Как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба?

Как усилить деревянные балки перекрытия от прогиба

20.03.2018

Деревянные балки чаще всего используются в конструкции крыши.

Оно и неудивительно: монтаж относительно прост, вес вполне терпим, по цене элементы доступны, нагрузки выдерживают значительные, стены не деформируют.

Кроме того, не оставлена в стороне и эстетическая сторона вопроса: при соблюдении правил установки и некоторой, не слишком затратной, отделке деревянные балки можно оставить в открытом доступе: они только придадут определенный шарм помещению. Стили шале или фахверк никогда не утратят своей популярности. Однако есть и определенное затруднение: при больших габаритах строения требуется усиление деревянных балок перекрытия. Ширина пролета не должна превышать 5-6 метров, иначе элементы со временем начинают проседать, что грозит обрушением кровли.

Деревянные балки чаще всего используются в конструкции крыши

В принципе, можно обойтись и без усиления деревянных балок перекрытия: надежность конструкции обеспечивается установкой дополнительных опор либо увеличением сечения самих балок из древесины. Однако такие шаги ведут не только к перерасходу материалов (а значит, и себестоимости строения), но и к потере полезной площади помещения. Смотрите видео:

Необходимые уточнения

При всех своих положительных качествах древесина все же имеет ряд негативных параметров. Из самых основных:

• относительно невысокая выносливость как балок перекрытия, так и всей конструкции в целом. Максимальная нагрузка – 500 кг/м2, а в большинстве случаев она не превышает 200-300 кг/м2. Стало быть, прогиб весьма вероятен;
• низкие звукоизоляционные показатели, которые характерны для всех деревянных перекрытий. Они пропускают весь диапазон звуков, от воздушно-шумовых (разговор, музыка, журчание воды) до ударных, возникающих во время ремонта, передвижения мебели и даже шагов;
• огнеопасность, для борьбы с которой возникает необходимость обработки деревянных балок специальными составами;
• беззащитность перед биоатаками. Древесина подвержена гниению и поражению древоточцами, так что деревянные балки нуждаются в дополнительной пропитке не только от огня, но и от естественных врагов.

Несмотря на все недостатки, деревянные конструкции не теряют своих позиций. Даже тогда, когда усиление перекрытий признано жизненно необходимым. И эта необходимость может возникнуть по разным причинам. Смотрите видео:

Усиление балок перекрытия: когда оно необходимо

Основой любого строительства является точный и скрупулезный расчет.

Он гарантирует стабильно успешную эксплуатацию здания, максимально длительный срок службы любых деревянных, металлических и бетонных элементов, комфортное проживание в стенах дома его обитателей.

Но жизнь, как известно, непредсказуема и любит вносить в наши планы собственные коррективы. В результате мы сталкиваемся с тем, что насущно необходимым становится усиление перекрытий.

Самыми распространенными поводами для такого шага признаны следующие моменты.

• Деревянная конструкция перекрытия утратила свои качества. Проще говоря, износилась. Влажность оказалась нерасчетной, времени прошло достаточно много, вредители проявили повышенную активность, стены и прочие составляющие подверглись неожиданным температурным перепадам – вариантов может быть множество. Частный случай – изначально не слишком качественная древесина, пошедшая на изготовление балок. К сожалению, этот вариант не так уж редок. Результат один: несущая способность конструкции снижается, и строение нуждается в усилении деревянных балок перекрытия. Проверка на срочность манипуляций проста: если балка при длине в 2,5 метра прогнулась под собственным весом на 1 сантиметр – это норма. Если прогиб превышает этот показатель, элемент конструкции нужно усилить.
• Балка из древесины нуждается в усилении по «личным» требованиям. К примеру, вы решили из чердака сделать мансарду или даже полноценную жилую комнату. Нагрузки на перекрытие второго этажа обязательно возрастут. А значит, требуется изменение сечения удерживающих его деревянных балок.

Отдельно отметим: даже если перепланировка в ваших ближайших планах не значится, проверять состояние всех несущих конструкций из древесины в доме нужно ежегодно. И перекрытия в этом списке должны стоять первым пунктом. Если, конечно, вы не согласны с тем, что когда-нибудь верхний этаж просто обвалится на нижний.

Усиление балочной конструкции можно произвести разными способами. Ознакомимся с самыми распространенными.

Смотрите видео:

«Малой кровью»

Большинство домовладельцев предпочтут провести усиление перекрытий таким образом, чтобы сохранялась возможность проживания в стенах здания. В большинстве случае это действительно реально.

Если древесина несущей балки повреждена, но в труху она еще не рассыпалась и основные характеристики сохраняет, на элемент можно установить своего рода протезы. Причем из разных материалов.

• Прогиб балок может быть устранен наложением деревянных протезов. Накладки максимально плотно фиксируются с двух сторон от поврежденного элемента, либо с двух боков, либо сверху и снизу. Максимальное усиление балок перекрытия достигается креплением накладки по всей ее длине. При этом важно и протез, и укрепляемый элемент обработать противогрибковым составом.

• Надежное усиление перекрытия может быть достигнуто при использовании металлических накладок либо прутковых протезов. Пластины из стали используются по тому же принципу, что и накладки из древесины, только обрабатываются не противобактериальными, а антикоррозийными препаратами.

• Усиление балок перекрытия углепластиком в последнее время гораздо популярнее деревянных накладок и металлических протезов. Углеволокно выпускается в виде лент, тканей, пластин и жгутов, так что нетрудно выбрать вариант, с которым удобнее всего работать в конкретных условиях. Материал наклеивается в несколько слоев, пока не будет достигнута нужная степень усиления. Работать с углепластиком просто: он легок, пластичен, крепится на клей, что значительно облегчает монтаж, негорюч, что повышает противопожарные характеристики деревянных балок и прочих элементов конструкции из древесины. Особенно актуальным углеволокно становится в условиях стесненности помещений, где особой свободы движений не наблюдается.

Отметим, что усиление балок перекрытия перечисленными способами имеет смысл только в том случае, если прогиб элементов конструкции не сопровождается ее значительными деформациями. Укрепление таким образом балок, имеющих существенные механические повреждения, годится только как временная мера.

Дополнительные опоры

Если балки перекрытия в целом находятся в хорошем состоянии, но треснули – например, под воздействием обильного снегопада – лучшим вариантом усиления и восстановления их функциональности будет установка подпорок по обе стороны от перелома. Разумеется, если речь идет о чердаке и прочих подсобных помещениях. Впрочем, балка, снабженная дополнительной опорой, вполне может вписаться и в жилое помещение, если будет оформлена дизайнерски. Опору можно установить как деревянную, так и металлическую.

Порядок работ по усилению можно свести к следующим пунктам.

• Сведение концов поврежденной балки. Потребуется аналог домкрата, который позволит соединить осколки. Или слаженная и неторопливая работа бригады из трех-четырех человек.
• Крепление разлома. Можно воспользоваться любым вариантом протезов и накладок: до установки опор они расколотую часть удержат.
• Расчет места установки опоры. Вполне вероятно, им станет места раскола. Но может статься, что опор понадобится две, в тех местах, где на деревянную балку приходится максимум нагрузки. Это особенно вероятно, если балка имеет большое сечение.

Остальное – дело техники. Единственное, что потребуется от ремонтера – четко выверить перпендикулярность опоры, иначе усиление перекрытия точно не удастся.

Усиление деревянных балок перекрытия своими руками: основные способы и методика Ссылка на основную публикацию

Источник: https://viascio.ru/krovlya/usilenie-derevyannyh-balok-perekrytiya-svoimi-rukami

Прогиб деревянной балки и его расчет. Расчетная схема. Определение максимальной нагрузки. Вычисление максимального прогиба

Все фото из статьи

Деревянные балки широко применяются в частном строительстве — их используют при обустройстве полов и даже деревянных межэтажных перекрытий.

Однако, для получения с их помощью прочных конструкций необходимо предварительно выполнить некоторые расчеты.

В данной статье мы подробно рассмотрим как рассчитать самостоятельно балки на прогиб, который является крайне важным значением.

На фото — деревянные балки перекрытия

Общие сведения

Балка является конструкционным элементом, представляющим собой стержень, на который девствуют силы в направлении перпендикулярно его оси. Под воздействием этих сил любые балки, в том числе и деревянные,деформируются.

Незначительный прогиб является вполне допустимым явлением.

К примеру, при ходьбе по деревянному полу мы зачастую ощущаем как он незначительно пружинит.

Но если прогиб превышает допустимые значения, то это может привести к поломке детали.

Допустимой считается деформация, которая соответствует следующим требованиям:

• Не превышает расчетные значения.
• Не мешает комфортной эксплуатации дома.

Чтобы узнать насколько будет деформироваться деталь в том или ином случае, необходимо выполнить некоторые расчеты на жесткость и прочность.

Следует отметить, что подобными работами обычно занимаются инженеры-строители.

Однако в частном строительстве, ознакомившись с некоторыми формулами, их можно выполнить самостоятельно.

Незначительный прогиб перекрытий допускается

Надо сказать, что расчет прогиба деревянной балки является очень ответственной работой, ведь любая постройка должна соответствовать определенным требованиям прочности. Поэтому балки должны обладать определенной устойчивостью и жесткостью, чтобы конструкция с определенным запасом по прочности выдерживала запланированные нагрузки.

Расчет

Такие параметры, как прочность и жесткость связаны между собой. Поэтому вначале определяют жесткость детали, после чего, на основе полученных данных вычисляют деформацию.

Для этого совсем необязательно углубляться в сложные инженерные расчеты, для получения точных значений. Чтобы не ошибиться, лучше воспользоваться упрощенной схемой, которой вполне достаточно для частного строительства.

Состоит такой способ расчета из нескольких этапов:

• Составление расчетной схемы и определение геометрических параметров балки.
• Определение максимальной нагрузки, которая будет оказываться на деталь, в том числе от перегородок, установленных сверху конструкций и пр.
• Вычисление максимального прогиба.

Ниже подробней рассмотрим все эти этапы.

Схема влияния расстояния между опорами на деформацию

Расчетная схема

Выполнить своими руками расчетную схему не сложно. Для этого нужно лишь знать форму поперечного сечения и размеры детали.

Кроме того, следует учитывать такие моменты, как:

• Способ опирания детали.
• Длина пролета, т.е. расстояние между опорами. К примеру, если выполняется перекрытие и расстояние между стенами составляет 4 м, то пролет «l» будет равняться 4м.

Источник: https://stroypodskazka.com/kak-usilit-derevyannye-balki-perekrytiya-ot-progiba/

Как усилить деревянную балку

Как правило при расчете на прочность при действии равномерно распределенной нагрузки определяющим является значение изгибающего момента. А значение момента в свою очередь зависит от квадрата длины пролета. Таким образом, уменьшая длину пролета в 2 раза, можно увеличить несущую способность деревянных балок в 22 = 4 раза. Ну а величина прогиба при этом уменьшится вообще в 38.5 раз.

Это наименее трудоемкий, самый дешевый и простой способ усиления, однако у него есть ряд недостатков:

— Нагрузка на ригель будет порядочная и потому скорее всего делать ригель придется из металлопроката, но все равно высота ригеля будет достаточно большой. Иногда для уменьшения высоты ригеля делается колонна посредине или даже 2 (таким образом уменьшаются пролеты ригеля), но при усилении перекрытия это не всегда возможно.

— Подобная балка — ригель визуально уменьшает высоту помещения, а это не всегда приемлемо.

— Завести ригель в существующие стены и при этом обеспечить необходимую площадь опирания ригеля на стены не всегда просто. Кроме того, при стенах из не очень прочных материалов, например, газосиликата и даже шлакоблока, нагрузка на опорную площадку может быть значительно больше прочности материала стены и тогда заводить ригель в стены вообще не имеет смысла и нужно делать или колонны возле стен или усиливать стены в местах опирания ригеля.

Пример расчета усиливающей балки приводится отдельно.

2. Поставить дополнительные деревянные балки

Этот способ хорош тем, что требует минимум расчетов, к тому же достаточно простых (основы расчета деревянных балок перекрытия приводятся отдельно). Однако с финансовой точки зрения данный способ может быть самым затратным.

Например, если по расчету на прогиб требуемый момент инерции Iтр = 8000 см4, а у имеющихся балок момент инерции составляет 4000 см4, то нужно усилить перекрытие балками точно такого же сечения или балками с таким же моментом сопротивления.

Впрочем, если момент инерции существующих балок составляет 6000 см4, то нужно просто подобрать сечение усиливающих балок, исходя из того, что недостающий момент инерции составляет 2000 см4. Например можно задаться шириной балки 5 см и тогда требуемая высота балки составит

Конечно же высоту балки следует принимать больше, скорее всего это будет 20 см, впрочем на заказ вам могут сделать и 17 см. Вот и весь расчет в данном случае.

3. Усилить деревянные балки металлопрокатом

Этот способ тоже не из дешевых, кроме того возможны несколько вариантов использования металлопроката.

1 вариант — независимая работа металлопрофиля под действием нагрузки

При этом варианте усиливаемые деревянные балки с усиливающими металлическими никак не связаны, во всяком случае подобные связи, иногда устраиваемые из конструктивных соображений, при расчете на прочность и прогиб не учитываются.

Например, нам все также не хватает момента инерции 2000 см4. Но модули упругости древесины и стали разные и эту разницу при расчетах следует учесть.

Соответственно при модуле упругости древесины Е = 105 кг/см2 и модуле упругости стали Е = 2·106 кг/см2 разница составляет 2·106/105 = 20 раз (с точки зрения математики это конечно же не «разница», а «частное», вот только термин «частное» в данном случае ни о чем нам не говорит, поэтому оставим «разницу»).

А это означает, что для усиления деревянных балок можно использовать металлические профили с моментом инерции не менее 2000/20 = 100 см4. Например швеллер 10П с моментом инерции Iz = 175 см4 или прямоугольную профильную трубу 100х40х3.5 с моментом инерции Iz = 104.4 см4, как впрочем и любой другой металлопрокат. При этом, как видим, использование прямоугольных профильных труб будет более экономным.

2 вариант — совместная работа металла и древесины

Другими словами при этом варианте создается балка из разнородных материалов.

Основной недостаток этого варианта не в том, что требуются более сложные расчеты, а в том, что обеспечить совместную работу разнородных материалов бывает достаточно трудно и для этого опять же требуются достаточно сложные дополнительные расчеты.

Тем не менее подобный вариант усиления деревянных балок возможен, а методика расчета усиления рассмотрена отдельно.

Источник: http://doctorlom.com/item457.html