Правильное крепление бруса к бетону своими руками: к стене, к потолку, к полу
Необходимость выполнить крепление бруса к бетону может появиться в самых разных случаях – при монтаже полов, выполнении отделки стен, реализации других задач в процессе ремонта и строительства. Древесину к бетонной поверхности можно крепить несколькими методами, выбор зависит от условий эксплуатации, состояния материалов, планируемых нагрузок и массы других факторов.
В устройстве пола деревянный брус еще называют лагами. Их монтируют при необходимости уложить финишную отделку. Для крепления к полу и стене выбирают разные технологии. До начала работ важно все тщательно изучить, выполнить расчеты, составить проект, подготовить поверхности, а потом четко и правильно смонтировать конструкцию, которая будет надежной, прочной и долговечной.
Основные методы крепления бруса к монолиту из бетона – это применение различных видов крепежных элементов (дюбели, анкерные болты, саморезы, шурупы, гвозди из пластика, металла), а также посадка элементов на клей, монтажную пену. Могут применяться П-образные скобы, уголки из металла, деревянные шплинты.
Установка лаг на бетонное основание: крепить или нет?
Обычно лаги кладут на бетонную основу для дальнейшего настила фанеры или досок. В зависимости от ситуации и конструкции, которая в будущем будет собираться, брус может требовать жесткого крепления либо же предполагать отсутствие жесткой связи. Тут многое зависит также от того, что расположено под бетонным основанием.
Если снизу есть соседи, лучше исключить жесткий крепеж, так как это негативно скажется на звукоизоляции. В многоэтажных домах под лаги монтируют виброгасящие прокладки из резины, которые выравнивают пол и позволяют установить лаги на определенном уровне. Такие же прокладки монтируются между стенами и торцами бруса. Так удастся добиться максимальной звукоизоляции, и соседи не будут жаловаться на громкий топот.
При отсутствии жесткого крепления лаг все равно пол будет надежным – вполне достаточно фиксации резиновыми прокладками. Да и уложенный сверху материал (фанера, доски, ОСБ и любые другие листы) качественно стянет конструкцию. Дополнительную жесткость обеспечит установка мебели.
При желании исключить такой риск можно крепление деревянного бруса сделать составным – взять 2-3 доски, которые дадут в сумме нужное сечение, объединить их в брус саморезами или гвоздями, забитыми в шахматном порядке с двух сторон. Выкладывая доски, следят за тем, чтобы годовые кольца дерева были направлены одно к другому. Сращенный брус не поведет точно, да и экономия получится заметной – три доски по 5х2.5 сантиметра обойдутся дешевле бруса 5-7.5 сантиметра сечением.
Обязательно крепить брус к бетонной стене нужно в частном доме, где пол выполнен в виде бетонной стяжки. Если это стяжка черновая, то она призвана отсечь грунтовые воды. Если же их уровень нормальный, стяжку по грунту в качестве основания для лаг не делают – в таком случае проще сложить столбики из кирпича или камня и опереть на них лаги.
Крепить лаги к бетонному полу можно жителям первых этажей – в их случае добиваться высокого уровня звукоизоляции не обязательно, тут основными выступают задачи утепления и гидроизоляции. Кроме того, обязательно крепят брус к стенам (где он выступает в качестве обрешетки для монтажа различных материалов), к потолку. В этих случаях исключений нет и тут задача состоит в выборе оптимального метода крепежа, правильного выполнения всех работ.
Как закрепить лагу к бетонной стене
До того, как закрепить брус к стене, следует учесть предполагаемые нагрузки на конструкцию и выбрать один из подходящих методов. Самых популярных способов два – монтаж на раствор алебастра/гипса либо с применением клея и шурупов/анкеров. Для конструкций, призванных выдерживать небольшой вес и нагрузки, выбирают вариант с гипсом, для большей надежности используют анкеры.
Крепление бруса к бетону
Задумываясь о том, как прикрепить дерево к бетону, стоит рассмотреть виды крепежей. Подойдут даже обычные шпильки или дюбеля. Для плотного и прочного бетона выбирают нагеля или шпильки, для не очень надежного лучше брать дюбеля. Нагели – хороший выбор, но для работы с их шестигранной шляпкой понадобится специальный инструмент с головками нужного размера.
Нельзя экономить на крепежах – нужно следить, чтобы четко была нарезана резьба, металл был не перекаленным, прочным. Также допускается применять быстрофиксирующий анкер-гвоздь – стальной крепеж, который фиксируют в просверленное отверстие, но тут нет необходимости в заглушке (она уже есть, так как вокруг стержня создана металлическая оболочка, она расширяется при забивании гвоздя, который удерживает брус за счет распирающей силы).
Крепление регулируемых лаг
Крепление бруса без сверления и крепежа
Крепление бруса без крепежа и сверления предполагает просто установку его на прокладки. Если же такой метод кажется недостаточно надежным, можно применить фиксацию бетоном. Замешивают полусухой раствор из цемента и песка марки М250 либо выше (на часть цемента берут 2.5-3 части песка), выкладывают кучками вдоль стен там, где будут смонтированы лаги.
Шаг выбирают в соответствии с толщиной бруса. Чем его сечение больше, тем реже требуется опора. Для бруса 5х5 сантиметров шаг должен быть 40-50 сантиметров, для 10х5 – шаг 60 сантиметров, под 15 сантиметров делают 80 шаг. Высота цемента должна быть выше уровня нижнего края бруса. Далее брус выкладывают на смесь, придавливают, ровняют, дают схватиться. Брус фиксируется и лаги получаются надежными.
Крепление уголками
Данный метод не очень правильный, но вполне рабочий и дает возможность не жертвовать высотой помещения. Брус крепят к бетону монтажными уголками, сделанными из качественной стали, с просверленными предварительно отверстиями. Уголки размещают по обеим сторонам бруса (допускается в шахматном порядке либо один напротив другого).
По линии крепят уголки к полу, потом брус по краям по уровню, далее выравнивают середину. Тут придется повозиться: скорее всего, придется придавливать или поднимать брус. После закрепления посредине промежуточные выставить проще (если брус не покрученный, а ровный). Выставив с одной стороны, уголки монтируют с другой, делая конструкцию устойчивой.
Применение специализированных клеев
Специализированные клея подходят для случаев, когда нужно прикрепить нетолстый брусок к бетонной стене или другой поверхности – вес деталей должен быть небольшим, нагрузки на конструкцию – тоже. Правильно подобранный клей хорошо зафиксирует любую конструкцию.
Монтажная пена
Подходит лишь состав повышенной прочности, применяется в монтаже подоконников, стеновых панелей, напольных покрытий.
Из недостатков данного варианта монтажа можно указать длительный срок высыхания пены. В течение 5 минут нужно держать деталь в нужном положении, чтобы она не отошла от бетонной поверхности. Чтобы обеспечить оптимальный контакт поверхностей, которые склеиваются с пеной, их нужно немного намочить водой.
Подготовка поверхности – залог успеха
До начала работ очень важно правильно подготовить древесину и особенно бетонную поверхность. Обязательной подготовка является при фиксации бруса на бетон при помощи клеевых составов, монтажной пены. Чтобы обеспечить должное качество сцепления, брус и бетон должны быть обеспыленными, гладкими, обезжиренными.
В таком случае клеящие составы сильно впитываются до момента, когда сцепление становится достаточно прочным и надежным. Для снижения количества пор в бетоне поверхность покрывают грунтовками глубокого проникновения: они впитываются в пористую структуру, застывая там и закрывая микропоры. Далее дерево клеят к бетону в строгом соответствии с инструкцией.
Если планируется применять соединение на крепежные элементы, можно не пропитывать бетон грунтовкой.
Крепеж с применением дюбелей
Дюбеля применяют для крепления мелких элементов и конструкций небольшого веса, на которые не будут воздействовать большие нагрузки.
Вывод
Методов крепления бруса к бетону существует множество и для обеспечения качественного, надежного, долговечного сцепления нужно учитывать массу факторов. Применяют монтажную пену и клеевые составы, разные виды крепежей. Также допускается вообще не крепить брус в отдельных случаях, применяя в конструкции резиновые прокладки.
Перед применением клеящих составов и пены очень важно правильно подготовить бетонную поверхность, для механических крепежей готовить ничего не нужно – достаточно очистить от мусора и пыли.
Крепление бруса к стене
Крепление бруса к стене — не простой вопрос. Брус всегда был популярен в строительстве частных домов. В настоящее время все чаще появляются строительные материалы с новыми свойствами, развиваются технологии. Комбинация бруса с новыми стройматериалами и монтажными системами иногда вызывает вопросы — каким же образом технически правильно будет выполнить крепления бруса к разным поверхностям?
Для крепления необходим крепежный материал. Сегодня имеется множество видов крепежа для любых соединений элементов. Их отличия — область применения и технические характеристики, которые регламентируют допустимую нагрузку на крепежный элемент и технологию крепежа.
Уголковые крепежные элементы из металла имеют отверстия для крепления саморезами, гвоздями или дюбелями. Металлы для уголков применяются не подверженные окислению и достаточно прочные. Запас прочности уголка нужно принимать не менее 2, то есть уголок должен выдержать вес в два раза больше, чем вес элемента, который будет на него опираться. При этом нужно еще учесть и посчитать, какие конструкции будут опираться на этот брус.
Деревянные брусья крепят к стенам с разными целями — чтобы укрепить на этих стенах навесную мебель, книжные полки или декоративные элементы интерьера, а также бытовую технику. При установке дверных коробок, для облицовки снаружи и внутри, для устройства козырька над входной дверью или навеса для веранды также нужно делать крепления бруса к стенам. Главное, сначала нужно определиться с материалом этой стены, и подходить к газобетонным блокам, гипсокартонной облицовке и стене из кирпича, конечно, придется совсем по-разному.
Выбор способа крепежа зависит от материала стены и особенностей создаваемой конструкции. Конечно, в контексте газобетона речь не о том, чтобы крепить прогоны из бруса к стенам из ячеистобетонных или керамических блоков, это невозможно без устройства армопояса или усиливающих опору конструкций, а только о креплении брусков, например, для обрешетки под гипсокартон.
Также речь не о том, чтобы крепить брус к кирпичным и бетонным стенам для устройства перекрытий или полов с лагами из бруса, поскольку в этих конструкциях брус и его крепление должны нести значительные нагрузки. Конструкция крепления бруса при этом — монтаж в стену в процессе кладки или бетонирования, или опирание на армопояс.
Торец бруса дополнительно пропитывают огнебиозацитным составом перед замоноличиванием или закладкой в стену и защищают слоем гидроизоляционного материала. Антисептики на масляных основах применять не рекомендуют, поскольку они затрудняют испарение влаги. Концы деревянных балок срезают под 70 град, для того, чтобы влага лучше испарялась. Зазор между стеной ниши и балкой обязателен, в него закладывается теплоизоляция, поскольку балка опирается на наружную стену.
При укладке балок из бруса на армопояс их крепят специальными анкерными пластинами, покрытыми антикоррозионным составом.
Уголковый крепеж применяют для крепления бруса к бетонным и кирпичным конструкциям. Надежное и прочное соединение возможно при использовании качественных уголков из металла, способного выдерживать нагрузку.
Крепление бруса к бетонной и кирпичной стене
Сверлить кирпич следует осторожно, строго под прямым углом, не «расшатывая» сверло, чтобы не расколоть кирпич. Раскол может вызвать осыпание кирпича. при попадании в полость кирпича придется воспользоваться дюбелем анкерного типа, который при заворачивании в стену образует узел, или распорным дюбелем. Закручивают дюбель осторожно. Механические анкера для устройства креплений деревянных брусьев к кирпичным стенам намного лучше саморезов и гвоздей, и технологически, и по прочности крепления.
Для бетона нужна дрель с функцией перфоратора и прочные пластмассовые дюбеля под саморезы, иногда перед забивкой пластикового дюбеля в стену его дополнительно смазывают клеем.
Крепление бруса к деревянной стене
Применяют перфорированные крепежные элементы уголкового типа или плоские. Крепежные детали различаются размерами, толщиной металла и покрытием. Используются гвозди, саморезы и шурупы. Для больших гвоздей предварительно засверливают отверстия, особенно при работе с высушенной древесиной.
Крепление к стене из газобетона и гипсокартону
Газоблоки материал мягкий, для них подходят шурупы с резьбой на всю длину, но лучше пользоваться анкерами, механическими или химическими. Чтобы качественно установить анкер с гнущимися ребрами или клиновидный, предварительно засверливают отверстие диаметром чуть больше анкера. Один из видов анкеров отлично подходит для пустотелых блоков и блоков из ячеистых бетонов — пеноблоков, газоблоков и др. Основные «детали» анкера — стальная гильза, имеющая ребра и гайка на конце. Когда винт вкручивают в гильзу, ребра гнутся и раздвигаются, образуя «бабочку», которая надежно удерживает анкер внутри материала.
Для крепления бруска к газобетону или гипсокартону анкерный способ крепления самый прочный, хотя и затратный. Все зависит от плотности (марки) газобетона и от требуемой нагрузки. Для крепления обрешетки может быть достаточно применить механические анкеры — клиновидные или типа «спиральные гвозди». Последние удобны тем, что их монтируют в стену из газобетона, забивая обычным молотком. При забивании спиральный гвоздь вворачивается в блок, не нарушая его пористую структуру.
Дюбель, похожий в рабочем положении на спицы полураскрытого зонтика, носит ласковое имя Молли и отлично подходит для крепления деревянных брусков к перегородкам из гипсокартона, с целью закрепить на них картины, нетяжелые полки или светильники. Молли — вид распорного анкерного болта, имеющего втулку с продольными прорезями, которая при затягивании резьбы вставляемого винта до упора складывается и превращается в зонтик. Несущая способность отличная, но это крепление имеет недостатки — удалить его можно, только выломав часть перегородки. Кроме того, с «Молли» невозможно работать в тесном пространстве.
Крепление бруса в конструкциях крыш
Лаги из бруса крепятся замковым соединением и скобами, но для крыши такая стыковка недопустима, поскольку крыша эксплуатируется в совершенно других условиях. Все элементы крыши (стропильной системы) устанавливаются согласно проекту и расчету, а крепят их специальными элементами и болтовыми системами, иногда дополнительно укрепляют скобами.
Крепление бруса на подвесе
В интерьерах иногда используют элементы декора, для которых требуется закрепить брус к потолку на свободном подвесе или же имитировать такой подвес. Иногда подвеска бруса нужна по конструктивным соображениям. Этот вид крепления выполняют посредством специального подвеса, рассчитанного на определенную нагрузку. Подвесная система такого вида может иметь дополнительную возможность регулировать высоту подвеса бруса.
Подвесы крепят к потолку дюбелями, а на брус устанавливают вторую часть крепления, затем элементы соединяют. Практика показывает, что такие крепления, вопреки ожиданиям, могут выдержать немалые нагрузки. Но все же лучше не иметь над головой подобный фактор риска, и для дизайна имитировать подвес, а брус крепить надежно, в стену. Подвесную систему в данном случае устанавливают, чтобы усилить крепление, и в дизайнерских целях, «для красоты».
Крепление кронштейнов для балконов анкерными болтами
Часто случается, что нужно пристроить балкон к существующей стене или же возвести его сразу, используя консольные балки из швеллеров для опирания балконной плиты. Это очень распространенное решение, но нужно знать некоторые нюансы, чтобы не наделать ошибок.
Начнем с теории. Есть два основных варианта крепления в строительстве: шарнир и защемление. При шарнире возможен поворот конструкции на опоре, при защемлении любой поворот заблокирован.
И есть одно простейшее правило сопромата: любая консоль (без дополнительных стоек или подкосов) должна иметь защемление на опоре. При шарнире она просто будет проворачиваться, и это приведет к аварийному состоянию конструкции. 
Теперь рассмотрим, как это защемление реализовать в натуре, а как крепить кронштейны для балконов категорически запрещено.
Недопустимое крепление швеллера анкерными болтами к стене
Если вы приварили швеллер к пластине, а эту пластину закрепили к стене четырьмя распорными анкерами (или другим количеством анкеров – не имеет значения), это будет шарнир. Болты испытывают выдергивающее усилие, пластина – гибкая, все это приведет к повороту балки на опоре. Это не мгновенное разрушение конструкции, а растянутое во времени. Поначалу поворот происходит очень медленно и незаметно, но он постоянно увеличивается – и это будет происходить до критического момента, когда самый слабый элемент в конструкции не выдержит и вызовет аварийное состояние. И каким бы надежным и мощным ни был швеллер, если узел его крепление не надежен, вся конструкция считается аварийной.
Недопустимое крепление кронштейна из швеллера к существующей стене
Если вы выбьете в существующей стене нишу (не важно, на всю толщину стены или не на всю), приварите к швеллеру пластину и уложите все это на пластичный раствор, а нишу потом забетонируете (или заполните раствором), то такой вариант тоже является шарниром. Чем меньше глубина заделки в стену, тем больше возможности у швеллера повернуться, и тем быстрее возникнет аварийное состояние. Но даже если заглубить швеллер на всю толщину стены, все равно у него останется возможность поворота, т.к. качественного заполнения раствором не получится при малых размерах ниши, швеллер под нагрузкой будет выкрашивать этот раствор и стремиться выскочить из гнезда. Такой вариант крепления возможен только для балки, опирающейся двумя концами, или для балкона с подкосом или стойкой на конце.
Крепление швеллера к стене – швеллер сверху
В данном варианте швеллер приваривается к пластине, которая крепится анкерными болтами к монолитному поясу (или монолитной подушке). Помимо этого важно заанкерить верхнюю часть швеллера, чтобы препятствовать повороту. Для этого к нему приваривается сверху уголок, который будет заделан в кладку стены, служащей в том числе пригрузом для швеллера. Уголок – это один из вариантов анкеровки. Можно также к верхней полке швеллера приварить металлический элемент, который в свою очередь будет приварен к закладной детали в монолитном поясе или в перекрытии. Главное – создать надежный анкер, препятствующий повороту швеллера.
Следует обратить внимание, что для надежной конструкции балкона нужно не только выполнить расчет швеллера, но и расчет узла его опирания. Рассмотрим это на примере.
Пример. Расчет консольной конструкции балкона в виде швеллерной балки без подкоса и узла опирания швеллера.
Дано: балкон шириной 1,2 м, швеллеры установлены с шагом 1,1 м, толщина балконной монолитной плиты по швеллеру 80 мм, пол – керамическая плитка на растворе (общая толщина 30 мм).
Определить: номер швеллера; запроектировать узел опирания консоли.
Собираем нагрузку на швеллер (на один погонный метр)
Схема расположения нагрузки на швеллер:
Как видно, постоянная нагрузка распределена вдоль всего швеллера, а вот временная (согласно п. 10а таблицы 6 ДБН «Нагрузки и воздействия») распределена по краю балкона на полосе шириной 0,8 м.
Определим максимальный нормативный и расчетный момент для консоли (максимальный момент будет расположен у опоры).
Моменты от постоянной нагрузки равны:
М = qL², где L – расчетный пролет балки (для консоли он равен расстоянию от конца консоли до стены).
Нормативный момент от постоянной нагрузки равен:
Мн,пост = 320∙1,1² = 387 кг∙м.
Расчетный момент от постоянной нагрузки равен:
Мр,пост = 365∙1,1² = 442 кг∙м.
Чтобы определить максимальный нормативный и расчетный моменты для консоли от временной нагрузки (распределенной не по всей балке), воспользуемся справочной таблицей 14.1 (Улицкий «Железобетонные конструкции»)
Для нашего случая а = 0,8 м, х = L, момент нужно определить в точке В.
Нормативный момент от временной нагрузки равен:
Мн,врем = 480∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 269 кг∙м.
Расчетный момент от временной нагрузки равен:
Мр,врем = 580∙0,8(1,1 – 0,8/2) = 325 кг∙м.
Суммируем моменты от постоянной и временной нагрузок, получая итоговые моменты для расчета:
Мн = 387 + 269 = 656 кг∙м.
Мр = 442 + 325 = 767 кг∙м.
Определим требуемый момент сопротивления швеллера:
Проверим жесткость консоли (согласно ДСТУ «Прогибы и перемещения» при проверке прогиба для консоли значение L нужно удваивать).
Мн∙L/(10EI) = 656∙2∙120/(10∙21000∙174) = 0,004 = 1/232 2557 кг). Это очень приличный диаметр болтов, крепление только болтами – достаточно расходный способ.
После того, как определена марка болтов, следует проверить ограничения по установке этих болтов.
Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М20 до края бетона должно быть с = 140 мм. У нас 50 мм. Это означает, что необходимо сдвигать узел крепления в сторону центра стены, если нам позволяет это сделать ширина стены.
Случай 2. Рассмотрим вариант узла опирания консольной балки с приваркой к швеллеру анкерующего уголка №50 длиной 300 мм, при этом уголок удерживается кирпичной кладкой подоконной части (высота кладки 800 мм, толщина 250 мм). Швеллер закреплен четырьмя болтами HST М8.
В данном случае расчетный момент Мр воспринимается конструкцией узла в двух вариантах: слева показывается восприятие момента болтами, работающими на сжатие и на вырыв под действием пары сил F (эта пара сил представляет собой момент); а справа показано восприятие момента анкерным уголком и болтами (уголок восрпринимает горизонтальную силу, пытающуюся его выдернуть из кладки вместе с балкой, а болты при этом работают на срез, воспринимая горизонтальную силу в противоположном направлении). Наша задача – проверить, какой момент воспринимается конструкциями в каждом из вариантов, затем сложить эти моменты и сравнить их с расчетным моментом Мр, действующим на конструкцию.
Определим момент, воспринимаемый болтами, работающими на вырыв и на сжатие.
У нас имеется четыре анкерных болта М8, на которые действует усилие от момента. Момент М по простой формуле раскладывается на пару сил – две силы F, одна из которых пытается оторвать балку вверх (вырвать два болта), а другая одновременно придавливает балку вниз (сжимает два других болта). Вместе эти две силы и представляют собой искомый момент М1. Причем, взаимосвязь между силами и моментом передается через расстояние между болтами: М1 = Fa. То есть, чем больше расстояние между болтами, тем меньше будет в них усилие от момента.
В нашем случае балка заходит в стену на 270 мм, расстояние между болтами 150 мм, расстояние от края стены до болта 70 мм.
Сжимающее усилие нас не интересует, т.к. болты на сжатие работают очень хорошо, а вот вырыв нужно проверить.
Воспользуемся Руководством по анкерному крепежу фирмы Hilti (его можно свободно скачать у них на сайте), определим расчетное сопротивление вырыву для анкер-шпильки М8 HSТ. Это и будет наша сила F = 5 кН = 500 кг.
Найдем момент, который могут выдержать болты М8, с учетом того, что болтов, испытывающих усилие отрыва, два:
М1 = F∙2a = 500∙2∙0,15 = 150 кг∙м.
Следует также проверить ограничения по установке этих болтов.
Согласно таблице «Параметры установки» минимальное расстояние от оси болта М8 до края бетона должно быть с = 50 мм. У нас 70 мм – есть некоторый запас.
Далее определим момент, который может воспринять конструкция, работающая согласно схеме, показанной на рисунке ниже.
В данном случае у нас действует момент М, но мы его раскладываем на другую пару сил: горизонтально влево действует сила F, стремящаяся вырвать уголок, а горизонтально вправо действует противоположная ей сила, стремящаяся срезать болты. Расстояние между этими силами равно высоте швеллера 100 мм.
Определим, какую силу выдержит уголок, заанкеренный в кладке. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 2100∙4,8 = 10080 кг (здесь 2100 кг/см2 – расчетное сопротивление стали). Это значительное усилие, но у нас есть и более слабые элементы.
Найдем силу F для уголка: F = Mр/a = 767/0,1 = 7670 кг.
Найдем силу F для болтов (с учетом, что их 4): F = Mр/4a = 767/(4∙0,1) = 1918 кг.
Определим, выдержит ли уголок такого сечения действующую на него силу. Площадь сечения уголка №50х5 равна 4,8 см2; 7670/4,8 = 1598 кг/см2 19,18 кН).
Минимальное расстояние от оси болта М12 до края бетона равно с = 55 мм – опорную пластину следует на 5-10 мм сдвинуть от края.
