Укрепление балок перекрытия в деревянном доме

Усиление деревянных балок перекрытия своими руками: основные способы и методика

Деревянные балки чаще всего используются в конструкции крыши. Оно и неудивительно: монтаж относительно прост, вес вполне терпим, по цене элементы доступны, нагрузки выдерживают значительные, стены не деформируют. Кроме того, не оставлена в стороне и эстетическая сторона вопроса: при соблюдении правил установки и некоторой, не слишком затратной, отделке деревянные балки можно оставить в открытом доступе: они только придадут определенный шарм помещению. Стили шале или фахверк никогда не утратят своей популярности. Однако есть и определенное затруднение: при больших габаритах строения требуется усиление деревянных балок перекрытия. Ширина пролета не должна превышать 5-6 метров, иначе элементы со временем начинают проседать, что грозит обрушением кровли.

В принципе, можно обойтись и без усиления деревянных балок перекрытия: надежность конструкции обеспечивается установкой дополнительных опор либо увеличением сечения самих балок из древесины. Однако такие шаги ведут не только к перерасходу материалов (а значит, и себестоимости строения), но и к потере полезной площади помещения. Смотрите видео:

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

• плохое состояние балочной конструкции. Является следствием
  повреждение древесины. Повышенная влажность, перепады температуры, деятельность
  различных вредителей (жуков короедов), растрескивание – все это приводит к
  деформированию балки перекрытия;

• снижение несущей способности. Под собственным весом,
  постоянной и переменной нагрузкой балки перекрытия могут прогибаться. Согласно
  нормативам, если прогиб находится в пределах 1:300, то беспокоится не о чем.
  Например, если балка длиной 2500 мм. прогнулась на 10 мм. это соответствует
  нормальному значению прогиба. Если показатель прогиба больше – ее следует
  усилить;

• необходимость увеличения несущей способности балки.
  Связанная, например, с перестройкой чердака под мансарду или жилое помещение.
  Такая перестройка приведет к увеличению постоянных и переменных нагрузок на
  перекрытия второго этажа, что автоматически требует изменения сечения установленных
  деревянных балок.

В пределах статьи будут приведены несколько распространенных способов усиления перекрытия (ремонт, реконструкция). Но, точно ответить на вопрос, как усилить деревянные балки перекрытия может только профессионал и только после анализа состояния конструкции. Ведь в каждом случае решение будет индивидуально.

Воспользовавшись таблицей можно получить представление о
том, какое сечение должно быть у балки при определенной нагрузке.

Допустимое сечение балок при нагрузке

Материал подготовлен для сайта moydomik.net

Как исправить ситуацию

Чтобы выполнить усиление балок перекрытий, можно пойти двумя путями:

1. повышение несущей способности;
2. уменьшение нагрузки.

Первый вариант самый распространенный, поскольку снижение нагрузки означает переоборудование помещения под другое назначение, что сделать сложно и не всегда возможно. Чтобы воспользоваться вторым, нужно рассмотреть несколько вариантов усиления балки.

К таким способам относятся:

1. Наращивание сечения. Важно отметить, что есть смысл делать накладки сверху или снизу. Дополнительная ширина не даст такого эффекта. Это можно объяснить формулами, по которым рассчитываются балки. Для наращивания используют деревянные доски, которые закрепляют на балки.

2. Установка промежуточных опор. Чаще всего здесь не рассматривается усиление стойками, поскольку их опирание будет происходить на нижележащее перекрытие. Можно использовать подкосы, но только при условии гармоничного вписания их в интерьер.

3. Металлические обоймы. Металл крепят с двух сторон. Для небольших повреждений можно применять полосовую сталь. Для серьезных деформаций лучше выбрать швеллер. Важно предусмотреть гидроизоляцию между металлом и деревом в обязательном порядке.

4. Прикрепление накладок из углепластика. Такой композитный материал – не распространенное решение, но стоит его рассмотреть. Крепление осуществляется на клей, элементы достаточно легкие для выполнения работ своими руками.

Усиление стоит выполнять только после выбора среди предложенных вариантов наиболее оптимального для каждого случая в отдельности.

Усиление деревянными или металлическими протезами

Усиление концов балки деревянными протезами

Усиление металлическими протезами

Усиление углепластиком (углеволокном)

Схема расположения листов углепластика

Увеличение площади сечения

Увеличение площади сечения несущих деревянных балок оправдано в том случае, когда изначально неправильно был сделан расчет перед их установкой или в результате потери прочности в следствие естественного износа. Практически этот вариант похож на усиление с помощью деревянных накладок, но по всей длине балки.

Различие заключается в том, что между основной балкой и материалом для увеличения площади сечения прокладывается гидроизоляция. Кроме того, если усилители деревянные, их нужно обработать антисептиком. В случае варианта из металла, последний подлежит антикоррозийной обработке.

Если существует большой прогиб, перед установкой дополнительного материала балки следует выпрямить с помощью домкрата или установкой вертикальных опор из бруса круглого, или прямоугольного сечения.

Как рассчитать допустимую нагрузку

Грамотный и точный расчет нагрузки на деревянные балки перекрытия гарантирует надежность строения и позволяет подобрать материал, максимально точно отвечающий заданным параметрам.

Чтобы вычислить допустимую нагрузку на балку, понадобятся следующие параметры:

• материал (сорт древесины);
• длину деревянной балки (либо расстояние между стенами);
• шаг – расстояние между самими балками;
• нагрузку на конструкцию.

Последняя складывается из двух величин – постоянной нагрузки (вес самих балок + утепляющие материалы) и временной (вес мебели, людей и всего, что будет находится в помещении).

Допустимая нагрузка на деревянную балку перекрытия – важнейший показатель при возведении малоэтажных строений. Если вы сомневаетесь в своих способностях выполнить точный расчет, рекомендуем делегировать эту задачу профессионалам.

Усиление углепластиком

Популярный современный материал – углеволокно имеет потрясающие характеристики прочности. Именно это его свойство позволяет использовать данный материал как простой и эффективный метод усиления деревянных конструкций. Для монтажа понадобится наклеить несколько полос этого материала на укрепляемый участок.

Схема наклеивания проста: по длине лаг наклеивается несколько полос углеволокна друг на друга, пока не будет достигнута необходимая прочность. Края наклеенной полосы перекрываются еще несколькими полосками поперек. Получается П-образный хомут на каждой из сторон наклеенной длинной полосы. Таким образом можно усилить не слишком сильно поврежденные и провисшие конструкции.

Причины ослабления балок

Нужно понимать, что балки в любом случае устаревают, и время действует не на пользу любому сооружению. Однако есть факторы, дополнительно влияющие негативно на прочность деревянных балок — повреждения механическим путем или насекомыми, деформация из-за влажности и чрезмерных нагрузок. В описанных случаях усиление потребуется значительно раньше. В частности, балки могут быть повреждены еще во время изготовления и монтажа, и тогда они просто не способны прослужить длительное время.

Также может плохо сказаться на состоянии балок усиление нагрузки на межэтажное перекрытие. Яркий пример подобной ситуации — установка на верхних этажах непозволительно тяжелых конструкций, изначально не планируемые при проектировании и постройке здания. В данных обстоятельствах наблюдается очевидное провисание перекрытий и даже — иногда — обрушение.

Способы усиления деревянной балки перекрытия

Если выяснилось, что несущий элемент требует ремонта, есть несколько методов, которые помогут восстановить способность балки к выдерживанию нагрузок.

1. Наращивание площади сечения. Один из самых эффективных методов. С двух сторон деревянной доски или бруса, поврежденных по тем или иным причинам, устанавливают накладки с толщиной не менее 50 мм. Усиливающие детали могут монтироваться как по всей длине, так и на поврежденном участке. Перед проведением работ следует поднять балку домкратом, чтобы полностью убрать существующий прогиб. Монтаж проводится с помощью винтов или шпилек, проникающих сквозь первоначальный несущий элемент и скрепляющих обе накладки между собой.
2. Металлические накладки. Вариация на тему предыдущего метода, только в качестве усилителей выступает не деревянная доска, а швеллер либо металлическая полоса.
3. Прутковый протез. Этот метод чаще всего применяют для восстановления несущей способности торцевых частей балок. В качестве материала используют металлическую арматуру. Работы проводятся после установки опоры под поврежденную балку и разборки перекрытия. Восстановленный несущий элемент имеет меньшую способность сопротивляться нагрузкам, чем новый, это следует учитывать в период эксплуатации.
4. Армирование углеволоконными элементами. Современный инновационный метод усиления и укрепления балок перекрытия. Подходит даже в том случае, если нарастить размеры конструкции невозможно. Углепластиковые элементы имеют малый вес и значительную несущую способность. Для ремонта балок используют различные типы углеволоконных материалов – пластины, листы, пруток. Монтаж проводят с применением специального эпоксидного клея, после застывания полученный конструктивный элемент по прочности не уступает стали.

Вне зависимости от выбранного способа реставрации несущей конструкции, необходимо выполнить требования безопасности во время проведения работ. Следует установить опорные поддерживающие стойки или леса во избежание обрушения во время ремонта.

Расчет балок перекрытия

Планируя строительство перекрытия, для начала следует рассчитать конструкцию его основы, то есть длину балок, их количество, оптимальное сечение и шаг расположения. От этого будет зависеть, насколько безопасным окажется ваше перекрытие и какую нагрузку оно сможет выдерживать при эксплуатации.

Длина балок

Длина балок зависит от ширины пролета, а также от способа крепления балок. Если балки будут закреплены на металлических опорах, их длина будет равняться ширине пролета. При заделке в пазы стен, длину балок рассчитывают, суммируя величину пролета и глубину заведения двух концов балки в пазы.

Шаг расположения балок

Расстояние между осями балок выдерживают в пределах 0,6-1 м.

Количество балок

Расчет количества балок выполняют следующим образом: планируют размещение крайних балок на расстоянии минимум 50 мм от стен. Остальные балки размещают в пространстве пролета равномерно, в соответствии с выбранным интервалом (шагом).

Сечение балок

Балки могут иметь прямоугольное, квадратное, круглое, двутавровое сечение. Но классическим вариантом все же является прямоугольник. Часто используемые параметры: высота – 140-240 мм, ширина – 50-160 мм.

Выбор сечения балки зависит от ее планируемой нагруженности, ширины пролета (по короткой стороне помещения) и интервала размещения балок (шага).

Нагруженность балки высчитывают, суммируя нагрузку ее собственного веса (для междуэтажных перекрытий – 190-220 кг/м 2 ) с временной (эксплуатационно й) нагрузкой (200 кг/м 2 ). Обычно, для эксплуатируемых перекрытий, нагрузку принимают равной 350-400 кг/м 2 . Для чердачных неэксплуатируемы х перекрытий можно брать меньшую нагрузку, вплоть до 200 кг/м 2 . Специальный расчет необходим, если предполагаются значительные сосредоточенные нагрузки (например, от массивной ванны, бассейна, котла и т.п.).

Балки укладывают вдоль короткого пролета, максимальная ширина которого – 6 м. На большем пролете неизбежно провисание балки, которое приведет к деформации конструкции. Однако и в такой ситуации есть выход. Для поддерживания балок на широком пролете устанавливают колонны и опоры.

Сечение балки напрямую зависит от ширины пролета. Чем больше пролет, тем более мощную (и прочную) балку необходимо выбирать для перекрытия. Идеальный пролет для перекрытия балками составляет до 4 м. Если пролеты шире (до 6 м), то использовать необходимо нестандартные балки с увеличенным сечением. Высота таких балок должна составлять не менее 1/20-1/25 от величины пролета. Например, при пролете 5 м нужно использовать балки с высотой 200-225 мм при толщине 80-150 мм.

Конечно, самостоятельно выполнять расчеты балок необязательно. Можно воспользоваться готовыми таблицами и диаграммами, в которых указаны зависимости размеров балок от воспринимаемой нагрузки и ширины пролета.

После выполнения расчетов можно приступать к устройству перекрытия. Рассмотрим весь технологический процесс, начиная с фиксирования балок на стены и, заканчивая, финишной обшивкой.

Элементы требуют внимания не только с течением времени. Необходимость усиления балок может возникать и в других случаях:

• повреждение материала;
• увеличение нагрузки на перекрытия;
• ошибки, допущенные при монтаже или на стадии проектирования.

Также усиление нужно и при переоборудовании помещений — например, чердака в мансарду. В этом случае нагрузки на потолочные прогоны возрастают, поэтому существуют значительные риски прогибов. Если сечение было изначально рассчитано неправильно или допущены ошибки при установке, несущие элементы провисают, а в древесине появляются трещины.

Послемонтажная отделка

По завершении строительства перекрытия рекомендуется подождать, прежде чем начинать производить чистовые работы, чтобы балки дали усадку. Перекрытия рекомендуется «скрыть» за чистовой отделкой до наступления холодов, чтобы они не подвергались воздействию влажных погодных факторов.

Также необходимо сделать крышу. Если до зимы это совершить никак не получается, то всю конструкцию следует накрыть пленкой или тентовым материалом, в том числе и окна, чтобы влага не поступала в здание. Но небольшие сквозные “просветы” оставить все-таки рекомендуют, чтобы внутри помещения был оптимальный уровень влажности.

Теперь непосредственно к послемонтажной отделке. Сначала делают черновой потолок снизу перекрытия. Сделать его можно и из фанеры, если в дальнейшем предусмотрено возведение, к примеру, подвесного потолка.

После монтажа потолка уже сверху кладут утеплитель и пароизоляцию (при необходимости). Например, если верхний и нижний этажи будут постоянно отапливаться, то делать утепление необязательно. Но нужно отметить, что утепление работает и как шумоизоляция. Если же второй этаж будет чердаком, то утеплять точно нужно — иначе тепло будет уходить.

После прокладки утеплителя можно класть черновой пол (он поможет в дальнейшем возведении здания, так как не придется устанавливать леса).

Чистовую отделку необходимо производить уже после того, как в доме появятся окна и он даст усадку.

Деревянные межэтажные перекрытия — одно из самых оптимальных решений. Ведь деревянные балки прочные, легкие и при этом дешевые. Они просты в монтаже и не оказывают излишнего давления на стены. Главное, правильно произвести расчет и обязательно обработать деревянную конструкцию.

Для повышения прочности конструкции можно вместо дерева использовать металлические двутавровые балки. В этом случае понадобится кран для монтажа. И стоит металл дороже дерева. И если вы готовы на такие траты, то не проще ли тогда остановить свой выбор на пустотных плитах перекрытия? Так как главное преимущество перекрытия по деревянным балкам в газобетонном доме — экономия средств.