Двутавровые балки перекрытия деревянные

Нормативные документы, строение и свойства деревянных двутавровых балок

Единственным нормативным документом, требования которого регламентируют промышленное производство несущих конструкций из древесных материалов, являются ТУ 5366-001-49828710-2001. Полки двутавров в соответствии с техническими условиями должны изготавливаться из деревянных брусьев различных сечений, а стенка — из OSB (в русской транслитерации ОСП) или фанеры.

Использование фанеры в производстве деревянных несущих элементов — абсолютно российская адаптация. Лидеры мирового производства несущих элементов из дерева для изготовления стенок используют исключительно влагостойкие модификации OSB (компании GP и Nascor) либо разновидности древесноволокнистых плит высокой плотности HDF (компания Steico).

Основным достоинством, которым обладает деревянный несущий элемент, произведенный в соответствии с ТУ 5366-001-49828710-2001, является соразмерность его прочностных характеристик и жесткости требованиям ГОСТ 20850, СНиП II-25-80, приложению 10 к СНиП Соразмерность показателей прочности и жесткости с элементами стальных и железобетонных несущих конструкций обуславливает расширение строительных сфер, в которых применяются деревянные балки.

Устройство и свойства профильных несущих элементов из древесных материалов

Двутавровый профиль несущих конструктивных элементов вне зависимости от материала, из которого они изготовлены, имеет сечение, аналогичное букве «Н» повернутой на 90°. На этом сходство, которое деревянная двутавровая конструкция имеет со стальными балками, заканчивается. Инсинуации на тему аналогичности железнодорожным рельсам несостоятельны, их следует отнести к некомпетентности авторов, которые такие аналогии проводят.

Основное различие деревянных и стальных балок заключено в целостности физической структуры. Стальные двутавры представляют собой изготовленную горячей прокаткой цельную морфологическую структуру. Двутавры из древесных материалов — структура составная, отдельные элементы которой соединены между собой с применением клеящих компаундов. Техническими условиями в качестве адгезионных материалов предусмотрены фенолрезорциноловые либо аналогичные им по свойствам смолы.

Полки двутавров изготавливаются из брусков хвойных пород дерева с сортностью не ниже второго. Для заказной балочной продукции производитель может использовать отборные сорта древесины и брусья, произведенные по клеевой технологии. При использовании любого древесного полуфабриката влажность его должна быть не более 16%. Готовое изделие не может иметь влажность, превышающую 18%.

Стенка двутавра из дерева — полоса фанеры либо ОСП. Физико-технические параметры листового древесного материала должны находиться в соответствии с нижним допустимым уровнем качественных показателей для такого типа изделий. Понятно, что отслоения, вспученность, грибковые и плесневые проявления не допускаются.

Изготовление балок и бруса изогнутой формы

В России такое производство слабо распространено, поэтому долгое время при необходимости использования гнутых балок или клееного бруса умельцы обходились собственными силами. До сих пор на строительных форумах находится минимум 3 технологии самостоятельного изготовления изогнутого клееного бруса различного сечения, причем каждый способ имеет модификации, продуманные любителями столярных и плотницких работ.

Ваймы

Простейшие столярные приспособления, выполняющие роль струбцин помогут удержать ламели в нужном положении до полного отвердения клея. Изготавливают их своими руками практически из подручных материалов. Хорошо подойдут для изготовления бруса или балок с небольшим изгибом без распаривания ламелей. Заготовки вырезаются сразу с нужным градусом искривления после чего собираются на клей и зажимаются ваймой.

Распаривание

В этом случае ламели выгибаются до нужного состояния после обработки кипятком или паром. Способ сложнее, чем предыдущий, ведь потребуется базовое оборудование и мастерская. Суть метода заключается в распаривании деревянных заготовок – ламелей, и дальнейшей их фиксации на шаблоне нужной формы. После высыхания и остывания древесина сохранит полученную форму. Тогда приступают к склейке бруса.

К плюсам метода относят возможность изгибания даже твердых пород дерева – дуба, лиственницы, карельской березы.

Изготовление гнутого бруса в заводских условиях

Удобное и простое решение – просто закажите необходимое количество изделий с выбранными параметрами у специалистов. Высокая точность оборудования, решение даже самых сложных задач и использование только сертифицированных безопасных клеевых систем – основные достоинства заказа изделий на заводе.

Порядок расчёта

Определить шаг балок деревянного перекрытия, их размеры и количество помогает предварительный расчёт. Перед проведением таких операций необходимо:

• провести замеры пролёта между несущими стенами жилого здания;
• рассчитать нагрузку, которую будет испытывать перекрытие после монтажа;
• провести расчёт сечения и шага балок по специальным таблицам.

Длина балок основания для устройства крыши состоит из размера пролёта и необходимой величины запаса в пределах 10–15 см для устройства надёжного перекрытия при опоре на стену. Длина пролёта – расстояние между внутренними частями противоположных стен в жилом доме или любой другой постройке. Самым популярным вариантом в частном строительстве считается расстояние от 2,5 до 4 м. При величине пролёта больше 6 м для монтажа перекрытия используются деревянные фермы.

Важно! Нагрузка на деревянную балку включает в себя усилия от вышерасположенных конструкций, внутреннего наполнения перекрытия, а также временных элементов (людей, бытовой техники и мебели). Точные расчёты может выполнить только специализирующаяся на этом строительная организация

При самостоятельных вычислениях отталкиваются от следующих значений:

Точные расчёты может выполнить только специализирующаяся на этом строительная организация. При самостоятельных вычислениях отталкиваются от следующих значений:

• общая нормативная нагрузка на квадратный метр перекрытия при использовании утеплителя (минеральной ваты) составляет 130 кг/м2;
• при использовании толстых досок и тяжёлого теплоизоляционного материала нормативная нагрузка увеличивается до 150 кг/м2, общая с учётом коэффициента безопасности 1,3 – до 245 кг/м2;
• в мансардном помещении на перекрытие действуют временные нагрузки от установки мебели или перемещения людей – общая нагрузка составит 350 кг/м2;
• общая нагрузка для междуэтажных пролётов не менее 400 кг/м2.

Расчет стальных балок

Проектирование металлических конструкций любого сечения, обоснование принятия меньшего сечения (облегченние) проверками согласно СНиП (СП) металлоконструкций. Детальный расчет стальных балок, монтажных узлов и стыков всех основных видов:

• Переменного под длине сечения
• Подкрановые или кран-балки
• Балки перекрытий и покрытий
• Стальные перемычки над проёмами
• Стропильные конструкции
• Обрешётка по ограждающие конструкции

Проектирование металлических балок включает в себя:

1. Рассмотрение конструктивной схемы:
   1. принятие расчётной схемы работы (разрезная, неразрезная)
   2. определение связей из плоскости изгиба
2. Определение вида сечения балки
3. Задание марки стали
4. Проверка сечения — собственно сам расчёт расчет стальной балки
5. Конструирование узлов опирания

Конструктивные схемы работы балок

Расчётная схема: а) Шарнирно-опертая балка (длина балки = расстоянию между опорами) б) Консольная балка (жестко-защемлённая балки водной опоре) в) Неразрезная балка (на одну балку приходится более 2-х опор)
По виду работы балки: а) Прямой изгиб (наличие связей при больших пролётах уменьшает сечение — тавровое сечение) б) Косой изгиб (для тавровых сечений: обычно требуется наличие связей из плоскости, не менее 2-х, при малый пролётах используется замкнутое сечение)

Основные сечения стальных балок

Сечение конструкции	Название / описания работы
	Профильная труба Примеряется в качестве обрешетки, ветровых прогонов
	Швеллер Самый распространённый вид балки, экономично применять при профилированном настиле, который скрепляет её
	Двутавр Балочный — хорошо работает когда сосредоточенная нагрузка на балку передается через балку, которая является связью. Профиль дорогой но устойчивый. Применяется что бы уменьшить высоту перекрытия. Широкополочный — тяжелый вариант балки, применяется когда есть потребность уменьшить высоту балки по архитектурным соображениям
	ЛСТК Хорошо применять при пролётах до 2,0м. Нет программ для расчёта, сложный расчёт по СП Конструкции стальные тонкостенные
	Балка с перфорированной стенкой Минус — требуется изготовление балки на заводе (увеличивается стоимость) Плюс — при пролётах 9-13м, при относительно небольшой нагрузки (снеговая) и при больших объемах можно получается экономический эффект
	С гибкой стенкой балка применяется балка при пролётах 12-18м Легче балка по сравнению с устойчивой стенкой
Балка с устойчивой стенкой применяется балка при пролётах 12-18м.
Бистальная балка с устойчивой стенкой применяется балка при пролётах 12-18м при увеличенных нагрузках. Суть балки -пояса изготавливаются из высококачественной стали, а стенка из обычной

В общем расчет стальных балок из прокатного профиля, расположенного вертикально — самый простой алгоритм. Тут справляется простые программы. Но как дело доходит до сварных конструкций, то тут и передовой софт отстаёт. Нет множество проверок устойчивости стенки и пояса и при этом нет предупреждений явных. Так же к прогонам, расхоложенных на наклонной плоскости, при отсутствии профнастила, также требует хорошего понимания его работы.

Устройство

По назначению данные конструкции разделяются на следующие виды:

• цокольные,
• межэтажные,
• чердачные.

Цокольные и чердачные перекрытия требуют усиленной теплозащиты в силу высоких перепадов температур. Для межэтажных оборудуется качественная шумоизоляция, если на верхнем этаже будут находиться жилые комнаты. Конструктивно они состоят из следующих элементов:

• балки,
• подшивное перекрытие,
• изоляционные слои,
• накат,

Второй способ устройства деревянных перекрытий: между брусьями укладываются плиты минеральной ваты. Затем поперек них прикрепляются лаги, которые обшиваются накатом. Третий способ выполняют, как 2-ой, но добавляют еще 1 слой лаг и утеплитель между ними. Таким способом осуществляется усиление несущей способности всей конструкции.

Если устанавливаются балки перекрытия в деревянном доме, следует учитывать его усадку в течение года после возведения. Избежать деформации вследствие этого можно следующим способом: сочленения брусьев с наружными стенами закрепляются не жестко, а концы брусьев обрезают под 60º. В кирпичных стенах делают по-другому: в процессе возведения предусматривают специальные гнезда для закладки бруса. Между его концом и кирпичом должна находиться пропитанная битумом подкладка.

При монтаже деревянных перекрытий допускается наращивать балки. Для этого в месте соединения двух брусьев запиливают замок длиной 0,5-1 м. Элементы скрепляют между собой болтами. Конструкция будет более надежной, если концы наращенного бруса расположить на стене фасада. Кроме этого их надо пропитать битумом, а практически незаметное свободное пространство заложить утеплителем.

В целом конструкция перекрытия выглядит следующим образом:

• крайние балки располагаются на опорном брусе (мауэрлате) или на верхней металлической обвязке;
• следующие укладываются с шагом минимум 0,5 м (шаг тем меньше, чем больше длина пролета);
• крепление к срубу осуществляется при помощи надставок, прикрепленных болтами;
• между надставками при помощи длинных гвоздей закрепляются вкладыши.

Надставки применяются в случаях, когда уже уложена теплоизоляция, например, плиты минеральной ваты. Монтаж утеплителя снизу вверх осуществить легче и быстрее, поэтому часто используется такой прием. Для надставок берут брус 100 мм.

Разновидности деревянных перекрытий

Классический способ монтажа основан на устройстве несущей части из балок и заполнения пустого пространства. Для этого сбивают накат, состоящий из прилегающих плотно друг к другу щитов или досок. Следует отметить, что для работ часто используется не цельный или клееный брус, а деревянная двутавровая балка для перекрытий, отличающаяся легким весом и высокой прочностью. При помощи такой балки можно осуществить быстрый монтаж перекрытий.

Сама конструкция двутавровой балки делает ее отличным материалом для возведения каркасных домов. Таким образом, весь каркас и перекрытия собираются из одного материала, при этом монтаж не требует применения тяжелой техники. Конструкция двутавровой балки состоит из следующих элементов:

• доски-полки из прочной древесины обеспечивают хорошие несущие характеристики;
• пространство между ними занимает плита OSB; она удешевляет себестоимость изделия, уменьшает вес, что благоприятно сказывается на общем весе дома и его давлении на фундамент.

В заключение следует отметить преимущества деревянных перекрытий для частного домостроения. Домовладельцу не надо нанимать тяжелую технику вследствие небольшого веса бруса. Затраты на строительство минимальные, так как брус и доску можно приобрести из хвойных пород. Материал обладает высокими звукоизолирующими и теплосберегающими свойствами. Крепления осуществляются болтами или длинными гвоздями, что также является легким, быстрым и удобным способом монтажа.

Чтобы перекрытие было максимально надежным, следует подбирать точные размеры балок, используемых для работы. Так, например, расчет деревянных балок – неизменная часть работы перед их изготовлением, в расчет при этом берут длину балок и их сечение. Длина как деревянных, так и металлических балочных конструкций, зависит от ширины планируемого перекрытия, а сечение нужно просчитывать в зависимости от шага, нагрузки и длины пролета.

В Интернете можно найти специальные онлайн калькуляторы, помогающие выполнить расчеты онлайн, но далеко не все доверяют калькулятору, поэтому мы расскажем, по каким формулам и как именно производится расчет балок перекрытия.

Каркасный дом из двутавровых балок

Применение двутавров в домостроении позволяет в четыре раза увеличить прочную конструкцию стен, по сравнению с простыми каркасными строениями. В итоге здание, выстроенное по канадской технологии из этого материала, получается надежным и облегченным, а возведение дома – сравнительно недорогим и с сокращенными сроками.

Достоинства такого строения:

• Ровные стены внутри и снаружи дома;
• Увеличенная прочность и устойчивость остова;
• Отсутствие прогиба, кручения и гниения перекрытия;
• Длительный срок службы;
• Сравнительно невысокая стоимость строительства здания из двутавровых балок.

К тому же при возведении каркаса дома можно незаметно установить в проемах изделия все коммуникационные магистрали и электропроводку.

Что собой представляет сварной двутавр?

По своему типу сечения двутавровые металлические балки сегодня принято делить на прокатные или составные, которые называются еще сварными. Сварная двутавровая балка – это особый вид фасонного металлического проката в форме наклонного или горизонтального бруса. Изготавливают ее сегодня из углеродистой и низколегированной стали, обязательно высокого качества.

Давайте перечислим основные преимущества двутавровых сварных балок:

• Перекрывают большие пролеты со значительным нагрузками.
• Идеально перераспределяют горизонтальные и вертикальные нагрузки.
• Прекрасно работают на изгиб благодаря жесткости профиля балки.
• Не горят и не теряют свою несущую способность при нагревании даже достаточно высокими температурами.
• Устойчивы к биологическим воздействиям.
• Отлично подходят для строительства конструкции быстровозводимых зданий.
• Позволяют значительнее снизить массу всей конструкции, по сравнению с горячей корнями.
• Изготавливаются также с полностью ассиметричным сечением.

Вот почему такие сварные балки используются сегодня и в строительстве жилых домов, и для промышленных комплексов, и даже для мостов и тоннелей. Казалось бы, что такая балка будет слишком тяжелой для частного домостроительства, но на самом деле применение стальных двутавров позволяет в итоге сократить общий вес несущих конструкций. Но помните, что в отношении к перекрытию из сварных стальных двутавров существуют свои строгие требования:

Порядок изготовления деревянной балки двутавровой

Подразумевается, что материалы просушены, отбракованы и готовы к использованию.

Планки

Наиболее важный технологический этап. От того, насколько точно произведена разметка, зависят долговечность двутавровой балки и ее способность держать расчетную нагрузку. Даже малейший перекос стенки будет иметь самые негативные последствия. Выборка древесины в брусе должна вестись строго по осевой линии заготовки. Это и учитывается при разметке деревянной детали под двутавровую балку. Причем независимо от линейных параметров планки.

Часто встречающийся вопрос – какова глубина паза в брусе? Здесь нужно ориентироваться на габариты стенки. Рекомендуемая выборка дерева – порядка 10% от длины двутавровой балки.

Стенка

Так как она устанавливается в пазы, подготовленные в брусе, соответствующие кромки листа (плиты) следует немного стесать.

Сборка двутавровой балки

Сам процесс изготовления, когда все грамотно организовано, много времени не занимает.

• Промазка клеем пазов в планках.
• Установка в заготовку, которая является нижней, листовой или плитной стенки.
• Накладка бруса сверху, прижим и выравнивание.

Особенность работы

Необходимо не только добиться плотного прилегания всех частей двутавровой балки, но и избежать их перекоса в процессе высыхания клея. Для этого следует использовать любое «железо» с соответствующим профилем. Можно взять готовый швеллер по размерам планок, согнуть листовой металл, придав ему нужную форму. Останется лишь эти детали наложить на собранную двутавровую балку снизу и сверху и зафиксировать хомутами или обмотать веревкой, как кокон.

Практические рекомендации

• Расчет параметров двутавровой балки в зависимости от нагрузки лучше доверить профессионалу. Собрать ее своими руками несложно, а вот самостоятельно определить необходимые параметры (к примеру, толщину, ширину заготовок) сможет лишь специалист в этой области. Сэкономив на оплате его услуг, впоследствии можно потерять значительно больше на капитальном ремонте.
• Не следует использовать изделия, изготовленные по единому шаблону, для разных условий применения. Опять-таки, из-за возможных отличий по предельной нагрузке.
• Покупная древесина, даже промышленной осушки, характеризуется определенным уровнем влажности. Перед тем, как приступать к «конструированию» двутавровых балок и их сборке своими руками, пиломатериалы следует некоторое время выдержать в условиях, где они дополнительно просохнут. В противном случае есть риск, что после установки опорного элемента его поведет, а вместе с ним и всю конструкцию.
• Производительность можно существенно повысить, если правильно организовать работу по изготовлению двутавров. Независимо от размеров балок, все они имеют идентичную конструкцию. Следовательно, целесообразно процесс подготовки разбить на несколько этапов. Например, раскрой материалов, шлифовка образцов, их обработка препаратами (антипирены, антисептики) и так далее. При выполнении однотипных операций экономия времени налицо. В этом случае на изготовление одного двутавра уйдет минут 15, не больше.
• Решение использовать для стенки доску – не совсем правильное. Рекомендованные выше материалы из фрагментов дерева (фанера, OSB) в процессе изготовления подвергаются «горячему» прессованию. Значит, характеризуются большой плотностью. А вот о древесине такого не скажешь. Поэтому доска при сборке двутавровой балки используется крайне редко – при небольшой высоте изделия, и то, по необходимости. Причем берутся только плотные породы, а они стоят довольно дорого. Да и их защита от впитывания влаги потребует более интенсивной обработки. Вывод – такое решение экономически неоправданно.

Собственно, ничего сложного ни на этапе подготовки, ни в процессе сборки двутавровой балки своими руками нет. Если инженерные расчеты сделаны грамотно, с учетом всех особенностей эксплуатации, то самодельный опорный элемент получится ничуть не хуже заводского. А главное – в точности подойдет по месту установки.

Достоинства двутавровых балок

Практически все люди, которые использовали перекрытия данного вида, отмечают видимые преимущества таких балок:

• устранение эффекта слышимости, который обычно присущ перекрытиям из дерева;
• практически отсутствует деформация, которая неизбежна с течением времени;
• благодаря размерам, которые четко фиксированы, крайне удобны в применении;
• отличается повышенной степенью прочности;
• прекрасно подходит для совершенно разных поверхностей, как потолка, пола или стен;
• весьма приемлемая цена;
• практически полностью отсутствуют различные реакции на воду, следовательно, такое перекрытие не гниет;
• данный материал имеет низкую массу;
• высокая степень износостойкости;
• пониженный расход древесины;
• при применении практически полностью минимизируются дополнительные затраты.

Какие инструменты нужны?

Помимо стандартных инструментов, необходимых в строительстве, для данной работы следует сделать акцент на двух составляющих.

• Стойка. Тут выбора не очень много – можно брать как фанеру, так и основные варианты – листы ДСП или ОСБ, которые значительно превосходят ДВП по техническим характеристикам. На рынке представлено множество альтернативных вариантов, но тут лучше именно старая школа. Желательно ориентироваться на стружечные плиты – они надежнее и долговечнее.
• Клей. Как правило, мало кто берет в расчет, что выбор клея тоже играет существенную роль, особенно при работе с деревом. Токсичность тут крайне нежелательна, а поэтому чем натуральнее и безопаснее клеевой состав, тем лучше, особенно при строительстве дома или другого жилого комплекса (коттедж, дача).

Как изготовить самостоятельно двутавровую балку?

Когда вы приступите к самостоятельному изготовлению заморской балки для строительства своего дома, то у вас уйдет около суток для первого образца, зато на второй день работа пойдет намного быстрее. Все делайте согласно такой пошаговой инструкции:

• Шаг 1. Приобретите листы OSB толщиной 12 мм и нарежьте их на равные части.
• Шаг 2. Далее вам понадобятся доски, в которых нужно сделать фрезу «ласточкин хвост» посередине доски, глубиной около 12-14 мм.
• Шаг 3. Залейте специальный клей в отверстие и вставьте лист OSB.
• Шаг 4. Чтобы быстро просушить участок, достаточно использовать обогреватель.

Главное при этом ни в коем случае не приобретать свежеспиленные или непросушенные доски, так как они могут непрогнозируемо повести себя в долгосрочной перспективе.

Высоту балки рассчитывайте по такому принципу:

• Для листа с размерами 2440 мм оптимальным шагом балок будет 305, 406, 488 и 610 мм.
• Для листа в 2500 мм рациональный шагом будет 312, 417 и 500 мм. А вот двутавровыебалки с шагом более 6 метров уже не применяют.

В заводских условиях двутавровые балки всегда фрезируются так, что прорезь у них получается как бы зауженой книзу, и лист OSB вклеивается в полку внатяг. Так лист и дерево прилегают наиболее плотно.

Для этого используется полиуретановый или меламиновый клей, а сам лист зажимают струбцинами и забивают еще дополнительно под углом 45 градусов по длине через каждые 20 см. На каждую такую балку уходит не более 2 часов, и уже через 6 часов ее можно устанавливать:

Соединяйте балки между собой при помощи специальных блок-вставок:

Вот небольшой видео-урок, как вставлять лист в древесину:

Двутавровые балки перекрытия из дерева своими руками

При изготовлении элементов для опорной балки лучше всего применять клееный брус, поскольку такая заготовка соответствует правильным геометрическим формам. При этом она лишена деформации, скручиванию и изгибу. Но можно применять брус и из любых хвойных деревьев, нужно лишь соблюдать главное условие при этом – качественное просушивание древесины.

Для самостоятельного изготовления двутавровых опор, кроме бруса, понадобятся следующие материалы и инструменты:

• Циркулярная пила;
• Клей по дереву;
• Рулетка;
• ОСП (ориентировочно-стружечная плита);
• Швеллер для равномерного сжатия заготовки;
• Хомуты.

Порядок изготовления

При изготовлении двутавровой балки из древесины своими руками, необходимо:

Шаг №1. Сделать расчет и подготовить 2 бруса нужного размера. Чем больше высота балки, тем больше по сечению должны быть заготовки, но в любом случае сечение может составлять не менее 40×60 мм.

Шаг №2. В середине изделий изготовить паз по ширине, равной толщине плиты, а глубиной – равной 10-15% от размера бруса. В домашних условиях сделать такое углубление можно на циркулярной пиле дисковой фрезой соответствующей толщины.

Шаг №3. Убедиться, что паз не имеет внутренних дефектов в виде «ершистости», искривлений, сколов.

Нанести клей по всей поверхности канавки.

Шаг №4. Вставить плиту в пазы верхнего и нижнего бруса.

Шаг №5. Сжать всю конструкцию через подготовленные швеллера (уголки) с помощью хомутов.

Шаг №6. Оставить в таком виде всю конструкцию на несколько часов до полного высыхания.

После приобретения должного опыта такие деревянные двутавровые балки можно будет изготавливать своими руками с хорошим качеством, и применять их во всевозможных перекрытиях.

Изготовление балки своими руками