Монтаж деревянных балок. Определение длины, механической нагрузки, параметров сечения. Проведение монтажных работ

В этой статье мы расскажем о том, как выполнить расчет деревянных балок и как впоследствии произвести монтаж этих пиломатериалов. Тема статьи представляет немалый интерес, так как соорудить устойчивое к механическим нагрузкам перекрытие из пиломатериалов можно только при условии корректного подбора и расчета балок.

Основные параметры

Балки перекрытия — это конструкционные элементы, подбор которых осуществляется в соответствии с такими параметрами, как тип использованных пиломатериалов, а также их длина и сечение.

Длина этих конструкционных элементов определяется в соответствии с шириной пролета. Сечение, в свою очередь, рассчитывается в соответствии с нагрузкой, которая будет оказана на балки, а также в соответствии с длиной пролета и с шагом установки балок.

Особенности выполнения расчета

Расчет несущих деревянных балок выполняется следующим образом:

• меряем пролет, который необходимо перекрыть;
• определяем способ крепления этих конструктивных элементов на стенах;
• делаем расчет механической нагрузки, которая придется на эти конструкционные элементы в процессе эксплуатации объекта.

Рассмотрим перечисленные моменты как можно подробнее.

Определение длины

Длина балок перекрытия равна размеру пролета, который предстоит перекрыть, плюс размер той части, которая будет вмурована в несущие стены.

По статистике, размеры заглубления в стены из различных материалов несколько отличаются:

• Опирание деревянных балок на газобетон или кирпич предполагает врезку несущей конструкции в стену не менее, чем на 10 см с каждого торца. Если перекрытие строится не из бруса, а с использованием обрезной доски, положенной на ребро, «гнезда» заглублять придется не меньше, чем на 15 см.
• В деревянном доме брусья и доски, положенные на ребро, заглубляются в стены не менее, чем на 7 см. В отдельных случаях доски или брусья при сборке потолочных перекрытий выводятся за пределы стен под скаты кровельной системы.

Совет: Для того чтобы упростить проведение монтажных работ и не тратить время на выемку «гнезд» в пиломатериалах, целесообразно использовать специальные крепёжные метизы (хомуты, уголки и кронштейны).

Оптимальной длиной пролета для настила деревянного перекрытия считается от 2,5 до 4 метра. Максимальный пролет, который можно перекрыть брусом или обрезной доской, положенной на ребро, составляет 6 метров.

Для перекрытия особо протяжённых пролётов применяется специальная категория пиломатериалов — клееный брус, который характеризуется большей прочностью и устойчивостью к механическим нагрузкам в сравнении с цельным брусом или доской.

Для большей надёжности и долговечности при перекрытии особо протяжённых пролетов могут использоваться вертикальные колонны, которые устанавливаются под балки и принимают наибольшую часть нагрузки на себя.

При перекрытии пролетов с длиной свыше 6 м, если невозможна установка колонн, вместо обычных балок можно применить более прочные деревянные фермы.

Определение механической нагрузки

Расчет несущей способности и прогиба деревянных балок невозможен без корректного определения механической нагрузки, действующей на межэтажное перекрытие.

Нагрузка складывается из таких параметров как:

• вес всех элементов перекрытия в сборе, включая балки, заполнитель, нижняя и верхняя отделка (зашивка);
• временная и постоянная эксплуатационная нагрузка, включая вес мебели, бытовых приборов, людей и т.д.

Корректный расчёт максимально и номинально допустимых нагрузок выполняется специалистами в ходе проектирования строительного объекта.

Если строительство ведется не по типовому проекту, а по собственным чертежам, расчёт нагрузки выполняется следующим образом:

• В соответствии с СНиП 2.01.07-85 постоянная нагрузка для чердачных перекрытий с утеплением на основе минеральной ваты и с подшивкой из плитных древесных материалов составляет не более 50 кг на 1 м2.

Важно: Постоянная нагрузка рассчитана при условии, что на чердаке не будут складироваться массивные предметы, которые способны поспособствовать усилению нагрузки.

• Приблизительный расчет максимальной эксплуатационной нагрузки для таких перекрытий выполняется следующим образом: 70 (нормативная нагрузка для данного типа чердачных помещений) умножаем на 1,3 (коэффициент запаса) и получаем 90 кг на 1 м2.
• На основе ранее приведённых данных, вычисляем расчетную нагрузку для данного типа чердачных перекрытий. Складываем постоянную (50 кг на 1 м2) и эксплуатационную (90 кг на 1 м2) нагрузку. В результате получаем 130 кг на 1 м2. Это число округляем в большую сторону и получаем 150 кг/м2.
• Несколько иначе будут проводиться расчеты нагрузки, если чердачное помещение будет устроено с применением тяжелых утеплителей и заполнителей, а в качестве подшивки будут использованы ГВЛ или ГКЛ. В этом случае нормативная нагрузка составит не 70, а 150 кг/м2. То есть, постоянную нагрузку складываем с нормативной (50+150), умножаем на коэффициент запаса (1,3) и получаем 245 кг/м2.
• Если чердачное помещение будет использоваться для складирования различных массивных вещей или будет применено в качестве жилой мансарды, расчетную нагрузку увеличиваем до 300 кг/м2. С учётом одновременного пребывания в помещении 3-4 человек, общая нагрузка составит до 400 кг на 1 м2.

Определение параметров сечения

Определить сечение деревянных балок в зависимости от пролета можно, зная их длину и параметры расчетной нагрузки. По мнению специалистов, лучшей формой сечения является прямоугольник, в котором высота и ширина соотносятся в пропорции 1,4 к 1.

Например, ширина балки может составлять от 40 до 200 мм, тогда как высота должна ровняться 100-300 мм. Высота балок выбирается с тем расчётом, чтобы этот параметр соответствовал толщине используемого утеплителя.

Если при строительстве перекрытия применяется не брус, а оцилиндрованное бревно, диаметр этих пиломатериалов должен составлять от 110 до 300 мм.

Теперь определимся с шагом балки. Шаг, в соответствии с проектировочными нормативами, должен составлять 30-120 см. Для большего удобства шаг выбирается в соответствии с размерами теплоизоляционных плит. Таким образом, правильно подобрав шаг, теплоизоляционные плиты или маты можно будет уложить не раскраивая.

При проектировании перекрытий в каркасном доме шаг расположения балок подбирается в соответствии с шагом расположения каркасных стоек.

Проведение монтажных работ

После того как выполнен расчет однопролетных деревянных балок, можно приступать монтажным работам.

Инструкция монтажа следующая:

• На начальном этапе заготавливаем древесину в соответствии с произведёнными расчетами.

Важно: Приобретённые пиломатериалы не должны иметь видимых признаков поражения насекомыми.
Видимыми признаками являются скопления небольших отверстий, а в особо запущенных случаях — трухлявость древесины.

Приобретая пиломатериалы, необходимо выбирать сухую древесину. Лучшим вариантом, несмотря на то, что цена высока, станет клееный брус.

• Чтобы древесина была менее подвержена воздействию биологических факторов, перед проведением монтажа, обрабатываем балки пропитками с содержанием антисептиков. Для того чтобы перекрытие было пожаробезопасным, можно применить пропитки, содержащие антипирены.
• В соответствии с рассчитанным шагом, на стенах крепим своими руками специальные метизы в виде уголков. Монтаж метизов, учитывая предполагаемые нагрузки, должен осуществляться на анкерные болты.
• В закрепленные метизы устанавливаются балки. Участки древесины, которые будут контактировать с металлом, целесообразно гидроизолировать рубероидом или битумной мастикой.
• Балки в крепежных метизах фиксируются шпильками, которые затягиваются с обеих сторон гайками с шайбами.

Помимо приведенной инструкции, балки можно устанавливать не с помощью метизов, а выводя их торцы в углубления, проделанные в стене, или вообще за пределы стены.

Вывод

Итак, мы рассмотрели основные моменты, связанные с расчётом параметров балок и с их монтажом. Остались вопросы, требующие пояснений? В таком случае рекомендуем посмотреть видео в этой статье.