Устройство и монтаж перекрытий по деревянным балкам

Если ожидается значительная разница температур между этажами, которые разделяет перекрытие, то в конструкции следует предусмотреть специальные отверстия или продухи. Это необходимо для предотвращения образования конденсата и, как следствие, гниения деревянного перекрытия.

Создание декоративных деревянных балок на потолке своими руками

До переезда моей семьи в новый дом, я длиной мечтала обновить потолок, установив деревянные балки. Мне сложно определиться, какой стиль больше нравится: японский с клетчатым расположением балок или фахверк, как в домах из бруса, упомянутых в предыдущих статьях. Однако теперь, когда мы обосновались в новом доме, пришло время установить эти балки. При поиске в интернет-магазинах, я наткнулась на различные варианты: от полиуретановых до изделий из редких сортов дерева. Но цена начиналась с 500 рублей за погонный метр, что показалось мне слишком дорого.

Единственная проблема заключалась в том, что каждая балка стоила более 3,000 рублей, и для нужного размера нам понадобилось потратить 15,000 рублей. Их монтаж требовал бы самостоятельной установки, с ожиданием доставки, которая длилась бы более недели. Решение было очевидным: мы решили сделать балки своими руками.

Для реализации этого проекта нам потребуются следующие инструменты и материалы:

1. Доски. Мы выбрали недорогие доски из магазина Леруа Мерлен: 20х96х3000 мм (91 руб) и 20х140х3000 мм (134 руб за штуку). В итоге получилась сумма 4050 рублей.
2. Молоток и гвозди для финальных работ.
3. Пила для нарезки досок по нужной длине.
4. Дрель и длинные шурупы.
5. Морилка, цвет на ваш выбор (800 руб).
6. Металлические профили шириной 25 мм (для чего, объясню позже). 55 руб.
7. Дюбели, если вы планируете крепить балки к бетонному потолку.
8. Перфоратор.

Хотя это не является обязательным, будет полезно иметь:

Клей для древесины или жидкие гвозди.

Замеры и выбор узора

Начните с того, чтобы сделать замеры и определить узор установки. Это наименее сложный, но ключевой шаг, поскольку он помогает избежать ошибок. Присмотритесь к потолку и определите, где бы вы хотели расположить балки. Часто используют квадратный или клетчатый узор, характерный для японского стиля, или параллельное размещение, в духе фахверка. После того как дизайн определен, используйте рулетку, чтобы установить необходимые размеры балок и посчитать, сколько досок потребуется. На каждый погонный метр балки центри, потребуется 2 метра для верхнего и нижнего краев и 2 метра на боковые грани. Теперь вперед в магазин!

Почему стоит выбрать древесину

В любом здании перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, которая является основой для создания пола. Кроме того, оно соединяется с несущими стенами и обеспечивает постройке поперечную стабильность, равномерно распределяя потенциальные нагрузки. Поэтому к надежности этой конструкции предъявляются самые высокие требования.

В частном секторе, независимо от используемых строительных материалов, наибольшее распространение получили именно деревянные перекрытия. Их можно увидеть в каждом каменном коттедже, и вполне очевидно, что в деревянных постройках (будь то из бревна, бруса или каркасных технологий) у данного решения нет альтернативы. На это есть множество объективных причин. Рассмотрим достоинства и недостатки деревянных перекрытий.

В частности, в частном малоэтажном строительстве перекрытия монтируются несколькими способами:

• Готовые железобетонные плиты;
• Монолитные железобетонные плиты;
• Готовые железобетонные балки;
• Балки и фермы из металлопроката;
• Перекрытия из пиломатериалов.

Лаги перекрытия из бруса

Лаги перекрытия из доски на глухарях

Балка из бруса на монтажных пластинах

Преимущества

Почему деревянные перекрытия так популярны.

• Небольшой вес. Использование доски или бруса не создает избыточной нагрузки на несущие стены и фундамент. Вес деревянного перекрытия существенно меньше, чем у аналогичных бетонных или металлических конструкций. Обычно монтаж проходит без привлечения спецтехники.
• Минимальные сроки выполнения работ. Работа с деревянными перекрытиями требует наименьших трудозатрат среди всех доступных вариантов.
• Универсальность. Подходят для любых строений в любой климатической зоне.
• Возможность монтажа при низких и высоких температурах.
• Отсутствие грязных и мокрых процессов в процессе установки.
• Гибкость в получении необходимого уровня тепло- и звукоизоляции.
• Наличие полостей для прокладки инженерных коммуникаций (электропроводки, системы отопления, водоснабжения, канализации и прочее).
• Сравнительно низкая стоимость сборных каркасных перекрытий из древесины, как по стоимости деталей, так и по оплате труда мастеров.

Прокладка коммуникаций в полостях

Недостатки

Недостатки деревянных перекрытий можно считать сравнительно незначительными.

• Сложность выбора сечения материалов и конструктивных решений, которые обеспечивают расчетную несущую способность.
• Необходимость выполнение дополнительных противопожарных мероприятий, а также защита от влаги и вредителей (антисептирование).
• Необходимость покупки звукоизолирующих материалов.
• Строгое соблюдение всех строительных технологий, чтобы избежать ошибок.

Какой материал использовать для сборки

Деревянное перекрытие всегда состоит из балок. При этом они могут быть изготовлены из различных пиломатериалов:

• Оцилиндрованные бревна диаметром до 30 см;
• Четырёхкантный брус;
• Доска большого сечения (толщиной от 50 мм и шириной до 300 мм);
• Несколько досок небольшой толщины, скрученные по длине;
• Двутавровые балки, состоящие из обрезной строганной доски по верхнему и нижнему поясу, а вертикальная стенка выполнена из фанеры, ОСБ или профилированного металла;
• Замкнутые короба из листовых материалов (фанера, ОСБ);
• СИП-панели, которые представляют собой отдельные секции с обшитыми балками и изолятором внутри;
• Разнообразные конструкции ферм для перекрытия больших пролетов.

Наиболее простыми в монтаже, а также дешевыми и удобными для последующих операций являются варианты, в которых балки перекрытия изготовлены из обрезных пиломатериалов.

Поскольку к несущим способностям, долговечности и геометрическим отклонениям предъявляются высокие требования, в качестве заготовок предпочтительно использовать пиломатериалы первого сорта. Возможно применение изделий второго сорта по ГОСТ, однако они не должны иметь критичных геометрических отклонений, пороков и дефектов, которые могут снизить прочностные характеристики и срок службы готовых изделий (такие как сквозные сучки, искривление, косослои, глубокие трещины и прочее).

В таких конструкциях следует избегать использования мертвой древесины (сухостой, валежник, горельник) из-за недостаточной прочности и большого числа поражений разрушающими древесину болезнями и насекомыми. Также нельзя покупать брус или доску, у которых нет указанного размера или плохое качество ввиду недостаточных сечений.

Идеальным материалом будет здоровая древесина из зеленого хвойного леса, такой как ель или сосна. Хвойные деревья благодаря своей смолистости и структуре лучше выдерживают изгибающие нагрузки и сжатие по сравнению с большинством лиственных пород и имеют относительно низкую плотность.

Тем не менее, любой обрезной пиломатериал должен быть очищен от коры и обработан антисептиком и антипиреном. Лучший выбор — сухая строганная продукция, но также можно использовать древесину с естественной влажностью до 20 процентов при нормальной предварительной обработке. К тому же стоимость такого бруса или доски зачастую значительно ниже.

Перекрытие из обрезной доски

Балки склеены из ОСБ по технологии СИП (SIP)

Перекрытие из обрезного бруса

Материалы для межэтажных перекрытий

Балочная конструкция чаще всего изготавливается из погонажных пиломатериалов, в основном бруса с сечением 100х150 мм и 150х200 мм. Использование балок из бревен считается устаревшим, и они подходят только для чердачных помещениях, которые не эксплуатируются.

Для создания балок используются как хвойные, так и лиственные породы древесины. Рекомендуется приобретать только сухие пиломатериалы – ровные и без коры, с минимальными дефектами. Если вы планируете создать надежное межэтажное перекрытие в помещении шириной 4.5-5 метров, лучше всего подойдет сибирская лиственница. Эта древесина обладает высокой прочностью и способна выдерживать большие нагрузки, не теряя своих эксплуатационных свойств со временем. Конструкции из лиственницы устойчивы к воздействию различных факторов, включая биологическое, такое как грибки, жуки-короеды и бактерии, вызывающие гниение. Специалисты обычно подтверждают, что это является значительным преимуществом, так как для деревянных балок наиболее опасна черная плесень, которая активно размножается в межэтажных пространствах и стенах деревянных домов.

Лиственница также отлично подходит для полов. Для создания надежного и прочного перекрытия из деревянных балок рекомендуется использовать обрезную доску шириной 100-150 мм и толщиной не менее 25 мм. Такой настил обладает высокой износостойкостью и может служить десятилетиями.

Методы монтажа деревянных балок перекрытия

Следует заметить, что данная статья не является единым руководством по установке деревянных перекрытий самостоятельно. Мы просто кратко изложим технологию монтажа и расскажем, как правильно фиксировать опорные элементы. Параметры перекрытий должен рассчитывать только квалифицированный проектировщик, индивидуально для каждого конкретного дома, чтобы создать конструкцию, которая сможет выдерживать необходимые нагрузки.

Опорные элементы устанавливаются лишь на несущие и достаточно прочные конструкции: балку следуют закрепить так, чтобы перекрытие опиралось как на наружные, так и на внутренние стены (в некоторых случаях только на внешние). Одним из ключевых аспектов профессиональной установки и безопасного использования является соблюдение правильных интервалов при укладке. Установка межэтажного перекрытия для средних по размеру деревянных зданий подразумевает укладку балок на расстоянии не менее 600-800 мм. Чем больше помещение и длиннее опорные элементы, тем меньшее расстояние должно быть между осями. Для деревянных домов с прямоугольными пролетами рекомендуется использовать поперечное крепление балок, укладывая их вдоль самой короткой стороны здания.

В завершение, данная технология оправдывает себя в 9 из 10 случаев, если учитывать, что деревянные балки перекрытия уступают по определенным характеристикам металлическим и железобетонным аналогам, а межэтажные конструкции из дерева могут иметь определенные ограничения.

Чтобы помочь вам определиться с выбором метода монтажа, кратко перечислим ограничения и недостатки балочной системы:

• Максимальная допустимая длина деревянной балки без установки дополнительных опор – 4500 мм (это значение может варьироваться в зависимости от типа изделия);
• Максимальная ширина пролета для межэтажных перекрытий – 5000 мм, для чердачного помещения – 6000 мм (если это неэксплуатируемый чердак);
• Древесина должна выдерживать нагрузку свыше 200 кг/м² (включая собственный вес);
• Допустимый прогиб составляет 1/250 длины для цокольных и межэтажных пролетов (1/200 для чердачных);
• Древесина обладает меньшей механической прочностью по сравнению с металлом и железобетоном;
• Вероятность пожарной опасности выше (некоторые виды древесины требуют дополнительной антипиреновой обработки);
• Необходима защита от воздействий грибков, плесени и насекомых (сибирская лиственница в этом плане не требует антисептической обработки);
• Высокие требования к качеству сушки древесины (в условиях повышенной влажности, а также под критическими нагрузками и перепадом температур, можно наблюдать деформацию сырой древесины);
• Полу-гибкость – если балки имеют недостаточное сечение или монтаж перекрытия выполнен с нарушением технологии, могут возникать колебания под переменной нагрузкой.

Большинство упомянутых недостатков легко компенсировать правильным выбором материалов и разработкой индивидуального проекта для строительства деревянного дома.

По поводу сибирской лиственницы вы всегда можете проконсультироваться с нашим менеджером. Свяжитесь с ним по указанному телефону, чтобы вместе подобрать оптимальные решения.

Определение сечения балок

Итак, брус для перекрытия выбран, теперь осталось рассчитать оптимальное сечение балок. Для этого можно воспользоваться специальной формулой, которая учитывает: влажность древесины, сопротивление, ширину пролета, расстояние между балками и другими (необходимые параметры, формулы и таблицы установлены в СНиП II-25-80).

Если самостоятельные расчеты кажутся сложными и некорректными, лучше воспользоваться онлайн-калькулятором или обратиться за помощью к специалисту компании-поставщика материалов.

Важно! Размер поперечного сечения бруса непосредственно влияет на шаг – расстояние между балками перекрытия. Обычно толщина поперечного сечения составляет 1/25 от длины.

Общие правила для перекрытия из клееного бруса:

• Перед началом монтажа, брусовые балки необходимо обработать защитными средствами. Пазы и торцы, выпиленные во время подгонки бруса, также требуют обработки.
• Не забудьте о расстоянии от дымоходных труб – оно не должно быть меньше 40 см.
• Брус не нужно дополнительно крепить к несущим стенам шурупами или гвоздями. Обычно достаточно соединений типа шип-паз или надежного, хотя и более трудоемкого, ласточкиного хвоста. Эти соединения рекомендованы, так как во время усадки дома они позволят элементам двигаться без ущерба для всей структуры.

• Опытные строители рекомендуют в конце бруса подложить планку из доски, чтобы обеспечить горизонтальный уровень. Использовать быстроразлагающиеся щепки для этой цели строго не рекомендуется.
• Если брусовое перекрытие выполняется в кирпичном, бетонном или каменном доме, то концы поперечен следует обернуть в рубероид, чтобы избежать конденсации.
• Если около внешней стороны дома, при установке бруса, образуются небольшие пустоты, то их нужно заделать монтажной пеной, цементным раствором, джутовым волокном или паклей.
• Конструкция перекрытия между этажами напоминает пирог обычной двускатной крыши. Однако, было бы ошибочно полагать, что установка межэтажного брусового перекрытия эквивалентна монтажу потолка. Есть ряд принципиальных и существенных отличий, таких как сечение балок и способ укладки. При установке потолочных конструкций несущие балки обычно опираются на стены или специальные бетонные пояса, тогда как поперечины для межэтажных перекрытий должны быть врезаны в стены. Брус для межэтажных перекрытий должен быть более толстыми и прочными.
• Сначала заделываются два крайних бруса перекрытия, а затем, используя лазерный уровень или шнур, укладываются остальные балки.
• Также стоит обратить внимание на еще один важный нюанс: в кирпичных или бетонных домах, где жесткая коробка, когда стропила крепятся хоть в одной точке на шарнире, межэтажные брусовые перекрытия укладываются по так называемой свободно-скользящей схеме, не фиксируя элементы в точках опоры. Это позволяет перекрытию оставаться в одном положении, несмотря на осадку здания.
• Если же стены построены из более легких материалов и длина поперечен превышает 4.5 метра, балки перекрытия обязательно фиксируются дополнительными уголками, подкосами, анкерами и другими средствами.

Балки из бревен

Балки из бревен могут быть как цельными, так и отесанными на один, два или четыре канта с шириной стески 1/4-1/2 диаметра. При расчетах балок такого типа (кроме отесанных на четыре канта) полезно учитывать уклон бревен, что повышает жесткость и прочность балки. Балки из бревен, как правило, являются простыми и устойчиво опертыми на опорах.

Балки из брусьев используются чаще всего и могут быть выполнены по схеме Гербера или Дингера. В схемах Гербера длина консоли определяется как а = 0,146 L (в случае равно-моментной схемы) или а = 0,211 L (для равно-прогибной схемы). При равно-моментной схеме наибольшие изгибающие моменты в пролетах и на опорах от постоянной нагрузки по всей длине балки получаются одинаковыми и минимальными по величине.

При равно-прогибной схеме прогибы в серединах всех пролетов от постоянной нагрузки будут максимально одинаковыми и минимальными. В этом случае расчетные изгибающие моменты на опорах на 33% будут больше, чем при равно-моментной схеме, однако жесткость равно-прогибной балки значительно выше, ее упругая линия остается без переломов в шарнирах, именно по этой причине равно-прогибная схема применяется чаще.

В балках по схеме Дингера

В балках по схеме Дингера длина консоли обычно принимается равной α = 0,211 L, что обеспечивает максимальную жесткость балки. В схемах Гербера и Дингера крайние пролеты должны быть меньше средних на величину α. Последнее, как и равномерность расчетной нагрузки, соблюдается не всегда. В результате, теоретические преимущества каждой из схем консольных балок, как правило, реализуются лишь частично.

Наиболее распространенная конструкция шарнира консольных балок показана на изображении.

Балки из досок

Балки из досок чаще всего используются как неразрезные конструкции. Неразрезные балки обычно создаются путем спаривания двух консольных балок по схеме Дингера с встречным расположением шарниров. Шарниры каждой линии консольных балок устанавливаются согласно чертежам.

Вместо вертикального болта в этих случаях используется укрепление обеих линий балок гвоздями, назначенными при стыках косым прирубом или более упрощённо. По всей длине балки соединяемые доски не менее двух гвоздей на 1 погонный метр.

В неразрезных балках со стыками, расположенными по схеме Дингера, длина применяемых досок должна равняться длине пролета, что ограничивает длину перекрываемого пролета сортаментом пиломатериалов. Однако неразрезные балки можно сконструировать даже в том случае, если пролет балки превышает максимально допустимую длину досок.

Одна из возможных схем таких балок представлена на изображении, где девятиметровый пролет перекрыт неразрезной балкой из досок шестиметровой длины.