Современные конструкции перекрытия по деревянным балкам

Рис. 8. Варианты перекрытий.

 

 

 

Звукоизоляция перекрытий

В отличие от теплоизоляции междуэтажного перекрытия, имеющей второстепенное значение, его звукоизоляции уделяют особое внимание. Конструкции с хорошей прочностью, к сожалению, не всегда отвечают требованиям защиты от шумов.

В новых нормах также были включены требования по улучшению защиты от ударных шумов даже в ущерб несущей способности конструкций. Чтобы совместно разрешить проблему звукоизоляции, за один стол сели специалисты из сферы строительства сборных домов и производства гипсовых и изоляционных плит. В результате были созданы новые конструкции, которые вскоре включили в нормы (рис. 11). 

Рис. 11. Варианты перекрытий по действующим нормам с ослаблением воздушных шумов до 52...65 dB и ударных - до 7...17 dB:  1 - шпунтованые ДСП; 2 -деревянные балки; 3 - гипсокартонные плиты; 4 - волокнистая изоляционная плита; 5 - волокнистый изоляционный мат или плита; 6 - сухой песок; 7 - реечная обрешетка, в которой расстояние между рейками по осям - 400 мм и крепление пружинными скобами; 7а - древесные плиты; 8 - соединения саморезами или на клее; 9 - звукопоглощающее покрытие пола; 10 - лаги сечением 40х60 мм; 11 - гипсокартонные плиты толщиной 12 - 18 мм или ДСП толщиной 10...16 мм; 12 - бетонные плиты, уложенные на холодный битум; 13 - обшивка из шпунтованных досок.

 
Были использованы пружинные скобы, разъединяющие балки и нижнюю обшивку перекрытия. (рис.12)  

Рис. 12. Звукоизоляционные перекрытия по деревянным балкам: 1 - минерально-волокнистые маты; 2 - тяжелые наполнители (песок); 3 - пружинная подвеска обшивки потолка.

 
Практика показала что их использование привело к снижению уровня шумов примерно на 14 дБ. Чтобы улучшить звукоизоляцию, внутри перекрытий такой конструкции необходимо разместить утяжелители, например, песок, бетонные плиты различных форм и другие материалы, снижающие передачу звуков высоких частот. 
Недостаток же этих решений в том, что такие наполнители - тяжёлые, что требует более прочных балок в ущерб экономичности конструкций. 

Защита от климатических  воздействий

В специальной защите от климатических воздействий деревянные конструкции наружной стены, плоской крыши, перекрытия чердачного (технического) этажа или мансарды с наклонными стенами при исправной кровле не нуждаются. Защита же древесины межэтажного перекрытия важна только в "мокрых" помещениях (как правило, в зоне душа, ванных, прачечных и бани). В вентиляции перекрытие вовсе не нуждается, поэтому и не следует принимать её в расчет. Для всех деревянных конструкций, вполне достаточна защита древесины лакокрасочными покрытиями или другой отделкой. Специальные химические средства здесь не нужны.

 

 

 

Противопожарная зашита перекрытий

Особые требования к строительным материалам и конструкциям предъявляют  нормы противопожарной защиты. Все материалы разделяют на горючие и негорючие. Конструкции из различных по своим свойствам материалам различают по возможности задерживать огонь в течении некоторого времени (полуогнестойкие) и полностью препятствующие распространению возгорания (огнестойкие). В жилищном строительстве, в частности, в зданиях, где пол верхнего перекрытия расположен более чем в 7 м от уровня земли, конструкции междуэтажного перекрытия должны обладать по меньшей мере огнезадерживающими свойствами (продолжительность сопротивления огню - не менее 30 мин в опытных условиях). Для изготовления деревянных конструкций допускается применение цельной древесины и других древесных материалов обычных размеров и плотности. Однако в общественных зданиях древесину обрабатывают растворами, придающими ей огнестойкость.  
Типичные примеры перекрытий из деревянных щитов с противопожарной изоляцией приведены на рис.13.  
 

Рис. 13. Перекрытие деревянной щитовой конструкции с огнезащитным слоем, необходимым для задержки пламени во время пожара: 

1 - основание "плавающего" пола из древесных плит плотностью  не менее 600 кг/куб.м.;

2 - стяжка из цементного  раствора;

3 - обшивка каркаса щита  из плотной ДСП; 

4 – несущая деревянная балка увеличенного сечения;

5 - минерально-волокнистое  заполнение;

6 - нижняя подшивка щита;

7 - огнестойкая гипсокартонная  плита.

 
При проектировании перекрытий по открытым деревянным балкам (рис. 13) необходимо учитывать и то, что эти балки подвержены воздействию огня не только снизу, но и с боковых сторон. 
При определении параметров стойкости конструкций из цельной древесины (например, хвойной) скорость её выгорания принимают равной 0,8 мм/мин. 
При расчёте перекрытий по открытым деревянным балкам высотой 24 см при ширине пролёта 5,80 или 5,85 м ширину балок увеличивают до 120 мм и более, так что с учётом огнестойкости надо выбрать их с поперечным сечением 11x24 см. 

 

 

 

 

Повышение несущей  способности балок перекрытия

Несущую способность балок перекрытия при необходимости можно повысить. Увеличение поперечного сечения балок за счет крепления к ним накладок из толстых досок, концы которых, как и балки, должны лежать на опорах - один из самых распространенных способов решения этой задачи.  
 Можно использовать и стальные швеллеры П-образного профиля, прикрепив их к балке сбоку на болтах. Достоинство этого способа в том, что балки перекрытия будет достаточно раскрыть ("оголить") для крепления только с одной стороны. 
Но, пожалуй, самым простым, однако требующим серьезных трудозатрат, будет усиление перекрытия укладкой дополнительных балок (между имеющимися), перекрывающих пролет от опоры до опоры. 
В большинстве старых домов сечение балок перекрытия достаточное (и даже с запасом) и уложены они с небольшим шагом. 
Балки, поврежденные вредителями и влагой, а значит - ослабленные, следует укрепить. 
При длительном воздействии влаги вследствие протечек в зоне свесов не исключено повреждение оголовков балок на опорах. В этом случае поврежденную часть балки лучше удалить до здоровой древесины, а оставшуюся часть усилить и удлинить накладками из достаточно толстых досок, обеспечивающих требуемую прочность.

Рис. 14. Повышение несущей  способности перекрытия.

 

 

 

Деревянные балки перекрытий дома часто являются наиболее экономичным вариантом. Деревянные балки легки в изготовлении и монтаже, имеют низкую теплопроводность по сравнению со стальными или железобетонными балками. Недостатки деревянных балок - более низкая механическая прочность, требующая больших сечений, низкая пожаростойкость и устойчивость к поражению микроорганизмами и термитами (если они водятся в вашей местности). Поэтому, деревянные балки перекрытий требуется тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами. Современные варианты деревянных балок перекрытий - это балки из клееного бруса (как с вертикальным расположением ламелей, так и с горизонтальным), двутавровые деревянные клееные балки (как полностью деревянные,так и комбинация OSB и дерева), дерево-металлические балки перекрытий (комбинация дерева и пространственных силовых элементов из металла) и пространственные деревянные балки, элементы которых скреплены метало зубчатыми пластинами.

 

Балки из клееного бруса

Балка из клееного бруса – это востребованный, современный, экологичный строительный материал, созданный благодаря прогрессивным технологиям. Получил широкое распространение и применение в развитых странах, так как отличается высокими эксплуатационными качествами. В Соединенных Штатах практически половина перекрытий между этажами делается из клееного бруса. В Европе третья часть несущих конструкций строений выполнены из клееной балки. В последние годы активно используется и в нашей стране. 
Клееные балки получают при склеивании определенного количества элементов древесины, или, как их еще называют, ламелей. Достоинства клеевых балок в том, что они могут достигать в длину 13,5 метров и больше. Современное производство имеет возможность склеить балки длиной до 42 метров. Нужно учитывать только возможность транспортировки.

Балки из клееного бруса нашли большое применение в строительстве. Отличие от деревянных балок из цельного массива в том, что клееные балки не трансформируются, обладают отличной и стабильной геометрической формой и не трескаются. К тому же, клееные балки не ограничиваются размерами, как бревна, что дает возможность  делать перекрытия больших и сложных пролетов, и строений. В отличии остальных и железобетонных балок, деревянные клееные балки имеют низкую теплопроводность и небольшой удельный вес. Важное преимущество материала – простота монтажа конструкций. Именно поэтому, они нашли широкое применение при монтаже сложных кровель – ледовых катков, торговых центров, аквапарков. Их применяют также при возведении перекрытий общественных и складских зданий, жилых домов, спортивных сооружений, стадионов, концертных залов, а также используют в составе крыши – коньки, раскосы и т.д.

 

Конструкции из клееного бруса отлично сочетаются с другими строительными материалами  и очень хорошо вписываются в  общую архитектуру объекта, при  этом можно воспроизводить любой  стиль – и хай-тек и национальный. Например, при реконструкции знаменитого  Троицкого Собора в Санкт-Петербурге применяли клееные балки.

 

Балки из клееного бруса имеют ряд  преимуществ перед цельными балками:

1. Надежность, не уступают  монолитным. 
2. Возможность изготовления балок практически любой толщины. 
3. Ламели собирают из заготовок с использованием зубчатого минишипа, и нет стыка, который ослабляет сечение. 
4. Возможно рациональное размещение досок различного качества по высоте. Материалы 1-ого сорта применяют в зонах с наибольшим напряжением. В других, не таких напряженных зонах, допускается в менее напряженных областях допустимо использовать второй и третий сорт.

Производятся  клееные балки путем составления  отдельных досок в пакеты и  склеивания по плоскости. Могут быть изготовлены из хвойных пород  древесины, в основном из ели. Иногда применяется сибирский кедр и  лиственница. Самый большой класс прочности у балок, изготовленных из северной древесины, так как имеют более плотную древесину. Это объясняется, тем, что деревья произрастают в жестких климатических условиях. Кроме того, в древесине таких деревьев, как кедр и лиственница присутствует камедь – вещество, защищающее древесину от гниения. Правда и цена на такие изделия немного выше.

Процесс производства балок из клееного бруса

Поступающие на технологическую линию древесина  проходит тщательный отбор. После первого  этапа распиливаются цельные  бревна. Полученные доски отправляются в сушильную камеру, и остаются там, пока в древесине останется 8-12% влаги. Заготовки выбраковывают, вырезают все дефектные участки  – сучки, гниль и т.д. Готовый  материал сращивают по длине, шлифуют  и под высоким давлением склеивают  в брус, при этом используется клей на натуральной основе.В результате такого производства получается продукция с очень хорошими техническими характеристиками, которую применяют на ответственных участках строительства.

Технические характеристики балок из клееного бруса

1. Прочность клеевого  соединения очень высокая. 
2. Отсутствуют внутренние напряжения. Благодаря маленькому содержанию влаги в ламелях, отсутствуют, либо они минимальные, внутренние напряжения. 
3. Клееные балки отличаются точными геометрическими размерами, стабильностью геометрии. 
4. Лицевая поверхность балок обладает высоким качеством чистовой обработки. 
5. Экологичность материала – высокая.

 Балки из клееного бруса сохраняют и усиливают все самые лучшие качества дерева, одновременно, избавляются от технических недостатков. Именно по этим причинам они завоевали популярность в строительстве.

 

 

 

Двутавровые деревянные балки.

 

  

  

Двутавровые балки перекрытия

В последнее время стало  увеличиваться число построек, возведенных  по методу каркасной технологии. Такой вид строительства является наиболее бюджетным. За счет применения каркасных элементов, которые изготавливаются на заводах и доставляются на объект в готовом виде, значительно сокращаются сроки строительства.

Технологии каркасного домостроения могут отличаться по материалам, которые  используются для изготовления каркаса  и конструктивных элементов. Для  устройств каркасов и несущих  элементов конструкции используются сэндвич-панели, металлические каркасы, каркасы из полимерных материалов.

Основой деревянной каркасной технологии является двутавровая балка, изготовленная  из клееного бруса и ориентированно стружечной плиты (ОСП). Изготовленные по этой технологии двутавровые балки перекрытия обладают повышенными характеристиками к несущим нагрузкам. Двутавровые балки имеют относительно малую высоту сечения, что позволяет экономно расходовать строительные материалы. Двутавровое сечение наиболее часто используется при изготовлении балок и конструкций, которые работают на изгиб. Деревянные клееные балки позволяют полностью отказаться от использования балок из массива дерева, что дает значительную экономию древесных ресурсов. При использовании клееных двутавровых балок полностью исключаются недостатки, которые присущи натуральному дереву. Конструкционные характеристики, таких изделий, ставят их в один ряд с перекрытиями из бетонных и железобетонных перекрытий. Такие материалы относятся к наиболее эффективным современным материалам.

Существует два типа двутавровых  балок. К первому принято относить балки опалубки, являющихся элементом  перекрытий и служащих для распределения  нагрузки от арматуры и бетона на стойки. В этом случае поверх балок, изготавливаемых  из хвойных пород древесины и  березовой фанеры, которые впоследствии обрабатываются специальным водонепроницаемым  составом, принято устраивать палубу из ламинированной фанеры.

Второй тип двутавровых  балок представлен балками перекрытий.

двутавровая балка — клееная конструкция, в состав которой входит массив древесины преимущественно хвойных пород.

Балка двутавровая состоит: 
- стойка из фанеры влагостойкой толщиной от 24 до 27 мм; 
- полки из древесины, покрытой защитной асептической пропиткой; 
- в полках — пазы для установки фанерной стойки; 
- соединение с помощью водотермостойкого клея; 
- наружное покрытие — водоотталкивающая краска.