считается пирог, который пользуется особой популярностью.

Между деревянными балками рекомендуется класть теплоизоляционный материал

Особенность его состоит в укладке слоев в следующей последовательности:

  • Пароизоляция;
  • Гидроизоляция;
  • Звукоизоляция;
  • Теплоизоляция;
  • Стяжка или, другими словами, бетонное полотно.
Слоеный пирог пола по деревянным балкам

Что касается утеплителя, то наполнением пространства второго этажа должна быть минеральная вата, а вот керамзит или шлак с опилками подойдет для обустройства пола на первом этаже. Утепление пола в комнатах, где будет повышенная влажность, нужно делать посредством такого материала, как стекловолокно, так как у него оптимальные свойства гидроизоляции.

Деревянные межэтажные конструкции

Меэтажная конструкция из дерева Традиционно при возведении деревянных и каркасных малоэтажных архитектурных жилых строений применяются балочные межэтажные конструкции из дерева. Однако деревянные балки перекрытия не рекомендуется устанавливать на пролетах шириной более 5 метров.

На заметку!Если вы планируете обустраивать межэтажное разделение в доме с применением балок из дерева, то рекомендуем ознакомиться с техническими условиями на них.

На верхней стороне межъярусной перекрывающей конструкции, как правило, укладывают настил, выполняющий роль пола. Если под перекрытием будет находиться жилая комната, то снизу его также подбивают досками, оформляя потолок. В образовавшейся пустоте укладывают тепло- и звукоизолирующий материал.

Достоинства деревянной межэтажной конструкции:

  • деревянное перекрытие достаточно просто и оперативно можно смонтировать даже самой сложной конфигурации без привлечения специализированной техники, например, крана;
  • есть возможность получить довольно легкую, но прочную конструкцию при сравнительно недорогой стоимости.

Основным минусом является повышенная огнеопасность. К тому же при неправильной обработке древесина спустя некоторое время начинает гнить и заражаться жучком-короедом.

Особенности обустройства деревянной межэтажной конструкции

Деревянные межэтажные конструкции

Традиционно деревянное перекрытие монтируется в несколько этапов:

  • Установка балок из дерева. Перед монтажом эти элементы несущей конструкции необходимо тщательно обработать антисептическими и огнезащитными составами. Если в качестве опоры будет использоваться стена из кирпича, бетона, пеноблоков или газобетона, то концы балки нужно обмотать двумя слоями рубероида. После установки ее в посадочное гнездо свободное пространство рекомендуется заполнить утеплителем, к примеру, монтажной пеной.
  • Установка наката. Его делают из щитов, собранных из досок. Накатные пластины крепятся к специальным брусьям, имеющие сечение 4*4 либо 5*5 см, называемыми черепными. А их заранее прибивают к боковым граням несущих балок. На накат уже фиксируют «чистый» потолок.

На заметку! Для грамотного подбора материалов, используемых при обустройстве наката, советуем ознакомиться с конструкциями деревянными для строительства. А также с деталями и изделиями из дерева для малоэтажных жилых зданий.

Укладка изолирующей прокладки. Для обеспечения хорошей звуковой и тепловой изоляции пустоты деревянной межэтажной конструкции непременно заполняют утепляющим материалом. В качестве утеплителя можно использовать минеральную вату, пенопласт, керамзит и даже стружку либо солому.

Применение «ватных» матов более предпочтительно перед другими «собратьями» — по весу вата намного легче керамзита, что позволяет значительно уменьшить нагрузку на перекрытие. Благодаря волокнистой структуре она способствует свободному проникновению воздуха между помещениями. К тому же данный утеплитель отличается достаточно высокими изолирующими параметрами.

На заметку!Перед обустройством изолирующей прокладки необходимо непременно между балками расстелить специальную пароизоляционную пленку, пергамин либо толь. При этом их концы должны заходить на несущие элементы межэтажной конструкции на высоту не менее 5 см.

Толщина изолирующей прокладки из любого материала должна быть больше 10 см. А при разделении холодных и отапливаемых помещений – в два раза толще.