Деревянные балки перекрытия. Расчет нагрузок

03.03.2020

Основные требования

Устройство несущей части по конструктивному решению бывает балочное или без использования балок – монолитное. Безбалочные перекрытия в деревянном частном доме практически не используются. Их достоинство: высокая прочность, устойчивость к сырости. За всё время эксплуатации ремонт может даже не понадобиться. Но звукоизоляция в таком жилище не на высоком уровне. Уже вид монолита отметает желание сделать перекрывающие конструкции своими руками. А на заводе производятся панели стандартных размеров, которые могут не подойти к конкретному пролёту.

Застройщик обычно не затрудняется с выбором между деревянным балочным и монолитным перекрытием. Бетонные конструкции непопулярны не только потому, что в доме не будет обеспечена хорошая межэтажная шумоизоляция. Через несколько лет для старых стен они будут чрезмерной нагрузкой.

Подробная схема шумоизоляции деревянных перекрытий

Монтаж конструкций из металла и бетона, как и их ремонт невозможен своими руками. Здесь не обойтись без использования машин и механизмов, а также без привлечения специалистов, управляющих этими средствами. А всё это отразится на более высокой стоимости строительства всего дома.

Балки бывают деревянные, металлические, бетонные. Но независимо от материала изготовления, ко всем им предъявляются одинаковые требования:

быть прочными, жёсткими, не прогибаться между этажами, выдерживать равномерную нагрузку согласно СП 20.1333 – Свод правил от 2011 г. – не меньше 200 кг на квадратный метр;
обеспечивать утепление, укладку материалов, от которых зависит межэтажная звукоизоляция;
удерживать слой покрытия, необходимого для сохранения тепла по этажам;
их установка своими руками должна быть максимально надёжной.

Способы крепления балок

Чтобы пол не был зыбким, балки укладывают не точечно, а в пазы глубиной примерно 70 мм, вырезанные в стенах.

Вариант крепления балок перекрытий

Количество несущих брусьев должно быть достаточным для обеспечения прочности всей межэтажной конструкции. Между заглублением и торцом можно положить изоляционный материал, который исключит появление скрипа.

Балки верхнего этажа могут крепиться к стене так называемым методом ласточкиного хвоста. Для этого на их торцах требуется сделать двухстороннюю диагональную подрубку, которая вставляется в гнездо такой же формы. Правда, от этого уменьшается сечение брёвен, а также могут возникнуть продольные трещины в зоне распила. Жёсткость опоры снижается, сокращается срок эксплуатации перекрытия, а, значит, приближается ремонт.

Деревянные

У будущих домовладельцев популярным является устройство перекрытий на балочной основе из дерева. Оно позволяет оборудовать достаточно хорошее утепление дома. Имеет как преимущества, так и недостатки.

Схема устройства деревянных перекрытий для дома

Положительные факторы:

приятный внешний вид;
сравнительно небольшой вес;
быстрый монтаж и последующий ремонт;
экологическая чистота.

оно огнеопасно, требуется специальная пропитка;
от перепадов температуры, влажности может деформироваться;
дерево подвержено гниению, воздействию насекомых, грибков.

Однако эти недостатки можно свести к минимуму, отодвинуть ремонт, применяя специальные противопожарные растворы и антисептические средства. Для выполнения требований пожарной безопасности деревянные детали, используя асбест, изолируют от дымохода. Между ним и ближайшей балкой обычно ставят короб, заполненный негорючим материалом, например, минеральной ватой.

В большей мере подходят балочные рейки из дерева лиственных или хвойных пород.

Вариант устройства перекрытий в доме из бревна

Для возведения жилых помещений это экологически чистый и сравнительно недорогой стройматериал. К тому же хорошая звукоизоляция будет обеспечена. Древесина легко поддаётся обработке и сравнительно недорогая.

Монтаж деревянных перекрытий по этажам возможен в короткие сроки и своими руками, без привлечения специалистов и использования грузоподъёмной техники.

Или необходимо устройство более прочного перекрытия. Если балки из дерева, то расстояние между ними необходимо сделать несколько меньше. В этом случае лучше, если они будут металлическими, и по ним настилать деревянный пол всего первого этажа. Они в меньшей мере подвержены неблагоприятному воздействию подвальной среды, поэтому ремонт понадобится нескоро. При обустройстве гаражного помещения не следует забывать о таких факторах, как шумоизоляция и достаточно эффективное утепление верхнего помещения.

Цельные и клеёные

Если пролёты не более 5 м, то используются цельные деревянные балки, которые вполне способны обеспечить прочность потолка и обустроить надёжный пол. Но они могут быть клеёными, для которых нет ограничений по длине. Они превосходят неклеёные по следующим параметрам:

высокой прочностью;
длительным сроком эксплуатации;
отсутствием деформации;
возможностью осуществить монтаж перекрытия в длинных пролётах.

В межэтажных перекрытиях часто оставляют со стороны потолка открытыми. Их гладкая поверхность с привлекательным рисунком натурального дерева украшает дизайнерское оформление. Его по этажам также не закрывают, так как он придаёт особую привлекательность помещению. В соответствующем стиле необходимо оформить пол.

Он должен быть из деревянных досок, по цвету гармонирующих с дизайном всего помещения.

Двутавровые

В широко используются двутавровые балочные конструкции. Зачастую их выбирает тот пользователь, которого волнует утепление своего дома и межэтажная звукоизоляция. Двутавры несложно сделать из обычного клеёного бруса. По форме они напоминают две буквы «Т», соединённые по основанию. Заменяют массу несущих балочных реек, сокращают затраты времени на устройство перекрытий и что немаловажно, с их использованием возможен монтаж в пролётах до 15 м.

Двутавры от воздействия влаги не деформируются, частый ремонт им не понадобится. С их использованием в доме своими руками может быть оборудована замечательная межэтажная звукоизоляция и достаточно эффективное утепление. Чтобы исключить вероятность скрипа напольного покрытия, к ним прибивают так называемый черновой пол.

Пример двутавровых перекрытий в деревянном доме

Конструкция их очень удобна для прокладки коммуникаций по этажам: электропроводки, водопроводных и газовых труб, вентиляции.

Доски вместо балок

В строительной практике применяется устройство перекрытий, в которых вместо несущих брусьев используются поставленные на ребро толстые доски. Предпочтительно, чтобы они были сечением не менее 60х200 мм. Концы их врезают на полную толщину деревянной стены. Укрепляются одна от другой на расстоянии в два раза меньшим, чем дистанция между балками из клеёного бруса или оцилиндрованного бревна. Монтаж такой конструкции возможен при нешироких пролётах. Тогда пол будет очень устойчив, а обустройство потолка потребует обычных материалов, чтобы обеспечить утепление и создать хорошую звукоизоляцию.

Пример монтажа досок перекрытия

Для обустройства перекрытий при строительства дома потребуются балки. В частном строительстве чаще всего используют деревянные варианты. Для выбора конкретных размеров требуется произвести расчет деревянных балок перекрытия.

Перекрытие по деревянным балкам. Фото

Какой длины нужны балки?

Необходимая длина деревянных балок перекрытия определяется несколькими моментами. Балки должны перекрывать пролет и иметь некоторый запас, чтобы можно было заделать их в стены. Если стены сделаны из кирпича или бетонных блоков, то углубление балок выполняется на 10 - 15 см. Нижняя граница для досок, верхняя для бруса. В стенах из дерева углубление делают на семь сантиметров.

В некоторых вариантах балки крепятся уголки, хомуты и другие приспособления. В таком случае длина деревянных балок перекрытия равна расстоянию от одной стены до другой. Иногда балки выводят на 30-50 см наружу и они участвуют в создании ската крыши.

Оптимальны балки из дерева для перекрытия расстояний от двух с половиной метров до четырех. Максимальная длина, которую может перекрыть такой элемент из дерева - 6 м. Далее прочность оказывается недостаточной. Для более длинных пролетов используют варианты из клееного бруса или ставят дополнительные опоры, например, колонны.

Как определить нагрузку?

На деревянные балки перекрытия постоянно воздействует нагрузка, складывающаяся из нескольких составляющих. Первым слагаемым является собственный вес всех деталей, составляющих перекрытие. Второе слагаемое - эксплуатационная нагрузка. Она бывает временной или постоянной. Точный расчет достаточно сложный, но вполне возможно применять упрощенный вариант формулы.

Если рассчитывается нагрузка для перекрытия чердака, в котором не будут что-либо хранить, то постоянная нагрузка принимается за 50 кг/м2.

Эксплуатационная нагрузка в таком варианте будет: 70*1,3=90 кг/м2. 70 - нормативное значение для данного чердака, 1,3 - коэффициент запаса.

Общая расчетная нагрузка - сумма из двух названных, т.е. 50+90=130 кг/м2. Округляем и получаем 150 кг/м2.

Данные расчеты предполагают, что будет использоваться легкий утеплитель. Если же будут применяться материалы с большим весом или чердак будет активно использоваться для разных целей, то нормативная нагрузка, действующая на перекрытие повышается до 150 кг/м2. В этом случае 150*1,3+50=245 кг/м2. Данное значение можно округлить до 250 кг/м2.

При создании мансарды учитывается вес напольного покрытия и основы пола, мебели, людей. В результате нагрузка получается от 350 до 400 кг/м2.

Балки перекрытия: сечение и шаг

Когда значение длины балок известно и проведены расчеты общей нагрузки, то можно определить требуемое сечение этой детали и шаг монтажа, который должен использоваться.

При расчете деревянных балок перекрытия учитывается, что оптимальным вариантом сечения является прямоугольное. Высота и ширина должны иметь соотношение 1,4:1.

Ширина балок варьируется от 4 см до 20, а высота от 10см до 30. Высоту стараются выбрать такую, чтобы было удобно укладывать утеплитель.

На сечение балок деревянного перекрытия влияет и такой показатель, как шаг, с которым они укладываются. Обычно шаг балок деревянного перекрытия находится в диапазоне от 60 см до 1м. но может изменяться в меньшую сторону до 30 см и в большую до 1,2 м. Иногда шаг подбирают по ширине плиты теплоизоляционного материала. В каркасных постройках его привязывают к шагу каркасных стоек для обеспечения максимальной жесткости.

Для проверки и расчетов подходят онлайн-калькуляторы, которые широко представлены в интернете.

Экономичный вариант перекрытия

Экономичным называется перекрытие, состоящее из деревянных щитов . Эти детали бывают с обшивкой с одной или с двух сторон. Они соединены с каркасом , что помогает им хорошо выдерживать все нагрузки вертикального характера. Щиты являются несущими только тогда, когда они надежно соединяются с каркасными досками. Доски повернуты ребрами к щитам и соединяются именно этими поверхностями. Поскольку ребра из досок и обшивка прочно соединены в единую конструкцию, они имеют несущую способность не меньше, чем деревянные балки перекрытия.

Отличным материалом для обшивки являются строительная фанера и плиты ДСП . Применяются и обычные доски , но они не создают перекрытие, обладающее высокими несущими характеристиками. При их применении получается значительное количество швов, имеющих одно направление.

Не могут быть дополнительными несущими элементами и гипсокартонные плиты, а также столярные и цементостружечные плиты. Рациональность их использования невелика еще и потому, что они стоят дороже, чем ДСП и фанера.

Звукоизоляция перекрытий

Обычно производится утепление перекрытий по деревянным балкам, но межэтажные перекрытия не требуют высокого уровня теплоизоляции. Уровень звукоизоляции является более важным показателем в данном случае. Высокая прочность перекрытий не всегда сочетается с необходимыми показателями шумозащиты. Нередко балки перекрытия в деревянном доме приходится дополнительно изолировать , чтобы избавиться от проникающих звуков. Особенно сложно приходится проектировщикам сборных домов. Им необходимо совместить два направления. Необходимо создать конструкцию, которая будет отличаться высокой прочностью и выдерживать значительные нагрузки. При этом в ней должны быть «мягкие» элементы, поглощающие звуковые волны. Именно они создают наилучшую звукоизоляцию.

Балки, заполненные шлаком или керамзитом, не соответствуют современным нормам. Они не подходят ни по уровню гидроизоляции, ни по технологическим особенностям создания.

Современные нормы содержат требования по сокращению количества ударных шумов, которые могут пропускаться перекрытием. При этом шумозащита должна повышаться даже в ущерб несущей способности конструкции. В результате были созданы новые варианты, объединяющие показатели.

Стали использоваться пружинные скобы . Они разъединяют нижнюю обшивку и балки, благодаря чему ударные шумы передаются меньше и быстрее гасятся.

Улучшить звукоизоляцию помогают и специальные утяжелители внутри конструкции. Для этой цели используют песок и прочие материалы, уменьшающие звукопередачу.

Поскольку песок материал сыпучий, то с этим связан его основной недостаток. При свободной отсыпке в пространство перекрытия он может просыпаться вниз через щели между плитами. Чтобы этого избежать, пространство застилают пленкой или используют специальные маты, состоящие из двух слоев пленки и песка между ними.

Вместо песка могут быть использованы плиты на цементной основе . Основной их недостаток - высокий вес. В результате необходимо увеличивать прочность балок, что делает конструкции менее экономичными.

Невозможно обеспечить высокую звукоизоляцию для открытого снизу перекрытия. Если балки снизу не обшиваются, а внутрь не закладываются изолирующие материалы, то уровень проникновения шумов будет достаточно высокий.

Защита балок от влаги и прочих внешних воздействий

Специальная защита от влаги и климатических воздействий балкам перекрытия в деревянном доме не требуется. Все конструкции мансарды, чердачное перекрытие по деревянным балкам, деревянные элементы наружной стены надежно защищены в том случае, если кровля выполнена правильно и не протекает.

Защищать древесину перекрытий специальными средствами требуется только в том случае, если перекрытие располагается над влажной зоной . Это может быть ванная комната, баня, прачечная и любое другое помещение с высокой влажностью. Вентиляция для перекрытий не требуется.

Для защиты любых конструкций достаточно стандартной обработки. Открытые балки или другие виды невентилируемых перекрытий можно обработать лакокрасочными материалами. Специальные химические средства для обработки не нужны.

Защита деревянных перекрытий от огня

Строительные материалы должны отвечать нормам пожарной защиты . Все материалы разделяют на две группы: горючие и негорючие. Конструкции бывают полуогнестойкие и огнестойкие. Первые только задерживают распространение огня, снижают скорость возгорания. Вторые же не горят, поэтому не дают огню распространяться.

В жилом строительстве эти нормы должны соблюдаться максимально полно. Чтобы обеспечивать максимальную безопасность . В частности перекрытия, которые расположены в семи метрах над землей должны противостоять огню не менее, чем полчаса.

Поскольку для перекрытий часто используется дерево, то рекомендуется использовать цельную древесину . Если же применяются другие древесные материалы, то они должны обладать определенным уровнем плотности. Нередко дерево обрабатывают специальными веществами, придающими огнестойкость горючему материалу.

Когда проектируется конструкции с открытыми балками , то следует учитывать воздействие огня с нескольких сторон.

Для выявления устойчивости конструкции к огню используют специальные значения. Например, для хвойной древесины скорость выгорания принята за 0,8мм в секунду.

Рассчитывая конструкции с открытыми балками, учитывают необходимый уровень огнестойкости. Когда высота задается параметрами утеплителя, повышают ширину балок для увеличения времени задержки огня.

Вопросы к пожарной безопасности, также как и к шумозащите, еще имеются. Их продолжат решать в ближайшее время все заинтересованные стороны.

Несущая способность балок: способы повышения

Чтобы повысить несущие характеристики балок, используется несколько способов. Во-первых, крепятся накладки из досок , увеличивающие сечение.

Во-вторых, на балке можно закрепить П-образный профиль из металла. Это также увеличивает ее жесткость и прочность.

В-третьих, сокращается шаг между балками, т.е. они укладываются гораздо чаще, чем требуется. Это дает определенный запас прочности и дает свободу действий без беспокойства о надежности конструкции.

Периодически состояние перекрытий надо проверять. Поврежденные балки заменяют или ремонтируют с помощью накладок. Разрушают их вредители. Влага совместно с гниением.

Двутавровые балки перекрытия

Современные двутавровые балки перекрытия деревянные изготавливаются из нескольких материалов. Для их производства используют брус, плиты OSB и хвойные породы дерева. Эти балки обладают множеством положительных характеристик. Они экологичны, поскольку производятся исключительно из материалов, не выделяющих вредных веществ. Служат двутавровые балки долго, а благодаря особой форме и надежно. Они отличаются уникальным сочетанием небольшого веса и высокой прочности. Эти балки не изменяют свои геометрические параметры и не деформируются. Их легко применять, поскольку все поверхности тщательно выверены, а все элементы имеют одинаковые параметры.

Двутавровые балки перекрытия деревянные. Фото

Цены на двутавровые балки зависят по большей части от двух характеристик. Первая - площадь сечения , а конкретно, высота балки. Вторая - материалы , из которых изготовлены полки.

Использование двутавровых изделий позволяет ускорить строительные работы, т.к. балки удобны в применении. Они обезопасят дом от возникновения перекосов перекрытий и появления на них трещин, т.к. не усаживаются.

Используя двутавровые балки, можно существенно облегчить конструкцию перекрытия. Такая балка состоит из частей, которые имеют совсем небольшую толщину и массу. Однако благодаря особой конструкции они обеспечивают необходимый для конкретного перекрытия уровень прочности.

Такие балки могут изготавливаться на заказ, нужного размера. Это избавит от необходимости подгонки, на которую тратится дополнительное время.

Для работы с двутавровыми балками не требуется специальный инструмент. Вполне достаточно обычного плотницкого. В балках легко сделать отверстия, ели требуется проложить элементы коммуникаций.

Используют двутавровые балки не только для перекрытий. Они применяются и для создания стропильной системы .

Из деревянных двутавровых балок перекрытия своими руками монтируют стропильные системы и сооружают перемычки между этажами. Этот современный материал выпускается по международным стандартам с применением передовой технологии, позволяющей получить отличный строительный продукт нового поколения. Это прекрасное решение для частного строительства всех типов конструкций, начиная от каркасного дома или блочной постройки и заканчивая деревянным теремом из сруба.

Сфера использования

Двутавровая балка встречается не только в частном строительстве, но и является неотъемлемым атрибутом на стройплощадках, где монтируют промышленные помещения, торговые центры, офисные здания и т. п. В малоэтажных домах этот деревянный элемент выступает как несущая конструкция в составе стропильной системы, на чердаках, мансардах стеновых и кровельных каркасах.

Пояса двутавровой балки сделаны из цельной древесины, а поперечина – из стружечной плиты

С помощью такого решения можно отказаться от перекрытий из досок, металлических профилей и ЖБ плит. Такие балки состоят из комбинированных материалов: пояса созданы из цельной древесины, а поперечина выполнена из стружечной плиты. Эти деревянные перекрытия более чем в три раза увеличивают жесткость стен, благодаря чему каркасное сооружение приобретает прочность, существенно не увеличивая вес.

Техническая характеристика

Современный материал для перекрытий выпускается в промышленных масштабах на новейшей заводской линии. Для его изготовления применяют клееный деревянный брус, тщательно просушенный в камере, и стружечную плиту (OSB, OSP). По конфигурации балка очень похожа на рельс и имеет такие особенности:

Стандартные размеры балки

фанера, из которой собраны боковые стойки, устойчива к влаге, ее толщина может варьироваться в диапазоне 24 – 27 мм. Также в состав балки входит полка из древесины, обработанная антисептическим средством;
фанерная стойка интегрируется в полки при помощи технологических пазов;
детали между собой соединены водотермостойким клеевым составом;
снаружи балка покрыта краской с водоотталкивающей способностью.

Самые востребованные размеры перекрытия:

габариты балки – 200х80 мм;
толщина фанерной перемычки – 27 мм.

Положительные характеристики

Удачная комбинация «дерево – стружечная плита – дерево» здесь отсутствуют те недостатки, которые встречаются у натуральной древесины. Двутавровое сечение служит своеобразным усилителем, благодаря чему прочность перемычки увеличивается многократно, и изделие по своим техническим характеристикам может смело становиться в один ряд с бетонными и ЖБИ перекрытиями.

Присутствующие здесь конструкционные особенности выводят двутавровый каркасный элемент на лидирующие позиции среди конструкций аналогичного назначения, которые применяются в малоэтажном строительстве.

Основные преимущества

Неоспоримым достоинством перемычки можно назвать его чрезвычайную прочность и жесткость, наделяющие деревянные перекрытия устойчивостью перед интенсивными нагрузками. Если соблюдена монтажная технология, опора, установленная своими руками, не станет причиной скрипучести пола. Она не прогибается, чем не могут похвастаться привычные древесные пиломатериалы.

Деревянные перекрытия очень прочные, устойчивы к тяжелым нагрузкам

Опорные конструкции такого типа созданы по всем промышленным стандартам и соответствуют требованиям, предъявляемым к товарам данного сегмента. На стадии выпуска продукция проходит контроль качества, о чем свидетельствуют сертификаты.

Несмотря на всю эксплуатационную мощь, перемычка весит совсем немного, а значит, ее монтаж будет несложным и удобным, и может быть выполнен своими руками, и к тому же отпадает надобность в тяжелой технике, а это неоспоримый плюс. Весь строительный процесс выполняется бригадой мастеров, которые устанавливают кровельный элемент своими руками, как говорилось ранее. Вес одного элемента, длиной 6,5 м не превышает 40 кг, благодаря чему на основу дома не создается дополнительная критическая нагрузка.

Качество изготовления здесь столь высоко, что о деформации речь не идет, а все дело в уникальной конфигурации подпорки. Этот строительный материал не подвержен рассыханию, в отличие от деревянного бруса, а о коррозии здесь вообще не стоит упоминать по понятным причинам – с железными перекрытиями все обстоит иначе и они существенно проигрывают двутавровой балке в этой части вопроса.

Балка двутавровая не подвержена усадочному процессу, не вздувается и ее не крутит из-за климатических изменений, как это происходит с деревянным брусом. Низкая теплопроводность балки обеспечивает уменьшение мостика холода, и помещение не теряет драгоценное тепло.

На заводе, согласно технологии, деревянные перекрытия данного образца обязательно подлежат обработке антисептиками и противопожарными составами.

Благодаря специальной продуманной конструкции двутавра, можно прокладывать магистральные коммуникации своими руками без ущерба его несущим способностям, да и экономия жилой площади на лицо.

Рассчитываем высоту сечения двутавра

Чаще всего для расчета высоты подпорки прибегают к помощи онлайн калькулятора, который автоматически проводит расчет всех необходимых параметров. Чтобы правильно подобрать тип кровельного элемента, нужно указать некоторые данные, а именно:

сфера использования;
шаг между элементами кровли;
требуемая длина;

Система стропил – 220 кг/кв.м.
Двутавровая балка перекрытия – 400 кг/кв.м.

Цена изделия варьируется от габаритов балки и материала, из которого создана полка (натуральное дерево, брус LVL).

Монтажный процесс

Чаще всего наиболее приемлемым способом установки деревянных двутавров является фиксация на специальные кронштейны, со специальной симметричной конструкцией. На противоположных сторонах изделие снабжено крепежным приспособлением и пластиной, фиксирующейся напротив аналогичного крепежного элемента.

Схема сборки перекрытия из двутавровой балки

Учитывая габариты, а если быть уж совсем точными, высоту комбинированной балки из дерева и стружечной плиты, элемент конструкции может комплектоваться крепежами разной длины.

Правила техники безопасности

Выполняя монтажные работы по установке двутавровых балок, изначально их нужно закрепить при помощи временных элементов, которые затем меняют на постоянные стационарные фиксаторы. По технике безопасности категорически запрещается начинать эксплуатацию балок, пока мастера не снабдят их обвязкой, и не будут сняты временные держатели.

Демонтаж можно проводить лишь после того, как мастера удостоверятся в наличие обвязки на балках. Закрепленные исключительно временными фиксаторами, двутавровые перекрытия способны выдержать только вес рабочих и монтажного оборудования. Очень важно знать, что бракованные или деформированные балки не ремонтируются своими руками или на производстве и не могут быть установлены на свои посадочные места, ни при каких обстоятельствах.

Перевозка и хранение

Во время перемещения перекрытия, его ни в крем случае нельзя пригружать по малой оси, иначе материал может прогнуться и искривиться. При погрузке балок их нельзя бросать, а только аккуратно складывать. Хранятся опоры под навесами и в крытых складах. Если нет такой возможности, и конструкционные элементы лежат на улице под открытым небом, их нужно защитить от ультрафиолета и осадков специальным материалом.

Хвойные пиломатериалы являются отличным строительным материалом. Из доски/бруса можно сделать практически любой конструктивный элемент дома, или построить полностью деревянный коттедж. Пластичность и универсальность древесины позволяют инженерам придумывать инновационные нестандартные решения, которые открывают более широкие возможности. Одним из таких новшеств является сборная двутавровая балка.

Зачем нужны сборные материалы

Всем известно, что несущие способности деревянных элементов здания напрямую зависят от массивности их сечения. Чем больше планируется нагрузка, тем крупнее должен быть брус или доска. В некоторых случаях, ручные расчёты или калькуляторы показывают необходимость использования очень больших сечений. Из-за этого у застройщика возникает ряд проблем:

Крупные пиломатериалы дорого стоят.
Массивная доска/брус - много весят и перегружают несущие конструкции здания (стены, фундамент).
Большого сечения пилопродукция, даже высушенная, склонна к прогибу под собственным весом, к растрескиванию, к короблению.
Иногда бывает непросто купить подходящий пиломатериал ввиду разных причин.
В массиве подобных изделий очень часто приходится сталкиваться с различными природными дефектами, что снижают прочностные характеристики продукции.
Усложняются работы по прокладке скрытых коммуникаций.
Снижается тепло- и звукоизоляция подсистем из-за большого содержания древесины и малого содержания изоляционных материалов в конкретной системе.

Во многом именно по экономическим причинам и соображениям практичности, люди начали экспериментировать над созданием крупных несущих элементов из мелких пиломатериалов. Например:

Cкручивать стеновой брус из нескольких досок
Делать высокий брус прямоугольного сечения из двух небольших брусков, установленных друг на друга кромками
Создавать кровельные фермы из относительно тонкого бруска
Собирать всевозможные тавровые контракции

Что такое двутавровая балка

Двутавр из стали или древесины используется в строительстве давно. Это - общепринятое сечение несущих элементов, которое по форме более всего соотносится с литерой «Н». Расчёты показывают, что подобная геометрия обеспечивает намного более высокую пространственную жёсткость, чем у изделий квадратного/прямоугольного сечения или, допустим, швеллера.

Кстати, считается, название такого изделия происходит от латинского слова «taurus» - бык, то есть двурогий профиль. В некоторых европейских языках аналогичный материал называют «H-shaped» (Н-образные) или «double-T» (двойная Т). У нас есть аббревиатура БДК-1, что тоже значит «балка двутавровая».

Деревянные двутавры пришли к нам из северной Америки, где много строят по каркасным технологиям. Сейчас они активно завоёвывают позиции на постсоветском пространстве. И нужно сказать, совсем небезуспешно.

Конструкция и виды двутавровых деревянных балок

Любая двутавровая балка состоит из трёх элементов. Это комбинация, которую можно описать по формуле:

Верхний пояс из бруса.
Стенка (или стойка, переборка).
Нижний пояс из бруса.

Элементы балки работают под нагрузкой вместе, но основной задачей поясов из бруса является обеспечение плоскостей для возможности удобного монтажа, обшивки, интеграции балки в конструкцию дома. А также пояса не дают изгибаться балке изгибаться по короткой оси, не дают балке скручиваться. Стенка же является ребром жёсткости, в основном обеспечивает стойкость изделия на прогиб по длинной оси, иными словами - основные несущие характеристики.

Пояса обычно выполняются из цельной сухой древесины, в подавляющем большинстве случаев в ход идёт брусок первого, иногда второго сорта. Существуют варианты с использованием бруска, клееного по технологии LVL - из шпона, как фанера. Но они пока являются редкостью в нашей стране. Номенклатура сечения брусков довольно разнообразна, начиная от изделий 40Х40 мм, до 40Х60 или 90Х40 мм. Причём производители при сборке балки могут по-разному ориентировать брусок в пространстве.

Стенка в основном выполняется из двух листовых материалов: Фанеры или OSB. Некоторые фирмы делают также интересные модели балок, где вместо деревосодержащих материалов применяется оцинкованный профлист.
Фанерная стенка выполняется, как правило, их полос берёзовой фанеры марки ФСФ, которая отличается прекрасной прочностью, влагостойкостью, упругостью. Толщина ребра жёсткости из фанеры обычно составляет 24-27 мм. При использовании ориентированно-стружечной плиты в качестве стойки в ход идёт OSB-3, что, как и фанера ФСФ, хорошо противостоит влажности, показывает достойные характеристики по прочности. Толщина переборок ОСП не такая большая, обычно составляет от 10 до 15 мм.

Высота переборки вместе с поясами в стандартном исполнении составляет 200-250 мм. Но также предприятия выпускают балки высотой до 400-450 мм. Чем выше изделие, чем большую изгибающую нагрузку оно может выдерживать. Более высокие балки двутавровые делать нет смысла (ввиду существенных потерь в объёме внутреннего пространства), лучше увеличить количество балок (уменьшить шаг - вместо 50 или 62,5 см до 40 см) или сделать меньше пролёты путём применения опорных элементов. Как вариант, балки можно сдваивать по толщине, используя перфорированные пластины или резьбовые стяжки.

Интересна технология сборки подобных балок. Выполняется она методом склеивания. На полосе фанеры предварительно нарезается двойной шип. Стойка при этом должна входить в пояса на 15-20 мм. Для взаимной фиксации стоек и поясов балки используется высокопрочный водостойкий и теплостойкий клей для дерева, типа «Клейберит». Процесс склеивания нередко происходит под давлением, с тщательным контролем выдержки заданных геотермических форм. Как правило, соединение выполняется в соответствие с положениями ГОСТ 19414-90.

Длина балок деревянных с сечением двутавр в стандартном заводском исполнении, обычно составляет от 4,5 до 6,5 метров. Но, конечно, заказать можно изделия 1-3 метра, или более длинные балки - в 8-9 и более метров. Кстати, при желании всегда можно на объекте разрезать длинную балку под любую кратность, это не сложно сделать любым плотницким инструментом.

Как и любые другие пиломатериалы, балки из дерева обрабатываются антисептиками и огнезащитой. Изделия, предназначенные для комплектации опалубок, окрашиваются атмосферостойкой прочной краской, обеспечивающей большое количество циклов использования.

Достоинства создания и использования двутавровых деревянных балок

Повышенные несущие характеристики. Удаётся перекрывать большие пролёты и уменьшать шаг расстановки.
Точность и стабильность формы. Такие изделия меньше крутит, они не усыхаются, не растрескиваются, не разбухают. Нет проблем со скрипами, с появлением неплотностей, провисанием и т.п. отклонения от заявленных размеров - минимальны (порядка 0,5-1 мм по ширине, толщине и прямолинейности граней/кромок).
Возможность получить нестандартные размеры пол любые условия. Большой выбор размеров стандартных.
Небольшая масса, которая в среднем примерно вдвое меньше, чем у массивного цельного изделия с аналогичными несущими способностями.
У сборных балок из бруса и фанеры/ОСП нет критичных дефектов, которые снижали бы прочность.
Улучшенная огнестойкость и биостойкость полученных конструкций.
Уменьшенная материалоёмкость клееной балки.
Высокая степень готовности, высокая скорость монтажа, можно монтировать круглый год. Используется обычный инструмент плотника, не нужны подъёмные краны. Не трудно выполнить черновую подшивку, так как не требуется установка черепных брусков.
Удобно прокладывать коммуникации внутри конструкций, в том числе сквозь балки. Больше места для утеплителя/звукоизолятора, можно применить большой слой изоляции. Утеплитель отлично держится даже без черновой подшивки за счёт Т-образной формы.
Возможно самостоятельное изготовление сборной Н-образной балки.
Можно подшивать потолки и настилать полы непосредственно поверх таких балок.
Можно опирать на стену или монолитный пояс, можно крепить при помощи кронштейнов «держателей балок» (для этого предварительно между поясами около торцов нашиваются дополнительные пластины из ОСП или фанеры).
Универсальность в применении.

Где применяют балки двутавровые из пиломатериалов

На самом деле, сфера использования подобных изделий очень широка, она ни в коем случае не ограничивается обычными межэтажными перекрытиями в деревянных коттеджах. Хотя это можно считать классикой жанра как для деревянных, так и каменных домов самых разных конструкций. Итак, где их можно применить:

Создание межэтажных перекрытий.
В качестве лаг пола.
Как стропила скатной крыши, в качестве конька.
Стены различных каркасных строений.
Изготовление длинных перемычек над воротами, панорамными окнами,
Для выполнения монолитных работ (ригели для выставления горизонтальной опалубки).
Создание вертикальной опалубки, в том числе для реализации монолитных колон.

Любые перекрытия - это потенциальный источник теплопотерь и проникновения шума.

В случае с деревянными балками можно отметить, что древесина отлично проводит звук. Плюс, балки из дерева, со временем начинают издавать скрип.

Чтобы этого избежать, нужно своевременно позаботиться о правильной звукоизоляции перекрытий (шумоизоляция).

По своей природе звук делят на три вида:

ударный шум. Отражает звук шагов, падение предметов, перемещение мебели. Характеризуется индексом приведенного уровня ударного шума Lnw;

воздушный (акустический) шум. Звуковые волны, которые передаются по воздуху. Источником может выступать голос проживающих, звук теле- и видеоаппаратуры и т.п. Характеризуется индексом изоляции воздушного шума Rw.

структурный шум. По сути, это разновидность ударного шума, в отличие от которого, проводниками шума являются места соединения строительных конструкций.

Выбор звукоизоляционного материала для перекрытий

Чтобы обеспечить лучшую защиту от шума и вибрации, звукоизоляция межэтажных деревянных перекрытий проводится с использованием нескольких видов изоляторов. Главное требование – высокий коэффициент звукопоглощения строительных материалов.

В качестве основного звукоизолятора лучше отдать предпочтение волокнистым материалам, т.к. их структура способствует тому, что большинство звуков гасится о нее (т.е. происходит максимальное звукопоглощение).

Например, такими характеристиками обладает эковата, минеральная и базальтовая вата. К тому же, такой звукоизоляционный материал служит одновременно и утеплителем.

Дополнительную изоляцию от звуков создаст обустройство чернового пола из ДСП или ОСБ. При этом, листы не крепятся к лагам, а фиксируются между собой саморезами или гвоздями. На балках такой пол держится под собственным весом (по принципу плавающего пола). И благодаря отсутствию жесткого соединения с перекрытием сокращается вероятность проникания шумов извне.

Чтобы звук не проникал между перекрытием и несущей стеной, а также между перекрытием и дымоходом, рекомендуется поместить в шов рулонный утеплитель, например, войлок или по структуре ему подобный. А место соединения закрыть плинтусом. Причем, плинтус прибивается только к стене.

Закрепленный на балках войлок также снижает уровень шумов.

Размещение полистирольной и/или фольгированной подложки, или же подложки из натуральной пробки под напольное покрытие также снизит уровень ударного шума и вибрации. Стоит отметить, что все виды работ по звукоизоляции перекрытий должны выполняться на этапе строительства здания. Схема расположения материалов представлена на рисунке.

Звукоизоляция деревянных перекрытий между этажами – нормы и требования

Несмотря на общий подход к выбору шумоизоляционного материала, звукоизоляция деревянных перекрытий различного назначения проводится с соблюдением разных требований.

Звукоизоляция перекрытия нежилого чердака по деревянным балкам считается выполненной эффективно, если индекс изоляции воздушного шума Rw составляет не меньше 45 дБ. Такую защиту способен обеспечить слой минеральной ваты плотностью не менее 50 кг/м.куб уложенный слоем в 100 мм. Если высота балок меньше этой величины, то на них можно набить лаги. И следующий слой материала поместить между лагами. Для того чтобы не создавались мостики холода, лаги нужно расположить перпендикулярно к балками. Тогда места стыков будут закрыты следующим слоем ваты.

Звукоизоляция межэтажных перекрытий будет достаточной в случае использования матов из минеральной или базальтовой ваты уложенных слоем не менее 200 мм. При плотности 50 кг/м.куб. Если плотность материала выше, слой уменьшается пропорционально.

Индекс изоляции воздушного и ударного шума

Нормативные показатели звукоизоляции перекрытий прописаны в таких стандартах как СНиП 23-01-2003 «Защита от шума» и СНиП II-12-77 Защита от шума».

Подробные данные, отображающие индекс приведенного уровня ударного и воздушного шума Rw в зависимости от расположения перекрытия представлены в таблице.

При этом, звукоизоляция считается достаточной если:

Rw равен или превышает нормативное значение;
Lnw равен или ниже нормативного значения.

Следует знать, что использование звукоизоляционного материала не защищает помещение от звуков, проникающих через стены. Поэтому звукоизоляцию стен нужно сделать дополнительно.

Материал подготовлен для сайта www.сайт

Мембранная звукоизоляция перекрытий в деревянном доме по потолку

Методика была описана на одном строительном форуме, грамотным человеком, судя по отзывам. Кто уже сделал, говорят, эффект достойный.

Звукоизоляция деревянных балочных перекрытий между этажами минеральной ватой или минеральными плитами (теплозвукоизоляционные плиты из минеральной ваты, например, ТехноНиколь, Технофас, Роклайт, Изовер ISOVER и тд).

Марка акустической изоляции выбирается на ваше усмотрение, принцип у всех производителей один. Варьируется размер и плотность (толщина от 40 до 100 мм, плотность 30-140 кг/м3). Выпускается в виде рулонов или плит, определенных габаритов.

Внимание!
Монтаж ваты выполняется строго в защитных очках и респираторе.

Преимущество ваты – отличное звукопоглощение, в частности, хорошо гасятся высокие и частично средние частоты. Тут действует правило – чем толще слой, тем больше он способен поглотить (имеется ввиду спектр низких частот). Следует понимать, что именно низкие частоты сильно передаются через деревянные перекрытия и избавиться от их проникновения очень трудно. Почему так? Всё просто – деревянные перекрытия имеют малый вес, а дерево выступает в роли резонатора. В бетонных перекрытиях добиться звукоизоляции проще, в виду конструктивной особенности бетонной плиты и её свойств.

Тем не менее, при желании можно значительно снизить передачу шума через перекрытия из дерева. Для этого нужно сделать поглотитель звука, представляющий собой пирог мембранного типа.

Устройство мембраны звукопоглотителя

Пирог изготавливается из листового материала, как вариант, ОСБ или фанера (не тоньше 10 мм). Внутри (между листами) укладывается звукоизолятор. В качестве звукопоглотителя может использоваться:

Минеральная вата (минвата)
Базальтовое волокно
Минплита
Строительный войлок (технический)

Если применять минераловатный материал, то с плотностью не меньше 30 кг\м3 (чем выше плотность и толще, тем лучше).

Войлок строительный характеризуется высокими параметрами звукопоглощения, но склонен к водопоглощению и пожароопасен (хотя, качественная антисептическая пропитка снижает вероятность возгорания, т.е. открыто не горит, а тлеет).

Строительный (технический) войлок – плотный материал из шерсти или синтетических волокон. Характеристики: плотность – 10-80 кг/м3, толщина 5-40 мм, ширина разная, варьируется в пределах до 2-х метров, теплопроводность от 0,03 до 0,07 Вт/(м К). Выпускается в рулонах или в виде полотнищ.

Поглотитель звука между перекрытием и мембраной делается не только для звукоизоляции, а в большей мере для того, чтобы погасить резонанс, возникающий между перекрытием и мембраной.

Для достижения максимального эффекта звукоизоляции – мембрана (пирог) не должна соединяться с перекрытием, т.е. должна иметь независимое соединение (крепится на отдельный профиль на расстоянии 10 см от перекрытия, образуя воздушную подушку). Получается своего рода подвесной потолок.

Звукоизоляционный пирог крепится по периметру к стенам, а посредине к балкам только посредством амортизирующих креплений (эластичный потолочный подвес), причем редким шагом, не меньше метра. Виброподвесы можно купить заводские или сделать самодельный виброгасящий подвес.

Если мембрану прикрутить напрямую к деревянным балкам перекрытия, весь эффект будет утрачен.

Принцип технологии – рассинхронизировать звуковые колебания, возникающие между перекрытием и мембраной. Получается, так сказать, потолок с резонансным поглотителем.

Ещё возможно устройство такой конструкции – минвата крепится сеткой или рейками между балками перекрытия, а в качестве мембраны (т.е. вместо неё) подшить потолок фанерой или гипсокартоном. Но, крепятся они не на балки, а тоже независимо (т.е. за стены), на 3-5 см ниже перекрытия. При таком устройстве роль поглотителя будет играть минвата, закрепленная на балках.

Метод спорный. Трудоемкий процесс, большой вес и самое главное, звук гасится частично, т.к. основной резонанс передается по лагам. Принцип устройства показан на фото.

Конечно, все зависит от способа устройства, как советуют мастера, нужно засыпать песок между лагами и черновым полом, а не только между балками перекрытия, а сверху монтировать систему плавающий пол.

Схема звукоизоляции перекрытий под гипсокартон

Итог

Технология звукоизоляции перекрытий для деревянного дома в отличие от кирпичных и бетонных строений имеет ряд особенностей, которые непосредственно связаны с конструкцией перекрытий их свойствами и звукопроводящими характеристиками. Описанные выше способы помогут изолировать или значительно снизить проникновение звуковых волн между этажами в каркасных коттеджах, а также в домах из оцилиндрованного бревна или бруса.