Mebelgeometry.ru

Мебельная геометрия
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Усиление деревянных балок перекрытия от прогиба

Как усилить балку деревянного перекрытия?

У нас двухэтажный дом, перекрытия деревянные. Очень хотим затащить рояль на второй этаж – через окно при помощи подъемника. А вопрос такой: судя по всему наши перекрытия могут не выдержать такой нагрузки. Как правильно и надежно выполнить усиление деревянных балок второго этажа, чтобы они выдержали нагрузку?

Вадим, чтобы выполнить усиление деревянных балок перекрытия грамотно, в первую очередь необходимо определиться со сложностью проблемы. Самая явная причина беспокойства – прогиб элементов. Здесь важно знать одну вещь: при расчетах по нормативным документам балки перекрытия рассчитываются не с учетом отсутствия прогибов, а так, чтобы их величина была не больше максимальной. Максимально допустимый прогиб зависит от двух факторов:

1. материал балки;
2. пролет.

Для дерева величину назначают равной 1/300 пролета. Это означает, что при расстоянии между стенами 5 метров, прогиб деревянных балок перекрытия может составлять до 17 мм. При этом не возникает потерь в несущей способности и жесткости.

Необходимые уточнения

При всех своих положительных качествах древесина все же имеет ряд негативных параметров. Из самых основных:

  • относительно невысокая выносливость как балок перекрытия, так и всей конструкции в целом. Максимальная нагрузка – 500 кг/м2, а в большинстве случаев она не превышает 200-300 кг/м2. Стало быть, прогиб весьма вероятен;
  • низкие звукоизоляционные показатели, которые характерны для всех деревянных перекрытий. Они пропускают весь диапазон звуков, от воздушно-шумовых (разговор, музыка, журчание воды) до ударных, возникающих во время ремонта, передвижения мебели и даже шагов;
  • огнеопасность, для борьбы с которой возникает необходимость обработки деревянных балок специальными составами;
  • беззащитность перед биоатаками. Древесина подвержена гниению и поражению древоточцами, так что деревянные балки нуждаются в дополнительной пропитке не только от огня, но и от естественных врагов.

Несмотря на все недостатки, деревянные конструкции не теряют своих позиций. Даже тогда, когда усиление перекрытий признано жизненно необходимым. И эта необходимость может возникнуть по разным причинам. Смотрите видео:

Усиление металлом

В продолжение темы способов усиления деревянных балок перекрытия с помощью стального протеза, нужно заметить, что металл применяется не только в местах примыкания балки к стене.

Его с успехом можно применять так же и в качестве накладок взамен деревянных. При этом любые металлические профили перед установкой должны пройти антикоррозийную обработку. Проще говоря, окрашены.

Кроме полос и профилей круглого сечения в качестве накладок можно использовать швеллер, уголок или просто листовой металл. Все металлические профили крепятся к участкам деревянных балок так же с помощью комплекта: болт, гайка, шайба.

Принимая решение в пользу усиления деревянных балок металлом необходимо учесть тот факт, что металл стоит дороже дерева. К тому же, он имеет больший вес, что может быть служить дополнительной нагрузкой на саму балку.

Прутковые протезы

В случаях сильного повреждения участков балок практикуется удаление таких зон и установка на их место прутковых протезов, сделанных из стальной арматуры. Такой метод используется по большей мере при замене торцевых элементов, которые приходят в негодность чаще всего.

В роли протезов выступают обрезки арматуры сечением от 10 до 25 мм. Длина протеза выбирается с расчётом на то, что она должна быть больше на 10%, чем двойная длина повреждённого участка балки. Есть и ограничение длины протеза — он может быть не более 1,2 м.

Перед выполнением работы следует подпереть участок, который будет укрепляться, стойкой для предотвращения возможного обрушения конструкции. Стойки и прогон опоры ставятся на расстоянии от одного до полутора метров от несущей стены. После такого временного укрепления перекрытие разбирается, а сгнивший участок балки спиливается.

Заготовка протеза заводится вертикально в перекрытие, после чего поворачивается в горизонтальную позицию. Конструкция в первую очередь надвигается на балку и затем — в нишу стены. Нужно учесть, что балки, восстановленные с применением протезов, прослужат ещё долгое время, однако прочность обновлённой конструкции, безусловно, будет ниже, чем в случае с новой балкой. Потому нагружать восстановленные балки следует по минимуму.

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.
Читать еще:  Предельная нагрузка на балку чердачного перекрытия

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.

Как правильно усилить деревянные балки – советы и рекомендации

Перекрытия изнашиваются от времени и нагрузок. Самый безобидный симптом износа – это скрипы и вибрации полового покрытия на втором этаже. Причины чрезмерного износа самые разные – изначально непросушенная древесина, некорректный расчет нагрузок, ошибки при выборе бруса и т.д.

Если проблему игнорировать, последствия могут быть весьма серьезными. Вот почему для многих владельцев домов так актуален вопрос, как грамотно усилить деревянные балки перекрытия от прогиба.

Есть несколько вариантов усиления:

  • Наращивание площади сечения – такой вариант применяется, если материал утрачивает плотность в результате естественного износа. В качестве усиливающего элемента применяют дерево либо металлические швеллеры.
  • Армирование. Дополнительное усиление углепластиком – эффективное решение в случае, когда наращивание невозможно. Метод хорош тем, что мастеру не придется работать с тяжелыми металлическими либо деревянными элементами – композиты отличаются малым весом и высокой прочностью.
  • Монтаж прутковых протезов. Метод используется, когда балки повреждены и требуется заменить такие участки.
  • Монтаж дополнительных балок. Здесь все просто – устанавливают добавочные элементы, которые берут часть нагрузки.

Деревянные балки – прочные, эстетичные и экологичные конструкции, которые широко применяются в малоэтажном строительстве. Грамотный выбор перекрытий и расчет нагрузки на них – гарантия надежности и идеальной геометрии готового строения.

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

Наращивание площади сечения балки

Одним из самых популярных способов укрепления балок перекрытий является наращивание их сечения установкой дополнительных деревянных накладок. В основном этот способ применяется в случаях, когда материал балок становится рыхлым вследствие естественного старения или же в результате жизнедеятельности жуков-древоточцев.

Увеличение площади сечения достигается установкой накладок из дерева толщиной не менее 50 мм на ослабленном или повреждённом участке. Отдельные специалисты утверждают, что имеет смысл лишь увеличение сечения по горизонтальным сторонам, то есть сверху и снизу балки, а наращивание толщины изделия по ширине не даёт полезного эффекта.

Перед установкой накладок, как и в случае с другими работами по укреплению балок, следует обработать ослабленные участки противогрибковыми средствами. После противогрибковой обработки нужно снизить до минимума уровень прогиба при помощи домкратов. Непосредственно монтаж накладок эффективнее осуществлять по всей длине балки. Прикрепление осуществляется при помощи болтов или шпилек насквозь.

В качестве усиливающего элемента можно использовать не только дерево, но и металл. В таком случае используются швеллеры или металлические полосы. Последние менее надёжны, чем швеллер, и могут применяться только для усиления небольших участков повреждённых балок.

Читать еще:  Усиление прогнившей балки перекрытия

Усиление пролёта балки с помощью металлических накладок производится по такому же алгоритму, как и в случае накладок из дерева, однако при этом имеет некоторые особенности. В частности, перед установкой металлические накладки обрабатываются антикоррозийным составом. Кроме того, между металлическими и деревянными частями следует устроить гидроизоляционный слой.

Виды деревянных балок перекрытия

В общей смете на строительство стоимость данных работ доходит до 15-20%. Чердачное перекрытие по деревянным балкам разрешает сократить расходы, уменьшить трудозатраты, отказаться от использования аренды грузоподъемных механизмов. Для монтажа быстровозводимых зданий в частном секторе отлично подходят брусья и бревна из хвойных пород. Можно использовать их современные аналоги из клееного материала и OSB-плит, прочных и долговечных металлодеревянных изделий.

Доска для перекрытия

Размеры и характеристики используемого материала следует подбирать, исходя из длины пролета и расчетной нагрузки. Возводя перекрытие первого этажа по деревянным балкам, нужно помнить, что на прочностные характеристики и жесткость большее влияние оказывает высота сечения, а не его ширина. При длине до 4 м разрешается применение толстой качественной доски ходовых размеров – 50х200 мм, 50х100 мм. При длине пролетов от 6 м лучше приобретать более подходящие конструкции из железобетона.

Двутавровая балка перекрытия

Двутавры производятся из клееного сухого бруса (влажность до 8%) и OSB-плит. Материалы сращиваются под прессом при помощи клея (D4 или аналогов). Далее конструкция для крепости усиливается метизами, обрабатывается огнезащитными составами и антисептиками. Балки на перекрытия данного типа стоят дороже природного обработанного бруса, но обладают следующими плюсами:

  1. Сравнительно легкий вес.
  2. Двутавровые деревянные балки перекрытия имеют высокую прочность и надежность.
  3. Отличная точность размеров.
  4. Низкая теплопроводность.
  5. Деревянные балки из OSB-плит имеют огнебиозащитное покрытие первой степени.
  6. Экологичность в пределах нормы.

LVL-брус

Этот материал получают путем склеивания нескольких подготовленных листов древесины. Технология разрешает получать изделия большой длины, что помогает возводить перекрытие второго этажа по деревянным балкам с меньшим количеством опор. При этом в финале конструкция будет обладать значительно меньшим весов в сравнении со стропильной системой из природной доски или бруса.

  1. Балочные перекрытия из LVL-бруса обладают повышенной прочностью.
  2. Небольшая масса
  3. Однородность структуры.
  4. Влагостойкость.
  5. Большой спектр размеров (толщина 21-75 мм, ширина 40-1000 мм, длина до 12 м и больше).
  6. Возможность получения бруса разной оригинальной формы.
  7. Удобство в работе.

  1. Деревянные LVL-балки перекрытия из клееной доски менее экологичны.
  2. При использовании некачественного LVL-бруса существует риск расслаивания материала.

Комбинированная балка

Тандем стальных деталей и древесины существенно расширяет спектр использования материалов в строительстве. Стандартное перекрытие по деревянным балкам в газобетонном доме не всегда может удовлетворить заказчика. Металлодеревянные комплектующие являются более универсальными деталями, они обеспечивают легкость и повышенную надежность системы, риск усыхания при этом снижается. Современная МД-балка представляет собой сборную конструкцию из деревянной рамы, скрепленную вместе зубчатыми металлическими пластинами и кронштейнами.

  1. Комбинированные деревянные балки перекрытия разрешают возводить пролеты до 10 м без дополнительных перегородок.
  2. Исключено провисание.
  3. Облегчается скрытый монтаж коммуникаций, процесс утепления и звукоизоляции.
  4. Уменьшение количества крепежа.
  5. Высокая точность при сборке.

Четырехкантовый брус

Используемые в строительстве несущие балки в зависимости от числа продольных обработанных сторон делятся на двухкантные, трехкантные и четырехкантные брусья. Четырехугольная форма является более универсальной. Обработанные со всех сторон калиброванные заготовки можно использовать в открытых местах, где внешний дизайн играет роль. По ширине и толщине прямоугольного сечения размеры четырехкантного бруса лежат в пределах 100-250 мм. Помимо квадратной формы нередко используются балки 125х150 мм, 150х200мм или другие вариации.

Лафет для крыши

Данный материал представляет собой двухкантный опиленный с двух сторон брус, который укладывается при строительстве в горизонтальной плоскости. Две остальные его стороны имеют округлую форму. Лафет – традиционный элемент несущих конструкций для срубов в скандинавских странах, делают его преимущественно из сосны и лиственницы. Двухкантные брусья являются, по сути, промежуточными звеньями между профилированными заготовками и оцилиндрованным бревном.

Оцилиндрованное бревно

Перед тем как попасть на строительство такие балки перекрытия проходят несколько стадий обработки. Вначале торцуют края, затем в станках при помощи фрезеровочной каретки снимается лишняя древесина для придания заготовке максимально цилиндрической формы. В финале происходит вырезание пазов, облегчающих стыковку деталей, и подгонка детали до требуемой длины. Благодаря правильной геометрической форме и удобным технологическим вырезам оцилиндрованное бревно по свойствам приближается к профилированному брусу.

Усиление деревянных балок перекрытия увеличением сечения.

Перед тем как приступать к усилению необходимо попытаться максимально уменьшить прогиб. Выполняется это припомощи домкратов либо других аналогичных приспособлений. Увеличить сечение балки можно как по высоте, так и по ширине. При этом стоит помнить, первый вариант более предпочтителен, так как балка сечением 300х150 будет лучше работать на изгиб чем балка 150х300, от законов механики не денешься никуда. Дублирующая балка также монтируется в гнезда, подготовленные в несущей стене. Соединение деревянных балок между собой осуществляется при помощи металлических шпилек, которые вставляются в предварительно просверленные отверстия. Вполне допустимо и усиление при помощи доски, толщина которой должна быть не менее 50 мм, хотя этот параметр уточняется расчетным путем.

Читать еще:  Сборная ребристая плита перекрытия

Расчет

Такие параметры, как прочность и жесткость связаны между собой. Поэтому вначале определяют жесткость детали, после чего, на основе полученных данных вычисляют деформацию.

Для этого совсем необязательно углубляться в сложные инженерные расчеты, для получения точных значений. Чтобы не ошибиться, лучше воспользоваться упрощенной схемой, которой вполне достаточно для частного строительства.

Состоит такой способ расчета из нескольких этапов:

  • Составление расчетной схемы и определение геометрических параметров балки.
  • Определение максимальной нагрузки, которая будет оказываться на деталь, в том числе от перегородок, установленных сверху конструкций и пр.
  • Вычисление максимального прогиба.

Ниже подробней рассмотрим все эти этапы.

Схема влияния расстояния между опорами на деформацию

Расчетная схема

Выполнить своими руками расчетную схему не сложно. Для этого нужно лишь знать форму поперечного сечения и размеры детали.

Кроме того, следует учитывать такие моменты, как:

  • Способ опирания детали.
  • Длина пролета, т.е. расстояние между опорами. К примеру, если выполняется перекрытие и расстояние между стенами составляет 4 м, то пролет «l» будет равняться 4м.

Если речь идет о перекрытиях, то принимается схема расчета, согласно которой нагрузка распределяется на деталь равномерно. В случаях, когда необходимо вычислить деформацию от сконцентрированного воздействия, к примеру, от установленной печи на перекрытие, используется схема с учетом сосредоточенной и направленной нагрузки F, которая равняется весу конструкции.

Размеры прямоугольной балки

Для определения прогиба «f» необходимо узнать такую геометрическую характеристику, как момент инерции сечения, которая обозначается буквой «j». Момент инерции рассчитывается по такой формуле:

Буквенное обозначениеЗначение
hВысота сечения бруса
bШирина сечения

Обратите внимание! Момент инерции прямоугольного бруса зависит от того, как он расположен в пространстве. Если деталь будет уложена широкой стороной на стены, то момент инерции будет меньше, в то время как деформация больше. Примером тому является доска, которая уложенная на ребро прогибается значительно меньше, чем уложенная плашмя.

Определение максимальной нагрузки

Чтобы определить максимальную нагрузку нужно сложить все параметры бруса, такие как:

  • Его вес;
  • Вес квадратного метра перекрытия;
  • Воздействие от перегородок на перекрытия, также измеряется в килограммах на метр квадратный.

Помимо этого необходимо учитывать коэффициент, обозначающийся буквой«k», который равняется расстоянию между балками (измеряется в метрах). К примеру, если расстояние между ними составляет 700 мм, то значение коэффициента будет равняться 0,7.

Печи или другие конструкции создают дополнительную нагрузку на перекрытие

Совет! За помощью в расчетах при составлении проекта дома можно обратиться к специалистам. Однако,цена на их услуги бывает довольно высокой. Поэтому в большинстве случаев с поставленной задачей можно справиться самостоятельно.

Чтобы упростить расчеты, можно принять следующие усредненные параметры:

  • Вес перекрытия составляет 60 кг.
  • Нормативная временная нагрузка на перекрытие – 250 кг.
  • Нормативная нагрузка от перегородок – 75 кг.

Что касается веса деревянной детали, то его можно посчитать, зная плотность и объем древесины. К примеру, наиболее распространенный брус, который используют для перекрытий,имеет сечение 0,15х0,2м и весит в среднем 18 кг на погонный метр.

Теперь, зная все параметры можно вычислить максимальную нагрузку по такой формуле –q=(60+250+75)х0,6+18=249 кг/м.

Вычисление максимального прогиба

Следующим шагом является расчет деревянной балки на прогиб. Если нагрузка будет распределяться равномерно,то нужно воспользоваться следующей формулой – f=-5хqхl^4/384хEхJ.

Величина Е в данной формуле означает модуль упругости. Для древесины это значение составляет Е=100000 кгс/м². Если подставить полученные ранее величины, полученные при расчете бруса сечением 0,15х0,2м и длиной равной 4м, то максимальный прогиб будет равняться 0,83 см.

Деформация при сосредоточенной нагрузке F

Для вычисления деформации детали, на которую будет оказываться сосредоточенная нагрузка, следует воспользоваться такой формулой – f=-Fхl^3/48хEхJ, где F обозначает давление на брус, к примеру, вес печи, установленной на перекрытии.

Надо сказать, что модуль «E» у разных пород древесины может быть разным. Кроме того, этот показатель зависит от типа детали. К примеру, сплошной брус и оцилиндрованное бревно обладают разным модулем упругости.

Совет! Зачастую домашние мастера интересуются – как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба? Для этих целей можно воспользоваться досками толщиной не менее 50 мм, которые крепятся к брусу.

Вот, собственно, и вся инструкция по расчету балок на прогиб.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector