Как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба?

В деревянной части дома наблюдалась ещё одна беда: потолочные балки провисали на 10-15 сантиметров. Вероятно, подобная проблема образовалась не сразу и брёвна удерживающие доски потолка проседали с десятилетиями жизни дома. Пока в пространстве четырёхстена присутствовали межкомнатные перегородки, кривизна брёвен в глаза сильно не бросалась, и возможно, эти перегородки поддерживали балки.

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

Перекрытия по деревянным балкам: виды и предъявляемые требования

Перекрытия по деревянным балкам отличаются:

  • назначением;
  • конструкцией;
  • материалом;
  • материалом межбалочного заполнения;
  • способами крепления и соединения.

По назначению такие перекрытия могут быть:

  • чердачными, разделяющие комнаты здания и нежилое чердачное пространство;
  • межэтажными, сооружаемыми между этажами дома;
  • цокольными, которые сооружаются при наличии в доме цокольного этажа или подвала.

По конструкции деревянные перекрытия могут быть:

  • одно- или двухслойные (два независимых ряда – для получения максимальной звукоизоляции);
  • с открытыми балками и со скрытыми;
  • утепленные или неутепленные;
  • с разными видами межбалочного заполнения  (щиты, накат из досок по черепным брускам или же сверху по балкам и др.);
  • с разными видами подшивки.

Деревянные балки, которые являются основой данного вида перекрытий, могут быть изготовлены из:

  • обрезных досок, толщиной 38-50 мм;
  • обычного бруса, толщиной 75-175 мм;
  • бревен;
  • клееного бруса;
  • двутавровых деревянных клееных балок.

По материалу межбалочного заполнения такие перекрытия могут быть :

  • с накатом из досок;
  • с накатом из щитов;
  • с накатом из ребристых или пустотелых легкобетонных блоков;
  • с комбинированным заполнением из деревянных брусков и самана;
  • с заполнением из деревянных брусков и керамзитобетона (песок+цемент+известь+керамзит).

Кроме этого, межбалочное заполнение таких перекрытий может включать различные виды и толщину утеплителя, а также различный паро- и гидроизоляционный материал.

Требования, предъявляемые к перекрытиям

Перекрытия по деревянным балкам, как и другие виды перекрытий дома, должны быть:

  • прочными;
  • жесткими;
  • обеспечивающими тепло- и шумоизоляцию.

Прочность их должна быть  достаточной, чтобы справляться с действующими на них нагрузками, величиной не менее 200 кг/м2, включая собственный их вес. Для этого необходимо правильно рассчитать и подобрать длину, сечение и шаг укладки балок в каждом конкретном случае. Жесткость таких перекрытий должна быть такой, чтобы они не прогибались и не колебались под действием все тех же нагрузок. Допустимый прогиб деревянных перекрытий: для чердачных – 1/200 длины пролета, а для межэтажных и цокольных – 1/250. Теплоизоляционные способности перекрытий должны быть такими, чтобы обеспечивать комфортную температуру в жилых помещениях в любое время года. То же относится и к их способностям защищать от шума. Как правило, оба эти требования, выполняются при помощи включения в состав перекрытия по деревянным балкам утеплителя (минеральной ваты или другого вида).

Технологические требования, предъявляемые к работам по усилению стальных балок

Мероприятия, связанные с усилением металлических балок, следует проводить при отсутствии временных нагрузок и при температуре окружающей среды не ниже −15 °С для обычной стали и не ниже −5 °С для сплавов кипящей плавки. Если швы необходимо усилить наплавкой, показатели напряжения в материале не должны превышать 0,8 расчетного сопротивления металла, а с поверхности необходимо обязательно удалить все дефекты.

Читайте также:  Справочник строителя | Монтаж крупнопанельных зданий

Усиление металлических балок рекомендуется осуществлять с применением следующих методик предварительного напряжения:

  • установки преднапряженных тяжей, затяжек и оттяжек;
  • монтажа регулируемых распорок;
  • устройства шпренгелей;
  • регулировки опор путем их смещения;
  • электротермическим способом;
  • посредством предварительного выгиба и последующей сварки балочных профилей.

Для армируемых элементов следует использовать сталь того же класса, что и у материала восстанавливаемой конструкции. Электроды подбираются аналогичным образом. В некоторых случаях при усилении металлических балок перекрытия целесообразно использовать болтовые соединения.

Все указанные технологические нюансы полностью учитывают инженеры . Мы осуществляем профессиональное усиление металлических балок перекрытия в строгом соответствии со строительными нормами и требованиями в отрасли. Это позволяет гарантировать высокое качество результатов и повышать экономическую эффективность работ.

Области применения и расчет деревянных перекрытий

Перекрытия по деревянным балкам рекомендуется применять:

  • в зданиях, построенных из древесины (каркасных и рубленых);
  • в дачных домах, рассчитанных на летнюю эксплуатацию;
  • в хозяйственных постройках (сараях, банях, мастерских);
  • в быстровозводимых домах сборно-разборного типа.

Кроме перечисленных вариантов, деревянные конструкции для межэтажных перекрытий можно использовать в коттеджах, предназначенных для круглогодичного проживания. Только в этом случае нужно использовать двухрядную систему установки балок, о которой мы рассказали выше.

Подбирать сечение бруса по принципу «чем толще, тем лучше», мы не советуем. Есть простая методика расчета, взятая из строительных нормативов.

Согласно ей, высота деревянной балки должна быть не меньше 1/25 размера перекрываемого пролета. Например, при 4-х метровом расстоянии между стенами нужно купить пиловочник с высотой сечения (Н) не менее, чем 400/25 = 16 см при толщине (S) 12 см. Для создания запаса прочности найденные параметры можно увеличить на 2-3 см.

Второй параметр, который нужно правильно выбрать — количество балок. Он зависит от их шага (расстояния между центральными осями). Зная сечение бруса и размер пролета, шаг определяют из таблицы.

Таблица. Выбор шага балок

Указанная в таблице расчетная нагрузка 350-400 кг/м2 является максимальной для второго этажа. Если он не будет жилым, то ее величина не превысит 250 кг/м2.

Планируя раскладку брусьев, нужно учесть, что два крайних должны отступать от торцевых стен не менее, чем на 5 см. Остальные балки распределяют по стенам равномерно (в соответствии с выбранным шагом).

Усиление деревянных балок перекрытия металлическим уголком. Процесс работы

В центре комнаты установил два швеллера высотой в 14 см, прикреплённых друг к другу плоской частью в виде двутавра. Далее купил 4 м балки сечением 70×100 мм (в чём и была моя ошибка, так как удобней было бы использовать балки с сечением 100×150 мм) и закрепил их в швеллере и на несущей стене.

После монтажа крыши (использовал подпорки для стропил, которые опирались на эти балки), появился небольшой прогиб балок. Чтобы избежать дельнейшей деформации, решил усилить их уголком размерами 75×75 мм с одной стороны балки, а с другой, закрепить металлическую полосу толщиной 5 мм и шириной 75 мм.

Для стягивания уголка и полосы к балке использовал болты Ф12 длиной 100 мм, которые крепил на расстоянии 400 мм друг от друга

Вот таким образом усилил балки.

Если есть необходимость дополнительно укрепить балки с сечением 50×200 мм при ширине пролета 5 м, могу порекомендовать для усиления конструкции закрепить металлическую полосу толщиной 5 мм и шириной 75-80 мм по диагонали к центру с обеих сторон балки.

При этом сначала вдоль всей длины балки надо закрепить шнурок, и при помощи домкрата, посередине приподнять балку выше уровня шнурка и после крепить металлическую полосу.

Если в продаже не оказалось металлической полосы с нужными размерами, можно нарезать на гильотине полосы длиной 1,5 м, и сварить их между собой, получив необходимую длину.

В случае, если необходимо добавить дополнительные балки для усиления потолка в случаях его провисания и прогиба. Для этого необходимо подобрать балку соответствующего сечения, стянуть её уголком и прикрепим торцевой частью к стене.

Также возможно при помощи тарлена устранить провисание и прогиб балок, закрепив его на коньковой части крыши и самой балке. При таком креплении тарлена нагрузка будет перераспределяться на стропильную часть крыши. Однако этот метод применяется только в крайних случаях, если нет возможности добавить дополнительные балки.

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.

Читайте также:  Пароизоляция чердачного перекрытия по деревянным балкам

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:

Допустимая нагрузка

Важнейший показатель при выборе стройматериала для несущих конструкций – допустимая нагрузка на деревянную балку перекрытия. Этот параметр показывает, какую эксплуатационную нагрузку смогут выдержать элементы без утраты функциональных свойств.

Показатели допустимой нагрузки различаются в зависимости от расположения балок. Если они используются в качестве чердачного перекрытия, то постоянная нагрузка на элементы будет небольшой – в пределах 50 кг/м2. При этом эксплуатационная нагрузка будет 90 кг/м2. Для строений, где балки выполняют роль пола для второго этажа, нагрузка составляет 150 – 250кг/м2.

Однако это лишь усредненные показатели, которые нельзя применять в качестве объективных данных. Для каждого сооружения требуется профессиональный расчет, учитывающий все параметры нагрузки и прочие факторы влияния.

Шурупы для дерева

Соединения, выполненные с помощью шурупов, являются более долговечными и прочными, чем гвозди. Спиральная резьба идеально прилипает к материалу и предотвращает выскальзывание крепежа.

Для строительства домов чаще выбирают шурупы для дерева длиной от 40 до 320 мм и диаметром от 0,5 до 6 мм.

Что касается видов этого строительного крепежа, то могут использовать самые различные шурупы. Самые популярные среди застройщиков — самосверлящие шурупы, поскольку для них не требуется каких-либо подготовительных работ: достаточно просто достать их из упаковки и вкрутить шуруповертом в дерево. Это возможно благодаря специально сконструированному шпицу.

Традиционные шурупы обычной формы более дешевые, однако выбирая их, следует иметь ввиду, что прежде чем начать их вкручивать в древесину, вам придется просверлить отверстие. Оно должно быть чуть меньшего диаметра, чем диаметр шнека.

Есть также строительные шурупы с частичной резьбой. В них как правило резьба находится лишь на небольшой поверхности и под некоторым углом. Такой крепеж пригодится, если вы планируете скреплять древесину с другими материалами, поскольку они имеют до 67% больше растягивающего усилия, по сравнению с традиционными шурупами.

Многие застройщики предпочитают крепить стропила, балки и другие деревянные элементы дома именно шурупами. Однако следует иметь ввиду, что это более трудоемкая задача, по сравнению с гвоздями. Чтобы облегчить закрепление винта в твердой древесине, его резьбу можно предварительно смазать бесцветным маслом, стеарином или натереть мылом.

Однако, в отличие от гвоздей, крепеж шурупами для дерева зачастую выглядит более эстетичным. К тому же они почти не ржавеют, так защищены от коррозии хромированием или латунью. Разумеется, это не дает стопроцентной гарантии.

Если вы хотите полностью избежать ржавчины следует выбирать шурупы из нержавеющей стали. Разумеется, они будут стоить дороже. Однако такой крепеж пригодится как нельзя кстати, если вы планируете работу с деревянными конструкциями, которые могут подвергаться частому воздействию воды или находящихся в условиях повышенной солености (дома, построенные на прибрежных территориях).

Как правильно закручивать шурупы?

Технология закручивания зависит от формы шурупа. Проще всего, конечно, работать с самозакручивающимися шурупами с традиционной резьбой. Несколько сложнее — с крепежом, в котором резьба нанесена лишь частично или с, так называемыми, шурупами с безрезьбовым сечением.

При работе с последними потребуется просверлить отверстия в древесине. Это делается в два этапа. Сначала делается отверстие узким сверлом, а затем сверлом с диаметром, аналогичным резьбовой части винта. Принцип двойного сверления не распространяется на винты, у которых резьбовая часть шире, чем у безрезьбовой.

Нужно ли предварительно просверливать отверстия, если мы имеем дело с традиционными шурупами, с резьбой в полной длину? Здесь особых правил нет: если они закручиваются итак, то сверлить дерево не нужно. Однако, если вы имеете дело с досками из твердой древесины, будьте готовы к тому, что ее придется сверлить каждый раз.

Кроме того, если вы планируете прикрутить шуруп у краев доски, специалисты настоятельно рекомендуют предварительно просверлить отверстие, чтобы не повредить дерево. Помните, что отверстие для шурупа всегда должно быть не только уже его диаметра, включая резьбу, но и короче его примерно на 1/3.

Детали для крепежа

Для монтажа стропильных систем применяются деревянные, а также детали из металла. К первым можно отнести: брусок, треугольник и нагель, тому подобное. Металл в деталях крепежа довольно широко представлен: гвоздями, уголком, болтами и шурупами, хомутами и скобками. А также спецустройствами для установки стропила, которые именуются «салазки».

Крепления такого рода применяемы при монтажных работах на несущих балках перекрытия, в ходе возведении зданий из древесины. Их главные преимущества: не требуется врезок в сами балки, а закрепление осуществляется с помощью болтов с шурупами больших гвоздей.

Читайте также:  Требования к лагам для пола и правила их выбора

Повышение прочностных свойств пустотных плит

Способов усиления многопустотных плит существует очень много, конкретный метод выбирается в зависимости от характера разрушения и конструктивных особенностей перекрытия.

Таблица 1. Основные способы усиления плит с конструктивными схемами

Наименование способа

Схема усиления

Нижний подвод разгружающих металлических балок

Верхний подвод металлических разгружающих балок

Наращивание перекрытия сверху с обеспечением качественного сцепления

Наращивание плит сверху при недостаточном сцеплении поверхностей

Обеспечение неразрезности путем установки армирующих каркасов из арматуры

Применение шпренгельных затяжек

Верхняя установка разгружающих 2-консольных балок

Усиление дополнительной арматурой на полимеррастворе

Укрепление стеклотканью или листовым металлом на полимеррастворе

Балочное перекрытие

Обработка балок

Такой вид перекрытия очень популярен при индивидуальном строительстве. Строя свой дом, хорошо изучите метод сооружения балочного перекрытия из дерева.

Деревянные балки, опирающие на несущие стены постройки, составляют основу балочного перекрытия. Их сечение высчитывайте в зависимости от длины шага между ними и расстояния между несущими стенами, перекрываемого балками и, конечно, от предполагаемой нагрузки на потолок.

Опирание балок на деревянный прогон

Отнеситесь серьезно к выбору древесины для балок. Строя потолочное перекрытие, помните, что балки могут быть сделаны из различных пород деревьев. Главное, чтобы они были хорошо просушены в течение 100 дней. Это во многом определяет их качество. Перед началом работ по строительству перекрытия проверьте балки. Проконтролируйте, есть ли на них гниль, трещины или другие нарушения древесины. Забракованные балки не используйте в строительстве.

Схема проема в перекрытии

  1. Уложите балки на стены и выровняйте их по плоскости. Делайте это с помощью подкладок из просмоленной доски различной толщины. Никогда не используйте для выполнения этой работы, клинья, сделанные из необработанной древесины.
  2. Для усиления стыков балок на внутренних стенах закрепите их металлическими скобами и хомутами. Вместо них можете воспользоваться деревянными накладками, сделанными из досок толщиной не меньше 40 мм.
  3. По правилам пожарной безопасности балки перекрытия нельзя располагать к дымоходу ближе 400 мм.
  4. Концы балок, которые заделываются в несущие стены, обязательно обработайте антисептиком, просмолите и оберните рубероидом. Эти меры защитят деревянные балки от возникновения и развития гнили.
  5. Для придания перекрытию жесткости каждую вторую балку закрепите на вмурованное в кладку металлическое крепление.
  6. Чтобы сделать черновой потолок, подготовьте черепные бруски, затем их закрепите на боковые грани балок. К брускам прикрепите выбранный вами материал, образующий черновой потолок.

Определение величины шага для укладки лаг

Схема расчёта расстояние между лагами под панели ОСБ Расчет оптимального шага для деревянных балок определить довольно-таки непросто. Если между сечением бруса и величиной пролета существует прямо пропорциональная зависимость, то с интервалом укладки балок дело обстоит иначе. Упрощенный вариант расчета должен быть следующим: шаг между лагами тем больше, чем толще доска, которая укладывается на деревянную обрешетку. Почему так?

Объяснение данного правила понять нетрудно: чем толще будет доска, тем меньше она подвергнется деформации. Однако следует учесть, что интервал между раскладкой балок никак не зависит от материала, из которых они сделаны. Ведь в таком случае речь идет о способности доски выдержать статическую и динамическую нагрузку.

Как осуществить расчет и определить, какой должна быть величина шага? Для этого рассмотрим простую формулу:

Длина основания = расстояние между балками + зазор между балками и стеной + ширина балки. Для наглядности проанализируем выражение с числовыми подстановками:

10 м = 0.6 м*(Т-1) + м*2 + м*Т, где Т – общее количество балок. При этом выражение Т-1 – это шаг между брусьями, уложенными на расстоянии 60 см друг от друга. В ходе нетрудоемких расчетов мы выясним, что Т = 16 (балок). То есть для конструирования чернового пола из лаг потребуется в общей сложности всего 16 балок.

В таком случае сумма интервалов между балками будет равна: 10 – 0,06 – 16* = м. Теперь полученное выражение должно быть разделено на общее число интервалов: / 16 = м. В нашем случае для сборки деревянной обрешетки лаги должны быть установлены с шагом в м.

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Армирование углеволокном

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Армирование углеволокном

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

Армирование углеволокном

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.