Межэтажные перекрытия по деревянным двутавровым балкам

В частном домостроении есть 3 вида конструкций, которые необходимо подбирать по расчету. Это фундамент, перекрытие и крыша. Конечно, вы можете сделать это и без расчета, опираясь на свой опыт или из опыт своих друзей и знакомых. Но тогда вы рискуете своей безопасностью или своим «кошельком». Другими словами, конструкции могут не выдержать тех нагрузок, которые на них приходятся, или они возводятся с большой надежностью, чем требуется, и на это идут лишние деньги.

Конструкция стропильной системы

Система стропил является своеобразным каркасом крыши. Все узлы и элементы должны обладать достаточной жесткостью для выдерживания нагрузки при распоре и сдвиге. Конструкционные элементы изготавливают из дерева, чтобы кровля имела легкий вес. Материал необходим качественный, с небольшим числом трещин и сучков. Для мауэрлата, прогона и подушек берут сорта твердых пород дерева.

В систему стропил входят следующие элементы:

  • Мауэрлат – своего рода фундамент кровли, служащий опорой. Благодаря ему вес одинаково распределяется по периметру постройки. Это толстая балка, прикрепленная к стене, уложенная строго параллельно балке конька.
  • Ноги стропил. Определяют внешний вид верха дома и уклон крыши.
  • Коньковый прогон. Это брус, положенный в горизонтальном положении, на котором закрепляют стропила.
  • Боковой прогон. Аналогичен коньковому, но фиксируется по центру стропильных ног на скате.
  • Затяжка. Соединяет крайние стропила, чтобы они не расходились.
  • Подкос (ноги под стропами). Состыковывается с лежнем и стропильной ногой, что делает его более стойким.
  • Лежень. Устроенный поверху внутренней стены постройки, параллельно коньку, брус. Служит для установки подкоса и стойки.
  • Конек крыши. В этом месте соединяются скаты кровли, набивается сплошная обрешетка для повышения прочности.
  • Свес. Часть крыши, ограждающая стены от контакта с большим объемом атмосферных осадков.
  • Кобылки. Устанавливаются для увеличения длины стропил, если их не хватает при монтаже свесов.
  • Обрешетка. Сплошная или из реек, служащая основой для кровельного материала.

Важно выбрать подходящие методы соединения участков системы, качественно их соединить с общей кровлей для стойкости к расчетной нагрузке.

Пример расчета деревянной балки перекрытия.

Расчет выполняется в соответствии со СНиП II-25-80 ( СП ) «Деревянные конструкции» [1] и применением таблиц [2].

Исходные данные.

Требуется рассчитать балку междуэтажного перекрытия над первым этажом в частном доме.

Материал — дуб 2 сорта.

Срок службы конструкций — от 50 до 100 лет.

Состав балки — цельная порода (не клееная).

Шаг балок — 800 мм;

Длина пролета — 5 м (5 000 мм);

Пропитка антипиренами под давлением — не предусмотрена.

Расчетная нагрузка на перекрытие — 400 кг/м2; на балку — qр = 400·0,8 = 320 кг/м.

Нормативная нагрузка на перекрытие — 400/1,1 = 364 кг/м2; на балку — qн = 364·0,8 = 292 кг/м.

Расчет.

1) Подбор расчетной схемы.

Так как балка опирается на две стены, т.е. она шарнирно оперта и нагружена равномерно-распределенной нагрузкой, то расчетная схема будет выглядеть следующим образом:

2) Расчет по прочности.

Определяем максимальный изгибающий момент для данной расчетной схемы:

Мmax = qp·L2/8 = 320·52/8 = 1000 кг·м = 100000 кг·см,

Читайте также:  Расчет параметров деревянного перекрытия

где: qp — расчетная нагрузка на балку;

L — длина пролета.

Определяем требуемый момент сопротивления деревянной балки:

Wтреб = γн/о·Mmax/R = 1,05·100000/121,68 = 862,92 см3,

где: R = Rи·mп·mд·mв·mт·γсc = 130·1,3·0,8·1·1·0,9 = 121,68 кг/см2 — расчетное сопротивление древесины, подбираемое в зависимости от расчетных значений для сосны, ели и лиственницы при влажности 12% согласно СНиП [1] — таблицы 1 [2] и поправочных коэффициентов:

mп = 1,3 — коэффициент перехода для других пород древесины, в данном случае принятый для дуба (таблица 7 [2]).

mд = 0,8 — поправочный коэффициент принимаемый в соответствии с п.5.2. [1], вводится в случае, когда постоянные и временный длительные нагрузки превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок.

mв = 1 — коэффициент условий работы (таблица 2 [2]).

mт = 1 — температурный коэффициент, принят 1 при условии, что температура помещения не превышает +35 °С.

γсс = 0,9 — коэффициент срока службы древесины, подбирается в зависимости от того, сколько времени вы собираетесь эксплуатировать конструкции (таблица 8 [2]).

γн/о = 1,05 — коэффициент класса ответственности. Принимается по таблице 6 [2] с учетом, что класс ответственности здания I.

В случае глубокой пропитки древесины антипиренами к этим коэффициентам добавился бы еще один: ma = 0.9.

С остальными менее важными коэффициентами вы можете ознакомится в п.5.2 СП

Примечание: перечисленные таблицы вы можете найти здесь.

Определение минимально допустимого сечения балки:

Так как чаще всего деревянные балки перекрытия имеют ширину 5 см, то мы будем находить минимально допустимую высоту балки по следующей формуле:

h = √(6Wтреб/b) = √(6·862,92/5) = 32,2 см.

Формула подобрана из условия Wбалки = b·h2/6. Получившийся результат нас не удовлетворяет, так как перекрытие толщиной более 32 см никуда не годится. Поэтому увеличиваем ширину балки до 10 см.

h = √(6Wтреб/b) = √(6·862,92/10) = 22,8 см.

Принятое сечение балки: bxh = 10×25 см.

3) Расчет по прогибу.

Здесь мы находим прогиб балки и сравниваем его с максимально допустимым.

Определяем прогиб принятой балки по формуле соответствующей принятой расчетной схеме:

f = (5·qн·L4)/(384·E·J) = (5·2,92·5004)/(384·100000·13020,83) = 1,83 см

где: qн = 2,92 кг/cм — нормативная нагрузка на балку;

L = 5 м- длина пролета;

Е = 100000 кг/см2 — модуль упругости. Принимается равным в соответствии с п.5.3 СП вдоль волокон 100000 кг/см2 и 4000 кг/см2 поперек волокон не взирая на породы при расчете по второй группе предельных состояний. Но справедливости ради нужно отметить, что модуль упругости в зависимости от влажности, наличия пропиток и длительности нагрузок только у сосны может колебаться от 60000 до 110000 кг/см2. Поэтому, если вы хотите перестраховаться, то можете взять минимальный модуль упругости.

J = b·h3/12 = 10·253/12 = 13020,83 см4 — момент инерции для доски прямоугольного сечения.

Определяем максимальный прогиб балки:

fmax = L·1/250 = 500/250 = 2,0 см.

Предельный прогиб определяется по таблице 9 [2], как для междуэтажных перекрытий.

Сравниваем прогибы:

fбалки = 1,83 см < fmax  = 2,0 см — условие выполняется, поэтому увеличения сечения не требуется.

Вывод: балка сечением bxh = 10×25 см полностью удовлетворяет условиям по прочности и прогибу.

Поделиться статьей с друзьями:

Сборка крыши

Из чего бы ни возводились стены дома, крыша всегда формируется из дерева. С его структурой в двухскатном варианте мы разобрались, теперь уделим внимание этапам работы.

Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши

Рекомендуем прочесть: составление чертежа двухскатной крыши.

Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши

Этапы возведения каркаса

Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши

Предлагаем небольшой пошаговый фотоотчет по монтажу наслонных стропил при устройстве двухскатной крыши:

Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши

Если щипцов на торцевых стенах нет, после сборки каркаса выполняется устройство фронтона двухскатной крыши, и если надо формируются слуховые окна. Только тогда можно приниматься за составление кровельного сэндвича.

Сборка крыши
Сборка крыши
Сборка крыши

Несколько слов о балках перекрытия

I. Не экономьте на дереве

Для балок лучше выбирать бруски из качественного дерева сечением от 100х150 мм и более. Такой материал сделает перекрытие прочным, устойчивым к прогибам, нагрузкам и износу. Можно ли использовать доски с меньшим сечением? Можно, но тогда необходимо дополнительно укреплять перекрытие поперечными брусками — распорками, которые монтируются между балками в шахматном порядке. Это поможет избежать деформации досок. Также вы можете дополнительно усилить чердачное перекрытие двойной обрешеткой.

Читайте также:  Как правильно стелить ковролин на деревянный пол, основные способы

II. Дерево должно быть сухим

Важно, чтобы влажность древесины балок не превышала 20%, иначе после усушки конструкция может деформироваться и привести чердак в аварийное состояние. Качественная антисептическая и противопожарная обработка древесины обязательна!

Несколько слов о балках перекрытия

III. Оптимальный шаг балок перекрытия

Оптимальная частота (шаг) балок перекрытия для прочности пола – около 60 см. Меньше расстояние делать нет смысла, так как нужно предусмотреть чердачный люк, через который вы сможете подниматься в помещение. Если это мансарда, то расстояние между балками увеличивают до 100-120 см. В этом случае стоит подумать об использовании балок из металла, которые имеют большую несущую прочность или усилении балок поперечными связями.

IV. Не забывайте о расстоянии

Не стоит также забывать о том, что максимальное расстояние между несущими стенами, на которые опираются балки – не более 4,5 м.

Дополнительное опирание

В тех случаях, когда стропильную ногу необходимо разгрузить, подкосы или стойки устанавливают, как правило, не на балки перекрытия, а на лежень, который укладывается на несущие стены. Такую конструкцию называют наслонной.

Дополнительное опирание

Конструкции с опорой на несущие стены называются наслонными

Но, бывают случаи, когда строение не имеет ни внутренних несущих стен, ни колонн. В результате конструкцию можно сделать только висячей.

Дополнительное опирание

Классическая висячая система подразумевает опирание ноги только на две точки – мауэрлат или балку перекрытия и коньковый прогон. Однако если здание большое или кровля пологая с длинными скатами, может потребоваться усиление конструкции для предотвращения деформации скатов.

Схема устройства висячей системы

Дополнительное опирание

В таких ситуациях и приходят на помощь стойки и подкосы, установленные на перекрытия. Напомню, что подкосы, в отличие от стоек, устанавливаются под углом. Чаще всего их монтируют с двух сторон стойки, подпирающей коньковый прогон, но встречаются и другие варианты их расположения.

Стойки крепятся к стропилам при помощи зубчатых пластин

Определение нагрузки

Размер бруса для перекрытия между этажами определяется той нагрузкой, которую конструкцию должна выдержать. Одно дело – необитаемый чердак, выполняющий роль воздушной прослойки между крышей и жильем, и совсем другое – мансарда, где совокупный вес мебели, людей, бытовой техники и утепления может достигать значительных величин.

Общая нагрузка составляет сумму массы всех объектом и вес самой конструкции.

Определение нагрузки

Для нежилого чердака расчет будет приблизительно таким:

  • если помещение не используется в качестве склада, а в теплоизолятор применялся легкий – минеральная или базальтовая вата, пенополистирол, то собственная нагрузка принимается за 50 кг/кв. м;
  • по СНиП стандартная нагрузка во время эксплуатации нежилого чердачного помещения составляет 70*1.3=90 кг/кв. м, с учетом коэффициента запаса;
  • соответственно, общая нагрузка вычисляется как 50+90=130 кг/кв. м. На практике величину тут же увеличивают до 150, чтобы обеспечить запас прочности.

Если на чердаке складывают и хранят старые вещи, вплоть до мебели, если используется тяжелый утеплитель, и также при облицовке потолка тяжелым отделочным материалом, эксплуатационную нагрузку увеличивают до 150.

Определение нагрузки
  • Соответственно: 50+150*1,3=245 кг/кв. м.

Сделать межэтажные перекрытия в доме из бруса рекомендуется и в тех случаях, когда второй этаж представляет собой жилую мансарду. Однако при вычислениях необходимо учитывать вес мебели, пола на втором этаже, перегородок, если таковые будут, и совокупный вес постоянных обитателей.

  • Как правило, общая нагрузка составляет 300–150 кг/в. м.
Определение нагрузки

Если второй этаж состоит из жилых, отапливаемых, активно используемых помещений, то общая нагрузка составит не менее 400 кг/кв. м. Определение сечения бруса как клееного, так и из массива, проводится исходя из полученных величин.

Читайте также:  Основные правила устройства монолитных перекрытий

Подшиваем потолок

Следующий этап предельно прост: на нижние полки деревянного двутавра укладывают подшивочную доску произвольной толщины, которая фиксируется произвольным способом. Доски также допускается укладывать с зазором, используя черновую подшивку как опору для теплоизоляции, особенно когда речь идет о плотных материалах вроде каменной ваты или ППС. Это несколько снизит собственный вес перекрытия.

Подшиваем потолок

Доски не следует подгонять слишком плотно, оставляйте по 3–5 мм зазор на деформацию при усушке. Если же вы хотите сразу заложить вагонку под лак, оставляя балки открытыми, потрудитесь изолировать утеплитель от просыпания и выветривания, оставляйте зазор на торцах реек не менее 2–3 мм.

Крепление балок перекрытия к стене

В статье «Межэтажные перекрытия» мы рассказывали о том, каким образом железобетонные и деревянные перекрытия должны монтироваться в стену из газобетонных блоков.

В данной части рассмотрим, узел опирания деревянного бруса на кирпичные стены.

Как мы уже писали выше, длина опирания бруса на стены должна составлять минимум 15 см.

Крепление балок перекрытия к стене

Прежде чем положить балку, ее необходимо подрезать с торца под углом 60 0. обработать весь брус антисептиком и обернуть концы в два слоя рубероид для предотвращения загнивания.

После чего, на стену стелиться рубероид, на который укладывается доска-подкладка. Она служит для распределения точечных нагрузок от балок на всю поверхность стены.

На подкладку кладут балку перекрытия, приколачивают к ней анкер из стальной полосы, который в последствии заделывается в кирпичную кладку.

При установке деревянных балок нужно оставить температурный зазор не менее 3 см для компенсации линейного расширения древесины.

Если балки опираются на внутреннюю несущую стену, то конструкция аналогична предыдущей, с той лишь разницей, что балки перекрытия соединяются друг с другом при помощи металлической ленты. Более наглядно всю схему можно увидеть на рисунке.

Крепление балок перекрытия к стене

Укладывать деревянные балки начинают с самых крайних. Сначала их выравнивают по уровню, а за тем по ним кладут остальные. Для выравнивания остальных балок по высоте, под их концы подкладывают обрезки досок.

Крепление скользящего типа

Подвижное соединение применяется для домов из бруса, бревен и других материалов, дающих усадку. Если в таком доме сделать жесткий стык стропильных ног с мауэрлатом, с течением времени вся конструкция может завалиться. При ошибках в строительстве деформация начинается со стен домов и передается дальше.

Крепление скользящего типа

Для скользящего соединения в любом строительном магазине неплохо приобрести специальный крепежный элемент, называемый «салазками». Также вы можете приобрести уголки с необычными отверстиями для соединения (продолговатой формы). Ко всем элементам крыши стропила крепятся при помощи хомутов и скоб.

Крепление стропил к балкам перекрытия — нюансы опирания стропильной системы

Классическая стропильная система опирается на мауэрлат, который передает нагрузку на стены. Однако в некоторых случаях возникает необходимость передать нагрузку на балки перекрытия. Если вы собираетесь монтировать крышу самостоятельно, рекомендую разобраться, как осуществляется крепление стропил к балкам перекрытия и для чего вообще выполняется такой способ монтажа.

Стропильные ноги можно уложить не только на балки, но и мауэрлат