Испытание разных составных балок. Сборка и устройство потолочных балок и укосин своими руками. Каркас из досок

Перекрытие - это ограждающая конструкция между этажами. Железобетонное перекрытие хорошо всем известно, достаточно поднять голову и посмотреть на потолок наших квартир. Удешевить стоимость железобетонного перекрытия в условиях самодеятельного строительства не удастся. В данной главе будем рассматривать перекрытие из дерева.

Перекрытие выполняется по несущим деревянных балкам. Ширина и высота несущих балок зависит от длины перекрываемого пролета, расстояния между балками и толщины досок пола. Для стандартного пролета в 6 м применяют балки 10x15(h) см с шагом 1 м. Обычно балки устанавливают двумя способами: с заделкой или врубкой концов в стены и на кирпичных столбиках.

Для примера рассмотрим устройство перекрытия в кирпичном доме. Брус 10x15 см устанавливаем одновременно с кирпичной кладкой стен с шагом 1 м при толщине досок пола 50 мм, шагом 0,8 м при толщине 40 мм, шагом 0,5 м при толщине 25 мм. Для придания большей жесткости брус ставится на ребро, то есть 15 см - это высота балки. Балки перекрытия устанавливают по одному уровню по площади всего дома.

При правильно выполненной рекомендации по устройству цоколя это нетрудно сделать. Нужно разложить балки по гидроизоляции цоколя. Положить на них сверху длинную ровную доску и проверить уровнем ее горизонтальность. При необходимости концы балок приподнимают до достижения ими горизонтальности. Под концы балок подкладывают раствор или кирпич в зависимости от высоты подъема балки. Деревянные щепки не подкладывают, они быстро сгнивают.

Концы балок должны быть обернуты рубероидом или толем с пяти сторон, а сама балка обработана антисептиком (битумом, смолой или просто окрашена). После окончательной выверки горизонтальности балок и шага между ними кладут кирпичную стену, концы балок закладываются. Для устойчивости будущего пола под балки выкладывают 2-3 кирпичных столбика. Их устройство понятно из рисунка 1.

Рис. 1. Устройство подбалочных столбиков из кирпича: 1 - гидроизоляция; 2 - кирпичный столбик 250x250 мм; 3 - деревянный брусок; 4 - балка 150x100 мм; 5 - доски пола; 6 - обшивка из теса

Количество столбиков зависит от пролета балки, расстояние между ними не должно превышать 2 м. По низу балок делают подшивку из теса толщиной 25 мм. На подшивку настилают слой пароизоляции из пергамина, причем каждая последующая полоса должна перекрывать предыдущую на 10-12 см. Пароизоляция должна предотвратить прохождение паров из нижнего помещения и помешать насыщению утеплителя водой. Иначе утеплитель насытится парами и зимой превратится в лед, а лед, как известно, не греет.

На пароизоляцию укладывают утеплитель. Утеплитель может быть любой: шлак, опилки, пенопласт, соломенная резка, сухая листва и др. Не допускается в перекрытии использовать минеральную вату, при ходьбе по перекрытию из нее выделяется вредная для здоровья пыль. Не рекомендую засыпать утеплитель в чистом виде, лучше смешать его с цементом и залить в жидком виде. Качество утеплителя по теплопроводности снизится, но это защитит в какой-то мере от грызунов.

Толщина утеплителя выбирается по теплорасчету, в зависимости от вида утеплителя. Марку утеплителя выбирают самую низкую, например, опилкобетон М5. Заливайте утеплитель поверх балки - не ошибетесь. Сверху по балкам настилают чистые полы. В перекрытие между 1-м и 2-м этажами утеплитель можно не класть. В качестве столбиков здесь выступят перегородки, если же перегородок нет, делают чаще шаг балок.

Рис. 2. Дешевое перекрытие на балках, сколоченных из досок: 1 - подшивка; 2 - пароизоляция; 3 - утеплитель; 4 - пол; 5 - сшивная балка; 6 - брусок по всей длине балки 50x50 мм (40x40); 7 - войлок (пакля), смоченный в растворе

Как уменьшить стоимость перекрытия? Балки совершенно необязательно ставить из бруса. Их вполне можно заменить балками, сколоченными из досок. Такие балки сколачивают из двух досок толщиной 3-4 см, но не друг к другу, а с зазором. В середину балок вставляют коротыши, по 3-4 шт. на балку. Коротыши отпиливают от досок такой же толщины или испбльзуют деревянные отходы. По несущей способности такие балки не уступают сплошным. В результате того, что доски раздвинуты, у таких балок момент сопротивления такой же, как и у сплошных.

Подшивку внизу балок тоже не обязательно делать из хорошего теса, вполне можно обойтись горбылем и отходами пиломатериалов (например, после разборки лесов и опалубок). Настилив подшивку, как показано на рис. 2, экономим и гвозди. Подшивку гораздо удобнее стелить и можно не прибивать. Используя такой метод подшивки, все обрезки досок, неизбежно появляющиеся на стройке, уйдут в дело или на изготовление балок, или на черный пол.

• СОДЕРЖАНИЕ:

По своему проекту мне требовалось собрать составную балку, закрывающую пролёт 4-е метра и являющуюся в дальнейшем частью стропил. Исходный пиломатериал — доска 50*100*3000, сухая, строганная.

Ошибка с балкой может быть катастрофой. Падать с высоты 2,5 метра на обрешетник основания мне совсем не хотелось. Поэтому, все балки после сборки подвергались испытанию и измерялся прогиб в центре при статичной нагрузке в 75-ть килограммов.

Первый тип балки испытания провалил полностью. Т.е. прогиб составил более 10-и сантиметров. Ошибка была в том, что центральную доску я использовал метровой длины.

Выводы были сделаны и я собрал балку с 3-х метровой центральной доской. К ней крепились по 2-е доски(длиной — 2,2м) с каждой стороны.

Центр балки:

12-ть 76-и миллиметровых самореза с каждой стороны дополняли 6-ть спиц:

Прогиб в центре, при статичной нагрузки в 75-ть килограмм, у данной балки составил 1,4 сантиметра. Попрыгал на ней — вроде держит. Т.е. уже получился более-менее рабочий вариант, но хотелось большего. Поэтому, следующую балку собрал из 4-х досок(первая из 5-и собиралась). Саморезы вкручивал немного отступив от центра. Использовал только две шпильки, которые являлись дополнительным крепежом для короткой доски с каждой стороны. Центральная часть таким образом вообще получилась без стыков:

Прогиб у данной балки составил 1,3 сантиметра. Т.е. я выиграл по сравнению с предыдущим типом целый миллиметр и сильно упростил сборку.

Коли пошла такая пьянка, решил испытать ещё один вариант балки. Между досками проложил оцинкованную листовую сталь, толщиной 2,5 миллиметра:

Мой образ в голове подсказывал, что сталь будет препятствовать дереву растягиваться при нагрузки сверху в нижней части и сдавливаться в верхней части. Плотно зажатый между досок лист стали не будет скручиваться.

Балка с металлическими листами показала рекордно низкий прогиб при статичной нагрузке — 1,1 сантиметра. Значительно активнее сопротивлялась при прыжках на ней. Выигрыш в 2-а миллиметра не стоил затраченных усилий и средств на модификацию.

Единственную балку со стальными листами решил разместить в середине крыши. Возможно, при более сильных нагрузках и при более длинном пролёте использование листовой стали — оправдано. В моём случае — это барство.

Но я не остановился на этом, на следующий день собрал балку, только уже скреплял доски не 76-и миллиметровыми саморезами, а 120-и миллиметровыми. Результат прогиба — не изменился и составил — 1,3 сантиметра.

Таким образом, в моём случае, для пролёта 4-е метра, используя 3-х метровую доску. Оптимальнее всего собирать балку из 4-х досок. 3-и целиковые, кладутся друг на друга, смещая каждую на 70 сантиметров от предыдущей. 4-ую доску, распиливаем на 2-а куска длиной 1,4 метра и доставляем с двух сторон. Саморезы — не менее 76-и миллиметров.

Когда балка будет являться частью стропил она будет прогибаться ещё меньше. Когда на перекрытия настелю пол и снизу обошью потолком — прогиб вообще не будет заметен.

1) Изоспан АП(70 кв.м) — 1’447 рублей 20 копеек.
2) Саморез 5*100 — 300 штук — 687 рублей.
3) Доска 50*100*3000(сухая, строганная) — 27 штук — 5’572 рубля 80 копеек.
4) Антисептик, бесцветный, Олимп, 2,7 литра — 2 шт. — 730 рублей.
5) Уголок крепёжный 70*70*55 — 4 штуки — 126 рублей 72 копейки.
6) Саморез 5*120 — 200 штук — 578 рублей.
7) Лист оцинкованной стали, 2,5 мм — 485 рублей.

Итого: 9’626 рублей 72 копейки.

Перекрытие может быть использовано независимо от того, из какого материала возведены стены дома. Достаточно просто можно сделать деревянные перекрытия своими руками.

Чердачная и междуэтажная система имеют практически одинаковую конструкцию. Основу таких конструкций составляют балки, доски или щиты. Перекрытие – это несущая конструкция, которая отвечает за прочность пола, опирается на стены и в дальнейшем равномерно распределяет нагрузку на них. Большинство людей отдают предпочтение деревянному материалу благодаря таким показателям, как прочность, удобство монтажных работ и экологичность.

Деревянные перекрытия и их основные характеристики

Делая межэтажное перекрытие, стоит обратить особое внимание на то, какое помещение находится под низом. Если перекрытие располагается над жилым помещением, то вполне достаточно использовать только шумовой изоляционный материал. Если же перекрытие располагается над ванной или туалетом (или другим помещением с повышенным уровнем влажности), стоит позаботиться о качественной теплоизоляции и гидроизоляции.

Из основных характеристик такой конструкции можно выделить следующие:

• высокий уровень теплосбережения;
• простота проведения монтажных работ;
• высокие акустические качества;
• монтажные работы можно проводить в любое время года;
• деревянные конструкции используются как в качестве перекрытия между этажами, так и в качестве чердачного перекрытия.

Общая характеристика деревянных перекрытий

Нагрузка на деревянные перекрытия рассчитывается из собственного веса и других добавочных нагрузок. В среднем собственный вес деревянной системы составляет 230 кг на 1 м². Для дополнительных нагрузок предусматривается значение до 200 кг. Для того чтобы определить расстояние, которое необходимо делать между балками, стоит учитывать основные показатели: длина пролета, какие нагрузки предусматриваются на пол, характеристика балок. В среднем шаг между балками не должен превышать 1 м.

• толщина балки не должна быть меньше 5 см;
• высота балки чаще всего составляет 15 см;
• если балки укладывается на расстоянии друг от друга в 50 см, между ними будет легко уложить минеральную вату или другой теплоизоляционный материал.

Существуют также таблицы, благодаря которым можно значительно быстрее просчитать и выбрать необходимую балку.

Для изготовления можно использовать доски, толщина которых составляет не меньше 60 мм, также может быть использован кругляк. Альтернативным вариантом является использование 2-х досок толщиной 50 мм, которые между собой скрепляются с помощью гвоздей. Но специалистами такие варианты рекомендуется использовать для конструкции короба. Готовые балки в дальнейшем подбиваются досками с 1-2 сторон, в зависимости от определенных критериев.

Перекрытие своими руками: подготовительные работы

Для того чтобы начать монтировать конструкцию межэтажного перекрытия, предварительно нужно подготовить балки. Очень важно, чтобы влажность готовых изделий не превышала 20%. Кору на материале нужно удалить. После очистки балки обрабатываются по всей длине специальными антисептическими средствами и противопожарными пропитками. Более дорогостоящим материалом являются системы, которые прошли полный спектр обработки в производственных условиях.

Для того чтобы сделать перекрытие своими руками, стоит подготовить все необходимые инструменты:

• ключи разного размера;
• болты анкерные;
• скобы;
• уголки металлические;
• шурупы подходящего размера;
• отвертка;
• гвозди;
• пила для дерева;
• веревка;
• лестница или стремянка;
• топор;
• водяной уровень;
• рулетка и карандаш для разметки.

Очень часто для монтажа используется клееный брус длиной не более 12 м.

Такая разновидность материала сегодня считается самой практичной и надежной. Кроме высоких показателей качества, такой брус может быть изготовлен под заказ и иметь различные размеры, что позволит минимизировать количество отходов.

Этапы и особенности проведения работы

Работу необходимо начинать с укладки несущих брусков, которые располагаются по краям. Дальше укладка осуществляется к центру. В процессе работы очень важно контролировать расстояние между балками.

Укладывая все балки, с помощью строительного уровня необходимо проверять горизонтальную плоскость. Неровности можно устранить, подложив под один конец балки доски. Такие доски очень важно заранее обработать специальными защитными средствами.

Для того чтобы заложить балки, при возведении стен с наружной стороны оставляются гнезда, глубина которых составляет 15-20 см. Чтобы конструкция была максимально надежной, каждую 3-ю деталь необходимо закрепить анкерами.

Кроме того, чтобы увеличить стойкость к различным процессам гниения, концы всех балок необходимо обмазать битумной мастикой и обернуть в несколько слоев рубероида. Благодаря такому методу защиты они прослужат значительно дольше.

После того как накат сделан, пространство, которое образовано между балками, необходимо заполнить звуко- и теплоизоляционным материалом.

Сверху настила можно уложить плиты минеральной ваты, экструдированного пенопласта, керамзитобетона. Если утеплитель укладывается на чердаке, его можно сверху покрыть слоем глинопесчаной смазки, толщина которого должна быть 2-3 см. Он значительно поможет увеличить теплоизоляционные качества материала.

После того как все теплоизоляционные слои размещены, сверху необходимо уложить армирующую сетку, поверх которой заливается стяжка. Это в дальнейшем будет основой для напольного покрытия. Если перекрытия создаются на чердак, то их можно выполнить из шпунтовых досок.

Цокольного перекрытия (оно же перекрытие первого этажа) подвёргся убедительной критике со стороны знающих людей—практиков (Руслан, это про тебя!). Главный аргумент — никто и никогда не даст гарантии качества бруса 180×100 в Киеве и области: может иметь внутренние дефекты, высокую влажность и т.д., и т.п.

Возразить нечего: честный поставщик скорее исключение, чем правило (так уж устроено большинство бизнесменов в этой части света).

Решение оказалось простым и очевидным — вместо бруса 180×100 лучше собирать балку из двух досок (или тоже брусьев?) 180×50. Выгода налицо: даже если лес окажется сырым, то он быстрее высохнет, пока будет ожидать установки на место (скажем, около одного месяца), а если окажется и в этом случае недостаточно сухим, то в процессе дальнейшего высыхания сбитые доски будут мешать друг другу коробиться, т.е. составная балка имеет больше шансов остаться прямой и ровной. Кроме того, если в одной из досок, входящей в пару, есть внутренние дефекты и в ней образуются трещины, то вторая балка компенсирует этот недостаток (цельный брус от полного разрушения менее застрахован).

Из этого следует, что незначительное увеличение высоты гораздо более эффективно с точки зрения прочности, чем увеличение ширины балки.

Распространённое заблуждение заключается в том, что вставки между досками (рис. Г) увеличивают ширину поперечного сечения. На самом деле, в геометрических характеристиках поперечного сечения балки учитывается только сплошные компоненты. Поэтому, две доски 180×50 склеенные и сбитые друг с другом намертво (рис. Д), или расположенные рядышком, но не прикреплённые друг к другу (рис. Е), или разнесённые на приличное расстояние (рис. Ж) будут обеспечивать прочность точно также, как соединённые через прокладки (рис. Г), или как четыре доски 180×25 (рис. З), или как пять досок 180×20 (соединённые или разъединённые), а в конечном итоге — как брус 180×100.

Вертикальное соединение компонентов составной балки (рис. Б и Д) оправдано только в особых конструктивных случаях. Например, чтобы нейтрализовать скручивание досок при высыхании или обеспечить устойчивость составляющих частей — другими словами, если вы вдруг решите собрать балку из двадцати досок 180×5, то любая из них может «сложиться» по высоте под нагрузкой, поэтому придётся скреплять их друг с другом.

Я немного «поигрался» размерами поперечного сечения и остановился на конструкции, состоящей из двух досок 200×40 (т.е. 200×80, см. рисунок справа), которая оказалась по многим параметрам более выигрышной по сравнению с 180×50×2 и, уж тем более лучшей, чем 180×100 мм (ради чего, собственно, всё и затевалось).

Наверняка, доска толщиной 40 мм будет сохнуть ещё быстрее, чем 50 мм. Доски будут стягиваться попарно большими саморезами исключительно с целью борьбы с усадочными деформациями, которые могут возникнуть при высыхании древесины. Кроме всего прочего, есть подозрение, что обрезная доска шириной 200 мм может оказаться дешевле и доступнее, чем 180 мм — некоторые специалисты считают размер 180 мм нестандартным.

В местах, где требуется дополнительная прочность (внутренние стены, перегородки, основание межэтажной лестницы) балки составляются из трёх досок 200×40.

И, наконец, бесстрастные, но наиболее убедительные цифры — сравнительная таблица балок: первый вариант (180×100) и вариант последний (200×80, или 2×200×40) при нагрузке 400 кг/м²:

	180×100	200×80	2×180×100	3×200×40
прогиб при шаге 0,5 м (max. 15 мм)	9	8	5	6
относительный прогиб при шаге 0,5 м (max. 1/250)	1/403	1/454	1/726	1/605
запас по прогибу при шаге 0,5 м	1,67	1,88	3	2,5
прогиб при шаге 0,6 м (max. 15 мм)	11	10	6	7
относительный прогиб при шаге 0,6 м (max. 1/250)	1/330	1/363	1/605	1/519
запас по прогибу при шаге 0,6 м	1,36	1,5	2,5	2,14
прогиб при шаге 0,7 м (max. 15 мм)	13	12	6	8
относительный прогиб при шаге 0,7 м (max. 1/250)	1/279	1/303	1/605	1/454
запас по прогибу при шаге 0,7 м	1,15	1,25	2,5	1,88
2618	2586	5236	3879
собственный вес (кг)	35	31	71	47
экономия материала (%)	→	11	→	33,8

Таким образом, балка 200×80 (она же две по 200×40) по всем параметрам превосходит прочностные характеристики бруса 180×100 (или составной балки 2×180×50, что одно и то же). Сдвоенные балки (две по 180×100), конечно, превосходят по своим характеристикам «полуторную» балку 200×120 (фактически 3×200×40), однако двукратный (а иногда и больше!) запас по прогибу этой «полуторной» балки вполне достаточен. Зато какая экономия материала…