Усиление деревянных балок перекрытия накладками

Способы усиления деревянных балок перекрытий

Предлагаемые в статье способы усиления деревянных балок перекрытия позволят продлить срок службы конструкций, где такие балки имеются. Процесс этот очень важный, а в некоторых случаях просто необходим. Ведь балки перекрытий изготовленные из дерева с течением времени приходят в абсолютную или частичную негодность, угрожая разрушению всего строения. Причин для этого много: сырость, грызуны, резкие перепады температур, да и просто естественный износ от переносимых нагрузок.

Содержание

• Применение накладок.
• Усиление металлом.
• Увеличение площади сечения.
• Армирование углеволокном.

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.

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.

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.

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.

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

УСИЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК

Автор: admin · Опубликовано 07.12.2017 · Обновлено 12.10.2018

Концы деревянной балки находятся в условиях переменного температурно-влажностного режима, и поэтому они разрушаются быстрее, чем другие ее части. Частичное усиление деревянных балок производится путем «протезирования» (наращивания). Поврежденные балки восстанавливаются лишь после тщательного удаления зараженных участков древесины.
На рис. 1 приведены наиболее распространенные конструкции усиления деревянной балки.
Концевой «протез» из жестких профилей применяется в том случае, когда концы деревянных балок у опор поражены гнилью, а также при устройстве новых санузлов, приходящихся на концы балок.
На рисунке показано также выриант усиления деревянной балки при креплении конца балки при помощи боковых накладок. Накладки могут быть прикреплены к балке болтами, гвоздями или хомутами. Боковые накладки заводят в кладку, для чего в ней пробивают гнезда.
Разгружающая система с подкосами или подвесками применяется при отсутствии возможности в устройстве металлических колонн либо кирпичных столбов с прогонами. Система состоит из прогона и подвесок или подкосов. Обязательным условием при применении указанной конструкции усиления балки является строгое совпадение продольных перегородок по этажам, поскольку устройство разгружающей системы для одного этажа невозможно без устройства вышележащей (с подвесками) или нижележащей (с подкосами) системы.
Применение того или иного варианта усиления деревянных балок зависит от расположения дверных проемов в перегородке.
Усиление стальных балок перекрытий путем устройства дополнительных внутренних опор и разгружающих прогонов состоит в усилении стальных и деревянных балок перекрытий путем подводки разгружающей системы, выполняющейся из прогонов и стальных стоек или кирпичных столбов, которая ведет к изменению первоначальной конструктивной схемы существующего несущего элемента. Этот способ усиления достаточно эффективен, он позволяет увеличить первоначальную несущую способность конструкции в 2–3 раза.
Разгружающую систему устраивают в пролетах изгибаемых элементов, которые начинают работать по многопролетной схеме.

Рис. 1. Усиление конца деревянной балки накладками:
боковыми, 0 –сверху, в –боковыми стальными, 1 – вкладыш, 2 – деревянная накладка; стальная накладка, 4 – болт диаметром 16 мм; 5–шайба 50x50x5 мм; 6 – гайка, 7–уголок 75×5 мм, 8 – хомут; 9, 10 – накладки из швеллеров; 11 – существующая балка

Новые дополнительные опоры выполняют в виде подведенных стальных колонн или кирпичных столбов со стальными прогонами.
Устранение зыбкости междуэтажных перекрытий . Наиболее распространенным недостатком деревянных перекрытий в жилых домах постройки 20-х гг. XX столетия являлась повышенная зыбкость, создающая неудобства для проживания и дающая не совсем объективное представление об их физическом износе.
В практике проектирования и ремонта применяется решение, которое в значительной степени снижает зыбкость полов и состоит в устройстве дополнительного сплошного черного настила под углом 45° к направлению существующих балок перекрытия.
Замена перекрытий . Применение крупноразмерных сборных железобетонных элементов – наиболее прогрессивный метод проведения ремонта. При этом достигается высокая степень готовности изделий, требующая минимальных затрат в построечных условиях для отделки потолков и устройства полов. Однако применение стандартных крупноразмерных плит перекрытий, используемых в новом строительстве, связано с определенными трудностями, так как габариты существующих зданий существенно отличаются друг от друга. Поэтому нецелесообразно пробивать сплошные борозды в стенах для опирания плит. В связи с этим в практике ремонта определились различные схемы и решения, а также вспомогательные конструкции, позволяющие использовать типовые плиты и настилы.
В зданиях постройки до 1930-х гг. перекрытия в основном устраивались деревянными по металлическим балкам. Рациональным решением по замене деревянного заполнения в этом случае является устройство межбалочного монолитного железобетонного заполнения. С начала 1980-х гг. при капитальном ремонте зданий внедрялись три варианта плит монолитного перекрытия: по верхней и нижней полкам металлических балок, а также с пустообразователями.
Толщина плиты по верхней полке балок рассчитывается и находится в пределах 7–10 см, плита по нижним полкам принимается конструктивно и имеет толщину 6–7 см. Минимальная высота плиты с пустообразователями равна высоте балки плюс 4 см.

67.Усиление деревянных конструкций

При реконструкции зданий с деревянными конструкциями (в основном междуэтажные перекрытия зданий старой застройки и стропильные крыши) часто возникает необходимость усиления отдельных элементов или конструкции в целом.

Снижение прочности деревянных конструкций связано с неудовлетворительной их эксплуатацией, допускающей увлажнение древесины при отсутствии защиты от гниения и вредителей. На ранней стадии обнаружения дефектов бывает достаточно изменить условия эксплуатации: создать для деревянных конструкций соответствующий температурно-влажностный режим (исключение попадания атмосферных и технологических вод, систематическое проветривание и просушка, качественная термо- и пароизоляция) или тщательно обработать древесину антисептиками.

При необходимости восстановления или увеличения прочности (жесткости) деревянных элементов их усиление выполняют заменой части разрушенного элемента, а также увеличением поперечного их сечения.

16.1. Усиление элементов деревянных конструкций

Частичная замена древесины в сечении заключается в вырезании дефектного участка, антисептировании древесины в местах усиления и последующей плотной установке новой древесины (рис. 16.1). Совместная работа старой и новой древесины в сечении обеспечивается болтовым, гвоздевым, нагельным соединением или приклеиванием.

Рис. 16.1. Усиление деревянных элементов частичной заменой древесины в сечении: 1 – усиливаемый элемент, 2 – накладки из новой древесины, 3 – болты (гвозди)

Для усиления растянутых и изгибаемых деревянных элементов применяется стержневая арматура, которая вклеивается в специально подготовленные продольные пазы. Стальные профили прикрепляются к усиливаемому элементу путем приклеивания или болтового (гвоздевого) соединения. Расчет усиленных элементов производится по их приведенному сечению в предположении совместной работы древесины и арматуры вплоть до разрушения.

Наиболее часто происходит снижение прочности деревянных балок междуэтажных перекрытий в местах их заделки в кирпичные стены. Из-за недостаточной термоизоляции стен и отсутствия проветривания концы балок увлажняются конденсатом, вызывая повышенную деформативность балок, их гниение и снижение прочности.

При большом количестве поврежденных балок с целью экономии металла применяются стержневые накладки, представляющие собой заранее изготовленные стальные фермы из уголков и круглых стержней (рис. 16.2).

Рис. 16.2. Усиление опорных участков стержневыми накладками:

1 – усиливаемая балка, 2 – стержневая накладка

Замена разрушенного концевого участка балок перекрытий производится установкой накладок из досок или брусьев, а также стальных профилей взамен обрезанного конца. Накладки могут устанавливаться сбоку или сверху сечения (рис. 16.3). На время установки накладок под балки подводят временные опоры. Элементы усиления должны быть изолированы от стен прокладками из гидроизоляционного материала. Размеры сечений накладок и соединительных болтов определяются расчетом, деревянные накладки должны быть несколько больше размеров сечения балки.

Рис. 16.3. Усиление опорных участков деревянных балок накладками: а – деревянными со стороны боковых граней, б – деревянной со стороны верхней грани, в – стальными со стороны боковых граней; 1 – усиливаемая балка, 2 – накладки из новой древесины, 3 – болты, 4 – уголок, 5 – хомут, 6 – деревянный вкладыш, 7 – гидроизоляция, 8 –соединительная планка, 9 – стяжной болт, 10 – накладка из швеллера

Как усилить балку деревянного перекрытия?

У нас двухэтажный дом, перекрытия деревянные. Очень хотим затащить рояль на второй этаж – через окно при помощи подъемника. А вопрос такой: судя по всему наши перекрытия могут не выдержать такой нагрузки. Как правильно и надежно выполнить усиление деревянных балок второго этажа, чтобы они выдержали нагрузку?

Вадим, чтобы выполнить усиление деревянных балок перекрытия грамотно, в первую очередь необходимо определиться со сложностью проблемы. Самая явная причина беспокойства – прогиб элементов. Здесь важно знать одну вещь: при расчетах по нормативным документам балки перекрытия рассчитываются не с учетом отсутствия прогибов, а так, чтобы их величина была не больше максимальной. Максимально допустимый прогиб зависит от двух факторов:

1. материал балки;
2. пролет.

Для дерева величину назначают равной 1/300 пролета. Это означает, что при расстоянии между стенами 5 метров, прогиб деревянных балок перекрытия может составлять до 17 мм. При этом не возникает потерь в несущей способности и жесткости.

Как исправить ситуацию

Чтобы выполнить усиление балок перекрытий, можно пойти двумя путями:

1. повышение несущей способности;
2. уменьшение нагрузки.

Первый вариант самый распространенный, поскольку снижение нагрузки означает переоборудование помещения под другое назначение, что сделать сложно и не всегда возможно. Чтобы воспользоваться вторым, нужно рассмотреть несколько вариантов усиления балки.

К таким способам относятся:

1. Наращивание сечения. Важно отметить, что есть смысл делать накладки сверху или снизу. Дополнительная ширина не даст такого эффекта. Это можно объяснить формулами, по которым рассчитываются балки. Для наращивания используют деревянные доски, которые закрепляют на балки.

2. Установка промежуточных опор. Чаще всего здесь не рассматривается усиление стойками, поскольку их опирание будет происходить на нижележащее перекрытие. Можно использовать подкосы, но только при условии гармоничного вписания их в интерьер.

3. Металлические обоймы. Металл крепят с двух сторон. Для небольших повреждений можно применять полосовую сталь. Для серьезных деформаций лучше выбрать швеллер. Важно предусмотреть гидроизоляцию между металлом и деревом в обязательном порядке.

4. Прикрепление накладок из углепластика. Такой композитный материал – не распространенное решение, но стоит его рассмотреть. Крепление осуществляется на клей, элементы достаточно легкие для выполнения работ своими руками.

Усиление стоит выполнять только после выбора среди предложенных вариантов наиболее оптимального для каждого случая в отдельности.

Усиление деревянными или металлическими протезами

Усиление концов балки деревянными протезами

Усиление металлическими протезами

Усиление углепластиком (углеволокном)

Схема расположения листов углепластика

Усиление деревянного перекрытия

Фундамент, стены, крыша и перекрытия – основные элементы большинства строительных объектов. В многоэтажном доме эти конструкции разделяют этажи и чердачное отделение, несут и распределяют нагрузку от основных составляющих здания. От того, насколько прочными будут перегородки, зависит прочность всего сооружения и безопасность людей. Очень часто перекрытия сооружают из дерева, однако со временем балки изнашиваются и требуют усиления. Рассмотрим, как это делается.

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

Перекрытием называется горизонтальная конструкция, которая крепится к стенам на определенной высоте и разделяет этажи. Сооружение выполняет роль полноценного пола, поэтому должно выдерживать большие нагрузки от людей, мебели, оборудования и других объектов. По СНиП без учета собственной массы деревянное перекрытие дома должно выдерживать 150 кг/м2, в общественных зданиях эта цифра выше – 400 кг/м2.

Следует учитывать, что увеличение нагрузок выше допустимых норм приводит к более быстрому износу балок, что приводит к потере изначальной прочности всей несущей конструкции. Помимо этого, сам по себе срок службы деревянных перекрытий ограничен 50-60 годами, это связано со свойствами материала. Избыточная влажность, плесень, грибок, температурные перепады негативно влияют на свойства дерева, в результате после длительной эксплуатации может возникать прогиб, провисание или искривление конструкции. Тогда требуется усиление балок деревянного перекрытия.

Укрепление перегородок также может стать неизбежной мерой, если планируется кардинальное изменение функций помещений, расположенных на этаже. Это может быть связано с размещением ударного оборудования или увеличением нагрузок. Например, если планируется переделать помещения под склады, следует ознакомиться со строительной документацией на здание и в случае необходимости укрепить соответствующую площадку.

Способы усиления

Существует три способа укрепления конструкций: замена деревянных балок, увеличение их количества, усиление существующих. Менять опорные элементы необходимо, если имеют место повреждения по всей длине. Испорченные балки демонтируются, и в те же посадочные места устанавливаются новые.

Если повреждений нет, и существующие лаги в нормальном состоянии, но требуется усилить несущую способность перекрытия, можно расширить количество ребер жесткости. Процедура заключается в установке балок между существующими. Таким образом жесткость конструкции увеличивается в несколько раз. Следует помнить, что при монтаже новых лаг их торцы необходимо закрыть рубероидом, чтобы защитить от повреждений.

Усиление существующих деревянных балок выполняется при незначительных повреждениях или необходимости создать дополнительную жесткость перекрытию. Есть несколько способов укрепления лаг, один из них заключается в двустороннем креплении накладных элементов.

Накладки из дерева используются, если существующее ребро жесткости повреждено. Усиливающие элементы могут устанавливаться с двух сторон по бокам лаги, либо сверху и снизу. Необходимо обеспечить плотное прилегание брусков к опорному элементу, после чего стянуть их болтами с гайками. Крайне важно перед тем, как приступить к работе, обработать накладки и прилегающие к ним участки балки противогрибковым раствором. Если участок лаги небольшой, но имеет достаточно сильные повреждения, его необходимо удалить, а накладные брусья прикрепить к неповрежденным частям.

Пролеты между лагами можно усилить и при помощи металлических элементов, для чего используются пластины, швеллера или прутковые протезы. Предварительно обработанная антикоррозионным раствором металлическая конструкция крепится в месте повреждения, жестко фиксируя и обездвиживая дефектный участок. Вариантов исполнения металлических усилителей может быть несколько: прутковая ферма, коробка из пластин, швеллера со скобами.

Самым современным способом усиления балочных перекрытий является укрепление углеволокном, которое применяется в виде лент и холстов. Углеволоконная операция увеличения жесткости перегородок из дерева относится к внешнему армированию и осуществляется при помощи полимерцементного или эпоксидного клея.

Скорость и простота установки углеродного волокна – основное преимущество этого способа усиления балок деревянного перекрытия. Еще одним положительным моментом такого способа укрепления является эстетичность – внешнее армирование практически не влияет на красоту конструкции. Благодаря такой особенности усиление углеволокном применяется при работах с памятниками архитектуры, гидротехническими и транспортными сооружениями, в случаях, когда укрепить перегородку иными способами невозможно.

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.

Усиление деревянной балки накладками

Механизатор широкого профиля (б/у)

прогиб 2 см ,4 мм.

Механизатор широкого профиля (б/у)

igr, Вы это к чему?

Если по поводу «высоту балок» — то я имел в виду балки, которые можно было бы добавить. Высота зазора между подшивкой потолка и лагами пола 150 мм (см. чертеж в посте №1), а балка такой высоты — не достаточно. Но пол можно поднять, а на существующие балки положить брус (его можно совсем не учитывать при расчетах) толщиной, равно высоте «поднятия» пола.
За счет уменьшения шага балок уменьшаются нагрузки на каждую балку.

Я высказал что-то слишком крамольное? Объясните.

Нашел таки расчет (Гринь Строит к-ции из дер и пластмасс 1990, стр. 26) , но не усиления , а для составных элементов , работающих на изгиб. Посчитал геометрич хар-ки для сложного сечения (Т-образного, т к накладки только в верхней части балки), они ненамного превысили хар-ки неусиленного сечения (W 1376 против 1152 куб см, J 18600 против 13800), но т к сечение не цельное , а составное (податливые связи), то расч хар-ки получ умножением на коэф 0,81 и 0,525 для W и J соответственно, отсюда получаются хар-ки еще меньше , чем изначального сечения.

Еще кол-во болтов смутило, около 100 их выходит 12-ого диаметра..
Если б на клею или сварке, то прошло бы, а так, бесполезное занятие, накладки эти боковые.

GWA18
неплохое решение, но с поднятием пола. Не хочется менять отметку. Прогиб 1/250 =18,4 мм , не проходит, согласен.
playgamer
подскажите , где такой расчет подсмотреть на зыбкость (0,7 мм от 100 кг в середине пролета)

Современный способ усиления деревянных балок в объектах культурного наследия

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Дата публикации: 11.06.2019 2019-06-11

Статья просмотрена: 535 раз

Библиографическое описание:

Полякова, Н. А. Современный способ усиления деревянных балок в объектах культурного наследия / Н. А. Полякова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 23 (261). — С. 63-65. — URL: https://moluch.ru/archive/261/60463/ (дата обращения: 03.12.2020).

В статье поставлена цель изучить особенности реконструкции и дальнейшей эксплуатации зданий культурного наследия. В статье рассмотрены области применения и преимущества углеволокна. В результате анализа выявлены задачи внедрения способа усиления зданий КГИОПа при помощи углеволокна.

Ключевые слова: здания КГИОПа, прогиб, деформации, углеволокно, усиление.

В Санкт-Петербурге находится множество зданий дореволюционной постройки. У большинства из этих зданий перекрытие — это деревянная балочная система, которая в большинстве случаев либо никогда не менялась, либо менялась очень давно. В этих зданиях проживает огромное количество людей, а значит вопрос усиления перекрытий является всегда актуальным.

Плохое состояние балочной конструкции происходит вследствие повреждения целостности древесины. Перепады температуры, влажности, вредоносное действие жуков короедов приводит к деформированию балки перекрытия.

Под тяжестью собственного веса, а также постоянной и переменной нагрузки балки могут достигать предела допустимого нормами прогиба. Если прогиб находится в пределах 1:300, то значение прогиба считается нормальным, но если показатели больше, то балку усиливают.

Часто требуется сделать из чердака мансарду или жилое помещение, тем самым увеличится и постоянная нагрузка, и временная, и тогда автоматически требуется увеличить сечение деревянных несущих конструкций.

Приступать к восстановлению деревянных конструкций следует только после проведения детального инженерно-технического обследования здания. В процессе обследования изначально следует выявить особо опасные дефекты, которые могут привести к обрушению, а именно:

1. сильное поражение от жизнедеятельности дереворазрушающих грибов и насекомых;
2. растрескивание ответственных частей конструкции;
3. разрывы растянутых элементов (поясов, раскосов, стоек и т. д.);
4. деформации изогнутых элементов.

При незначительных биологических повреждениях древесину, сохранившую прочность, следует очистить от грибковых налетов до здоровых слоев и тщательно обработать антисептиками с последующим усилением.

Древесину, в значительной степени утратившую свои нормальные физико-механические свойства, необходимо удалить, при этом удаляется не только явно разрушенная древесина, но и прилегающая к ней на расстоянии до 0,5 м здоровая на вид [1].

Рассмотрим основные способы усиления деревянных конструкций.

Усиление деревянными накладками

Данный способ является наиболее распространенным. Он достаточно прост в исполнении, и не требует больших навыков от рабочих, совершающих установку накладок.

Накладки применяются при повсеместном, но не очень сильном повреждении древесины. Устанавливаются они с двух сторон бруса, или сверху и снизу, или по бокам, но по всей длине. Сначала все части плотно затягиваются друг к другу, а затем насквозь скрепляются. Особое внимание уделяют обработке поврежденной балки и накладок противогрибковым раствором.

Рис. 1. Усиление балки деревянными накладками

Усиление пролетов металлическими накладками (пластинами)

Также вместо деревянных накладок можно использовать стальные. Металл перед установкой следует обработать антикоррозионным раствором.

Монтаж пруткового протеза

Очень часто происходит так, что конец балки сгнивает особенно сильно, тогда ту часть обрезают и ставят на место её прутковый протез, выполненный из двух спаренных металлических ферм малого сечения (10–25 мм).

Длина протеза должна быть на 10 % больше двойной длины сгнившего конца балки, но не более 1,2 м.

Усиление балок шпренгельными затяжками

Также распространено усиление деревянных балок шпренгельными затяжками. Это металлическая система из стержней, закрепленных снизу балки, она не позволяет балке прогнуться, более чем на нормируемую величину.

Изменение условий работы конструкций

Данный способ применяется, при условии возможности установки дополнительных раскосов и стоек, которые улучшают работу конструкции, но занимают большое количество пространства.

Но задача усиления усложняется, когда конструкции здания относятся к объектам культурного наследия. Обязательное условие при этом — максимально возможная сохранность существующих конструкций, их внешнего вида. Обеспечить эти требования, при условии сохранения или увеличения несущей способности, возможно путем их армирования с использованием полимерных композитных материалов, а именно — наклеиваемые тканые материалы.

Усиление углеродным волокном является современной технологией. Представляет собой наклеивание стольких слоев углеволокна, с помощью эпоксидной смолы, сколько потребуется для обеспечения требуемых показателей жесткости.

Рис. 2. Усиление деревянной балки углеволокном

Целесообразность применения углеволокна при усилении существующих конструкций обусловлена несколькими факторами. Главный из них — это высокие прочностные характеристики, которые могут компенсировать выявленные пороки и повреждения в деревянных конструкциях.

Второе достоинство полимерных композитов состоит в их относительно малой плотности, что позволяет не увеличивать габариты и нагрузку на фундамент при усилении.

Третье достоинство — это высокая устойчивость к воздействию химически агрессивных сред, которая позволяет применять углеволокно в аквапарках, бассейнах, складах минеральных удобрений и солей.

К преимуществам полимерных композитов относится и сравнительно простой их монтаж, что важно при производстве работ на конструкции, находящейся в проектном положении и при ограниченном доступе к ней [2].

Но сдерживающим фактором расширения усиления полимерными композитами можно считать отсутствие нормативной базы и специальных руководств по проектированию, а также недостаточный объем исследований в этом направлении.

Подводя итоги можно сказать, что за годы исследований было разработано и внедрено в строительную практику множество вариантов усиления деревянных конструкций, однако, многие из них связаны с изменением статической схемы, они оказывают существенное влияние на эстетический вид конструкции и уменьшают полезное пространство в помещении. Часто это является нежелательным, а при усилении конструкций культурного наследия — недопустимым. Поэтому в таких случаях целесообразно усиление армированием, которое позволяет значительно повысить несущую способность и жесткость деревянного элемента без изменения его внешнего вида, а именно углеродное волокно.

1. Погорельцев А. А. Высокомодульные материалы, используемые в массивных клеедощатых конструкциях / А. А. Погорельцев, С. Б. Турковский, В. О. Стоянов // Современные строительные конструкции из металла и древесины: сб. научных трудов. — Одесса.- 2015. — С.106–109.
2. СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. М.: Стандартинформ, 2015. — 56с.

Как усилить деревянные балки перекрытия

Повреждённые деревянные балки, изношенные нагрузками и временем, или недостаточно прочные изначально «по проекту» — это первая причина ослабления несущей способности перекрытий, появления вибраций и скрипов полов на верхних этажах дома. Давайте разберёмся, как усилить деревянные балки и сделать прочнее конструктивные элементы перекрытия.

• Причины ослабления балок
• Наращивание площади сечения балки
• Прутковые протезы
• Армирование балок углеволокном
• Что делать, если укрепление балок невозможно

Причины ослабления балок

Необходимость укрепления балок может возникнуть в ряде случаев:

• естественный износ правильно установленного изделия;
• повреждение балки вследствие ошибок при изготовлении и монтаже;
• изменение назначения помещения, связанное с усилением нагрузки на перекрытия.

Рассмотрим данные причины подробнее. Итак, балка может прийти в неудовлетворительное состояние вследствие воздействия разных факторов, в том числе повышенного уровня влажности, резких температурных перепадов, в результате жизнедеятельности вредителей, а также простого физического износа с дальнейшим появлением трещин.

Не следует сбрасывать со счёта недобросовестность или некомпетентность строителей. Хозяин дома не в состоянии проверить качество и правильность установки элементов скрытого монтажа. Проблемы выявляются позже — уже в процессе эксплуатации помещения при ходьбе на верхнем этаже полы вибрируют или скрипят.

К основным ошибкам на этапе изготовления и монтажа балок относятся следующие:

• применение недостаточно или неверно просушенной древесины. После высыхания таких балок они покрываются трещинами;
• использование слишком тонкого бруса, что приводит к вибрации балок;
• слишком большие пролёты между балками;
• сборка балок из нескольких частей.

Если же идёт речь об изменении назначения помещения — к примеру, чердак планируется превратить в мансарду или жилой блок, то в данном случае нагрузки на перекрытие увеличатся. Очевидно, это потребует увеличения несущей способности балок.

Определить необходимость укрепления балок может неспециалист. Основным показателем при этом, кроме упомянутых вибраций или видимых повреждений, служит уровень прогиба, возникающего как под нагрузкой, так и под собственным весом балки. Прогиб может увеличиться после наращивания нагрузки — установки паркета на верхнем этаже или после завоза мебели. В таком случае балки начинают провисать, что не только чревато вибрацией перекрытий, но и может угрожать их обрушением.

Предельно допустимый прогиб балки несложно рассчитать самостоятельно. Самая простая методика — это вычисление показателя в зависимости от длины балки. В частности, уровень прогиба не должен превышать примерно одной трёхсотой части от длины изделия. К примеру, если прогиб составляет 8–10 миллиметров при длине балки в 2,5 метра — это норма. Если же он оказался большим, то, значит, пришло время укрепить или заменить балку.

Наращивание площади сечения балки

Одним из самых популярных способов укрепления балок перекрытий является наращивание их сечения установкой дополнительных деревянных накладок. В основном этот способ применяется в случаях, когда материал балок становится рыхлым вследствие естественного старения или же в результате жизнедеятельности жуков-древоточцев.

Увеличение площади сечения достигается установкой накладок из дерева толщиной не менее 50 мм на ослабленном или повреждённом участке. Отдельные специалисты утверждают, что имеет смысл лишь увеличение сечения по горизонтальным сторонам, то есть сверху и снизу балки, а наращивание толщины изделия по ширине не даёт полезного эффекта.

Перед установкой накладок, как и в случае с другими работами по укреплению балок, следует обработать ослабленные участки противогрибковыми средствами. После противогрибковой обработки нужно снизить до минимума уровень прогиба при помощи домкратов. Непосредственно монтаж накладок эффективнее осуществлять по всей длине балки. Прикрепление осуществляется при помощи болтов или шпилек насквозь.

В качестве усиливающего элемента можно использовать не только дерево, но и металл. В таком случае используются швеллеры или металлические полосы. Последние менее надёжны, чем швеллер, и могут применяться только для усиления небольших участков повреждённых балок.

Усиление пролёта балки с помощью металлических накладок производится по такому же алгоритму, как и в случае накладок из дерева, однако при этом имеет некоторые особенности. В частности, перед установкой металлические накладки обрабатываются антикоррозийным составом. Кроме того, между металлическими и деревянными частями следует устроить гидроизоляционный слой.

Прутковые протезы

В случаях сильного повреждения участков балок практикуется удаление таких зон и установка на их место прутковых протезов, сделанных из стальной арматуры. Такой метод используется по большей мере при замене торцевых элементов, которые приходят в негодность чаще всего.

В роли протезов выступают обрезки арматуры сечением от 10 до 25 мм. Длина протеза выбирается с расчётом на то, что она должна быть больше на 10%, чем двойная длина повреждённого участка балки. Есть и ограничение длины протеза — он может быть не более 1,2 м.

Перед выполнением работы следует подпереть участок, который будет укрепляться, стойкой для предотвращения возможного обрушения конструкции. Стойки и прогон опоры ставятся на расстоянии от одного до полутора метров от несущей стены. После такого временного укрепления перекрытие разбирается, а сгнивший участок балки спиливается.

Заготовка протеза заводится вертикально в перекрытие, после чего поворачивается в горизонтальную позицию. Конструкция в первую очередь надвигается на балку и затем — в нишу стены. Нужно учесть, что балки, восстановленные с применением протезов, прослужат ещё долгое время, однако прочность обновлённой конструкции, безусловно, будет ниже, чем в случае с новой балкой. Потому нагружать восстановленные балки следует по минимуму.

Армирование балок углеволокном

Помимо традиционных технологий при укреплении балок достаточно широко применяются инновационные решения, одним из которых является армирование конструкций углепластиками. Внимание: такой метод является единственно возможным способом укрепить балки в случае, если ввиду крайней стеснённости помещений или по каким-то другим причинам наращивание сечения конструкций невозможно или крайне затруднительно.

Несомненное преимущество укрепляющих элементов из углеволокна — это отсутствие необходимости оперировать с габаритными и тяжёлыми металлическими или деревянными компонентами, а также минимальная трудоёмкость работы в целом. Современные углепластики, как и любые композитные материалы, характеризуются большой прочностью и малым весом. Укрепляющие элементы из углеволокна прекрасно справляются со значительными механическими нагрузками. Они выпускаются в разных модификациях — в виде лент, ткани, нитей, пластин или листов.

Армирование балки композитами осуществляется путём наклеивания на неё углеволокна в несколько слоёв. Прикрепляемые слои углепластика прикладываются к поверхности балки друг над другом и по всей её длине. Края наклеенных полос нужно перекрыть поперечными слоями. Наклеивание армирующих компонентов производится до тех пор, пока усиленная балка не станет достаточно жёсткой для того, чтобы противостоять нагрузкам. Монтаж осуществляется с применением эпоксидного клея. После застывания слой по прочностным характеристикам иногда не уступает металлу.

Что делать, если укрепление балок невозможно

Если балки перекрытий не повреждены, однако с трудом выдерживают нагрузку и прогибаются, а их укрепление проблематично или нецелесообразно, нужно рассмотреть вариант обустройства дополнительных балок или поставить подпорки под уже существующие. В этом случае несущая способность конструкций будет усилена перераспределением нагрузки на дополнительные балки или стойки. Последние, естественно, будут передавать нагрузку на перекрытия нижнего помещения.

Новые балки-дублёры точно так же, как и существующие, закрепляются в гнезде, обустроенном в несущей стене. Установка же стоек — хоть и более простая задача, однако она зачастую сопряжена с дополнительным нежелательным эффектом — такие опоры могут загромождать пространство и мешать беспрепятственному проходу по помещению. Важна и визуальная составляющая — опоры желательно декорировать для того, чтобы они гармонично вписались в дизайн помещения.

Итак, мы рассмотрели несколько основных, наиболее распространённых способов укрепления балок. Выбор конкретного метода зависит как от степени износа конструкций и нагрузки на них, так и от умений строителя, наличия необходимого инструментария, финансовых возможностей и свободного времени мастера.

Усиление деревянного перекрытия – способы укрепить потолочные и балки второго этажа

Основным элементом чердачных и межэтажных перекрытий во многих частных домах является деревянная балка. Срок службы перекрытий из дерева ограничен ввиду свойств древесины, особенно, если она была плохо обработана или подвергалась нагрузке и воздействию влаги.

В следствие таких факторов балка перестает справляться с возложенной на нее функцией (возможно провисание, прогиб, искривление) и потребуется усиление деревянных балок перекрытия.

Помимо повреждений и утраты несущей способности балок пола и потолка (лаг, прогонов), укрепление может быть продиктовано увеличением нагрузки на перекрытие.

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

• плохое состояние балочной конструкции. Является следствием повреждение древесины. Повышенная влажность, перепады температуры, деятельность различных вредителей (жуков короедов), растрескивание – все это приводит к деформированию балки перекрытия;

• снижение несущей способности. Под собственным весом, постоянной и переменной нагрузкой балки перекрытия могут прогибаться. Согласно нормативам, если прогиб находится в пределах 1:300, то беспокоится не о чем. Например, если балка длиной 2500 мм. прогнулась на 10 мм. это соответствует нормальному значению прогиба. Если показатель прогиба больше – ее следует усилить;

• необходимость увеличения несущей способности балки. Связанная, например, с перестройкой чердака под мансарду или жилое помещение. Такая перестройка приведет к увеличению постоянных и переменных нагрузок на перекрытия второго этажа, что автоматически требует изменения сечения установленных деревянных балок.

В пределах статьи будут приведены несколько распространенных способов усиления перекрытия (ремонт, реконструкция). Но, точно ответить на вопрос, как усилить деревянные балки перекрытия может только профессионал и только после анализа состояния конструкции. Ведь в каждом случае решение будет индивидуально.

Воспользовавшись таблицей можно получить представление о том, какое сечение должно быть у балки при определенной нагрузке.

Допустимое сечение балок при нагрузке

Материал подготовлен для сайта moydomik.net

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Основные типы и методы усиления деревянных перекрытий приведены в порядке увеличения трудозатрат и длительности на выполнение работ.

Тип усиления без изменения условий работы

Усиление деревянными накладками

Способ применяется в том случае, когда дерево повреждено. Накладки устанавливаются с двух сторон от балки из бруса (по бокам или сверху и снизу), максимально плотно к ней и скрепляются (затягиваются) насквозь болтом. При этом важно обработать поврежденный участок и накладки противогрибковым раствором. В критическом случае, если участок поврежден сильно – его лучше удалить. Чтобы усилить балку нужно крепить накладку по всей ее длине.

Усиление пролетов металлическими накладками (пластинами) или прутковыми протезами

Стальные пластины используются вместо деревянных, описанных выше. Металл также нужно обработать антикоррозионным раствором. Схема устройства показана на рисунке.

Усиление пролетов балок металлическими накладками и прутковыми протезами

Усиление перекрытия углеволокном (углепластиком)

Современная технология усиления (армирование углеродным волокном). Углеволокно (ленты, листы, пластины, нити, ткань) наклеивается в несколько слоев, пока не будут достигнуты требуемые показатели жесткости балки. Удобство работы и легкость материала приводят к тому, что углепластик приобретает популярность как эффективное средство для восстановления балок и строительных конструкций.

Ниже приведена схема армирования (усиления) балок перекрытия углеволокном.

Усиление балок углеволокном Усиление балок углеволокном — схема Усиленные балки углеродным волокном

Усиление на торцах деревянными или металлическими протезами

Технология позволяет усилить балку в местах стыка с несущей стеной. Это именно то место, где, за счет перепадов температур повреждение древесины происходит быстрее.

На схеме ниже показана технология усиление протезами из швеллера, прокатного профиля

Усиление протезами из швеллера, прокатного профиля Усиление протезами из швеллера, прокатного профиля — 2

Монтаж пруткового протеза

Прутковый протез системы Дайдбекова выполняется из двух спаренных ферм, которые изготавливаются из обрезков арматурной стали сечением (диаметром) 10-25 мм. Длина протеза должна быть на 10% больше двойной длины сгнившего конца балки, но не более 1,2 м.

Устройство пруткового протеза

1. Установить временные опоры под перекрытие на расстоянии 1-1,5 м от несущей стены, состоящие из стоек и прогона.
2. Разобрать перекрытие снизу на ширину 75 см и сверху – 1,5 м от стены.
3. Отрезать поврежденный участок балки (0,5м)
4. Завести заготовку протеза вертикально в междуэтажное перекрытие и повернуть в горизонтальное положение, сначала надвигая на балку, затем, в обратную сторону задвигая в нишу стены.
5. Сместить и прибить гвоздями сдвижную планку.

Установка пруткового протеза

Усиление балок шпренгельными затяжками

Усиление перекрытий — установка шпренгелей

Тип усиления с изменением условий работы

Усиление деревянных перекрытий такими способами предусматривает существенную перестройку несущей конструкции балочных пролетов.

Изменение условий работы конструкций

Изменение схемы работы

Если нет возможности усилить деревянные балки перекрытия, можно попытаться их разгрузить, т.е., распределить нагрузку с существующих балок на дополнительно установленные элементы.

Усиление перекрытий путем установки опор под несущие балки

Опоры, подпирающие балки снизу, являются хорошим способом перераспределить нагрузку с балки на опору.

Усиление перекрытий — установка опор

Усиление перекрытий путем установки дополнительных балок

Если существующие лаги находятся в целости и сохранности, увеличить их несущую способность можно посредством увеличения их количества. Установка дополнительных деревянных балок позволит увеличить нагрузку на конструкцию. Устанавливая новые лаги нужно обязательно защитить их торцы рубероидом, чтобы избежать повреждения.

Усиление перекрытий — установка дополнительных балок

Надеемся, что из приведенных способов усиления деревянных балок перекрытия вы подберете именно тот, который решит вашу проблему наилучшим образом и с минимальными затратами.