Прочность фанеры на изгиб таблица. Расчет допустимых пролетов фанеры (шаг поперечных балок а). Элитный сорт Е

05.05.2018

Для качественного обустройства чернового пола в 80% случаев используют лаги. С помощью балок можно не только сделать крепкую деревянную обрешетку, но и выровнять черновое основание. Какая при этом должна быть высота и ширина деревянных брусьев? В статье будет рассмотрена взаимосвязь между основными параметрами лаг, а также способностью выдерживать статические нагрузки на перекрытие.

Основные требования к перекрытиям

Конструкция из лаг для обустройства чернового пола должна обладать очень высокой прочностью. Только в таком случае она не деформируется при воздействии статической и динамической нагрузки, создаваемой финишным покрытием (ламинат, керамическая плитка, массивная доска, паркет), мебелью, оборудованием и людьми. Размер балок для перекрытия определяется интенсивностью нагрузки на м 2 пола, которая создается в процессе его эксплуатации.

Расчет выполняется в соответствии с такими определяющими параметрами:

1. При обустройстве деревянного каркаса для чердачных перекрытий пол должен выдерживать вес в 105 кг/м 2 ;
2. При отделке черновых оснований на межэтажных и цокольных перекрытиях деревянные полы не должны деформироваться даже при нагрузке в 210 кг/ м 2 .

Исходя из вышеописанных нюансов, производится расчет, в соответствии с которым точно определяются основные размеры лаг:

• сечение;
• длина;
• толщина;
• ширина.

Очень важно, чтобы необходимые параметры соблюдались, в противном случае из-за большой статической нагрузки деревянная обрешетка и доска для пола начнут прогибаться. Это чревато полным разрушением и чернового, и чистового покрытия.

Особенности применяемых материалов

Чисто теоретически лаги могут быть изготовлены практически из любых материалов:

• металл;
• пластик;
• дерево;
• компаунд.

Но достаточно высокая цена большинства из вышеперечисленных стройматериалов делает их неконкурентоспособными в сравнении с деревом. Именно поэтому для сборки деревянного каркаса, как правило, используется толстая доска или брус. Но и у этого материала есть один существенный недостаток – гигроскопичность.

Поэтому в процессе выбора балок для обустройства пола желательно выбирать только ту породу дерева, которая подвержена гниению и деформации в меньшей степени. Какой древесине отдать предпочтение? Оптимальным вариантом станет лиственница, однако она стоит достаточно дорого. Более доступной альтернативой станет сосна или ель. При этом смоляные кармашки и мелкие дефекты на брусе никак не сказываются на его технических показателях.

Но не стоит забывать о том, что материал должен быть прочным и устойчивым к деформациям. Исходя из этого, следует, что экономить нельзя на прочности лаг. Влажность древесины не должна превышать показателя в 20%, в противном случае во время сушки деревянного каркаса лаги искривятся, что повлияет на горизонтальность уложенного чистового покрытия.

Сечение лаг

Расчет оптимального сечения (толщины) лаг для чернового пола осуществляется с учетом таких параметров:

Важно! Для сборки деревянного каркаса используют лаги с прямоугольным сечением. При этом большая сторона балки должна располагаться вертикально. Таким образом, полы приобретают большую жесткость, что сводит возможность появления деформаций к минимуму.

Чтобы понять, каким должно быть сечение бруса при различных величинах пролетов, рассмотрим типичные размеры балок для обустройства пола в жилых помещениях:

Иными словами, расчет оптимального сечения определяется следующим выражением: высота балки должна превышать ширину примерно в 1.5 раза. Однако и здесь есть некоторые нюансы, о которых стоит знать. Большая толщина доски неизбежно влияет на ее цену. Чтобы уменьшить расходы на покупку лаг с большим сечением, в процессе обустройства деревянного каркаса под брусьями можно сделать опоры из бетона или же кирпичей. Если опоры расставить с интервалом примерно в 1 м, толщина бруса может быть уменьшена двое.

В ряде случаев толщина лаг определяется видом материала, из которого они сделаны. Очень часто при обустройстве пола второго этажа многоэтажки в качестве балок применяются железобетонные перекрытия. Оптимальная толщина металлических элементов определяется показателем его прочности на изгиб.

Линейные размеры балок

Длина и ширина – основные параметры, которые необходимо учитывать при выборе балок для обустройства деревянного каркаса. Как сделать грамотный параметрический расчет?

1. Определение ширины. Как уже отмечалось, для чернового пола выбирают лаги с прямоугольным сечением. В процессе монтажа их укладывают на ребро для придания конструкции большей жесткости. При этом формальная ширина бруса должна быть в 2 раза меньше высоты;
2. Определение длины. Длина зависит от площади самого основания. Однако размер лаг желательно подбирать с учетом технологических зазоров – расстояние от балки до стены должно составлять примерно 3 см. Зазоры делают для того, чтобы избежать значительных деформаций деревянного каркаса при температурном расширении материала.

Определение величины шага для укладки лаг

Расчет оптимального шага для деревянных балок определить довольно-таки непросто. Если между сечением бруса и величиной пролета существует прямо пропорциональная зависимость, то с интервалом укладки балок дело обстоит иначе. Упрощенный вариант расчета должен быть следующим: шаг между лагами тем больше, чем толще доска, которая укладывается на деревянную обрешетку. Почему так?

Объяснение данного правила понять нетрудно: чем толще будет доска, тем меньше она подвергнется деформации. Однако следует учесть, что интервал между раскладкой балок никак не зависит от материала, из которых они сделаны. Ведь в таком случае речь идет о способности доски выдержать статическую и динамическую нагрузку.

Одним из важных вопросов в строительстве дома является укладка пола. Современные тенденции в дизайне интерьера возвращают нас к использованию натуральных материалов. Дерево является наиболее экологичным и практичным из них. Такое покрытие добавляет не только уюта и эстетики. Оно долговечно, обладает высокой прочностью, хорошо сохраняет тепло.

Этот пол идеально подойдет как для дачи и загородного дома, так и для городской квартиры. Обновлять краску или лаковое покрытие можно раз в 4-5 лет. Дерево прослужит вам не один десяток. Однако необходимо серьезно подойти к вопросу подготовки основания для его укладки. Среди множества способов самым проверенным признается укладка на лаги.

Для чего нужны лаги

Лаги для пола – это перекрытия из дерева, металла, пластика или железобетона. Как правило, они имеют форму балок, которые укладываются поперек будущего чистового покрытия. Это своего рода обрешетка, служащая основанием пола.

Чаще всего их делают из дерева в форме брусков определенных параметров. Это доступнее, дешевле и не уступает по качеству другим материалам. Метод такой укладки используют для надежного закрепления пола, чтобы избежать прогибов под тяжелой мебелью, чтобы он не вибрировал и не скрипел. По статистике, его используют в 90% случаев.

Главные достоинства лаг:

• поглощение шума;
• вентиляция пола;
• увеличение теплопроводности;
• возможность использовать пустое пространство для различных инженерных коммуникаций;
• выравнивание пола;
• увеличение прочности покрытия до нескольких тонн на квадратный метр;
• простота монтажа и замены;
• низкая стоимость.

Материалом для лаг чаще всего служит сосна, ель или пихта. Лиственница стоит дороже, поэтому не столь популярна. Поскольку они служат основанием для половой доски, то вполне подойдут сорта 2 или 3. Они могут быть не такими аккуратными, как 1 сорт. Наличие сучков и подтеков смолы не отразится на надежности конструкции.

Как правило, дерево хранится в определенных условиях. Влажность готового к использованию материала должна быть около 15-20%, но не более. Перед началом работ древесина подвергается обязательной обработке специальными пропитками.

Они безвредны для здоровья человека и часто требуют простого разведения с водой в определенных пропорциях. Это предотвращает появлению грибка и плесени на дереве, защищает от жучков и грызунов. Процедура достаточно простая, но требуется повторного нанесения через 3 или 5 часов.

Лаги для пола выполняют много полезных функций. Стоит иметь в виду, что неправильная установка в будущем может обернуться печальными последствиями. Форма бруса обязательно должна быть прямоугольной.

Лучше всего они выдерживают большую нагрузку при таком соотношении, когда высота больше ширины в полтора или два раза. Брус всегда ставится только на ребро. В таблице приведен размер сечения лаг для определенных пролетов. Шаг между ними в данном случае составляет 70 см:

Размер сечения зависит от прочности используемого материала и предполагаемой нагрузки на пол. Для жилого помещения установлено, что она не превышает 300 кг на м2. Данные значения признаны специалистами. Однако, их можно делать толще в зависимости от ситуации. Например, необходимо увеличить пространство для толстого утеплителя. Или же предполагается повышенная нагрузка на покрытие. Чем прочнее материал, тем меньше может быть его размер. Это относится, например, к железу.

Длина лаг должна соответствовать длине (ширине) помещения за вычетом 2,5-3 см. Этот запас необходим для сохранения прочности конструкции в случае колебания температуры и влажности. Рекомендуется использовать длинные лаги. Хорошо, если их размер соответствует длине помещения.

Если необходимо их состыковать, то места соединения должны быть смещены относительно соседних примерно на полметра, а лучше на метр. В месте сращивания делают опору. Обычно она выполняется в форме столбца. Сращивание происходит с помощью оцинкованных накладок, но чаще – вполдерева.

Обязательно нужно учитывать расстояние между лагами пола. Профессионалы называют его «шаг». Он определяется в зависимости от параметров половых досок. Чем толще покрытие пола, тем больше может быть шаг. Соответственно, чем тоньше, тем меньше делаем шаг.

Из таблицы можно вывести закономерность. Если толщина доски увеличивается на 0,5 см, то шаг возрастает на 10 см. Для более прочного покрытия (например, фанеры и ОСБ) расчеты могут быть другими.

Поскольку эти материалы более стойкие к прогибам, то шаг увеличивается. При толщине 18 мм шаг составит до 40 см. При 25 мм он будет до 60 см. Каждый лист крепим к трем разным лагам. Обязательно крепится центр и края, заходя на половину лаги.

Лаги укладывают на дерево, грунт и бетон. Для начала необходимо знать, какие для этого требуются инструменты. Итак, помимо самих брусьев необходимо имеет уровень, электролобзик или ручную пилу. Запасаемся винтами, саморезами, анкерами и гвоздями. Обязательно имеем при себе перфоратор (при укладке на бетон), правило, топор, шуруповерт или дрель, молоток и гвоздодер.

В случае крепления лаг к деревянным перекрытиям необходимо закрепить их к боковым сторонам балок. Это делается исходя из того факта, что балки, как правило, не установлены по уровню. Кроме того, этот способ помогает не завышать пол, экономя драгоценные сантиметры в помещениях с низкими потолками.

Если высота позволяет, то, как вариант, брус укладывают сверху поперек балок. Закрепляем их шурупами на 6 мм, предварительно просверлив отверстие на 2,5 мм меньше по диаметру. Это предотвратит расслоение древесины. Длина шурупа должна быть в 2,5 раза длиннее ширины лаг.

Укладывая лаги на грунт, необходимо заранее очистить и утрамбовать его. Далее проводятся замеры, чтобы установить столбы. Они будут служить опорой. Расстояние от стены до первой лаги должно быть от трех до двадцати сантиметров. По намеченному расстоянию выкапываются ямы глубиной в 10 см, засыпаются песком и заливаются водой для большей прочности. Это будет фундамент для столбов.

Рекомендуется делать его размер не менее 40 на 40 см. Затем укладывается полиэтилен, сверху на него возводится столбик из двух-трех кирпичей, закрепленных цементом. Затем их накрывают рубероидом, сверху укладывается брус. Лаги крепят оцинкованными уголками к стенам или к венцу сруба.

Лаги часто укладываются на бетонное основание. Гидроизоляция в этом случае крайне необходима, иначе пол постоянно будет сыреть. Здесь вполне подойдет обычная полиэтиленовая пленка. Однако специалисты все чаще начинают использовать фольгоизол – это вспененный полиэтилен со слоем фольги, который укладывается в сторону жилого помещения, уменьшая теплопотери.

Брус крепится к бетону с помощью анкеров. Утеплитель стелют между лагами, но не под них. Бетонная стяжка, как правило, избавляет от проблем с выравниванием лаг перед укладкой досок для пола.

Убедитесь, что дерево высушено и обработано антисептиком или битумом. Это значительно продлит срок службы конструкции. При влажности более 20% дерево может крючить, нарушая целостность конструкции. Привезенные со склада доски должны полежать при комнатной температуре несколько дней. Особенно это касается зимнего времени года. Не рекомендуется стелить пол при влажности воздуха менее 60%.

Не стоит пилить и строгать доски в том помещении, где идет монтаж пола. Опилки могут послужить причиной гниения.

Не забывайте использовать гидроизоляцию. Для шумоизоляции, как правило, используют ДВП, резину, вспененный полиэтилен, шлак или песок. Тепло в доме сохранится дольше, если вы наполните пустоты под полом минеральной ватой, керамзитом, пенополистиролом или изоспаном.

Используйте правило после укладки. Положите его поперек балок, удалите просветы, выровняв высоту. Это легко сделать при помощи специальных современных регулируемых креплений, появившихся на строительном рынке. Пол стелют только после всех процедур выравнивания по уровню.

Чем меньше шаг, тем дольше прослужит пол. Однако главным показателем долговечности является материал покрытия и основания. Самой долговечной является древесина лиственницы.

Установку балок обычно проводят по окну, т.е. поперек комнаты. Доски пола затем располагают вдоль комнаты, т.е. от окна. Однако это всего лишь рекомендация и дело вкуса.

Пол стелют от угла, располагая доски перпендикулярно лагам. Расстояние от стен должно быть около 1 см. Его оставляют на случай деформации дерева в зависимости от температуры и влажности окружающей среды. Это расстояние закрывает плинтус. В случае если доски лежат вплотную к стене, пол может вздуваться.

Доска крепится к каждой балке. Отверстия под шурупы стоит просверлить заранее, чтобы избежать расслоения.

Самый распространенный вариант отступа между лагами составляет от 50 до 56 см. Как правило, он не превышает расстояния в 69 см.

Демонтировать лаги и деревянный пол достаточно просто. Необходимо вынести всю мебель из комнаты, убрать плинтуса, вскрыть доски или листы ДСП. После проверки заменяются старые доски на новые. Сами лаги могут быть заменены частично. Просто вырезается кусок прогнившего дерева и надставляется новый.

Не забудьте использовать защитную пропитку для новых досок. Проверьте торцы балок на наличие гнили, осмотрите изоляцию основания, если она есть. Ремонт пола может стать поводом утеплить жилище.

Лаги заслуженно являются самым простым и популярным способом для создания надежной основы нашего пола. При желании каждый может взяться за это интересное дело и шаг за шагом добиться поставленной цели. Самой приятной наградой за труды станет тепло и уютная атмосфера на долгие годы.

При строительстве дома перед частным застройщиком редко стоит выбор типа перекрытия. Из железобетонных изделий, металлических или пластиковых двутавровых балок и деревянных лаг, выбор, как правило, остается за последними. Но перед застройщиком встанут вопросы: какой брус использовать для лаг пола, как правильно выбрать вид древесины, сечение и как рассчитать оптимальное количество материала.

Почему лаги

Укладка лаг для пола
Конечно, ценовая доступность является важным аргументом при выборе лаг для устройства перекрытия пола или между этажами, но не единственным и не самым главным. Использование этого варианта позволяет, в случае самостоятельного ведения работ, все операции выполнить ручным способом, без привлечения спецтехники. Даже несмотря на то, что данный способ устройства перекрытия по долговечности проигрывает многим другим вариантам, он обладает неоспоримыми функциональными преимуществами, некоторые из которых определяются свойствами древесины, а другие особенностями конструкции. Среди этих преимуществ можно выделить следующие:

• обеспечение равномерного распределения нагрузки от дома на фундамент, при том что не происходит значительного увеличения веса всего здания;
• возможность устроить надежный теплоизоляционный слой , для которого можно использовать большой спектр утеплителей: начиная от керамзита и древесных опилок и заканчивая изделиями из минеральной ваты или пенополистирола;
• оптимизация прокладки инженерных сетей для жизнеобеспечения дома , которые можно аккуратно разместить в подпольном пространстве;
• возможность регулировки уровня пола ;
• быстрый монтаж , не представляющий особой сложности даже для новичка-строителя и выполнить который можно в очень сжатые сроки.

Конечно это не весь список преимуществ такого вида перекрытия. Следует также отметить, что правильно смонтированный пол на лагах не требует специального выравнивания и процесса устройства чернового основания, а потому и укладка напольного покрытия не представляет никакой сложности .

Лаги: основные требования к материалу

В принципе, лаги, представляющие собой деревянный брус, можно уложить на любое основание, в том числе и прямо на грунт. Размеры сечения лаг могут быть разным, но, как правило, соотношение сторон должно быть от 1:1,5 и до 1:2. С каким сечением выбирать лаги определяется конструктивными особенностями перекрытия, а также нагрузкой: несущей и динамической.

Для работы удобнее всего приобрести готовые изделия, но вполне возможно изготовить их и самостоятельно, используя подходящую древесину. К ней особых требований нет, кроме того, что она должна быть естественной влажности, идеально - 18-20%. Самый популярный вид древесины для их изготовления - сосна , хотя успехом пользуется и ель с пихтой. Реже применяется лиственница, в силу ее более высокой цены. Но в случае, когда существует проблема повышенной влажности или высокого уровня грунтовых вод - это самый оптимальный выбор, но не безальтернативный: с такой задачей прекрасно могут справиться лаги, изготовленные из осины. К качеству самой древесины высоких требований нет, и для изготовления лаг в основном используется материал 2-го или даже 3-го сорта.

Лаги для пола, сделанные из сосны

В частном домостроении (при возведении дачного дома, к примеру) иногда лаги изготавливают даже из обычных досок, предварительно скрепив их саморезами и с обязательным последующем их монтажом «на ребро». В некоторых случаях можно столкнуться с проблемой того, что стандартной длины недостаточно для устройства перекрытия. Тогда используется способ сращивания двух элементов между собой. Самым надежным вариантом является стыковка «в полдерева», образующая подобие замкового соединения, но допустим и «встык» - альтернативный способ стыковки. В этом случае перед лагами обязательно необходимо устроить опору (кирпичный столбик, к примеру) или колонну (если речь идет о межэтажном перекрытии).

Как правильно рассчитать сечение лаг

Для того чтобы определить, какого именно сечения брус подойдет для устройства перекрытия по лагам, необходимо учитывать следующие данные:

• величину максимальной эксплуатационной нагрузки . Например, при строительстве жилого дома нужно ориентироваться на величину 300 кг/м 2 ;
• длину пролета между опорами , в качестве которых могут выступать поперечные балки, обвязка из бруса, опорные столбики или иные конструктивные элементы, на которые лаги будут опираться своим концом;
• толщину материала , используемого для устройства чистового настила;
• необходимый зазор для устройства естественной вентиляции, который, как правило, составляет от 2 до 5 см.

Учитывая тот факт, что лаги - по сути балки, работающие на изгиб, их монтаж производится с опорой на более узкую грань. За счет этого обеспечивается максимальная жесткость даже при небольшом сечении бруса. Например, для 3-х метровых пролетов подойдет брус с сечение 80х150 мм или 100х180 мм, для 4-5-ти метровых – 100х180 мм и 150х200 мм, а для 6-ти метровых понадобится материал с размерами 180×220 мм.

Скрепленные между собой лаги для пола

Иногда допустимо устанавливать лаги для пола в доме из бруса с меньшим, чем необходимо, сечением . В этом случае можно сэкономить на самой древесине, но придется потратить средства на приобретение красного кирпича и устройство специальных опор для лаг. Как правило, такая «экономия» вполне оправдана в случае возведения перекрытия для пола в условиях повышенного уровня грунтовых вод, то есть тогда, когда об их укладке на грунт не может быть и речи. Столбики не только помогут защитить дерево от негативного воздействия влажной среды, но при этом еще и снизят нагрузку на брус из-за уменьшения пролета. В этом случае и можно использовать брус с меньшим сечением.

Для того чтобы правильно рассчитать сечение материала, следует обратиться к специалистам, которые на основе представленных данных о предполагаемых нагрузках, а также вида древесины и ее влажности произведут необходимые расчеты для получения оптимального результата. В крайнем случае можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, размещенными на специализированных сайтах.

Шаг и количество материала

Лаги укладываются параллельно друг другу с определенным шагом (расстоянием) между ними. Эта величина зависит от:

• планируемой нагрузки;
• сечения бруса лаг;
• вида и толщины материала для настила: если для него используется тонкий листовой материал, то шаг необходимо уменьшить, а если используются доски толщиной 30 мм, то можно, наоборот, увеличить.

В свою очередь, от величины шага будет зависеть количество лаг и соответственно количество материала для их изготовления. Поэтому, рассчитывая шаг, следует отталкиваться от длины или ширины помещения в зависимости от того, в каком направлении будут укладываться лаги. Далее принимается во внимание сечение бруса, который будет для этого использоваться, а также учитывается, что крайние лаги устанавливаются на расстоянии 20-30 см от стены. То есть, необходимо решить обычное арифметическое уравнение:

шаг равен длине помещения, разделенной на сумму ширины бруса и отступа от стен

Соответственно, чтобы узнать количество необходимых единиц материала для этого надо:

длину помещения разделить на сумму ширины всех лаг, величины шага и отступа от стен.

Особенности устройства перекрытия по лагам

Как правило, брус, используемый для устройства лаг, не имеет никакой специальной обработки и поэтому его следует обязательно защитить. Кроме необходимых гидроизоляционных работ следует провести обработку антисептиками и антипиренами.

Перед тем как приступить к монтажу лаг, следует решить, каким способом и с использованием каких крепежных элементов будет выполняться данная работа. Традиционно, длительное время альтернативы гвоздям не было, но более эффективным и надежным является применение системы с использованием металлических уголков с цинковым напылением для защиты от коррозии. Для их крепления используются саморезы. В случае монтажа перекрытия по лагам на бетонное основание или ростверк следует использовать дюбеля, но предварительно обязательно выполнив гидроизоляцию, для чего успешно используются различные мастики или рубероид.

Крепление лаг к бетонному основанию

При монтаже лаг всегда учитывается направление их укладки. Это особенно важно при устройстве пола из досок, так как они должны располагаться по линии солнечного луча. Следовательно, лаги должны устанавливаться перпендикулярно ему. Но в прихожих, кухнях, террасах, то есть в тех помещениях, где проходимость в доме является самой интенсивной, эстетикой иногда можно пожертвовать в угоду практичности и надежности. В этом случае лаги должны располагаться перпендикулярно направлению движения.

Одним из самых сложных и важных моментов при укладке лаг является процесс горизонтального выравнивания уровня . На помощь приходят специальные подъемно-регулировочные приспособления, изначально апробированные на пластиковых лагах. Сам механизм достаточно простой и представляет собой пластины со стержнем, снабженным резьбовым соединением «гайка-болт», при помощи которого и выполняется регулировка высоты лаг. Такая система оказывается очень полезной и в процессе эксплуатации, например, при усадочных проявлениях, о которых известит «музыкальность» пола в виде скрипа.

И напоследок, приступая к устройству перекрытия по лагам, следует знать, что несмотря на довольно простую и несложную систему монтажа, этот процесс достаточно трудоемок и ответственен. Кроме того, объем работы может сильно разниться в зависимости от того, что будет выступать опорой или основанием для лаг. Самым сложным вариантом является установка лаг на грунт, а наиболее простыми видами можно считать работы по бетонному основанию или работы, связанные с монтажом межэтажных перекрытий.

Балки перекрытий или лаги потолка являются несущей конструкцией дома, поэтому перед тем как начать самостоятельно монтировать лаги перекрытий в бревенчатый сруб дома или бани настоятельно рекомендуем Вам особенно тщательно подойти к выбору материала и правильно рассчитать конструкцию перекрытий.

Для изготовления лаг перекрытий лучше всего использовать сухой, пропитанный огнебиозащитным составом материал первого сорта.

Балки чаще всего врезают:

Как обеспечить прочность перекрытий и удобный монтаж

Предварительно разметив места врезки балок, в бревне делают пропилы и плотно вставляют в них балки на расстоянии порядка 600 мм друг от друга. Такое расстояние между балок обеспечивает необходимую прочность перекрытий. Большинство видов утеплителя выпускается шириной именно 600 мм, что обеспечивает удобный монтаж теплошумоизоляции. При таком способе монтажа лаг крепить их дополнительно к стене нет необходимости.

Лаги перекрытий также можно смонтировать и после сборки сруба, закрепив их на стене при помощи специальных кронштейнов и саморезов. На строительном рынке сейчас имеется огромное разнообразие крепежных приспособлений. Но более правильный и надежный способ монтажа - первый!

Вопросы, возникающие в процессе строительства

При строительстве бревенчатого дома, бани из бревна естественно возникают вопросы: Какого сечения врезать балки перекрытий (пола, потолка)? Какую нагрузку могут выдержать деревянные лаги (балки)? Какая максимальная длина балки возможна для какого сечения доски, бруса, бревна?

На основании приведенной ниже таблицы несложно рассчитать сечение лаги, в зависимости от ее длины. Данные приведены для стандартных пролетов шириной от 2 до 6 метров, при частоте набора лаг через 600 мм (расстояние между лагами 600 мм) Расчетная нагрузка 300 кг на 1 кв. метр. В таблице приведены разрушающие нагрузки для этих лаг в кг на квадратный метр.

Попросту говоря, цифры на цветном фоне это нагрузка в килограммах на 1 м2, при которой перекрытие просто сломается. Но для того чтобы пол не "пружинил" есть еще показатель изгиба балки. Синий фон - пол не будет "пружинить", желтый - предельно допустимый, и красный фон пол будет прогибаться при нагрузке в 300кг больше допустимой нормы.

Таблица расчета разрушающей нагрузки (кг/м2) на лаги (балки) перекрытий бревенчатого дома.

Голубым цветом в таблице подсвечены значения с запасом прочности

Желтым цветом в таблице подсвечены значения предельно допустимые по прогибу балок для этих условий

Красным цветом подсвечены значения недопустимые по прогибу (более чем в два раза от допустимой нормы) балок для этих условий.

Примечание: дополнительную жесткость балке также можно придать путем сращивания двух и более досок по толщине.

Лаги представляют собой элементы обрешетки для настила пола. Они необходимы, чтобы итоговая конструкция пола была качественной: ровной и крепкой. Укрепить и выровнять поверхность пола без лаг очень проблематично. Неукрепленное покрытие будет прогибаться под воздействием тяжелой мебели, а сам пол будет скрипеть и вибрировать при ходьбе по нему. Лаги для пола ставятся практически всегда. Как выбирается их размер и происходит установка?

Почему укладка лаг так важна?

Главная функция лаг заключается в создании ровной поверхности для следующих работ. Но обрешетка под настилом выполняет и другие задачи. Они способствуют полноценному вентилированию нижней стороны настила, что предотвращает процессы гниения досок.

.

Эта функция основы из бруса имеет большое значение в тех помещениях, где пол укладывается по грунту и сырость из-за грунтовых вод создает серьезные проблемы даже при наличии высокого подпола.

При помощи лаг между самим настилом и основанием пола формируется пространство – своеобразный буфер, помогающий улучшить шумоизоляционные качества пола. Это же пространство используется для укладки слоя утеплителя, а при необходимости и инженерных коммуникаций.

Установка лаг для пола позволяет даже при неровном основании получить в результате за счет точек опоры, размещенных с определенным шагом, прочный пол.

Материалы для обрешетки

В качестве основы для настила можно использовать любые материалы, отвечающие требованиям прочности, ровности и низким коэффициентом деформации при наличии нагрузки. Эти технические характеристики соответствуют изделиям из металла, пластика, железобетона, древесины и компаунда, производимого на основе синтетических смол. Какие лаги лучше всего использовать для пола? Сравнение стоимости всех вышеперечисленных материалов позволяет выявить фаворита – древесину. На практике для лаг используются обычные деревянные брусья.

Материалом для бруса выступает обычно древесина хвойных пород дерева. Брус, используемый для лаг пола, делается из ели, сосны, пихты. Но самым лучшим вариантом признана лиственница, так как ее древесина отличается не только высокой прочностью, но и устойчивостью к гниению.

Ель и сосна более популярны только за счет низкой стоимости.

При выборе материала можете не обращать внимания на наличие смоляных карманов и других незначительных дефектов и покупать пиломатериалы 2 или 3 сорта – функциональность основы из бруса от этого не пострадает.

Брус из сибирской листвинницы.

При выборе лаг вы можете сэкономить на материале, заменив лиственницу на ель, а вот экономить на влажности брусьев не рекомендуется ни в коем случае. Влажность бруса не должна быть больше 20%, при более высоких значениях влажности материал в процессе сушки будет деформироваться, что приведет к проблемам с уже готовым полом.

Если вы выбрали в качестве материала для обрешетки ель или сосну, то следует позаботиться о гидроизоляции брусьев при их укладке. Лаги могут укладываться на разный пол, в зависимости от особенностей основания будут отличаться и гидроизоляционные работы. Если брусья монтируются на железобетонные плиты перекрытий, то сначала требуется произвести укладку слоя из вспененного полиэтилена. В случае, когда лаги крепятся на кирпичные столбики, полиэтилен прокладывает между грунтом и самим столбиком, а также между столбиком и бруском. Для слоя между кирпичом и древесиной вместо полиэтилена подойдет рубероид.

Вспененный полипропилен.

Лаги для полов, независимо от вида древесины, перед укладкой рекомендуется обработать антисептиком. Такие меры предосторожности наиболее актуальны в деревянных частных домах, где древоточцы могут стать для хозяина дома большой проблемой, так как несут угрозу долговечности всего сооружения.

Определяем размеры

От того, насколько правильно будет подобран размер лаг, зависит надежность всей конструкции пола. Перед приобретением брусьев следует высчитать их необходимую дину и толщину.

С длиной лаг обычно проблем не возникает: в зависимости от направления укладки она должна быть равна длине или ширине помещения, где делается пол. Оптимальным вариантом является длина бруса на 2,5-3 см меньше этого расстояния. Такое соотношение двух величин, когда длина лаги чуть меньше длины помещения, позволяет избежать деформации конструкции при температурных перепадах.

Длина бруса на 2-3 см должна быть короче ширины помещения.

Лаги для пола желательно делать из целых пиломатериалов, но это возможно только тогда, когда размер бруса совпадает с параметрами помещения. Если длины бруска не хватает, то используют сращивание двух элементов. Работы выполняются в полдерева, иногда с применением оцинкованных накладок.

Выполнить сращивание двух брусков несложно, но чтобы конструкция была прочной, необходимо четко выполнять два правила:

• Под местом сращивания должна находиться какая-либо опора, оптимальным вариантом будет опорный столбец;
• Если сращиваются две соседние лаги, то их точки сращивания должны располагаться со смещением относительно друг друга.

Невыполнение этих требований влечет за собой риск низкой жесткости пола в месте сращивания бруса.

Соседние лаги для пола должны сращиваться со смещением в один метр. Этот параметр влияет на размер исходных брусьев, который также следует учесть при их покупке.

Если с длиной бруса все достаточно просто, то определить параметры сечения лаг уже сложнее. Что это такое? Сечение лаги представляет собой ее толщину, которая зависит как от материала бруса, так и от расчетных характеристик будущего пола.

Сечение лаг для настила пола вычисляется на основе максимально возможной нагрузки на пол и размера пролетов между точками опоры брусьев. Общепринятым значение максимальной нагрузки является уровень в 300 кг/м2 – этот параметр применим к жилым помещениям.

При определении размера лаг на основе такого уровня нагрузки принимают во внимание длину пролета между соседними брусьями. Как связаны расстояние между лагами пола и их толщина? Для этого существует специальная таблица размеров, которыми пользуются специалисты. В самых распространенных случаях соответствие выглядит так: при длине пролета 2 м используется брус 110х60 мм, при длине пролета 3 м – 150х80 мм, при длине пролета 4 м – 180х100 мм. Чем больше размер пролета, тем толще должен быть брус, из которого делаются лаги.

Сечение бруса обычно прямоугольное. Чтобы лаги выдерживали давление, прямоугольный брус укладывают «на ребро». Эта особенность монтажа основы для будущего пола обеспечивает максимальный уровень жесткости бруса при минимальном объеме пиломатериала.

Толщина лаг, используемых для настила пола, может быть больше указанных параметров. Устанавливать лаги из брусьев большей толщины не запрещено, а иногда просто необходимо.

Иногда увеличение размеров сечения бруса необходимо для укладки толстого слоя утеплителя.

При выборе лаг для нового пола также следует учесть, что если вы собираетесь монтировать пол в нежилом помещении, то нагрузка на конструкцию может превышать 300 кг/м2. Этот параметр придется вычислять расчетным способом, а потом на основе полученных данных выбирать лаги с подходящими параметрами сечения.

Размер балки из металла может быть меньше деревянной.

Если вместо деревянного бруса вы решили использовать балки из металла или железобетона, то их толщина может быть меньше. Это объясняется те, что они обладают более высокой устойчивостью к прогибам по сравнению с древесиной.

Как определить шаг?

Размер лаг определяется размерами пролета между ними, который в свою очередь зависит от толщины доски, используемой для настила деревянного пола. Здесь следует руководствоваться следующим правилом: чем толще настил, тем больше шаг можно сделать. Этому есть вполне логичное объяснение, ведь чем больше толщина доски, тем она менее подвержена прогибу под воздействием тяжести.

Соотношения выглядят следующим образом: при толщине доски в 2 см можно делать шаг до 30 см, при толщине в 2,5 см – до 40 см, при толщине в 3 см – до 50 см. Для того чтобы рассчитать возможную длину пролета при доске большей толщины, можно воспользоваться формулой: увеличение толщины доски настила на 0,5 см увеличивает возможную длину шага лаг на 10 см.

Если вместо досок для настила используется фанера или ОСП, то расчеты несколько видоизменяются. Эти материалы более жестки на изгиб, то толщина их меньше. При толщине материала в 1,5-1,8 см вы можете запланировать шаг лаг в пределах 40 см, при толщине в 2,2-2,4 см – в пределах 60 см.

При использовании фанеры или ОСП листы материала должны крепиться к лагам в трех местах. Лаги для пола должны быть расположены так, чтобы крепления приходились на края листа и посередине. При этом край листа укладывается не на всю ширину бруса, а только до половины.

Укладка лаг на основание

Деревянные лаги можно прикреплять к любому основанию, главное – соблюдать правила монтажа. Для осуществления работ по укладке обрешетки из лаг вам понадобятся сами брусья, электролобзик, уровень, шуроповерт и крепежные элементы. Электролобзик можно заменить ручной пилой.

Крепление лаг к бетонному полу подразумевает применение различных конструкций, который делятся на простые и регулируемые. Регулируемые элементы имеют в своей конструкции винты, с помощью которых можно выровнять лаги.

В качестве крепления обычно используются специальные анкера или саморезы. Теоретически можно вообще не закреплять брусья лаг, но тогда возникает риск разрушения конструкции пола из-за съехавшей в сторону лаги.

Кроме перечисленных инструментов могут потребоваться дополнительные устройства. Установка лаг для пола, производимая своими руками по бетону или грунту, требует дополнительной фиксации с помощью ручного перфоратора.

Регулируемые лаги.

Укладка лаг на грунт делается следующим образом. Сначала устанавливаются опорные столбы. Для этого роются ямы глубиной около 10 см, засыпаются песком и для хорошей усадки проливаются водой. На песок укладывается полиэтиленовая пленка, поверх которой на растворе возводится кирпичный столбик. Его длина и ширина обычно равна ребру кирпича. Готовые столбики накрываются рубероидом. На них без фиксации укладывается брус, затем лаги подшиваются оцинкованными уголками к стенам.

Как положить лаги для будущего пола, если основой служат деревянные балки? Порядок работ зависит от того как укладывается брус на балки: поперек них или вдоль. Если брус кладется поперек балок, то лаги крепятся к балкам обычными саморезами подходящей длины.

В этом случае важно не только обработать лаги антисептиком, но и засверлить отверстия, иначе риск раскола бруска будет очень высоким.

Если вы решили крепить брус вдоль балок, то для компенсации разницы в их высоте, лаги можно прикрепить не только сверху, но и подшить по бокам. Правильно выполнив все работы, вы сможете выровнять пол с наименьшей потерей высоты помещения.

Крепление лаг к бетонному полу производится следующим образом. Если вы проводите работы по монтажу пола на первом этаже здания, то перекрытие следует гидроизолировать полиэтиленовой пленкой. Можно использовать вспененный полиэтилен с фольгированным слоем. Этот материал обеспечит не только гидроизоляцию древесины, но и снизить потери тепла при дальнейшей эксплуатации помещения.

Брус раскладывается в соответствии с определенным ранее шагом лаг и выставляется по уровню. Для выравнивания основы для настила пола используют подкладки из фанеры и самих брусков. После этого лаги фиксируются к полу. Наилучшим вариантом является использование анкеров, монтируемых под отвертку. Есть и альтернативный способ укладки бруса на бетонный пол с использованием подставок. К плите перекрытия крепятся подставки, а к ним уже саморезами крепятся сами лаги.

При подготовке к монтажу пола важно правильно рассчитать длину и сечение лаг, а также продумать, какое расстояние потребуется закладывать между лагами пола. Если все параметры будут определены правильно, то при использовании качественного бруса и ответственном проведении всех работ по его укладке, ваш пол будет ровным и красивым, а также не будет прогибаться под тяжестью мебели и скрипеть при ходьбе.

Фанера представляет собой многослойный строительный материал, который изготавливается из экологически чистого сырья - древесины. А именно, она изготавливается из древесного шпона. Такой шпон получается в результате лущения дерева. В таком случае бревно сначала распаривается, далее отправляется на специальный станок, предназначенный для лущения. После этого образовавшийся шпон выпрямляется, подвергается специальной обработке и отправляется в сушилку. Затем высушенный шпон подвергается процессу прессовки, после чего склеивается с использованием различных клеящих составов.

За счет многослойной структуры увеличиваются показатели качества изделия. Толщина и масса материала в таком случае небольшая. Для сравнения, прочность фанерного листа с определенной толщиной в несколько раз выше прочности цельного древесного материала. Это связано с тем, что склеивание шпона производится так, чтобы волокна каждого слоя располагались перпендикулярно относительно друг друга. Поэтому и прочность фанерной продукции значительно выше.

Наименьшее количество слоев - три, то есть одни из них промежуточный, покрывается двумя лицевыми. Если же в изделии имеется большее число слоев, чаще всего это нечетное число. За счет нескольких дополнительных слоев увеличивается прочность, следовательно, качество материала, однако при этом несколько увеличивается толщина фанерной плиты и ее масса.

Фанера классифицируется по сорту, материалу, используемому в качестве сырья и по пропитке, то есть по клею, который используется для склеивания материала.

Характеристики сортов фанеры

Самым лучшим вариантом является элитный фанерный стройматериал - сорт Е. На поверхности такого покрытия нет никаких недостатков, которые обычно возникают из-за некачественного сырья.

Фанера первого сорта может иметь незначительные дефекты или мелкие трещины, однако в таком случае длина таких участков должна быть в пределах двух сантиметров.

Второй сорт присваивается материалу, имеющему определенные потеки клеящего состава или другие включения. При этом объем таких дефектов должен составлять не более двух процентов всей площади материала. Длина трещин или потеков должна составлять около 18-20 см.

1. Для третьего сорта характерно наличие черных точек, диаметр которых не превышает 0,5 см, причем количество таких недостатков должно быть в пределах 10 при рассматривании одного квадратного метра фанерной плиты.

Четвертый сорт характеризуется самым низким качеством. В таком случае допускаются червоточины, повреждения кромок листа, выпавшие сучки и т.д. Такой строительный материал используется для черновых работ чаще всего.

Материал для изготовления фанеры

В качестве сырья при производстве фанерного материала возможно применение как хвойных деревьев, таких как сосна, лиственница, так и лиственных представителей, к примеру, береза. Ценные порода, такие как дуб или кедр, используются очень редко - для создания декоративных изделий. Они характеризуются высоким качеством, однако имеют высокую стоимость.

Хвойные деревья считаются наиболее популярным сырьем, используемым для производства фанерных плит. Основная масса такой продукции на строительных рынках изготавливается именно из такого сырья. Такой тип фанерного листа в основном применяется при проведении черновых строительных работ, а также в помещениях, где важно использование экологически чистого материала.

Фанера хвойных пород древесины

Одним из наиболее важных преимуществ данного стройматериала, изготовленного на основе хвойной древесины является низкая стоимость. Благодаря этому фанеру можно использовать для сборки предметов мебели и различных других конструкций. Также фанерная продукция применяется для осуществления черновых работ, то есть в работе, где внешний вид материала не играет главную роль.

Большой плюс данного материала - это устойчивость к воздействию влаги. Это связано с тем, что хвойные материалы имеют в своей структуре множество природных смол, которые обеспечивают фанеру высокой стойкостью в отрицательному воздействию влаги. Причем для этого не требуется какая-либо дополнительная пропитка. Также такие смолы природного происхождения обладают антисептическими свойствами, то есть на такой поверхности не появится плесень и фанера не будет разрушаться от воздействия различных насекомых-вредителей.

Наряду с преимуществами у данного материала имеются и некоторые недостатки. Одним из них является невысокая прочность. По этой причине фанеру, изготовленную из хвойной древесины, не рекомендуется использовать для покрытия пола и других изделий, где основным показателем должна выступать прочность материала.

Избыточное содержание смол в таких изделиях также является минусом данного покрытия. При нагревании фанеры может начаться выделение этих смолянистых веществ, что в принципе неприемлемо.

Фанера из лиственных пород древесины

В таком случае чаще всего используется березовый шпон. Береза является наиболее часто используемым видом лиственных представителей. Фанера с использованием березы в качестве сырья, производится гораздо реже, но она характеризуется лучшими показателями качества и прочности, по сравнению с хвойными аналогами.

К достоинствам березовой фанеры относится прочность материала и устойчивость к износу. Благодаря этому такие фанерные листы можно использовать в различных строительных работах и в при создании каких-либо конструкций. Фанерные плиты, изготовленные из лиственных пород характеризуются высокими показателями износостойкости.

Недостатком материала на основе березы является высокая цена. По этой причине данный материал используется не так обширно, как хвойные аналоги.

Еще одним минусом такого материала является отсутствие природных смол. Березовый шпон не обладает устойчивостью к воздействию влаг, следовательно, требует специальной пропитки, которая делает продукцию экологически нечистым. Этого можно избежать только в том случае, если применяется альбуминоказеиновый клеящий состав. Но и такая обработка не способна увеличить влагостойкость фанерного листа.

Использование специальных пропиток и клеящих смесей также является своего рода недостатком при производстве изделий на основе лиственной древесины.

Чтобы соединить слои шпона в цельное покрытие, применяется клей, который в то же время является пропиткой. От составляющих такой пропитки зависит то, какие технические показатели в итоге получит готовый продукт. В зависимости от выбранного клеевого состава фанера делится на несколько видов.

Классификация фанеры по типу клея

При производстве фанеры ФБА применяется альбуминоказеиновая клеящая смесь, в основе которой содержатся природные компоненты. Следовательно, такая фанера будет экологически чистой, ее составляющие не будут наносить никакого вреда здоровью человека и не станет причиной возникновения аллергий. Благодаря этому, такой строительный материал можно использовать при отделке детской комнаты.

Но для данного изделия характерны и некоторые недостатки, такие как невысокая прочность и поглощение влаги. Даже пропитка в таком случае не придает фанере достаточную прочность. Так как устойчивость к износу в большей степени зависит от породы используемого дерева. Такой клей относится к водорастворимым, а это говорит о том, что такая фанерная плита сильно подвержена воздействию влажности.

Фанера ФСФ считается наиболее часто используемым видом в сфере строительства. В основе такого материала содержится фенолформальдегидный клеящий состав. С его помощью производится пропитка и склеивание волокон древесины. Такой клей делает материал более прочным и устойчивым к влаге. За счет этого область применения фенолформальдегидной фанеры довольно широка, начиная от простой обшивки мебели до применения ее в качестве напольного покрытия.

Такой вариант характеризуется оптимальной стоимостью. Недостатком такой фанеры является недостаточная экологичность. То есть если такой материал будет подвергаться нагреванию, начнет выделяться формальдегид, который отрицательно влияет на здоровье человека.

На строительных рынках существует еще один вид фанеры - ФБ. В данном случае клеем является бакелитовый лак. Такая продукция обладает высокой прочностью и превосходной устойчивостью к воздействию влаги. Минусом бакелитовой фанеры считается большой вес одного листа и довольно высокий показатель токсичности.

Элемент опалубки перекрытия, воспринимающий давление бетона и все остальные нагрузки, это фа­нера. Выше упомянутые виды фанеры имеют в зави­симости от направления работы разные значения как для модуля упругости, так и для предела прочности на изгиб:
- в перекрытиях с низкими требованиями к повер­хности f - в перекрытиях с более высокими требованиями к поверхности f Прогиб фанеры (0 зависит от нагрузки (толщины перекрытия), характеристик самой фанеры (модуль упругости, толщина листа) и условий опирания.
В приложении 1 (рис. 2.65) показаны диаграммы на основные виды фанеры, поставляемые фирмой PERI - березовая фанера (Fin-Ply и PERI Birch) и хвой­ная фанера (PERI-Spruce). Диаграммы составлены для толщины листа 21 мм. При этом пунктиром вы­делены области, где прогиб превышает 1/500 про­лета. Все линии заканчиваются при достижении пре­дела прочности фанеры. Основные диаграммы со­ставлены для стандартных листов, работающих как многопролетные неразрезные балки (минимум три пролета).
Для ходовых размеров листов получаются следую­щие варианты шага поперечных балок.
Таблица 2.7

При строительстве или ремонте деревянного дома использовать металлические, а тем более железобетонные балки перекрытия как-то не в тему. Если дом деревянный то и балки перекрытия логично сделать деревянными. Вот только на глаз не определишь, какой брус можно использовать для балок перекрытия и какой делать пролет между балками. Для ответа на эти вопросы нужно точно знать расстояние между опорными стенами и хотя бы приблизительно нагрузку на перекрытие.

Понятно, что расстояния между стенами бывают разные, да и нагрузка на перекрытие тоже может быть очень разная, одно дело расчет перекрытия, если сверху будет нежилой чердак и совсем другое дело расчет перекрытия для помещения, в котором будут в дальнейшем делаться перегородки, стоять чугунная ванна, бронзовый унитаз и много чего еще. Поэтому учесть все возможные варианты и выложить все в виде простой и понятной таблицы практически невозможно, а вот рассчитать сечение деревянной балки перекрытия и подобрать толщину досок, пользуясь приведенным ниже примером, я думаю, будет не очень сложно:

ПРИМЕР РАСЧЕТА ДЕРЕВЯННОЙ БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЯ

Помещения бывают разные, чаще не квадратные. Наиболее рационально крепить балки перекрытия так, чтобы длина балок была минимальной. Например если размер помещения 4х6 м, то если использовать балки длиной 4 метра, то требуемое сечение для таких балок будет меньше, чем для балок длиной 6 м. В данном случае размеры 4 м и 6 м условны, они означают длину пролета балок а не длину самих балок. Балки, само собой, будут длинее на 30-60 см.

Теперь попробуем определиться с нагрузкой. Обычно перекрытия жилых зданий рассчитываются на распределенную нагрузку 400 кг/м². Считается, что для большинства расчетов такой нагрузки достаточно, а для расчета чердачного перекрытия хватит даже 200 кг/м². Поэтому дальнейший расчет будет проводиться для вышеуказанной нагрузки при расстоянии между стенами 4 метра.

Деревянную балку перекрытия можно рассматривать как балку на двух шарнирных опорах, в этом случае расчетная модель балки будет выглядеть так:

1. Вариант.

Если расстояние между балками будет 1 метр, то максимальный изгибающий момент:

М max = (q х l²) / 8 = 400х4²/8 = 800 кг·м или 80.000 кг·см

Теперь легко определить требуемый момент сопротивления деревянной балки

W треб = М max / R

где R - расчетное сопротивление древесины. В данном случае балка на двух шарнирных опорах работает на изгиб. Значение расчетного сопротивления можно определить по следующей таблице:

Значения расчетных сопротивлений для сосны, ели и лиственницы при влажности 12%

А если материал балки не сосна, то следует расчетное значение умножить на переходный коэффициент согласно следующей таблицы:

Переходные коэффициенты для других пород древесины
согласно СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)

Для конструкций, в которых напряжения, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80 % суммарного напряжения от всех нагрузок, расчетное сопротивление следует дополнительно умножить на коэффициент m д = 0,8. (п.5.2.в СП 64.13330.2011)

А если Вы планируете срок службы Вашей конструкции более 50 лет, то полученное значение расчетного сопротивления следует умножить еще на один коэффициент, согласно следующей таблицы:

Коэффициенты срока службы для древесины
согласно СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)

Таким образом расчетное сопротивление балки может снизиться почти в два раза и соответственно сечение балки увеличится, но мы пока никаких дополнительных коэффициентов использовать не будем. Если будет использоваться древесина сосна 1 сорта, то

W треб = 80000 / 142,71 = 560,57 см³

Примечание: Расчетное сопротивление 14 МПа = 142,71 кгс/см². Впрочем для упрощения расчетов можно использовать и значение 140 большой ошибки в этом не будет, а будет небольшой запас по прочности.

Так как поперечное сечение бруса имеет простую прямоугольную форму, то момент сопротивления бруса определяется по формуле

W треб = b x h² / 6

где b - ширина бруса, h - высота бруса. Если поперечное сечение балки перекрытия будет непрямоугольным, а, например, круглым, овальным и др, т.е. в качестве балок Вы будете использовать лес-кругляк, тесаные бревна или что-то еще, то определить момент сопротивления для таких сечений можно по формулам, приведенным отдельно .

Попробуем определить необходимую высоту бруса при ширине 10 см. В этом случае

высота бруса должна быть не менее 18,34 см. т.е. можно использовать брус сечением 10х20 см. В этом случае потребуется 0,56 м³ древесины на 7 балок перекрытия.

Для примера, если Вы планируете, что ваша конструкция простоит более 100 лет и при этом более 80% нагрузки будет постоянная + длительная, то расчетное сопротивление для древесины того же класса составит 91,33 кгс/см² и тогда требуемый момент сопротивления увеличится до 876 см³ и высота бруса при этом должна быть не менее 22,92 см.

2 Вариант.

Если расстояние между балками сделать 75 см, то максимальный изгибающий момент:

М max = (q х l²) / 8 = (400 х 0,75 х 4²) / 8 = 600 кг·м или 60000 кг·см

W треб = 60000 / 142,71 = 420,43 см³

а минимально допустимая высота бруса 15,88 см при ширине бруса 10 см, если использовать брус сечением 10х17,5 см, то на 9 балок перекрытия потребуется 0,63 м³ древесины.

3 Вариант.

Если расстояние между балками сделать 50 см, то максимальный изгибающий момент:

М max = (q х l²) / 8 = (400 х 0,5 х 4²) / 8 = 400 кг·м или 40000 кг·см

тогда требуемый момент сопротивления деревянной балки

W треб = 40000 / 100 = 280,3 см³

а минимально допустимая высота бруса 12,96 см при ширине балки 10 см, при использовании бруса сечением 10х15 см на 13 балок перекрытия потребуется 0,78 м³ древесины.

Как видно из расчетов, чем меньше расстояние между балками, тем больше может быть расход древесины на балки, но при этом чем меньше расстояние между балками, тем более тонкие доски или листовой материал можно использовать для настилки пола. И еще один важный момент - расчетное сопротивление древесины зависит от породы древесины и влажности древесины. Чем выше влажность, тем меньше расчетное сопротивление. В зависимости от породы древесины колебания расчетного сопротивления не очень большие.

Теперь проверим прогиб балки, рассчитанной по первому варианту. Большинство справочников предлагают определять величину прогиба при распределенной нагрузке и шарнирном опирании балки по следующей формуле:

f=(5ql 4)/(384EI)

I = (b x h³) / 12 = 10 х 20³ / 12 = 6666,67 см 4

f = (5 х 400 х 4 4) / (384 х 10 х 10 8 х 6666,67 х 10 -8) = 0,01999 м или 2,0 см.

СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011) рекомендует рассчитывать деревянные конструкции так, чтобы для балок перекрытия прогиб не превышал 1/250 от длины пролета, т.е. допустимый максимальный прогиб 400/250=1,6 см. Это условие нами не выполнено. Далее следует подобрать такое сечение балки, прогиб которой устраивает или Вас или СНиП.

Если для балок перекрытия Вы будете использовать клееный брус LVL (Laminated Veneer Lumber), то расчетные сопротивления для такого бруса следует определять по следующей таблице:

Значения расчетных сопротивлений для клееных слоистых материалов
согласно СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)

Расчет на смятие опорных участков балки как правило не требуется. А вот расчет на прочность при действии касательных напряжений сделать не сложно и здесь. Максимальные касательные напряжения при выбранной расчетной схеме будут в поперечных сечениях на опорах балки, там, где изгибающий момент равен нулю. В этих сечениях значение поперечной силы будет равно опорной реакции и будет составлять:

Q = ql/2 = 400 x 4 / 2 = 800 кг

тогда значение максимальных касательных напряжений составит:

т = 1,5Q/F = 1,5 x 800 / 200 = 6 кг/см² < R cк = 18 кг/см² ,

где,
F - площадь поперечного сечения бруса сечением 10х20 см;
R cк - расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон, определяется по первой таблице.

Как видим, имеется трехкатный запас по прочности даже для бруса, имеющего максимальную высоту сечения.

Теперь рассчитаем какие доски выдержат расчетную нагрузку (принцип расчета точно такой же).

ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПОЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ

1 Вариант. Напольное покрытие из половых досок.

При расстоянии между балками 1 м максимальный изгибающий момент:

М max = (q х l²) / 8 = (400 х 1²) / 8 = 50 кг·м или 5000 кг·см

В данном случае расчетная схема для досок, как для однопролетной балки на шарнирных опорах принята весьма условно. Более правильно половые доски длиной от стены до стены, рассматривать, как многопролетную неразрезную балку. Однако в этом случае придется учитывать и количество пролетов и способ крепления досок к лагам. Если же на некоторых участках будут уложены доски между двумя лагами, то такие доски действительно следует рассматривать как однопролетные балки и для таких досок изгибающий момент будет максимальным. Именно это вариант мы и будем далее рассматривать. Требуемый момент сопротивления досок

W треб = 5000 / 130 = 38,46 см³

так как нагрузка у нас распределена по всему расчетному участку, то напольное покрытие из досок можно условно рассматривать как одну доску шириной 100 см, тогда минимально допустимая высота досок 1,52 см, при меньших пролетах требуемая высота доски будет еще меньше. Это означает что настилать пол можно стандартными половыми досками высотой 30-35 мм.

Но вместо дорогих половых досок можно использовать более дешевые листовые материалы, например, фанеру, ДСП, OSB.

2 Вариант. Напольное покрытие из фанеры.

Расчетное сопротивление фанеры можно определить по следующей таблице:

Значения расчетных сопротивлений для фанеры
согласно СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2011)

Так как фанера изготовлена из склеенных слоев древесины, то и расчетное сопротивление фанеры должно быть близким к расчетному сопротивлению древесины, но так как слои чередуются - один слой вдоль волокон, второй поперек, то общее расчетное сопротивление можно принимать как среднее арифметическое. Например для березовой фанеры марки ФСФ

R ф = (160 + 65) / 2 = 112,5 кгс/м²

тогда

W треб = 5000 / 112,5 = 44,44 см³

минимально допустимая толщина фанеры 1,63 см, т.е на балки можно укладывать фанеру толщиной 18 мм и более при расстоянии между балками 1 м.

При расстоянии между балками 0,75 м значение изгибающего момента уменьшится

М max = (q х l²) / 8 = (400 х 0,75²) / 8 = 28,125 кг·м или 2812,5 кг·см

требуемый момент сопротивления фанеры

W треб = 2812,5 / 112,5 = 25 см³

минимально допустимая толщина фанеры 1,22 см, т.е на балки можно укладывать фанеру толщиной 14 мм и более при расстоянии между балками 0,75 м.

При расстоянии между балками 0,5 м изгибающий момент составит

М max = (q х l²) / 8 = (400 х 0,5²) / 8 = 12,5 кг·м или 1250 кг·см

требуемый момент сопротивления фанеры

W треб = 1250 / 112,5 = 11,1 см³

минимально допустимая толщина фанеры 0,82 см, т.е на балки можно укладывать фанеру толщиной 9,5 мм и более при расстоянии между балками 0,5 м. Однако, если рассчитать прогиб фанеры (подробно расчет не приводится), то прогиб составит около 6,5 мм, а это в 3 раза больше допустимого прогиба. При толщине фанеры 14 мм прогиб составит около 2,3 мм, что практически удовлетворяет требованиям СНиПа.

Общее примечание: вообще-то при расчете деревянных конструкций применяется куча всяких поправочных коэффициентов, но мы решили не усложнять приведенный расчет коэффициентами, достаточно того, что мы взяли максимально возможную нагрузку и кроме того при подборе сечения есть неплохой запас.

3 Вариант. Напольное покрытие из ДСП или OSB.

Вообще-то использовать ДСП или OSB в качестве напольного покрытия (пусть даже и чернового) по балкам перекрытия нежелательно, да и не предназначены эти листовые материалы для этого, слишком много у них недостатков. Расчетное сопротивление прессованных листовых материалов зависит от слишком большого количества факторов, поэтому какое значение расчетного сопротивления можно использовать при расчетах, Вам никто не скажет.

Тем не менее запретить использовать ДСП или OSB мы не можем, только добавим: толщина ДСП или OSB должна быть в 1,5-2 раза больше чем для фанеры. Полы с провалившимся ДСП приходилось ремонтировать неоднократно, да и сосед недавно выравнивавший деревянный пол плитами OSB, тоже жалуется на провалы, так что можете поверить на слово.

Примечание: на балки перекрытия могут сначала опираться лаги, а потом к лагам будут крепиться доски. В этом случае необходимо рассчитать дополнительно сечение лаг по вышеприведенному принципу.