Балки перекрытия — виды, особенности, устройство

Двутавровая балка, как вид фасонного проката, с момента своего появления признана одним из самых крепких конструкционных элементов, поэтому ее применение в строительстве и машиностроении так распространено. Изначально двутавр выполнен из низколегированной стали, иногда из углеродистой, но прочность ему обеспечивает совсем не материал, а специфическая, до мелочей продуманная форма профиля.

Подробный обзор

Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:

  • Длина стропил, хребтов, ендов может достигать 12 метров;
  • Возможен монтаж натуральной черепицы на безопорном пролете до 9 метров;
  • Средний вес квадратного метра конструкции из двутавра всего 8 кг, что обеспечивает легкость монтажа;
  • Устойчивость к воздействиям природного, химического и механического характера и, как следствие, долговечность;
  • Безопасность и надежность при эксплуатации;
  • Точное соблюдение заявленных геометрических форм;
  • Нет необходимости в обработке деревозащитными составами
  • Идеальная геометрия, необходимая в монтаже гибкой черепицы
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:

Технические характеристики – как не ошибиться при выборе

Деревянные балки эффективны при закрытии пролёта в 2,5-4 м. Максимальная длина – 6 м, при большей протяжённости не обойтись без монтажа опорных колонн или иных конструкций.

Крепление стропил к балкам перекрытия из дерева осуществляется посредством стальных пластин, уголков и скользящих опор. При определении сечения за стандарт принимают общую нагрузку в 350-400 кг/м2 для перестраховки. Оптимальное соотношение высоты и ширины изделия 1,4:1. Необходимая длина деревянных балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать, дополнительно нужно учесть размеры заступов на стену — не менее 12 см, для бруса — не менее 15 см.

Ширина доски для балки варьируется в пределах 4-20 см, высота 10-30 см, диаметр брёвен может достигать 11-30 см. В зависимости от габаритов балки, шаг укладки составляет 0,3-1,2 м (как правило, 0,6-1 м).

Расстояние между балками перекрытия из металла колеблется в пределах 1-1,2 м. Номер (размер) балки при нагрузке в 400 кг/м2 выбирается исходя из длины обустраиваемого пролёта и шага укладки. Так, при пролёте в 6 м и шаге 1-1,2 м оптимален 20 двутавр (высота 20, ширина 10 см); пролёт 4 м, шаг 1-1,2 м — №12 (высота 12, ширина 6,4 см); пролёт 3 м, шаг 1-1,2 м — №10 (высота 10, ширина 5,5 см).

Современная бетонная балка перекрытия способна закрыть проём длиной в 3-7,5 м, а укладка проводится с шагом в 1-1,5 м. Минимальная высота элемента составляет 1/20 часть длины пролёта, ширина рассчитывается исходя из пропорции 5:7 (5 — ширина, 7 — высота).

Размеры балок перекрытия комбинированного типа могут быть самыми разными. Для серии W наибольшая длина составляет 6 м, категория L предусматривает длину до 13,5 м. Основное отличие между группами заключается в типе бруса. В первом случае это струганое изделие, прошедшее камерную сушку, во втором — клееные балки перекрытия, соединённые из отдельных элементов посредством особой технологии, что придаёт итоговому продукту повышенную жёсткость, прочность и надёжность.

Монтаж деревянных балок перекрытия

Технология устройства перекрытия по балкам предусматривает выполнение работ в несколько этапов:

1. Расчет сечения (диаметра) деревянной балки перекрытия с учетом требований СНиП «Нагрузки и воздействия».

Расчетный показатель предельно допустимой нагрузки на составляет:

  • для подвального и междуэтажного перекрытия – не более 210 кг;
  • для чердачного – не более 105 кг.

Более детально сечение рассчитывается с учетом расстояния между балками (см. таблица сечения балок перекрытия).

Таблица сечения балок перекрытия

Рассчитывая длину балки важно помнить, что древесина склонна к пригибанию.

Расчет прогиба деревянной балки

  • для подвального и междуэтажного перекрытия минимальный прогиб не может превышать 1/300 ее длины. Т.е., балка длиной 3 000 мм. не может прогнуться более чем на 10 мм. в наиболее удаленном от опоры месте;
  • для чердачного – не более 1/200.

Устранить прогиб можно путем выгибания балки. Строительный подъем – так называется этот процесс – позволяет компенсировать деформации. Грубо говоря, балка должна быть слегка изогнутой внутрь, чтобы с учетом изгиба принять надлежащий вид.

При необходимости выполняется усиление балок из дерева.

2. Приобретение бруса, бревна или пиломатериала и обработка его антисептиком, противопожарным, противогрибковым раствором и биологической защитой.

3. Выбор вида крепления балки к стене.

Крепление деревянных балок перекрытия к несущей стене осуществляется двумя способами:

  • крепление в стене. Балка вмуровывается в несущую стену на глубину 150-200 мм.

Крепление деревянных балок перекрытия к несущей стене

При данном способе монтажа торец балки нужно спилить под углом 60°. Чтобы защитить торцы балки их нужно обвернуть в два-три слоя рубероида. При этом торец балки остается открытым, и он не должен упираться в стену. Наличие зазора в 20-25 мм. позволит обеспечить свободный воздухообмен. А получившаяся ниша (щель) заполняется минеральной ватой.

  • крепление подвесным методом. В этом случае балки фиксируются на стене посредством металлических накладок.

Крепление деревянных балок перекрытия подвесным методом

4. Укладка деревянных балок перекрытия

На этом этапе подготавливаются балки нужной длины. Длина зависит от способа монтажа. Если балка заводится в стену, то рассчитывается так: длина комнаты плюс 300-400 мм. для крепления в стене. Если крепится к стене, то длина балки равна длине комнаты.

Читайте также:  Жидкое стекло для обработки бетона: плюсы и минусы и как использовать?

Установка деревянных балок перекрытия начинается с крайних балок. Каждую балку проверяют строительным уровнем. После этого балки фиксируются в гнездах стены с использованием сухого щебня.

Далее устанавливаются промежуточные балки. Для этого целесообразно натянуть леску между крайними балками и по ней выставлять остальные. Расстояние между соседними балками должно быть одинаковым.

Когда балки установлены точно по уровню и проверена горизонталь их можно бетонировать в посадочных гнездах.

Заключение

Выполненное по такой технологии перекрытие деревянными балками будет надежно служить вам несколько десятилетий. Однако, чтобы продлить срок его службы, нужно обработать древесину и производить периодический осмотр для контроля их состояния. При наличии дефектов выполнить ремонт (частичная или полная замены поврежденных элементов).

Процесс расчета

Вначале необходимо произвести расчет длины балок перекрытия. В этом случае этот параметр должен соответствовать ширине пролета, который будет служить в качестве перекрытия. Глубина погружения в стены должна вычисляться при условии материалов, применяемых для возведения дома. Если стены будут возводиться с использованием кирпича, то глубина заделывания будет составлять 10 см. Чтобы выполнить перекрытия в доме из деревянного бруса, то стоит вести монтаж балки в зарубки в стенах на уровень не меньше 7 см.

Как использовать плита перекрытия пк 12 вместо деревянных балок можно узнать из данной статьи.

Если в качестве крепежных элементов будут использованы особые дополнительные крепы, то за длину балки необходимо принимать размер перекрываемого пролета. В данном случае нужно вымерить расстояние между стенами, на которые и будет вестись установка балок.

Бывают такие конструкции для формирования ската кровли, в которых балки выходят из стен наружу. В этом случае ноги стропильной системы монтируются прямо к балкам перекрытия. Тогда выпуск наружу применяют 30-50 см.

Каковы размеры многопустотных плит перекрытия можно узнать из данной статьи.

Как использовать сухую дубовую обрезную доску в целях балок можно из данной статьи.

Теперь можно переходить к расчетам нагрузки на перекрытие. На представленную конструкцию воздействует нагрузка его собственной массы, эксплуатационная нагрузка, которая включается в себя массу мебели, пола, элементов обихода.

Рассмотрим расчетные мероприятия на таком примере: чердачное помещение, утепленное легким материалом, имеется легкая подшивка, может выдерживать нагрузки собственной массы 50 кг/м2. Для определения эксплуатационной нагрузки необходимо воспользоваться нормативными документами. Если чердачное перекрытие сделано из деревянных основных материалов и легким теплоизолятором, то нагрузка согласно будет соответствовать: 70*1,3=90 кг/м². 70 кг/м². В результате удалось получить нагрузку с учетом нормативов. В формуле присутствует коэффициент запаса, равный 1,3.

Для вычисления общей нагрузки необходимо сложить такие цифры: 50+90=140 кг/м². Чтобы быть уверенным надежности полученного значения его стоит округлить в большую сторону. В таком случае общая нагрузка будет составлять 150 кг/м2.

О том сколько стоит доска обрезная 50х150х6000 для использования в виде балок можно узнать из данной статьи.

В том случае, когда помещение будет использоваться интенсивно, необходимо увеличить нормативное значение нагрузки. Для этих целей расчет имеет следующий вид: 50+150*1,3=245 кг/м². После округления принимает 250 кг/м2. Если при изготовлении балки применяли более тяжелые материалы, то это также нужно учитывать при расчете.

Когда на чердаке будет происходить обустройство мансарды, то учитывать следует вес пола и мебели. В таком случае общая нагрузка может достичь 400 кг/м2.

Как использовать доску обрезную размером 40х150х6000 и какова её  цена можно узнать из статьи.

Использование двутавра в строительстве потолочного перекрытия

Из деревянных двутавровых балок перекрытия своими руками монтируют стропильные системы и сооружают перемычки между этажами.

Этот современный материал выпускается по международным стандартам с применением передовой технологии, позволяющей получить отличный строительный продукт нового поколения. Это прекрасное решение для частного строительства всех типов конструкций, начиная от каркасного дома или блочной постройки и заканчивая деревянным теремом из сруба.

Двутавровые балки перекрытия: особенности конструкции из металла

Ни один строительный объект, каким бы ни было его назначение, не обходится без применения балок перекрытия.

Ее функция как инженерной конструкции – в успешном перераспределении вертикальных и горизонтальных нагрузок в процессе собственной работы на изгиб.

Двутавровые балки перекрытия представляют собой тип фасонного проката, изготовленного из высококачественной стали. Сталь может быть либо низколегированной, либо углеродистой.

Этот тип сортового проката имеет форму бруса, ориентированного горизонтально или наклонно.

Или, говоря простым языком, стальная двутавровая конструкция – это прокат определенной формы, изготовленный из профильной стали специального исполнения. Форма определяется его конструктивными особенностями.

Чаще всего она внешне похожа букву «Н». Такая форма усиливает прочность элементов конструкции и придает дополнительную жесткость. Где же используются двутавровые балки перекрытия?

Балка двутавровая: применение ↑

Балка металлическая двутавровая из стали больше известна как элемент перекрытий каркасов промышленных зданий, имеющих большие пролеты.

Их используют также при возведении мостов и других подвесных путей, колонн и другого во всех тех местах, где присутствуют повышенные нагрузки и им необходимо противостоять.

Они воспринимают нагрузку от вертикального поперечного воздействия, которая одновременно отражается на стенах, колоннах и других опорах.

Деревянный аналог стального двутавра используется в каркасном домостроении. Следует отметить, что в последнее время его нередко стали использоваться в оформлении строений как элемент дизайна.

Их правильный расчет обеспечивает большую эффективность металлоемкости, нежели этот показатель у обычной горячекатаной конструкции.

При установке двутавра уменьшается масса несущих конструкций, что позволяет сократить затраты на строительство.

Незначительный вес при чрезвычайно высокой жесткости делает их идеальным вариантом для использования в качестве основы под высоконагруженные строения.

Интересно

Отметим,что двутавры значительно жестче, нежели квадратные профили и уголки.

Виды двутавровых балок ↑

В конструкциях двутавров внутренние грани полок могут располагаться наклонно либо параллельно.

Сортамент, который имеет балка двутавр, характеристики, габариты в основном определяются расстоянием между параллельными (П) или наклонными (У) внешними гранями.

Типоразмеры и ГОСТы: ↑

  • Балка двутавровая ГОСТ 26020 83 характеризуется параллельными гранями полок. Под этот стандарт входят двутавры, имеющие высоту 10–100 см и ширину полок – 5,5–40 см. По последнему параметру классифицируют на: узкополочные (У), нормальные (Б), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш) и колонные (К). Колонные двутавры отличаются почти одинаковой высотой профиля и шириной полки.

Двутавры, характеризующиеся наклонными гранями, классифицируются на:

  • обычные (ГОСТ 8239 89) – ограничения на величину уклона внутренних граней составляют порядка 6–12%;
  • специальные (ГОСТ 19425 74) – М: подвесные пути, имеющие угол наклона не больше 12% и С: для армированных шахтных стволов, имеющих угол наклона до 16 %.

колонные двутавры (К) по ГОСТ 26020-83

Изделие выполненное по ГОСТ полностью соответствует параметрам чертежа, то есть имеет заданное поперечное сечение, размеры полок (высота, ширина и толщина) и другое.

Маркировка: как расшифровать ↑

Начнем с двух цифр в начале маркировки. Они отмечают высоту в сантиметрах конкретной группы профилей.

В чем особенность работы?

Важно не только добиться прилегания всех элементов друг к другу, но и исключить любые перекосы, пока клей будет подсыхать. Советуем взять любое «железо» с подходящим профилем. Например, швеллер под размер планок. Листовой металл сгибается, ему придается нужная форма. Остается только наложить детали на двутавровую балку снизу, а сверху зафиксировать веревкой или хомутом.

  1. Мы специально обошли стороной расчет параметров двутавровой балки. Собрать ее самостоятельно действительно несложно, а вот рассчитать нагрузку под силу только профессионалам. Определить требуемую толщину, ширину сможет только опытный специалист.
  2. Всегда выполняйте осушку древесины перед сборкой. Если этого не сделать, после монтажа опорный элемент может «повести», а с ним и всю конструкцию.
  3. Использовать доску вместо фанеры или OSB не рекомендуется. Упомянутые выше материалы поддаются горячему прессованию, а значит, они гораздо плотнее.

Таким образом, нет ничего сложного ни в подготовке, ни в сборке двутавровых балок своими руками. Главное – сделать грамотные инженерные расчеты, учесть все особенности эксплуатации.

Двутавровая балка, как вид фасонного проката, с момента своего появления признана одним из самых крепких конструкционных элементов, поэтому ее применение в строительстве и машиностроении так распространено. Изначально двутавр выполнен из низколегированной стали, иногда из углеродистой, но прочность ему обеспечивает совсем не материал, а специфическая, до мелочей продуманная форма профиля.

Звукоизоляция перекрытий

Обычно производится утепление перекрытий по деревянным балкам, но межэтажные перекрытия не требуют высокого уровня теплоизоляции. Уровень звукоизоляции является более важным показателем в данном случае. Высокая прочность перекрытий не всегда сочетается с необходимыми показателями шумозащиты. Нередко балки перекрытия в деревянном доме приходится дополнительно изолировать , чтобы избавиться от проникающих звуков. Особенно сложно приходится проектировщикам сборных домов. Им необходимо совместить два направления. Необходимо создать конструкцию, которая будет отличаться высокой прочностью и выдерживать значительные нагрузки. При этом в ней должны быть «мягкие» элементы, поглощающие звуковые волны. Именно они создают наилучшую звукоизоляцию.

Балки, заполненные шлаком или керамзитом, не соответствуют современным нормам. Они не подходят ни по уровню гидроизоляции, ни по технологическим особенностям создания.

Современные нормы содержат требования по сокращению количества ударных шумов, которые могут пропускаться перекрытием. При этом шумозащита должна повышаться даже в ущерб несущей способности конструкции. В результате были созданы новые варианты, объединяющие показатели.

Стали использоваться пружинные скобы . Они разъединяют нижнюю обшивку и балки, благодаря чему ударные шумы передаются меньше и быстрее гасятся.

Улучшить звукоизоляцию помогают и специальные утяжелители внутри конструкции. Для этой цели используют песок и прочие материалы, уменьшающие звукопередачу.

Поскольку песок материал сыпучий, то с этим связан его основной недостаток. При свободной отсыпке в пространство перекрытия он может просыпаться вниз через щели между плитами. Чтобы этого избежать, пространство застилают пленкой или используют специальные маты, состоящие из двух слоев пленки и песка между ними.

Вместо песка могут быть использованы плиты на цементной основе . Основной их недостаток — высокий вес. В результате необходимо увеличивать прочность балок, что делает конструкции менее экономичными.

Невозможно обеспечить высокую звукоизоляцию для открытого снизу перекрытия. Если балки снизу не обшиваются, а внутрь не закладываются изолирующие материалы, то уровень проникновения шумов будет достаточно высокий.

Деревянная двутавровая балка своими руками

Двутавровая деревянная балка, сравнительно новый вид продукции на российском строительном рынке. При сооружении, по методу каркасной технологии, перекрытий, полов и организации кровли, благодаря своим технологическим качествам, балка в виде латинской буквы I, всё чаще и чаще становится незаменимой.

При установке таких балок существенно сокращаются сроки монтажа и усиливается прочность строительной конструкции. При эксплуатации двутавровые балки не подвержены прогибу и гниению.

Повышенная сопротивляемость несущим нагрузкам, использование при перекрытии длинных пролётов, относительно небольшой вес балки и экономное расходование древесины, делает применение двутавровой балки действительно необходимым способом строительства деревянных сооружений.

Состоит, такая балка в виде двутавра, из клееного бруса, заготовки из ориентированно-стружечной плита или фанеры и клея на водной основе. Заготовка, работающая, как ребро жесткости, вклеивается между двумя брусками с пазами.

Для изготовления двутавровой балки промышленным методом применяется несложное оборудование. Обязательно наличие специального фрезерного станка, гидравлического пресса и установки по нанесению клея.

Читайте также:  Вес 1 м трубы стальной электросварной: варианты расчёта

Деревянная двутавровая балка своими руками изготовленная требует наличия плотницкого и столярного инструмента и организации стяжки брусков под давлением. Для изготовления такой балки, отрезается по необходимым размерам ОСП.

Деревянная двутавровая балка своими руками

В брусках прорезаются пазы в форме трапеции. ОСП вставляется в промазанные клеем пазы. И вся конструкция подвергается прессованию тем или иным способом.

Совет

Вот, собственно, основной алгоритм, по которому в домашних условиях изготавливается деревянная двутавровая балка своими руками.

Умельцы, рискующие самостоятельно сделать такие балки приспосабливают фрезы к циркулярной пиле и довольно успешно вырезают нужные по размеру и форме пазы. Край ОСП, также обрабатывают в виде трапеции и аккуратно постукивая киянкой, загоняют заготовку в брус. Вместо гидравлического пресса применяют швеллеры с затяжными винтами, по аналогу со струбциной.

Какие применять бруски и какой высоты делать заготовку из ОСП, каждый мастер определяет по своим индивидуальным расчетам, в зависимости от предполагаемой нагрузки на балку.

Сделанная, промышленным способом или кустарно, деревянная двутавровая балка отлично справляется с нагрузками и имеет большой ряд преимуществ по сравнению с конструкциями из традиционных пиломатериалов.

Как избежать в процессе опасных ошибок?

А теперь давайте разберем главные ошибки при изготовлении таких балок.

Ошибка №1. Покупка неподготовленной древесины

Если вы беретесь самостоятельно изготовить изготавить такое основание для перекрытия, помните, что в заводских условиях балки готовят по специальной технологии, используя только калиброванный сухой материал. Это позволяет полностью исключить возникновение перекручивания балок так называемым «вертолетом», которое нередко происходит при применении обычных деревянных балок и досок.

Вам наверняка будет интересно посмотреть на сам процесс заводского изготовления таких балок:

Ошибка №2.  Использование неподходящего клеевого состава

Нельзя для склейки элементов двутавровой балки использовать эпоксидную смолу. У нее достаточно слабая адгезия конкретно в древесине, и придется выжидать немало времени, пока она затвердеет. А вот полиуретановый клей как раз подходит хорошо. Главное преимущество его в том, что он не горит и при этом сам термоактивен. Говоря простым языком, чем выше температура, тем крепче становится само изделие.

И уж точно нельзя использовать в качестве клея ПВА, ведь он совершенно не предусмотрен для применения в таких конструкциях.

Ошибка №3. Неправильное сопряжение балок

Речь идет о перерасходе балок. Дело в том, что в отличие от обычных деревянных балок, двутавры не крепятся внахлест. Для их крепления необходимо приложить балки встык и закрепить при помощи перфорированных пластин. Но не перфорированной лентой, применение которой потом приведет к опрокидыванию балки! Причем место установки перфорированных пластин определяется точными инженерными расчетами.

Как избежать в процессе опасных ошибок?

Ошибка №4. Применение не тех крепежных элементов

Еще одна популярная ошибка – это крепление двутавровых балок к стене и заделка их места монтажной пеной. А на самом деле использовать можно исключительно специальные закладные элементы.

Нельзя также применять слабые кронштейны, ведь после этого уже нельзя будет гарантировать несущую способность такого перекрытия и существует риск обрушения всей конструкции.

Не крепят двутавровые балки также обычными саморезами. Ведь сам по себе саморез – это не конструкционный элемент, и он не рассчитан выдерживать повышенную нагрузку, и используется только для крепления легких и не несущих конструкций.

Обратите внимание и на размер кронштейна, достаточность его высоты. Соотношение высоты кронштейна и балки должно стремиться к единице, то есть быть почти одинаковым. Чем меньше кронштейн – тем хуже.

Ошибка №5. Задействование посторонних элементов

Неправильно также использовать дополнительные элементы, которые не были предусмотрены конструкцией. На самом деле стандартное крепление двутавра достаточно жесткое, и еще как-то закреплять его нет необходимости.

Мы подготовили для вас иллюстрацию, которая поможет разобраться с самыми типичными ошибками монтажа таких балок:

Следуйте нашим советам – и у вас все получится!

Полезные рекомендации

Не стоит пренебрегать общими рекомендациями, советами и замечаниями.

  • Не используйте одинаковый двутавр для перекрытий, меняйте его.
  • Точно рассчитайте нагрузки. Для этого можно использовать разные калькуляторы онлайн или сделать расчет самостоятельно.
  • Если сомневаетесь, будет лучше обратиться за советом к профессионалам. Нельзя допустить, чтобы балки были поставлены криво – это может остановить всю стройку и в конечном итоге опасно для конструкции.
  • Все дерево подлежит качественной просушке. Это поможет избежать возможной деформации в будущем, ведь неизвестно, как продукция хранилась до того, как попала к вам в руки, на каких складах была.

Конечно же, можно просто использовать брус в разных частях каркаса, но это не всегда выгодно с точки зрения экономии. Изготовление двутавровой балки своими руками и её применение технологически более рационально.

Именно когда мы комбинируем листы ОСБ и брус, то получается наиболее прочная и долговечная конструкция, оптимальная по своим строительным характеристикам:

  • жаро- и морозостойкость;
  • сопротивляемость нагрузкам и погодным условиям;
  • относительно легкий вес.

Хотя всегда можно комбинировать различные элементы самодельного двутавра и конфигурации для самых разных каркасных нужд. Поэтому, и особенно это касается строительства, всегда нужно пробовать и не бояться ошибиться. Принять решение построить что-то своими руками – повод для большой гордости, ведь долгие годы вы будете любоваться плодами своего труда.

Но если вы решились строить что-то самостоятельно, нужно подходить к этому ответственно с самого основания, потому что именно с него и будет дальше начинаться всё строение, и уже с базы все должно быть идеально, чтобы конструкция была прочной и ровной.

О том, как производят деревянные двутавровые балки, смотрите далее.