Укрепление чердачного перекрытия – способы усиления деревянных балок

Применение накладок

Применение накладок для усиления и ремонта балок перекрытия используется в том случае, когда есть повреждения на определенном участке. Смысл реставрационных работ заключается в установке с двух сторон проблемного места деревянных накладок, которые крепятся к целым частям бруса болтами в комплекте с гайками и шайбами.

Причем накладки можно ставить как с боков балки, так сверху и снизу. Однако, в любом случае для ремонта необходимо использовать высохшею древесину, обработанную антисептиком или антигрибковым раствором.

Если участок балки перекрытия поврежден до такой степени, что от него не осталось практически ничего ‒ накладки необходимо установить по всей длине балки: от одной стены до другой. В местах примыкания следует использовать металлические профили. В частности стальной протез, который представляет собой согнутую под 90º металлическую полосу или металлический прут соответствующего диаметра.

Читайте также: Уплотнение бетона, штыкование бетона

Что такое лаги и когда нужно их укреплять

Лаги – это балки, которые устанавливают поперек здания на кирпичи или железобетонное основание. Чаще всего они представляют собой цельный деревянный брус квадратного или круглого сечения. Также существует экономный вариант, когда лаги сооружают из сращенных досок.

Настил на лагах имеет следующие преимущества:

1. Главное достоинство – легкий вес. Это особо явно выделяется в сравнении с железобетонными перекрытиями.
2. Весь пол, обустроенный таким образом, хорошо проветривается.
3. Расстояние между брусьями настила позволяет устанавливать различные коммуникации.
4. Такого плана пол, у которого сохраняется под настилом свободное пространство, всегда можно дополнительно утеплить.
5. Организовать шумоизоляцию также будет не слишком сложно.
6. Даже в том случае, когда полы будут иметь большой перепад по высоте, их можно будет выровнять.
7. В случае возникновения потребности в реставрации, настил на лагах можно легко разобрать.

Внимание! При выборе деревянного перекрытия обязательно нужно правильно рассчитать сечение балок. Только так они будут надежно и долго служить.

При определенных обстоятельствах требуется усилить лаги. Делают это по нескольким причинам:

1. При значительном увеличении нагрузки на пол. Подобное бывает после переоборудования чердака в жилую мансарду.
2. Иногда несущие балки, выполненные из дерева, повреждаются грибками, насекомыми или грызунами.
3. Изначально неправильно рассчитано сечение деревянных элементов.
4. Срок эксплуатации перекрытий из дерева очень длительный, что способствует появлению трещин и других видов разрушения древесных пород.

Для того чтобы все пришло в норму и в дальнейшем не возникало прогибов, осуществляют такую манипуляцию как усиление лаг, причем в каждом случае подходят к решению вопроса по разному.

Усиление металлом

В продолжение темы способов усиления деревянных балок перекрытия с помощью стального протеза, нужно заметить, что металл применяется не только в местах примыкания балки к стене.

Его с успехом можно применять так же и в качестве накладок взамен деревянных. При этом любые металлические профили перед установкой должны пройти антикоррозийную обработку. Проще говоря, окрашены.

Кроме полос и профилей круглого сечения в качестве накладок можно использовать швеллер, уголок или просто листовой металл. Все металлические профили крепятся к участкам деревянных балок так же с помощью комплекта: болт, гайка, шайба.

Принимая решение в пользу усиления деревянных балок металлом необходимо учесть тот факт, что металл стоит дороже дерева. К тому же, он имеет больший вес, что может быть служить дополнительной нагрузкой на саму балку.

Способы усиления стальных балок

Усиление металлических балок перекрытия может осуществляться местным (установкой ребер жесткости и накладок) и общим (с использованием шпренгелей, изменением опорного сопряжения) способом. Повышение несущих характеристик изгибаемых элементов достигается при симметричном расположении. При этом необходимо обеспечить надежную совместную работу нового сечения с балкой, а саму конструкцию следует защитить от коррозии и образования «мостиков холода».

Существует несколько способов усиления стальных балок:

• установка дополнительных опор;
• увеличение сечения с применением накладок и шпренгельных систем;
• изменение опорных сопряжений переводом разрезных балок в неразрезные;
• регулировка напряжений при помощи натяжных и распорных устройств.

Последние два метода усиления стальных балок считаются весьма эффективными и перспективными, поэтому всё чаще используются в инженерной практике.

Читайте также: Что такое нанобетон и его роль в современном строительстве

Увеличение площади сечения

Увеличение площади сечения несущих деревянных балок оправдано в том случае, когда изначально неправильно был сделан расчет перед их установкой или в результате потери прочности в следствие естественного износа. Практически этот вариант похож на усиление с помощью деревянных накладок, но по всей длине балки.

Различие заключается в том, что между основной балкой и материалом для увеличения площади сечения прокладывается гидроизоляция. Кроме того, если усилители деревянные, их нужно обработать антисептиком. В случае варианта из металла, последний подлежит антикоррозийной обработке.

Если существует большой прогиб, перед установкой дополнительного материала балки следует выпрямить с помощью домкрата или установкой вертикальных опор из бруса круглого, или прямоугольного сечения.

Причины ослабления несущих способностей перекрытия

Не только течение времени может быть виновно в том, что перекрытие провисает, появляются скрипы и вибрация. Есть ряд возможных причин этого явления:

• использование при строительстве недостаточно прочных материалов – размеры доски или бруса меньше рекомендуемых, некондиционная древесина, пиломатериалы из «мертвого леса» и т. п.;
• увеличение нагрузки на перекрытие пот отношению к расчетной из-за изменения назначения помещений, чердак превратился в мансарду – необходимо усилить балки;
• применение при укладке перекрытия материалов естественной влажности – в этом случае по мере высыхания бруса или доски происходит его деформация и растрескивание;
• протечки на крыше – попадающая на плоскость перекрытий влага постепенно разрушает древесину, да еще и «открывает ворота» бактериальной флоре, плесени, грибку;
• повреждение массива балки при монтаже или хранении;
• некомпетентность строителей.

Также на древесину пагубно влияют любые перепады влажности и температур, отсутствие специальной антисептической обработки, попадание агрессивных химических сред и поражение насекомыми. Иногда колония муравьев может уничтожить несущие элементы перекрытия менее, чем за один летний сезон.

Совет для тех, кто только начал строиться: не допускайте перечисленных выше явлений чтобы не ремонтировать балки перекрытия досрочно. Но если неприятность уже произошла, придется провести работы по устранению последствий и укреплению перекрытия и его несущих элементов.

Чтобы определить состояние несущих балок, необходимо рассчитать предельно допустимый прогиб элемента. Норма – 1/300 часть от длины балки. То есть, при длине 3 метра прогиб в центральной части не должен превышать 10-12 мм. Если значение больше – требуется ремонт – усиление и укреплении несущего компонента перекрытия.

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

Читайте также: Особенности применения вязального пистолета для арматуры

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.

Усиления чердачного перекрытия – установка столба

При сооружении мансарды или для усиления в связи с длительным сроком эксплуатации часто требуется укрепить чердачное перекрытие, для чего можно использовать вертикальные опоры. Деревянный столб соединяет нижнюю и верхнюю перегородку, являясь одновременно ребром жесткости для двух конструкций.

Вертикальная опора, как правило, выполняется из оцилиндрованного бревна диаметром 150-200 мм. Столбы для балок используются исключительно в случае усиления конструкции, но не при повреждениях. Если лаги повреждены, их необходимо заменить или укрепить вышеуказанными способами, после чего производить монтаж вертикальной опоры. Столб по всей длине следует обработать противогрибковым раствором, а установка в торец предполагает подготовку мест крепления, для чего изготавливаются специальные пазы.

Одного элемента жесткости может быть недостаточно, особенно для поддержки наклонных балок, поэтому для таких конструкций устанавливают три столба, с равным шагом по длине лаги. Вертикальные опоры – один из самых надежных видов усиления как чердачных, так и межэтажных деревянных перекрытий. Единственный их недостаток – неэстетичность, но эту проблему можно решить покраской или декоративным оформлением.

Порядок устройства перекрытий

Монтаж перекрытий начинается в процессе возведения дома. Технология строительства к балкам предъявляет определенные требования по прочности и степени прогиба. Поэтому перед их изготовлением требуется сделать расчеты по нагрузке. После расчетов станет возможным правильно подобрать сечение балок и расстояние между ними.

1. Подготовительный этап перед монтажом перекрытий состоит в сооружении гнезд в стенах для укладки в них балок. Гнезда следует делать глубиной не меньше ½ толщины стены или могут быть сделаны насквозь с дальнейшим утеплением и пароизоляцией.
2. В рубленых зданиях балки врубаются в венцы. Перед этим следует провести обработку балок антисептическими растворами, после чего просушить. Окончания балок следует обрезать под наклоном 60 градусов, обработать битумом и обернуть рубероидом. Технология рекомендует установку балок начинать с крайних. Горизонтальность проверяется уровнем.
3. Непосредственно строительство перекрытий производится вслед за возведением стен и крыши. Снизу балок, по обеим сторонам следует делать крепление черепных брусков, они будут служить опорой черновых полов. Кроме того к черепным брускам подшивается потолочная конструкция нижерасположенного помещения. Черепные бруски изготавливаются из сосновых брусьев с сечением 50х50 мм, пропитанных антисептическим составом. Крепление к балкам производится шурупами для деревянных изделий.
4. Черновой пол из не струганной, необрезной доски крепится к черепным брускам. Толщина доски может быть небольшой (около 16 мм), поскольку нагрузки на черновые полы не высокая. Уложенные перпендикулярно балкам доски черновых полов, также следует обработать антисептиком.
5. Сверху черного пола необходимо уложить гидроизоляционную пленку (изоспан или аналогичную). Очень рекомендуется выбирать пленки, обладающие также пароизоляционными свойствами. Монтаж полотна гидроизолятора следует делать внахлест, стыки необходимо закрепить строительной лентой типа скотч. Следующим слоем идет утепляющий материал (насыпной, плиточный или рулонного типа). Толщина его выбирается таким образом, чтобы утеплитель не превышал уровень балок. Настоятельно рекомендуется выбирать для утепления перекрытий негорючий материал.
6. Далее, поверх балок производится монтаж полов верхнего помещения. Укладываются лаги из бруса или из досок 0,4 мм с шагом 0,6-1 м. Лаги, уложенные поперек балок, фиксируют уголками из металла и саморезами. Для большего утепления, между лагами можно сделать дополнительный слой изолятора, который повысит также и шумоизоляцию. Следующим слоем рекомендуется проложить еще раз гидроизолирующую пленку, чтобы предохранить нижний этаж от протечек, разлитой жидкости и проч.
7. На лаги настилается чистовой пол, фанерный или из половой шпунтованной доски, поверх которой возможно провести финишную отделку: линолеум, паркет или керамическую плитку.
8. Под финишной отделкой возможна прокладка электрических или водяных нагревателей для теплого пола. В этом случае обязательно устройство пароизоляции, которая может быть сделана фольгированной пленкой.

Установка такого перекрытия, правильно выполненного, не прогибается и способно выдержать внушительный вес.

Монтаж шумоизоляции

Важным фактором является тишина и покой в собственном доме. Добиться этого поможет хорошая шумоизоляция перекрытий между этажами. Делать это необходимо по следующим причинам:

• Деревянные элементы хорошо проводят звук из-за своей структуры и поэтому конструкции из дерева являются хорошим ретранслятором.
• Постоянные посторонние шумы, проникающие из соседних помещений, делают жизнь невыносимой и обстановку раздражающей.
• Отделка и окружающая обстановка (мебель, портьеры, ковры) также влияют на проницаемость шумов.

Созданию уюта и комфорта в своем жилище поможет правильная шумоизоляция деревянных перекрытий в доме. Поэтому ниже рассмотрим, как избежать ошибок при устройстве звуконепроницаемых перекрытий между этажами.

Одним из распространенных ошибочных решений при строительстве частных домов является использование минеральной ваты, поскольку минвата плохой изолятор шумов. К тому же минеральная вата содержит микрочастицы вредные для организма и использование ее в жилых помещениях не желательно. Другая ошибка при устройстве перекрытий в деревянном доме – экономия на лагах. В подобном варианте отсутствует решетчатая схема перекрытия и образуется дрожание пола и потолка. В углах всех помещений в перекрытиях должны быть проделаны сквозные отверстия для вентиляции и циркуляции воздуха. Лучше их прикрыть декоративными решетками. Важна схема их расположения, поскольку отверстия для вентиляции не следует располагать непосредственно одно над другим, иначе вся работа по шумоизоляции будет насмарку. Другими словами при устройстве вентиляционных отверстий в правом углу, нижерасположенное отверстие следует сделать в левом. На каждое перекрытие между этажами необходимо два отверстия, располагаемые, как правило, по диагонали комнат. Будем рады, если наши рекомендации пригодятся при строительстве дома, и вы сможет защитить его от холода и шума.

Межэтажные перекрытия в деревянном доме

Изобразите способ усиления металлической балки увеличением сечения

Рисунок — Усиление изгибаемых элементов путем увеличения сечения (а—с)

1 — усиливаемый элемент; 2 — элемент усиления;

12. Изобразите способ усиление растянутой зоны железобетонной балки приклеиванием дополнительной арматуры (изобразить один рисунок!)

1 – усиливаемая конструкция, 2 – шурф, 3 – анкер, 4 – листовая арматура, 5 – полимерраствор, 6 – уголок, 7 – швеллер, 8 – паз, 9 – стержневая арматура, 10 – обмазка из полимерраствора, 11 – сборный железобетонный элемент, 12 — стеклоткань, 13 – тонкий лист с выштамповками, 14 – анкерная пластина

Рисунок 13

– Усиление растянутой зоны конструкции приклеиванием дополнительной арматуры

Укажите, какие материалы являются основой для разработки усиления существующих конструкций?

Основанием

для разработки проекта усиления существующих конструкций являются материалы детального натурного обследования, выполненные в соответствии с требованиями СНБ 1.04.01 и Рекомендации по обследованию и методике оценки технического состояния стальных конструкций производственных зданий. — М.: ЦНИИ проектстальконструкция, 1987.

Укажите, в каких случаях проводят контрольные испытания образцов стали, какие параметры при этом определяют?

Для оценки качества материала

стальных конструкций, не имеющих сертификатов или паспортов, проводят контрольные испытания специально вырезанных образцов стали для определения механических характеристик, химического состава, марки стали, степени раскисления и степени свариваемости.

Изобразите способ замены поврежденной средней части деревянной стойки.

Изобразить способ усиления многопустотных плит перекрытия установкой дополнительной арматуры.

Читайте также: Дачный дом блоков своими руками. Дачные дома из пеноблоков: плюсы и минусы, проекты

1 – плита после усиления, 2 – сварной каркас, 4 – отверстия

Изучить способ усиления металлических конструкций созданием разгружающих консолей

Этот прием особенно полезен в случаях, когда имеется возможность увеличить габариты здания и позволяет несущая способность ниже лежащих конструкций: стен или колонн и фундаментов. На рисунке представлено решение, заключающееся в прикреплении консолей к балкам чердачного перекрытия и загрузки их весом новых стен и покрытия надстроенного этажа. Это решение уменьшает расчетные моменты в балке.

Надстройка 2-го этажа с опорой новых стен на консоли балок перекрытия:

1 — стена; 2 — балка; З — консоль.

Практические задания

1. Проверить несущую способность кирпичного столба, усиленного обоймой из уголков с последующим оштукатуриванием по сетке. Дано: столб сечением b×h усилен обоймой из 4-х уголков 50×50×5мм с площадью сечения AsI и полосами 50×8мм с площадью сечения As = 4 см2 и шагом s = 35 см. Даны коэффициенты: продольного изгиба φ, ψ, η, mg, mк.

Расчетное сопротивление кладки R, расчетное сопротивление усиленного металлической обоймой столба Rsc, расчетное сопротивление металла полос Rsw. На столб действует расчетная нагрузка N .

2. В связи с изменением технологического процесса в ходе реконструкции нагрузка на металлическую балку рабочей площадки увеличилась до значения q

.

Проверить необходимость усиления балки, если дан момент инерции сечения балки Ix, высота балки h, расчетный пролет балки l, расчетное сопротивление стали Ry, коэффициент условий работы γс .

3. После замены конструкции покрытия нагрузка на железобетонную балку увеличилась до q. Сечение балки b×h, рабочая высота сечения d, относительная высота сжатой зоны бетона xeff, площадь сечения растянутой арматуры Аs1, расчетный пролет l. Расчетное сопротивление бетона fс,d, коэффициент α, расчетное сопротивление арматуры fy,d.

Проверить железобетонную балку покрытия на возможность усиления из условия прочности относительно ц. т. сжатой зоны бетона и ц. т. растянутой арматуры.