Балка_из_двух_досок_на_ребро

Балка_из_двух_досок_на_ребро

Балки перекрытия из дерева обеспечивают не только прочность горизонтальной конструкции. Перекрытие предназначено для придания жесткости всему зданию. Именно по этой причине выбору несущих элементов и их установке стоит уделить особое внимание.

Плюсы и минусы перекрытия из дерева

Для монтажа перекрытия своими руками необходимо подготовиться. Пол в доме должен опираться на прочную и жесткую конструкцию. Перед началом работ придется изучить требования к элементам, особенности их расчета и типы сечений.

Можно выделить следующие преимущества деревянного перекрытия:

  • привлекательный внешний вид, возможность сделать деревянный пол без дополнительных мероприятий;
  • небольшой вес, снижение нагрузки на стены и фундаменты, экономия на строительстве;
  • возможность проведения ремонтов в процессе эксплуатации;
  • скорость монтажа, выполнение работ без дополнительных машин и механизмов.

Деревянные балки не утяжеляют конструкцию и быстро монтируются

Но также стоит выделить и недостатки:

  • горючесть древесины, потребность в специальной пропитке антипиренами;
  • меньшая по сравнению с железобетонными или металлическими элементами прочность;
  • усадка и деформации при перепадах температур и влажности;
  • подверженность гниению, грибку и плесени при повышенной влажности, необходимо выполнять обработку антисептиками на стадии строительства и периодически в течение срока службы.

Требования к деревянному перекрытию

Деревянные балки перекрытия должны соответствовать следующим требованиям:

  • соответствие размеров сечения нагрузке, пролету и шагу, для этого нужен расчет балок;
  • хорошая прочность и жесткость;
  • пожарная безопасность;
  • отсутствие серьезных дефектов древесины и повреждений.

Для работы необходимо заготовить качественный материал

Также существуют определенные требования к материалу, из которого изготовлены балки. Рекомендуется выбирать древесину хвойных пород. Она содержит много смолы, поэтому лучше сопротивляется различным микроорганизмам. Лучшим материалом считаются те деревья, которые выросли в суровых условиях. Плотность ствола у них выше. По этой причине закупать стоит сосну или ель, которые выросли в северных регионах страны.

Также нужно обратить внимание на время заготовки. Лучшим считается период в конце зимы. В это время дерево находится в спящем состоянии, в нем меньше соков, поэтому и влажность материала будет меньше.

Какими бывают деревянные перекрытия

Балки перекрытия деревянные используются практически для всех уровней дома. Балочный каркас необходимо предусмотреть для следующих типов конструкции:

  • подвальное или цокольное перекрытие (пол первого этажа);
  • междуэтажное перекрытие;
  • чердачное перекрытие.

Толщина несущего бруса для чердака составляет от 10 до 20 см

От типа зависит нормируемая полезная нагрузка, которая берется в расчет деревянных балок перекрытия. Также разница будет в толщине утеплителя и его необходимости.

Между балками над подвалом обычно укладывают от 5 до 15 см минеральной ваты, пенопласта или экструдированного пенополистирола. В междуэтажных конструкциях достаточно будет предусмотреть пару сантиметров для звукоизоляции. На холодном чердаке требуется больше всего материала. Здесь толщина может составлять от 10 до 20 см. Точные значения зависят от климатического района строительства.

Между балками подвального перекрытия укладывают минеральную вату

Иногда подвальное перекрытие предпочитают делать не из дерева, а из металла и железобетона. В этом случае в качестве несущих балок используют двутавр или швеллер, а бетон заливают в опалубку из профлиста. Такой вариант будет надежнее при вероятности подтопления. Также он будет лучше сопротивляться сырости из подвала.

Какие бывают балки

Существует несколько признаков, по которым проводят классификацию деревянных балок перекрытий: по размерам, материалу, типу сечения. Длина балок перекрытия зависит от расстояния между стенами. К этой величине нужно прибавить запас на опирание с двух сторон. Оптимально нужно предусмотреть по 200—250 мм.

По материалу элементы разделяют на следующие виды:

  • из цельного бруса или доски;
  • из клееного бруса.

Из клееного бруса изготавливают гнутые балки

Последние стоят существенно дороже. Но зато такой материал подойдет для перекрытия больших пролетов. Обычная балка может работать на 4—6 м, в то время как клееная хорошо справляется с расстояниями 6—9 м. Клееный брус практически не дает усадки, пожаробезопасен и устойчив к действию влаги. Можно изготовить не только линейные элементы, но и гнутые. Существенным недостатком такого материала будет наличие ненатуральных компонентов (клей).

Сечение балок может быть следующих типов:

Последнее имеет уширенные элементы в верхней и в нижней части. В середине сечения оно уменьшено до максимально возможных размеров. Такой вариант позволяет рационально использовать древесину и сократить ее расход. Но изготовить такой элемент непросто. По этой причине двутавр не так часто применяют в строительстве.

Чаще всего применяют брус прямоугольной формы

Оптимальным вариантом станет прямоугольник. При этом длинная сторона располагается вертикально, а короткая — горизонтально. Это обусловлен тем, что увеличение высоты лучше влияет на прочность, чем ширины. Устанавливать балку из доски плашмя практически бесполезно.

Читайте также:  Как_делают_карбонат_на_мясокомбинате

Самым невыгодным из представленных может считаться квадратное сечение. Оно меньше всех подогнано под эпюру усилий в элементе.

Также для перекрытия можно использовать бревна. Но этот вариант не получил популярности. Сечение из доски намного выгоднее и удобнее в монтаже, поэтому используется намного чаще.

Расчеты

Расчет сечения позволит не сомневаться в прочности и жесткости конструкции. При этом определяется максимальная длина, которая допускается при каком-либо сечении. Чтобы выполнить расчёт, нужны следующие данные:

  • длина деревянной балки перекрытия (точнее, расстояние между несущими стенами);
  • расстояние между балками (их шаг);
  • нагрузка на конструкцию.

Для расчета нужно знать расстояние между балками, ширину пролета и нагрузку на конструкцию

Нагрузка складывается из двух значений: постоянного и временного. Постоянное включает в себя массу самих балок (пока предварительную), утепление, подшивка потолка, черновой и чистый пол. Временная нагрузка — это масса людей и мебели. По нормативным документам для жилых помещений она принимается равной 150 кг/м2. Для чердака можно взять меньше, но рекомендуется — такую же. Это не только обеспечит определенный запас прочности, но и даст возможность в будущем переоборудовать свой чердак в мансарду без реконструкции несущих элементов.

Балочный каркас следует рассчитывать по таким формулам:

В этих формулах q — это нагрузка на кв. м перекрытия, которая включает в себя массу конструкций и 150 кг полезного значения. При этом указанные величины требуется умножить на расстояние между балками. Это вызвано тем, что для вычислений нужно нагружение на погонный метр, а изначально величина рассчитана на квадратный. l2 — расстояние между несущими стенами, на которые опирается прогон, взятое в квадрате.

Зная Wтреб, можно подобрать сечение перекрытие. W = b*h2/6. Зная W, можно легко составить уравнение с одной неизвестной. Здесь достаточно лишь задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

Чаще всего деревянная балка уже имеет известную ширину. Удобнее изготавливать ее из доски шириной 50 или 100 мм. Также можно рассмотреть вариант с составным сечением. Его изготавливают из нескольких досок толщиной 50 мм.

Расчетом в указанном случае находят необходимую высоту элемента. Но бывают такие случаи, что нужно вписаться в определенный пирог перекрытия, чтобы не уменьшить высоту помещений. В этом случае в качестве известной величины в уравнение добавляют высоту сечения, а находят ширину. Но чем меньше высота, тем более неэкономичным будет каркас перекрытия.

Для стягивания двух или трех досок между собой удобно использовать металлические шпильки. При этом при закручивании гаек обязательно используют более широкие шайбы. Они предотвращают вдавливание металла в более мягкое дерево. Между деревом и стальными крепежами нужно обязательно предусмотреть изоляцию. Для этого можно использовать такой материал, как ТЕХНОЭЛАСТ марки ЭПП.

Деревянные бруски перед монтажом необходимо гидроизолировать

Перед использованием деревянных элементов их обрабатывают антисептическим составом. Это нужно для предотвращения заплесневения и загнивания. Также рекомендуется выполнить обработку антипиренами, которые повысят пожарную безопасность. При опирании прогонов на стену из кирпича или бетона их концы оборачивают техноэластом, линокромом, гидроизолом или рубероидом.

хроника «вокняжения» на 10 сотках под Киевом

Страницы

Поиск по блогу:

среда, 18 апреля 2012 г.

Перекрытие №1: упражнение в сопромате

Первый вариант цокольного перекрытия (оно же перекрытие первого этажа) подвёргся убедительной критике со стороны знающих людей—практиков (Руслан, это про тебя!). Главный аргумент — никто и никогда не даст гарантии качества бруса 180×100 в Киеве и области: он может иметь внутренние дефекты, высокую влажность и т.д., и т.п.

Возразить нечего: честный поставщик скорее исключение, чем правило (так уж устроено большинство бизнесменов в этой части света).

Решение оказалось простым и очевидным — вместо бруса 180×100 лучше собирать балку из двух досок (или тоже брусьев?) 180×50. Выгода налицо: даже если лес окажется сырым, то он быстрее высохнет, пока будет ожидать установки на место (скажем, около одного месяца), а если окажется и в этом случае недостаточно сухим, то в процессе дальнейшего высыхания сбитые доски будут мешать друг другу коробиться, т.е. составная балка имеет больше шансов остаться прямой и ровной. Кроме того, если в одной из досок, входящей в пару, есть внутренние дефекты и в ней образуются трещины, то вторая балка компенсирует этот недостаток (цельный брус от полного разрушения менее застрахован).

Итак, на этом этапе балка моего перекрытия из бруса 180×100 (рис. А) превратилась в набор из двух досок 180×50 (рис. Б) и оборачивание концов двумя слоями рубероида шириной в 1 м плавно перешло в подкладывание таких же двух слоёв под опорную часть составной балки.

Читайте также:  Как_установить_манометр_в_систему_отопления

На всякий случай, я спросил мнение по этому вопросу широкой строительной общественности и получил подтверждение своей правоты. Широкая общественность в контексте составных балок также упомянула балку Деревягина и это навело меня на мысль о дальнейшем усовершенствовании моих балок.

Вспомнив свою сопроматовскую молодость, я прикинул вариант тавровой балки (рис. В). Если при соединении балок по вертикальной плоскости (как на рис. Б) надёжность крепления не имеет решающего значения (можно вообще доски не скреплять, но об этом чуть позже), то в случае соединения в форме тавра крепление полки (горизонтальной доски) к стенке (вертикальной доске) должно быть идеальным, иначе не обеспечивается общая прочность всей конструкции. Собирать такую балку из двух досок 180×50 не имеет смысла — налицо только увеличение трудоёмкости работ (подготовка соединяемых поверхностей, нанесение клея, скрепление нагелями или глухарями), а если взять две доски 150×50, то на то же лицо появляется 17% экономии материала.

Однако, сравнительный расчёт прочности показал неприемлемое увеличение напряжений в верхнем сжимаемом слое балки, зато существенное увеличение прочности на растяжение (в нижнем слое — полке). Но допустимые напряжения для растяжения у деревянных конструкций и так в 2–3 раза больше допустимых напряжений на сжатие! Была идея перевернуть тавр вверх полкой — тогда, вроде бы, всё становится на свои места: обеспечена прочность и на сжатие, и не растяжение…

Как бы там ни было, но и этот вариант мне не очень понравился (я его отнёс на совесть моей инженерной интуиции). В общем, от тавра пришлось решительно отказаться.


К сожалению, не все индивидуальные самостройщики имеют инженерное образование, то есть не все знакомы с сопроматом. Более того, мне известно достаточно большое количество инженеров, у которых одно только слово «сопромат» вызывает «скржет зубовный» и заметное ухудшение настроения.

Чтобы минимизировать риск негативных эмоций у менее подготовленных читателей, попробую максимально упростить свои объяснения.

Итак, расчёт любой балки (бруса, доски, набора досок и т.п.) сводится к определению напряжений в её сжатых и растянутых волокнах, а также величин деформации (удлинения при растяжении, прогиба при изгибе и т.п.). Величина напряжений зависит от величины нагрузки на балку и геометрических характеристик её сечения. Чем больше нагрузка, при одном и том же поперечном сечении, тем больше напряжение и деформация.

Геометрия поперечного сечения оказывает сложное влияние на напряжения и деформацию: увеличение ширины просто уменьшает напряжение (деформацию), а увеличение высоты уменьшает напряжение(деформацию) пропорционально кубу. А если поперечное сечение имеет составную форму (например, тавр, швеллер, полособульб), то там всё ещё сложней.

Из этого следует, что незначительное увеличение высоты гораздо более эффективно с точки зрения прочности, чем увеличение ширины балки.

Распространённое заблуждение заключается в том, что вставки между досками (рис. Г) увеличивают ширину поперечного сечения. На самом деле, в геометрических характеристиках поперечного сечения балки учитывается только сплошные компоненты. Поэтому, две доски 180×50 склеенные и сбитые друг с другом намертво (рис. Д), или расположенные рядышком, но не прикреплённые друг к другу (рис. Е), или разнесённые на приличное расстояние (рис. Ж) будут обеспечивать прочность точно также, как соединённые через прокладки (рис. Г), или как четыре доски 180×25 (рис. З), или как пять досок 180×20 (соединённые или разъединённые), а в конечном итоге — как брус 180×100.

Вертикальное соединение компонентов составной балки (рис. Б и Д) оправдано только в особых конструктивных случаях. Например, чтобы нейтрализовать скручивание досок при высыхании или обеспечить устойчивость составляющих частей — другими словами, если вы вдруг решите собрать балку из двадцати досок 180×5, то любая из них может «сложиться» по высоте под нагрузкой, поэтому придётся скреплять их друг с другом.

Я немного «поигрался» размерами поперечного сечения и остановился на конструкции, состоящей из двух досок 200×40 (т.е. 200×80, см. рисунок справа), которая оказалась по многим параметрам более выигрышной по сравнению с 180×50×2 и, уж тем более лучшей, чем 180×100 мм (ради чего, собственно, всё и затевалось).

Наверняка, доска толщиной 40 мм будет сохнуть ещё быстрее, чем 50 мм. Доски будут стягиваться попарно большими саморезами исключительно с целью борьбы с усадочными деформациями, которые могут возникнуть при высыхании древесины. Кроме всего прочего, есть подозрение, что обрезная доска шириной 200 мм может оказаться дешевле и доступнее, чем 180 мм — некоторые специалисты считают размер 180 мм нестандартным.

Читайте также:  Универсальный_выпуск_унитаза_что_это_такое

В местах, где требуется дополнительная прочность (внутренние стены, перегородки, основание межэтажной лестницы) балки составляются из трёх досок 200×40.

И, наконец, бесстрастные, но наиболее убедительные цифры — сравнительная таблица балок: первый вариант (180×100) и вариант последний (200×80, или 2×200×40) при нагрузке 400 кг/м²:

Балки обвязки

Балки обвязки я решил делать по американскому способу built-up beam ну или по нашему – балка из сплоченных досок.

Суть конструкции очень проста. Балка собирается из бутерброда – доска, 12мм фанера, доска, 12мм фанера…. стыки фанеры и досок делаются вразбежку. Слои промазываются клеем и весь бутерброд пробивается гвоздями с шагом примерно 30см в шахматном порядке.

В чем преимущество составной балки перед цельным брусом?

  • Балка получается сухой, так как делается из сухой доски. Вероятность кручения, растрескивания и прочих деформаций минимальна, в отличии от массивного бруса естественной влажности
  • Балку можно сделать произвольной длинны
  • Балку можно сделать на месте и не таскать тяжеленный брус туда сюда
  • Прочность составной балки выше чем у бруса аналогичного сечения. Расчеты и доказательства можно найти в сети.

Свайщики советуют на обвязку брать брус сечением не меньше 200х200.

Но в моем случае балка будет из 4 досок 40х150 с 2 слоями фанеры, + прямо на нее встанет обвязка стены, жестко связанная с балками и образующая подобие тавровой системы. К тому же дом таки легкий и одноэтажный. Итого получается составная балка сечением практически 200х200.

Процесс изготовления балки был не хитер. Балка собирается на боку и после готовности ставится на ребро.

  • Прямо на обвязку свай кладем доски, выравниваем.
  • Мажем клеем (Я использовал ПВА класс водостойкости D3)
  • Кладем предварительно заготовленные полосы из фанеры, притягиваем фанеру короткими саморезами. Кстати полосы фанеры лучше делать мм на 5 уже высоты доски. То есть в моем случае где то 145мм.
  • Мажем клеем
  • Следующий слой досок, стягиваем струбцинами и более длинными саморезами
  • мажем клеем
  • еще слой фанеры с саморезами
  • снова клей
  • Финальный слой доски, стягиваем струбцинами и пробиваем весь бутерброд 150мм гвоздями.

Балка готова. После высыхания кантуется на ребро и готова к использованию.

Фоторепортаж

полосу фанеры делаем чуть уже чем доска

Пилим сразу несколько плит, предварительно выровняв. Последняя плита пропиливается только чуть чуть сверху – готовая разметка.

Дешевые быстрозажимные струбцины почти сразу ушли на помойку, слишком слабые. На смену пришли обычные винтовые F образные.

При попытке вытащить 150 гвоздь, попавший на сучок – молоток не выдержал

Маркером отмечены места промежуточного крепежа. Чтобы при креплении следующего слоя – не попасть в крепеж на другом.

Сверху по балкам прошелся рубанком, чтобы поверхность была ровной.

Балки поставлены на ребро и обвязка готова

После изготовления всех балок, в углах делаем запилы “в полбруса”, собираем периметр, выверяем диагонали и крепим к оголовкам. Надо сказать, что за счет сухого дерева, балка получились весьма легкими. Вся работа выполнялась в одно лицо. Поднять и перенести такую балку в одиночку конечно нереально, но перевернуть или продвигать, приподняв за конец – вполне.

Погрешность диагоналей получилась 5-7мм.

Какие замечания по балке я могу сделать пост фактум

  1. Использовать клей имеет смысл только если у вас строганные доски идеальной геометрии. В противном случае стянуть балку так, чтобы клей работал крайне сложно. Учитывая что клей не дешевый и надо его много, думаю что от него имеет смысл отказаться. Повторюсь, это относится к случаю когда балка собирается из сухой не строганной доски. Если доска естественной влажности, то клей и вовсе бесполезен.
  2. Уже сделав балки, я наткнулся на американскую статью, где обсуждались преимущества балки собранной с фанерой и без. Общий вывод – фанера дает прирост прочности примерно 15%. Причем увеличение высоты доски дает бОльший прирост прочности. Другими словами – балка из доски 40х200мм без фанеры, будет прочнее чем балка 40х150 с фанерой.
  3. Пробивать весь бутерброд насквозь 150мм гвоздями довольно тяжело. Имеет смысл пробивать гвоздями 90мм послойно (по 2 доски)

Вывод по балкам

Сейчас бы я делал балку из доски высотой 200мм с послойным пробиванием 90 гвоздями, без фанеры и клея. Было бы быстрее и прочнее. Или же 40х150 с фанерой но без клея, так же с послойным пробиванием.

А еще лучше – заплатить сразу свайщикам за обвязку проф трубой или швеллером и не парится с обвязкой, а сразу собирать на ней платформу как на ленточном фундаменте.

Ссылка на основную публикацию
Автоматика_арбат_устройство_и_ремонт
Ремонт автоматики АРБАТ Ремонт автоматики АРБАТ Съёмник для демонтажа штока управления терморегулирующего клапана. байпас автоматики Арбат 1 Это дополнение к...
Ariston_avsl_100_коды_ошибок
Стиральные машины Аристон с электронным управлением обладают системой само диагностики. При возникновении какого либо сбоя в работе или неисправности они...
Vape_pen_22_инструкция_по_применению
SMOK VAPE PEN 22 имеет встроенный аккумулятор ёмкостью 1650 мАч, которой хватает на 12-часовой рабочий день Набор SMOK VAPE PEN...
Атласное_плетение_из_бумаги_схема
Переплетения тканей: от вида переплетения нитей основы и утка зависит характер и рисунок лицевой поверхности ткани. Виды ткацких переплетений. В...
Adblock detector