Фанера для пола – какая фанера лучше для устройства полов в доме. Расчет деревянного перекрытия Несущая способность фанеры 20 мм

Фанера - это прочный, многослойный материал из натуральной древесины. Физико-механические свойства и технические характеристики фанеры обусловлены самим процессом ее производства. А именно, нечетное количество листов тонкого древесного шпона склеиваются между собой с помощью клея.

Листы шпона располагаются таким образом, чтобы направление волокон древесины шло перпендикулярно друг другу. Это делает фанеру очень прочной на излом, растяжение и сколы (см. таблицу ниже).

Благодаря таким параметрам и доступной стоимости, устройство пола из фанеры часто используется в строительстве.

Предел прочности фанеры на изгиб

Спецификация на фанеру - таблица

Березовая, хвойная, ламинированная и комбинированная
(ТУ 5512-001-44769167-02 и ТУ 5512-002-44769167-98).

Следует отметить, что ввиду того, что фанера долгое время оставалась почти единственным доступным нашим соотечественникам материалом, она применялась повсеместно. Это, в свою очередь, привело к появлению различных видов и типов фанеры.

Разновидности фанеры

Виды фанеры определяются сферой ее назначения:

• строительная;
• мебельная;
• конструкционная;
• промышленная;
• упаковочная.

Типы фанеры зависят от применяемого в производстве клея:

• ФК - фанера водостойкая. При ее изготовлении используется кабамидный клей;

• ФСФ - фанера повышенной влагостойкости. Здесь листы шпона склеены между собой с применением фенолформальдегидного клея;

• ФБА - фанера неводостойкая. В данном случае для склеивания шпона использовался альбуминоказеиновый клей. Фанера ФБА обладает незначительной влагостойкостью, но очень ценится теми, кто на первый план выводит экологичность материала;

• ФБ - фанера, которая благодаря применению бакелитового лака может применяться в особенно влажных условиях и в воде.

И это только основные виды фанеры. Выделяют еще много ступеней классификации, в зависимости от толщины листа, количества слоев, вида древесины, сорта, степени отделки и вида дополнительной обработки.

1. Использование фанеры для устройства пола «+» и «-»

Преимущества фанеры:

• фанера, в отличие от ОСБ и ДВП относится к натуральным материалам, а не переработанным отходам производства. Следовательно, она более экологична;

• показатели влажности фанеры находятся в пределах 12-15%;

• фанера принимает на себя основной удар от переменных нагрузок. Таким образом, стяжка сохраняет свою целостность, а древесина получает микротрещины. Впрочем, они на качество пола не оказывают влияния;

• благодаря тому, что фанера изготавливается из древесины, она лучше контактирует с напольными покрытиями. Как следствие, срок эксплуатации последних увеличивается;

• фанера дает возможность получить пол, который будет соответствовать заданным характеристикам (плоскостность, качество поверхности) с меньшими затратами времени и ресурса;

• укладка фанеры на пол не требует особой подготовки и может выполняться в несколько этапов;

• фанера играет роль своеобразного утеплителя, позволяя снизить теплопотери через бетонную стяжку и плиты перекрытия;

• при значительном перепаде высоты по полу, использование стяжки не рекомендуется ввиду большого веса и стоимости. А вот фанера, напротив, будет идеальным вариантом;

• в зависимости от сорта и качества шлифовки, фанера может быть использована при устройстве чернового и чистового пола.

Но:

• фанера не подходит для помещений с существенным перепадом температур (например, для дач или домов не постоянного проживания), а также с высоким уровнем влажности (в ванной, бане, сауне, бассейне).

2. Какую фанеру стелить на пол

Для начала стоит уточнить два важных фактора.

• Первый момент - для какого вида пола предназначена фанера . Ведь пол, по сути, представляет собой двухслойную конструкцию, которая состоит из чернового (подкладочного) и чистового (лицевого) слоев покрытия.

• Второй момент - в какой комнате стелить фанеру . Так, например, в жилом помещении, а тем более спальне или детской комнате, допустимо использовать только фанеру марки ФК. В ее составе нет формальдегида. Следовательно, ее применение абсолютно безопасно, при удовлетворительных показателях влагостойкости. В производственном помещении с хорошей вентиляцией допустимо использовать фанеру марки ФСФ. Но только 1 класса эмиссии. Класс означает, что содержание формальдегида не превышает 100 мг. на 1 кг. листа фанеры.

В зависимости от вышеперечисленных моментов и будет решаться вопрос о том, какая фанера на пол лучше (какую использовать для пола).

3. Какую фанеру выбрать для пола

Выбирая фанеру на пол следует обратить внимание на параметры:

• марка фанеры . Как уже отмечалось, для жилых помещений лучше приобретать фанеру марки ФК. Ее показатели влагостойкости вполне отвечают условиям эксплуатации в жилых помещениях;

• класс фанеры (класс эмиссии). Для пола пригоден только класс Е-1;

• сорт фанеры для пола . Фанеру делят на 4 сорта. При этом стороны листа могут иметь разный сорт. Маркируется это так 1/1, 1/2, 2/2 и т.д. Для чернового пола годится фанера 3 и 4 сортов. Для чистового - 1 или 2 сорт;

• влажность фанеры . Качественным является лист с показателем влажности 12-15%;

• количество слоев фанеры . Толщина шпона в листе фанеры составляет от 1,7 до 1,9 мм. Следовательно, их количество определяет толщину листа. Чем больше слоев имеет лист, тем более прочным он является. Однако толщина фанеры выбирается с учетом ее назначения. Так для чернового пола нужна фанера толщиной 12-18 мм, для чистового 10-12 мм. При использовании фанере на производстве - не менее 25 мм. Обратите внимание, если фанера будет настилаться в два слоя, то толщина листа должна быть разделена на два;

• производитель фанеры . Европейские или отечественные производители предлагают материал хорошего качества. А вот фанера китайского производства вызывает нарекания со стороны пользователей и часто не отвечает заявленным характеристикам.

4. Укладка фанеры на пол

4.1 Фанера для чернового пола

Настелить черновой пол из фанеры - это самый быстрый, доступный и простой способ, имеющий к тому же несколько разновидностей.

.
Лист толщиной 10-12 мм. приклеивается на основание. Он используется при наличии ровной бетонной стяжки нормального качества. Главное, при укладке не забыть о деформационных швах. Зазор в 3-4 мм. между листами, а также между листом и стеной позволит фанере играть и приспосабливаться к окружающим условиям.

Такой способ монтажа может быть применен при перепаде высот. Достаточно использовать специальные крепежные элементы.

Регулируемые полы из фанеры не требуют установки лаг, а перепад высот нивелируется крепежом, расположенным под фанерой.

Материал подготовлен для сайта www.сайт

Укладка фанеры на лаги или на балки перекрытия .

Фанера, толщиной свыше 12 мм. крепится на подготовленное основание. Способ трудоемкий, обычно используется тогда, когда нужно утеплить пол или же поднять его на определенную высоту.

позволяют установить лист фанеры так, чтобы он мог компенсировать перепад высот по полу.

Довольно распространенной является ситуация, когда частично потеряли внешний вид, но тем не менее не вызывают нареканий. Тогда на них сверху укладывается напольное покрытие.

Но, чтобы чистовое покрытие не пришло в негодность, на доски следует уложить промежуточный пол (в данном случае, фанеру), который выровняет поверхность.

Укладка фанеры на деревянный пол выполняется с использованием метизов и отличается простотой и высокой скоростью выполнения работ.

Для того чтобы фанера, уложенная под ламинат, под линолеум или выполняла свои функции длительный период нужно придерживаться таких правил установки:

• надежно закрепить все листы с учетом деформационных зазоров;

• шляпки метизов «утопить» в лист;

• снять неровности при помощи шлифмашины;

• зашпатлевать углубления и трещины;

• уложить подложку.

А вот укладка фанеры под деревянный пол абсолютно не требуется. Ввиду массивности половой доски она может быть уложена на лаги или на ровную бетонную стяжку.

4.3 Чистовой пол из фанеры

Умельцы могут создать из фанеры настоящий дворцовый паркет. В этом случае, выдвигаются особые требования к качеству фанеры. Допускается использование только первого сорта, поверхность лицевой стороны листа должна быть шлифованной. Для создания красивого узора, фанеру обрабатывают морилкой, а уложенный фанерный паркет шлифуют и вскрывают несколькими слоями паркетного лака.

5. Фанера для пола - защита, эксплуатация и хранение

Чтобы пол из фанеры служит вам верой и правдой долгое время, нужно предусмотреть защиту листов еще на этапе монтажа. Работая с фанерой нужно учитывать:

• фанера нуждается в акклиматизации . Только купленный материал не стоит использовать сразу же. Ему нужно дать время отлежаться в тех условиях, в которых он будет эксплуатироваться.

  Период выдержки зависит от того, где, как, в каком положении, при каком температурном режиме и уровне влажности хранилась фанера. Период акклиматизации может составлять:

• сутки. Если разница температуры и влажности в месте продажи и установки минимальна, а листы хранились в сухом помещении, на ровной поверхности в горизонтальном положении;

• 3-5 дней. Если разность превышает 5-8°C и 10% (температура и влажность, соответственно);

• свыше недели. Если отклонения существенны или листы немного деформированы. Последнее устраняется путем придавливания стопки с листами тяжестями и использованием большего количества метизов на 1 м.кв. листа.

• сырость разрушает фанеру . Резкие колебания влажности могут нанести серьезный урон древесине, из которой изготовлена фанера. При этом постоянная влажность в помещение не может быть выше 70%, а кратковременная - 80%. Укладка фанеры на влажное основание недопустима. Чтобы проверить уровень влажности деревянного основания используют специальный прибор. А бетонное накрывают пленкой на сутки. Наличие конденсата под пленкой говорит о том, что с монтажом фанеры стоит повременить;

• укладываются листы фанеры при температуре 20-30°С . В этом случае лист находится в оптимальных для себя условиях;

• дополнительная обработка улучшает эксплуатационные характеристики фанеры . Так, например, антибактериальная грунтовка защитит лист от воздействия грибков и микроорганизмов. Пропитка шпатлевкой на основе ПВА повысит показатель ее влагостойкости. А нанесение акрилового лака увеличит прочность поверхностного слоя.

Заключение

Ознакомившись с видами и типами фанеры для пола, а также с нюансами ее выбора, хранения и правилами укладки, вы можете с уверенностью сказать, какая фанера лучше подойдет для устройства пола.

Фанера - древесный материал, состоящий из склеенных между собой листов лущеного шпона. Фанера формируется из нескольких листов шпона при взаимно перпендикулярном расположении волокон древесины в смежных листах. Также выпускается однонаправленная фанера, при производстве которой слои шпона располагаются в одном направлении. Количество слоёв фанеры может колебаться от 3 до 23.

При конструировании фанеры соблюдают следующие правила:

• лист фанеры должен быть симметричным относительно среднего слоя
• число слоёв шпона в фанере обычно нечетное.

Толщина шпона, применяемого для наружных слоев фанеры, не превышает 3,5 мм, а внутренних слоев - 4 мм.
Специальные свойства фанеры придают за счет использования различных смол и лаков.

По водостойкости различают три вида фанеры:

1. ФК – фанера склеивается карбамидной смолой. Используется внутри помещений.
2. ФСФ - фанера склеивается фенольной смолой. Используется как внутри помещений так и снаружи.
3. ФБ – бакелизированная фанера – пропитывается бакелитовым лаком, после чего склеивается. Используется в тропическом климате, агрессивных средах и морской воде.

По степени механической обработки поверхности фанеру подразделяют на:

• НШ - нешлифованную;
• Ш1 - шлифованную с одной стороны;
• Ш2 - шлифованную с двух сторон.

Фанера так же подразделяется по видам древесины, из которой она изготовлена: фанера березовая, хвойная и комбинированная. Фанера считается сделанной из той породы, из которой сделаны её наружные слои.

	Высокие физико-механические свойства березы в сочетании с многослойной структурой обеспечивают необычную прочность фанеры. Немаловажны такие свойства, как теплые оттенки и красивая структура древесины.
	Данный вид фанеры производится в основном из сосны, свойства которой обеспечивают не только привлекательный и гармоничный вид, но и отличные показатели прочности при невысоком весе, что успешно используется в домостроении.
	Привлекательный внешний вид наряду с привлекательной ценой (за счет чередования слоев из хвойного и березового шпона) делают целесообразным использования фанеры в мебельном производстве, внутренней отделке помещений и спортивных залов, оформлении конструкционных решений.
	Ламинированная поверхность плиты создает высокую устойчивость к различным природным и химическим условиям, что делает ламинированную фанеру незаменимой при производстве (формы многоразовой бетонной опалубки, обшивка и полы автофургонов и т.д.)

Для всех видов фанеры обязательно указание класса эмиссии свободного формальдегида Е1 и Е2 (соответственно до 10 или от 10 до 30 мг/100г сухого продукта).

Качество фанеры оценивается также по пределам прочности при скалывании, статическом изгибе, растяжении образцов, содержанию влаги, наличию, структуре, цвету сучков, наличию дефектов.

По толщине фанерные листы (плиты) выпускаются от 4 до 40 мм.

Сортность фанеры определяется количеством сучков на 1 кв.м поверхности наружного листа и обозначается римскими цифрами от I до IV или латинскими буквами «А», «В», «С» и их сочетаниями.

	Сорт I - практически без дефектов, допускается лишь несколько здоровых сросшихся сучков диаметром до 8мм и незначительные коричневые прожилки.
	Сорт II - допускается починка поверхности листа. Сучки и открытые дефекты заделываются вставками из шпона. Покрывается различными отделочными материалами и красками.
	Сорт III - этот сорт включает листы фанеры, отбракованные от сорта II(ВВ). Предназначается для изготовления конструкций, скрытых от внешнего обзора, различной специальной тары и упаковки.
	Сорт IV - допускаются все производственные дефекты. Сучки допускаются в неограниченном количестве, гарантируется только хорошая склейка. Используется для изготовления прочной тары и упаковки.

Физико-механические показатели

Стандартный размер фанеры: 1525х1525 мм
Размеры, мм (дюймы): 1525x1525 (60x60), 1525x1270 (60x50), 1270x1525 (50x60), 1270x1270 (50x50), 1525x1475 (60x58), 1475x1525 (58x60), 1475x1475 (58x58), 1830x1525 (72x66), 1830x1475 (72x58), 1830x1270 (72x50).

Марка: ФК, ФСФ
Толщина, мм: 3; 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12; 15; 18; 21; 24; 27; 30.
Стандартный размер: 1250(1220)x2500(2440), 1525x3050 мм
Размеры, мм: 1250x2500, 1220x2440, 2500x1250, 2440x1220, 1525x3050.

Марка: ФСФ Толщина, мм: 4,0; 6,5; 9; 10; 12; 15; 18; 21; 24; 27; 28; 30; 35; 40.

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.

Номинальная толщина фанеры, мм	Слойность фанеры, не менее	Шлифованная фанера		Нешлифованная фанера
		Предельное отклонение, мм	Разнотолщинность	Предельное отклонение, мм	Разнотолщинность
Фанера 3 мм	3	+0,3/-0,4	0,6	+0,4/-0,3	0,6
Фанера 4 мм	3	+0,3/-0,5		+0,8/-0,4	1,0
Фанера 6 мм	5	+0,4/-0,5		+0,9/-0,4
Фанера 9 мм	7	+0,4/-0,6		+1,0/-0,5
Фанера 12 мм	9	+0,5/-0,7		+1,1/-0,6
Фанера 15 мм	11	+0,6/-0,8		+1,2/-0,7	1,5
Фанера 18 мм	13	+0,7/-0,9		+1,3/-0,8
Фанера 21 мм	15	+0,8/-1,0		+1,4/-0,9
Фанера 24 мм	17	+0,9/-1,1		+1,5/-1,0
Фанера 27 мм	19	+1,0/-1,2	1,0	+1,6/-1,1	2,0
Фанера 30 мм	21	+1,1/-1,3		+1,7/-1,2

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.

Длинa (шиpинa) лиcтoв фaнepы	Пpeдeльнoe oтклoнeниe
1200, 1220, 1250	+/- 3,0
1500, 1525, 1800, 1830	+/- 4,0
2100, 2135, 2440, 2500	+/- 4,0
2700, 2745, 3050, 3600, 3660	+/- 5,0

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.

Наименование показателя	Толщина, мм	Марка	Значение физико-механических показателей
		ФСФ, ФК
Влажность фанеры, %	3-30	ФК, ФСФ	5-10
Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев, МПА, не менее	7-30		25
Предел прочности при растяжении вдоль волокон, МПА, не менее	3-6,5		30
Твердость, МПа	9-30		20
Звукоизоляция, дБ	6,5-30		23,0
Биологическая стойкость, класс опасности	3-30		5fDa, St

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.

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)

Древесные породы	Коэффициент m n для расчетных сопротивлений
	растяжению, изгибу, сжатию и смятию вдоль волокон R p , R и, R с, R см	сжатию и смятию поперек волокон R с90 , R см90	скалыванию R ск
Хвойные
1. Лиственница, кроме европейской	1,2	1,2	1,0
2. Кедр сибирский, кроме кедра Красноярского края	0,9	0,9	0,9
3. Кедр Красноярского края	0,65	0,65	0,65
4. Пихта	0,8	0,8	0,8
Твердые лиственные
5. Дуб	1,3	2,0	1,3
6. Ясень, клен, граб	1,3	2,0	1,6
7. Акация	1,5	2,2	1,8
8. Береза, бук	1,1	1,6	1,3
9. Вяз, ильм	1,0	1,6	1,0
Мягкие лиственные
10. Ольха, липа, осина, тополь	0,8	1,0	0,8
Примечание: коэффициенты m n , указанные в таблице, для конструкций опор воздушных линий электропередачи, изготавливаемых из не пропитанной антисептиками лиственницы (при влажности ≤25%), умножаются на коэффициент 0,85.

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)

- расстояние между несущими стенами;
E - модуль упругости. Для древесины не взирая на породы согласно п.5.3 СП 64.13330.2011; при расчете по предельным состояниям второй группы это значение обычно принимается равным 10000 МПа или 10х10 8 кгс/м² (10х10 4 кгс/см²) вдоль волокон и Е 90 = 400 МПа поперек волокон. Но в действительности значение модуля упругости даже для сосны еще колеблется от 7х10 8 до 11х10 8 кгс/м², в зависимости от влажности древесины и времени действия нагрузки. При длительном действии нагрузки, согласно п.5.4 СП 64.13330.201, при расчете по предельным состояниям первой группы по деформированной схеме нужно использовать коэффициент m дс = 0,75. Мы не будем определять прогиб для случая, когда временная нагрузка на балку длительная, балки перед установкой не обрабатываются глубокой пропиткой, препятствующей изменению влажности древесины и относительная влажность древесины может превысить 20%, в этом случае модуль упругости будет около 6х10 8 кгс/м², но значение это запомним.
I - момент инерции, для доски прямоугольного сечения.

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.