Как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба

В малоэтажном строительстве, где пролеты между несущими стенами небольшие, установка балок перекрытия — рациональное решение. Здесь нет смысла монтировать тяжелое железобетонное сборное или монолитное перекрытие. Реконструкция или ремонт здания часто подразумевает замену перекрытий. Тут также без балок не обойтись. Но какие класть конструкции, чтобы построить безопасное перекрытие и не потратить лишние деньги? Рассмотрим все по порядку.

Как сращивать балки перекрытия и зачем это делать?

Строительство дома – это событие, за которым так приятно наблюдать. За этим стоят большие надежды, что скоро семья сможет жить в просторном, красивом, уютном доме и приглашать на чай к себе гостей. При любом строительстве самое важное выполнить качественно все работы, чтобы красивый дом не разочаровал впоследствии проблемами. Строительные материалы следует подбирать, ориентируясь скорее не на цены, а на качество и отзывы тех, кто имеет отношение к строительству. Здесь вопрос экономии скорее сыграет злую шутку, так что не стоит этого делать.

День ото дня дом становится выше и выше. Наступает тот час, когда строительство стен завершено, и пора перейти к перекрытиям. Но к этому времени весь цельный строительный материал исчерпан, приобрести новый, к сожалению, нет возможности, но остались в наличии балки, которые по размерам несколько меньше требуемой длины. Выбрасывать такой материал – не только «преступление», но и, ни в коем случае, нельзя, потому что он в такой критической ситуации является главным для нас спасителем. Достаточно будет срастить балки, и проблема решится. Срастить – это соединить несколько отдельно взятых кусков (обязательно одинакового сечения). Такое соединение должно быть особенно крепким, так как балка будет использована для перекрытия и она просто «не имеет права» подвести своим некачественным соединением. Итак, первая проблема решена, строительный материал (балки) подготовлен, осталось изучить, как сращивать балки, какие правила сращивания балок нужно неукоснительно соблюдать.

Как сращивать балки – основные секреты

Соединять отдельно взятые деревянные бруски можно по длине, по ширине и даже под углом. У каждого такого вида есть свои интересные термины. Первый именуется сращиванием, второй – сплочением, а третий – вязкой. Если имеющийся у вас брус для перекрытий междуэтажных короткий, то его лучше всего соединять по длине, то есть сращивать. Нам потребуются ещё специальные крепления, хомуты и скобы. Можно, конечно, при полной экономии обойтись без них, но с ними будет надёжней. А для перекрытий нам нужны детали внушающие доверие.

Виды сращивания балок могут быть такими:

Первый вид, именуемый «внакладку» самый простой. Понадобится ножовка и стамеска. Два конца балки посередине пилят на некоторое расстояние. С помощью стамески делают диагональный или прямой скол. Потом соединяют и закрепляют скобой, чтобы соединение было надёжным и можно было бы смело использовать балку для перекрытия.

Второй способ, именуемый «вилкой» прочный, но если у вас остались только тонкие балки, то про него придётся забыть. Один из концов балки делят на три части, выпиливают среднюю часть, а у второй балки всё делаем наоборот, спиливаем части по краям. Потом обе соединяем, словно пазлы. Место сращивания скрепляем зажимами или скобами.

Третий, именуемый «в замок» является чересчур трудным, но зато самым прочным. Разновидностей таких соединений достаточно много, но те, что чаще используются – это угловое или с помощью шипа.

Четвёртый вид, именуемый «шипом» тоже прочный. Для соединения используют шипы круглой или плоской формы. Сами шипы можно легко вырезать из дерева или создать так называемую «шпильку», которую вставляют и закрепляют в торце балки. Шипов может быть несколько, не стоит ограничиваться на одном. И опять для надёжности место соединения скрепить металлической скобой.

Несколько советов, чтобы ваша работа была просто замечательной и принесла вам огромное удовлетворение:

1.​ Чем больше площадь балок, тем гораздо крепче и надёжней будет соединение, а, значит, можно рассчитывать на то, что она выдержит любые нагрузки.

2.​ Места соединения неплохо было бы смазывать специальным столярным клеем. Сочетание клея и скоб – залог прочного соединения.

Выбор остаётся за вами, каким способом вы будете сращивать, главное, не спешить, а каждый этап работы выполнять качественно. В случае, когда строительные работы выполняет бригада, то лучше доверить этот вопрос специалистам, пусть они сами решат, каким способом проведут сращивание балки перекрытия.

Читайте также:  Монтаж плит перекрытия: обзор технологической карты

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Иногда в частном домостроении применяется такой вариант перекрытий – монолитное железобетонное, опирающееся на металлические балки (спаренные швеллеры, двутавры, труба квадратная и т.д.). Плюсами такого перекрытия является то, что за счет довольно часто расположенных балок (от 1 м до 2,5 м в среднем) само перекрытие можно сделать довольно тонким (но не менее 50 мм). Армируется такое перекрытие в один слой, что тоже дает немалую экономию.

Основным минусом является то, что по требованиям пожарной безопасности металлические конструкции нужно покрывать специальным огнезащитным составом, а это недешевое удовольствие.

В данной статье мы рассмотрим два вопроса: как выполнить железобетонное перекрытие и как подобрать металлические балки.

С чего следует начать? С анализа перекрытия в плане. Допустим, у нас перекрытие размером 4х8 м. Рациональней расположить балки вдоль короткой стороны плиты, т.е. длина балок будет 4 метра (не считая глубины опирания на стены). Чем короче балка, тем меньше металла мы на нее потратим, и тем реже эти балки можно расставить. Конечно, это не жесткое правило, а просто рациональный совет.

Далее необходимо собрать нагрузки на 1 м 2 перекрытия. Как собирать нагрузки, подробно изложено в статье «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома». При этом учитывается:

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

– временная нагрузка на перекрытие,

– нагрузка от веса перегородок (желательно балки располагать под перегородками, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на облегченное перекрытие),

– нагрузка от веса полов,

– собственный вес перекрытия.

Затем нужно задаться шагом металлических балок. Здесь на первый план выходит монолитное перекрытие. Если сделать шаг балок слишком частым, мы рискуем вызвать перерасход как металла, так и железобетона. Если расстояние между балками, наоборот, слишком большое, это вызовет увеличение арматуры в плите, увеличение толщины этой плиты (при этом значительно возрастет нагрузка на балки), а значит увеличится и сечение балок. Поэтому всегда перед началом расчета нужно анализировать и подбирать оптимальное расстояние между балками перекрытия. Изложенные ниже расчеты применимы при условиях: между всеми балками должно быть одинаковое расстояние; должно выполняться условие L 1/ L 2 > 2, где L 1 – длина балки, L 2 – расстояние между соседними балками.

В принципе, есть несколько путей расчета перекрытия такого типа.

Первый путь (более трудоемкий, особенно без достаточного опыта, но иногда необходимый). Можно задаться профилем металлических балок (допустим, у вас уже есть в наличии металл конкретного профиля); затем, задавшись толщиной перекрытия и шагом балок, можно собрать нагрузки и выполнить расчет балки. При этом, выполняя расчет, вы за несколько подходов можете определить максимально допустимое расстояние между балками, при котором выполняются условия прочности и деформативности. После этого можно перейти к расчету перекрытия и определить его толщину и армирование. Если все прошло – хорошо. Если толщина оказалась большей, чем вы задавали, расчет нужно будет повторить с начала – пока не сойдутся все части задачи.

Второй путь. Расчет начинается с железобетонного перекрытия. Задаемся шагом балок и толщиной плиты, собираем нагрузки и выполняем расчет плиты. При необходимости, корректируем шаг балок и толщину плиты до наиболее экономичных результатов. Собираем нагрузку на балку с получившегося пролета и подбираем сечение балок.

Второй путь мы рассмотрим на примере.

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Расчет ведется для условно выделенной полосы плиты шириной 1 м.

Необходимо перекрыть помещение размером в плане 6х10 м. Над перекрытием будут жилые комнаты – временная нагрузка 150 кг/м 2 . Материалы плиты: бетон класса В15, расчетное сопротивление бетона Rb = 7,7 МПа, арматура горячекатаная периодического профиля класса А400С, расчетное сопротивление арматур ы Rs = 365 МПа.

Минимальная толщина перекрытия должна быть больше, чем L /35, где L – расстояние между балками.

Задаемся шагом балок – 2,5 м, направление балок – вдоль короткой стороны помещения, толщина ж.б. перекрытия – 80 мм (что больше, чем 2,5/35 = 0,071 м = 71 мм), расстояние от нижней грани плиты до рабочей арматуры – 35 мм.

Укрепление потолка швеллером

Во время ремонта и строительства, особенно, производимого собственными силами, возникает множество вопросов по технике и материалам, которые лучше всего подойдут для тех или иных работ. Сегодня речь пойдёт об укреплении потолка швеллером.

Есть, конечно, и другие способы укрепления потолков, но у них есть существенные недостатки: деревянные подпорки со временем сами портятся и утяжеляют конструкцию, а углепластик ощутимо ударяет по бюджету.

Для чего нужно укреплять потолок

Допустим, для строительства дачи или бани вы выбрали деревянные балки длиной более трёх метров, и посередине они начали угрожающим образом провисать.

Укрепление потолка швеллером

Или дом уже достаточно старый, и вы боитесь, что иссохшееся дерево может обрушиться в один далеко не прекрасный момент.

Или вы собрались надстроить ещё один этаж или веранду, и, соответственно, планируется повысить нагрузку на потолочные балки.

Чтобы ваш потолок остался в целости и сохранности, без прогибов и надломов, стоит укрепить несущие балки с помощью швеллера. Также стоит задуматься о полной замене потолочных деревянных балок на швеллеры и железобетон, поскольку срок их службы не 50 лет, как у дерева, а в три раза дольше.

Читайте также:  Материал перекрытий в кирпичном доме. Перекрытия в кирпичных домах

Немного о провисании

Степень провисания балки вполне реально оценить самостоятельно, и сейчас мы расскажем, как это сделать. Допустимой нормой провисания считается одна трёхсотая от длины балки.  То есть, если трёхметровая балка посередине провисает под нагрузкой на один сантиметр, то это нормально.

А вот два и три уже должны вас насторожить и привести к мысли о необходимости укрепления потолка, поскольку эти сантиметры не только выглядят неэстетично, но и чреваты надломом этой балки посередине и даже обрушением крыши или потолка.

Что такое швеллер

Швеллер, по сути, это протез для износившейся или недостаточно прочной для имеющейся в конструкции деревянной балки. Они изготавливаются из листа металла в форме буквы П. При заказе с металлобазы ,

Укрепление потолка швеллером

ru/catalog/metalloprokat/fasonniy-prokat/shveller/ что выйдет гораздо дешевле, чем со строительного рынка, можно подобрать и ширину, и длину, и толщину швеллера и высчитать необходимое количество для вашего ремонта.

Лучше всего для ремонта перекрытий подходит металл, обработанный составом от коррозии.

швеллер

Каким образом его устанавливать

Обычно больше всего страдают балки в местах стыка друг с другом или со стеной, из-за перепадов температур, влажности и, собственно, зазора между пластами древесины.

Для начала ремонтных работ стоит отпилить подгнивающие участки древесины, затем подобрать или обрезать по размеру куски швеллера и заменить им по периметру балки отсутствующие части, затем закрепить получившуюся конструкцию в стене с помощью болтов не меньше, чем 20 миллиметров в диаметре.

Если же вы усиливаете металлические балки швеллером, для начала зачищаете старую балку от коррозии, привариваете сварочным аппаратом по всей её длине швеллер и наносите защитное покрытие от ржавчины, тщательно грунтуете и наносите слой цементно-известковой штукатурки. Сварочный аппарат гораздо дешевле арендовать на сутки у любой строительной фирмы в вашем городе, чем покупать новый для одного использования. Эта процедура поможет продлить срок службы перекрытий ещё на долгое время.

На что стоит обратить внимание

Укрепление потолка швеллером

При установке укрепляющих конструкций в остове потолка стоит принять во внимание следующие пункты.

  • Работать придётся в условиях, ограниченных балками, множеством винтов, железных острых кромок и необработанной старой древесины. Одевайтесь так, чтобы не пораниться обо все выступающие части, не работайте в одиночестве и надевайте каски.
  • Заранее просчитайте, сколько вам понадобится гнёзд, штраб и борозд в старых балках, чтобы они не рассыпались от производимых при укреплении швеллером манипуляций. Иногда лучше их сразу заменить на новые.
  • Постарайтесь спрогнозировать возможные конструктивные ошибки и не допустить их возникновения, поскольку отремонтированный потолок ещё раз переделывать весьма накладно и трудоёмко. Не забывайте использовать уровень при выравнивании балок и следите за симметричностью возводимой крыши. Если нагрузка будет распределена неравномерно, в скором времени крышу «поведёт» в неизвестном направлении.

Укрепление потолка швеллерами это и достаточно просто, и недорого, и результативно.

Отремонтируйте свой дом, и он будет дарить тепло и умиротворение и вам, и вашим потомкам, поскольку грамотно укрепленная металлом конструкция гораздо долговечнее, чем привычная деревянная.

Армирование балок углеволокном

Помимо традиционных технологий при укреплении балок достаточно широко применяются инновационные решения, одним из которых является армирование конструкций углепластиками. Внимание: такой метод является единственно возможным способом укрепить балки в случае, если ввиду крайней стеснённости помещений или по каким-то другим причинам наращивание сечения конструкций невозможно или крайне затруднительно.

Несомненное преимущество укрепляющих элементов из углеволокна — это отсутствие необходимости оперировать с габаритными и тяжёлыми металлическими или деревянными компонентами, а также минимальная трудоёмкость работы в целом. Современные углепластики, как и любые композитные материалы, характеризуются большой прочностью и малым весом. Укрепляющие элементы из углеволокна прекрасно справляются со значительными механическими нагрузками. Они выпускаются в разных модификациях — в виде лент, ткани, нитей, пластин или листов.

Армирование балки композитами осуществляется путём наклеивания на неё углеволокна в несколько слоёв. Прикрепляемые слои углепластика прикладываются к поверхности балки друг над другом и по всей её длине. Края наклеенных полос нужно перекрыть поперечными слоями. Наклеивание армирующих компонентов производится до тех пор, пока усиленная балка не станет достаточно жёсткой для того, чтобы противостоять нагрузкам. Монтаж осуществляется с применением эпоксидного клея. После застывания слой по прочностным характеристикам иногда не уступает металлу.

Цокольное (подвальное) перекрытие над холодным помещением

Холодным помещением может быть неотапливаемый подвал или цокольный этаж. Здесь ситуация аналогична той, что с холодным чердаком. Водяной пар, устремляясь в холодное помещение, конденсирует на стенах подвала (цокольного этажа) и нижней поверхности перекрытия, обращённой в помещение подвала. Сырое холодное помещение будет совсем непригодно для любых целей. Другая опасность: в сыром помещении деревянные балки быстро сгниют, а стальные покроются ржавчиной; это — к вопросу неверного конструктивного решения, которое уменьшает долговечность перекрытия.

Читайте также:  Монтаж пазогребневых плит. Инструкция для новичков

Нормальные эксплуатационные условия в подвале (цокольном этаже) будут обеспечены, если:

  • проложить пароизоляционный слой со стороны тёплого надподвального (надцокольного) помещения, т.е. над утеплителем;
  • сделать продухи по периметру дома, дающие доступ воздуха в подвал для вентиляции, если подвал не полностью заглублён в грунт (наименьший размер продухов — в один кирпич). Продухи заделывают сетками, а на зиму, если необходимо, их чем-то закрывают, например кирпичом или специальными заглушками.

Устройство перекрытия по деревянным балкам над холодным помещением и вентиляция помещения: 1 — деревянная балка перекрытия; 2 — конструкция чистого пола; 3 — доски черного пола; 4- лаги; 5 — пароизоляция; 6 — теплоизоляция; 7— рулонный паропроницаемый материал; 8 — дощатый настил; 9 — черепной брусок; 10 — продух; 11 — конструкция пола по грунту.

В случае подземного этажа, т.е. когда подвал полностью заглублён в грунт, нужно вывести вентиляционные воздуховоды. Это уже к вопросу инженерного оборудования дома, которое в настоящей книге не рассматривается.

Монтаж балок перекрытия

Деревянные изделия используют для пролетов до 5 м при междуэтажном перекрытии и до 6 м при перекрытии чердачном. Концы должны опираться только на несущие стены. Шаг балок принимают в пределах 0,6 — 1 м. В прямоугольном помещении конструкции укладывают параллельно короткой стене, если длинные стены несущие.

Схема монтажа балок перекрытия.

Начинают монтаж перекрытия с установки 2 балок у противоположных стен. Их располагают на расстоянии более 5 см от края стены. Расположение изделий в одной горизонтальной плоскости проверяют водным уровнем. Натягивают между крайними брусьями маячный шнур и, ориентируясь по нему, укладывают остальные изделия на равномерном расстоянии друг от друга, но не больше расчетного.

Для регулировки балок по высоте ее конец можно подтесать, если надо опустить вниз, или подложить цельный кусок древесины при необходимости поднятия вверх. Подкладывать щепки нельзя, поскольку при усыхании древесины они могут сместиться и выпасть. Чтобы конструкции не двигались, их можно временно закрепить до обустройства настила. Пространство между концами на стене закладывают кирпичом или блоками.

Торец балки междуэтажного перекрытия не должен доходить до наружного края стены 20-30 см.

Схема металлической балки.

Это позволит положить изделие в сухой зоне, не проходя «точку росы», где образовывается конденсат, пагубно действующий на древесину. Для защиты концы брусьев закрывают рубероидом или обрабатывают специальным защитным раствором. Но в случае установки балок чердачного перекрытия их концы могут быть выпущены за пределы наружных стен и служить основанием карниза крыши.

При строительстве деревянного дома из брусьев балки перекрытия могут крепиться к стенам с помощью специальных упорных кронштейнов, не нарушая целостности стены. Если сквозь перекрытие проходит труба печного или каминного отопления, то в целях пожарной безопасности расстояние от трубы до балки должно быть не менее 40 см.

Применение накладок

Применение накладок для усиления и ремонта балок перекрытия используется в том случае, когда есть повреждения на определенном участке. Смысл реставрационных работ заключается в установке с двух сторон проблемного места деревянных накладок, которые крепятся к целым частям бруса болтами в комплекте с гайками и шайбами.

Применение накладок

Причем накладки можно ставить как с боков балки, так сверху и снизу. Однако, в любом случае для ремонта необходимо использовать высохшею древесину, обработанную антисептиком или антигрибковым раствором.

Если участок балки перекрытия поврежден до такой степени, что от него не осталось практически ничего ‒ накладки необходимо установить по всей длине балки: от одной стены до другой. В местах примыкания следует использовать металлические профили. В частности стальной протез, который представляет собой согнутую под 90º металлическую полосу или металлический прут соответствующего диаметра.

Применение накладок

Виды крепежных элементов для узловых соединения с балкой

Давайте рассмотрим способы соединения стропила с балкой перекрытия:

Виды крепежных элементов для узловых соединения с балкой

Одно из самых надежных – это болтовое соединение, где используется комплект из болта, гайки и шайбы. Итак, делайте все шаг за шагом:

  • Шаг 1. На выступающем конце балки с ее тыльной стороны сделайте треугольный вырез так, чтобы его гипотенуза оказалось под углом таким же, как угол наклона стропил.
  • Шаг 2. Вот под этим же углом запилите нижнюю часть стропильной ноги.
  • Шаг 3. Установите стропила резом прямо на балку и зафиксируйте гвоздями.
  • Шаг 4. Теперь выстрелите сквозное отверстие для болта.
  • Шаг 5. Наденьте болт и зафиксируйте узел гайкой.

Еще один вполне приемлемый вариант – закрепить стропило и балку специальным металлическим крепежем:

Виды крепежных элементов для узловых соединения с балкой

А вот пример изготовления деревянного крепежа для такого же узла:

Виды крепежных элементов для узловых соединения с балкой

По возможности зафиксируйте такие стропила на балках кованой проволокой на специальном анкере, который монтируется в стену.