Деревянные двутавровые балки для перекрытий

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЙ ДЕРЕВЯННЫЕ

Технические условия

Wooden joists. Specifications

Применение и материалы для изготовления БДК-1

Балки изготавливаются из OSB-3 плит, но также встречаются изделия из обычной древесины. Балки отличаются высокой нагрузочной способностью, так что легко могут быть смонтированы на больших площадях. При этом такие распространённые проблемы, как возникновение дефектов, изгибов, деформаций и трещин не возникают благодаря проклейке на всей площади.

БДК-1 чаще всего применяют при установке съёмной монолитной опалубки. Благодаря способности балок выдерживать вес огромных монолитных перекрытий, к ним часто прибегают в строительстве каркасных домов. Также БДК-1 или в простонародье бимс применяют для строительства каркасных перекрытий.

Расчет двутавровой балки для определения несущей способности изделия

Для минимизации расходов, облегчения конструкции, снижения трудовых и материальных затрат без нанесения ущерба прочности сооружения выполняется расчет двутаврового изделия. Исходными данными для выбора профиля изделия являются, согласно несущей способности, длина пролета, расчетная и нормальная нагрузка, количество двутавров и расчетное сопротивление.

Двутавр рассчитывают для того, чтобы выбрать его из сортамента, когда проектируется строительство

Длина пролета определяется как расстояние между внутренними гранями коротких стен. Нормативная нагрузка берется из таблицы сортамента изделия, расчетная вычисляется путем умножения данного значения на шаг балки. Расчетное сопротивление, которое зависит от марки стали, принимается равным 210 МПа.

Нагрузка на двутавровую балку определяется следующим образом:

  • суммируется общая нагрузка на перекрытие с учетом веса профиля, который рассчитывается на 1 погонный метр изделия;
  • полученное значение умножается на коэффициент надежности и упругости стали;
  • определяется величина момента сопротивления на основании таблицы расчетных значений ГОСТа;
  • по моменту сопротивления подбирается номер профиля из таблицы сортамента двутавра.

По назначению

В зависимости от разделяемых помещений, перекрытия бывают следующих типов:

  1. Подвальное/цокольное. Основное требование к такому перекрытию – прочность. Для решения этой задачи используются балки мощного сечения, а надёжная теплоизоляция обеспечивается современными утеплителями. Кроме этого, в теплоизоляционном пироге используются отражающие материалы с фольгированным покрытием, паробарьеры и гидроизоляционная подложка.
  2. Межэтажное – более простое по своей конструкции перекрытие. Основное требование – обеспечение хорошей звукоизоляции, что достигается укладкой между лагами волокнистого материала. Такая же конструкция используется в случае, когда на чердаке оборудуется отапливаемая мансарда.
  3. Чердачное. Оборудуется, если чердак остаётся неотапливаемым. Особых нагрузок конструкция не испытывает, поэтому особое внимание уделяется теплоизоляции. Чтобы влага не конденсировалась в толще утеплителя, используется пароизоляционная плёнка (мембрана).

Обратите внимание! Чердачное перекрытие оборудуется при возведении скатной кровли. Если кровля согласно проекту плоская, роль перекрытия выполняет бетонная плита (только для каменных зданий).

Введение

Балка представляет собой горизонтальный несущий механизм, применяемый в различных сооружениях, который обладает двумя и более точками опоры. Если балка используется для перекрытия одного пролета и имеет две точки опоры, то называется разрезной. Многопролетная балка, перекрывающая более одного пролета и имеющая несколько опор, называется неразрезной.

Балки применяются в машиностроении и строительстве как конструктивный элемент в форме бруса из стали, дерева и железобетона, работающий на изгиб. Балки из дерева употребляются в монолитном строительстве совместно с алюминиевой или железной опалубкой, которая бывает несъемной либо скользящей.

Существует несколько их видов. Они классифицируются в зависимости от назначения, толщины полок и стенок, от нахождения граней полок, от способа производства и от технических характеристик.

  • Балки бывают:
  • · выполненные из широкополочных двутавров;
  • · сварные балки из листового проката;
  • · двутавровые балки переменного сечения.

Уже давно и широко используется в строительстве двутавровые балки. Кроме того, двутавровая может выступать и как элемент дизайнерского оформления помещения. На сегодняшний день существует несколько видов двутавровых балок. Они могут быть изготовлены из металла или дерева, каждые из которых обладают определенными свойствами.

Анализ конструкции изделия «Двутавровая балка»

Двутавры — основной балочный профиль — имеют наибольшее разнообразие по типам, которые соответствуют определенным областям применения.

Балки двутавровые обыкновенные (ГОСТ 8239-89) как и швеллеры, имеют уклон внутренних граней полок и обозначаются номером, соответствующим их высоте в см. В сортамент входят профили от № 10 до № 60.

Читайте также:  Замоноличивание проема в монолитной плите перекрытия

Стенки у крупных двутавров имеют минимальную толщину и по условиям устойчивости достигают 1/55 высоты двутавра. Чем тоньше стенка, тем выгоднее сечение балки при работе ее на изгиб.

Однако по условиям технологии прокатки у большинства двутавров стенки получаются значительно толще, чем это требуется по условию их устойчивости.

Благодаря сосредоточению материала в полках двутавры имеют большую жесткость относительно оси x, но небольшая ширина полок делает их малоустойчивыми относительно оси y. Двутавры применяются в изгибаемых элементах (балках), а также в ветвях решетчатых колонн и различных опор, где для их устойчивости применяются составные сечения.

Балки двутавровые широкополочные (ГОСТ 26020-81) имеют параллельные грани . Широкополочные двутавры прокатываются трех типов: нормальные двутавры (Б), широкополочные двутавры (Ш), колонные двутавры (К).

Высота балочных профилей (Б) достигает 1000 мм, (Ш) — 700 и (К) — 400 мм при отношении ширины полок к высоте от (при малых высотах) до (при больших высотах).

Колонные профили (К) имеют отношение ширины полок к высоте, близкое 1:1, что придает им устойчивость относительно оси y.

Конструктивные преимущества (параллельность граней полок и мощность сечений) позволяют применять широкополочные двутавры в виде самостоятельного элемента (балки, колонны, стержни тяжелых ферм), не требующего почти никакой обработки, что снижает трудоемкость изготовления конструкций в 2-3 раза.

Из широкополочных двутавров путем разрезки стенки в продольном направлении получают тавровые профили (БТ), (ШТ) и (КТ) удобные для применения в решетчатых конструкциях. По мере расширения производства широкополочных двутавров применение обыкновенных двутавров сокращается.

Развитие автоматической сварки создает благоприятные условия для производства сварных двутавров из универсальной стали по определенному сортаменту, что дает возможность пользоваться ими так же, как и прокатными

Изготовление сварных двутавровых балок — это довольно сложный процесс, который состоит из огромного количества этапов. С самого начала происходит — раскрой метала, то есть, металл раскраивается на полосы необходимой длины и ширины. После этого, чтобы улучшить провар происходит разделка кромок на специальном станке.

Дальше производится сборка ранее подготовленных полос — заготовки при помощи крана укладываются на входной конвейер сборочного стана, после этого зажимается при помощи трех комплектов, позиционируется и фиксируется. Последним этапом является сварка балки.

На специальном сварочном станке установлены два комплекта сварочных головок, которые перемещаются сквозь портал и с одновременным движением изделия по рельсам происходит проверка при помощи лазерной системы слежения, которая следит за качеством сварки, за тем, чтобы не было пропусков, чтобы не снизить надежность конструкции.

После процесса сварки под флюсом на специальном оборудовании идет правка грибовидности , торцевание фрезой и сверловка на 3D станках с ЧПУ.

После того, как двутавровая балка готова — наступает этап очистки при помощи дробеструйной установки. При помощи дроби, под разными углами происходит удаление ржавчины, жирового налета, грязи и т.п., чтобы существенно улучшить качество нанесенного лакокрасочного покрытия.

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ БАЛОК

ПРИЛОЖЕНИЕСправочное

Расположение балок в домах со стенами из местных материалов

Расположение балок в брусчатых и каркасных зданиях с привязкой наружных стен к координационным осям по схемам а и б

Применение балок при различных проектных решениях перекрытий зданий

1 — балки длиной 2990, 3590, 4190, 4490; 2 — балки длиной 3090, 3690, 4290, 4590 мм; 3 — гвозди К4х100 через 800-1000 мм; 4 — балки типов БЦ1 и БК1; 5 — щит перекрытий; 6 — балки типов БЦ2 и БК2; 7 — балки типов БЦ0 и БК0; 8 — балки типов БК2 шириной 180 ммЧерт.2

Электронный текст документа подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:официальное изданиеДеревянные детали и изделияиз древесины для 2. Ворота, детали и изделия,щиты перекрытий и покрытий, балкиперекрытий, изделия паркетные, конструкцииклееные, плиты ДВП и ЦСП: Сб. ГОСТов. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2002

Деревянные двутавровые балки перекрытия своими руками

Такие опорные элементы широко применяются в строительной сфере, особенно при обустройстве различных перекрытий. В продаже имеется несколько вариантов двутавровых балок, в производстве которых используется «чистая» древесина и материалы на ее основе. Средняя цена – 230 руб/п.м. – довольно приемлемая для большинства индивидуальных застройщиков.

Но есть ряд вопросов, которые наводят на мысль – а не проще ли изготовить деревянный двутавр своими руками? Во-первых, не возникнет проблемы с его транспортировкой, во-вторых, с подгонкой по месту установки. Ведь придется довольствоваться лишь тем, что предлагает рынок.

Как организовать самостоятельное «производство» деревянных двутавровых балок, что учесть – тема предлагаемой статьи.

Объяснять читателю отдельные нюансы изготовления балок двутавровых бессмысленно. Например, как сделать своими руками пазы для установки стоек. У каждого хозяина свой инструмент (цепная пила, фрезы или иное) и методика.

Но несколько замечаний общего плана лишними не будут:

  • Даже для перекрытий один и тот же двутавр использовать не стоит. Необходимо сделать точный расчет нагрузок. Деревянные балки имеют небольшой вес, но вот какой они сами способны выдержать? Поэтому если сборка и ведется своими руками, то определение оптимальных параметров двутавровой опоры лучше доверить профессионалу.
  • Перед началом «конструирования» все образцы из древесины следует высушить. Еще неизвестно, где и при каких условиях материал хранился до того, как был куплен. Несоблюдение этой рекомендации может привести к тому, что смонтированная двутавровая балка через некоторое время деформируется.

Выбор материала

Понятие древесина – общее. Что именно целесообразно использовать при изготовлении своими руками двутавровых балок?

Немаловажен и вопрос о породе. Наиболее проблемная часть любого сруба – нижний венец. Его нужно было максимально оградить от воздействия влаги. Поэтому для него всегда брали лиственницу. Это дерево, в отличие от других хвойных пород, содержит не просто смолу, а особую. Она придает материалу уникальные свойства. Например, при намокании древесина становится только прочнее. Ну а что именно использовать – на усмотрение домашнего мастера.

Практика малоэтажного строительства показывает, что наиболее используемые типоразмеры двутавровых балок следующие:

Остается добавить, что минимально допустимое сечение бруса (мм) – 35 х 25. И это лишь для опалубки. Если использовать такой двутавр в качестве перекрытия, то заготовки придется монтировать как можно плотнее, а это – повышенный расход древесины. Следовательно, брус необходимо брать большего сечения.

Стойка

Основных вариантов два – из многослойной фанеры или ОСВ. Хотя в продаже встречаются двутавровые балки и других исполнений, для изготовления своими силами лучше ориентироваться на эти материалы. Предпочтительнее ОСВ, так как они обеспечат большую прочность и долговечность конструкции благодаря особому структурному составу и технологии производства.

Как правило, на это мало кто обращает внимание. Хотя все клеи отличаются друг от друга, в том числе, и токсичностью. Вот это и следует учесть. При выборе средства нужно ознакомиться с его составом, особенно если предполагается монтаж перекрытий из двутавровых балок в жилом строении. Рекомендация простая – чем меньше «химии», тем лучше.

Особенности изготовления двутавровой деревянной балки

  1. После подготовки брусьев в них делаются выпилы для последующей установки стойки. Она должна располагаться строго вертикально, поэтому особое внимание – точности разметки (ведется от продольной оси заготовок).
  2. Каждая плита перед использованием тщательно осматривается. Малейший дефект (а он скажется на несущей способности двутавровой балки) – причина для отбраковки. Кромки отобранных плит немного скашиваются, чтобы образцы лучше входили в пазы.
  3. Выпилы в брусьях промазываются клеящим составом; в нижний вставляется стойка, после чего накладывается верхний и прижимается.
  4. Сборка оставляется в таком положении до полного просыхания клея. Это время указывается в инструкции по применению состава.

Качественную стыковку всех элементов двутавровой балки можно обеспечить отрезками швеллера аналогичной длины. Они накладываются на бруски и стягиваются импровизированными хомутами (веревка, ремни с карабинами и тому подобное), до полного отвердевания клея. И только после этого деревянную балку-двутавр  можно использовать для обустройства перекрытия.

Процесс изготовления опор из древесины, как и выбор материалов, особых сложностей не представляет. Работа, выполненная своими руками, экономит и время, и деньги. Но это оправдано лишь в том случае, если расчеты нагрузок проведены на профессиональном уровне. Если нет полной уверенности, что это получится сделать самостоятельно, рисковать не стоит. Перекрытие – ответственная часть любой конструкции, и никакая экономия не может служить оправданием нарушению проектных параметров.

Сборка двутавра

Два бруса к моменту сборки должны быть доработаны до оптимальных параметров, подходящих для монтажа стойки. Последняя утапливается в подготовленные пазы с двух сторон (верх и низ) и фиксируются на клеевую основу. Здесь важно ответить на вопрос о том, как сделать двутавровую деревянную балку своими руками с минимальным количеством зазоров и выступов? Что касается первого, то в принципе наличие пустот в местах сопряжения зависит от качества первичной обработки материала. Чем ровнее поверхности в пазах, тем выше вероятность плотного монтажа стойки. С выступами ситуация проще. С одной стороны, их можно подбить киянкой пока клей не высох, корректируя тем самым грани конструкции. Если же наличие выступа обуславливается ошибками в расчетах, то ситуация исправляется только абразивным крупнофракционным материалом с последующей чистовой шлифовкой.

Железобетонные балки

Широко применяются в крупном строительстве жилых и общественных зданий.

Классифицируют балки по нескольким параметрам, основным можно считать разделение по назначению и виду сечения одновременно:

  • Фундаментные . Применяются для устройства оснований промышленных объектов и жилых домов в зонах повышенной сейсмической активности. Могут иметь Т-образный профиль или сечение в виде трапеции.
  • Стропильные двухскатные или односкатные системы служат для устройства перекрытий крыш в производственных и фермерских комплексах. Имеют выступы для крепления рельсов.
  • Прямоугольные балки с различными конфигурациями (однотавры, двутавры, L- и T-образные профили) служат для перекрытия пролетов фасадов, перекрытий длиной до 18 метров.

Размеры балок зависят от их назначения и имеют разные параметры. Например, стропильные конструкции имеют длину до 24 м, а рядовые элементы перекрытий могут опираться на пролет до 18 м. Остальные параметры определяются индивидуально для каждого изделия.

Размеры можно узнать в каталогах Госстандарта или у конкретных производителей, поскольку они могут различаться. ГОСТ 20372-90 «Балки стропильные и подстропильные железобетонные» определяет основные требования к изделиям, материалам и армированию конструкции, на этой основе предприятия создают ТУ.

Виды деревянных двутавровых балок

Для начала ознакомимся с разнообразием ассортимента этого стройматериала. Различают следующие серии двутавровых балок:

  1. БДК (балка двутавровая клееная). Используется в строительстве домов с короткими пролетами.
  2. БДКУ, БДКУ-Л. Такие балки имеют широкие ребра жесткости, отличаются высокой прочностью и наличием большой площади для гвоздевых креплений.
  3. СДКУ, СДКУ-Л. Эта двутавровая стойка является основой каркаса стен.
  4. БДКШ, БДКШ-Л. Широкая балка применяется в постройках с очень длинными пролетами. Также ее можно использовать в качестве стропил.
  5. СДКШ, СДКШ-Л. Балка применима для изготовления стеновых панелей.

Типичные ошибки

Разберемся, что нужно учесть, чтобы не сделать опасные оплошности, и что может пойти не так при производстве балок.

Приобретение неподготовленного сырья. Если вы решили самостоятельно сделать двутавровые деревянные балки для перекрытия, то нужно не забывать о том, что в условиях производства все изготавливается по особой технологии, и применяется калиброванная сухая фурнитура, что не дает балкам и доскам перекручиваться и приобретать неправильные формы.

Приобретение и использования неподходящего или чересчур дешевого клея. Например, как бы ни был привлекателен выбор смоляного клеевого состава, это абсолютное нет при работе с двутавровыми балками. У эпоксидной смолы очень плохие клеящие свойства, и для ее затвердевания нужно слишком большое количество времени.

Лучшим выбором клея остается полиуретановый. Он термически активный, но сам не возгорается, а при работе с деревом это очень важно.

Конечно же, стоит отметить, что не подойдет клей ПВА, какими бы волшебными клейкими свойствами он ни обладал. Клей «Момент» тоже неуместен в данном случае.

Неверное сопряжение самих балок. Здесь надо понимать, что это не простые деревянные, но двутавровые балки, и крепить их внахлест – большая ошибка. Их необходимо приложить встык и закрепить пластинами.

Нельзя использовать перфорированную ленту, чтобы впоследствии балки не опрокинулись. Нужно использовать точные расчеты по калькулятору.

Использование неправильных крепежей. Самым несуразным кажется использование строителями монтажной пены для заделывания отверстий. Закладка должна быть строго специальная. Возбраняется использовать неправильный доугун, это нарушит несущую способность перекрытия, и вся конструкция может обрушиться.

Не используются также в отношении двутавровых балок обыкновенные шурупы, так как сами по себе они не выдерживают серьезные нагрузки. Следует помнить, что шурупы не являются конструкционными деталями – они могут лишь прикрепить что-то легкое по весу. Обратите также внимание на доугун – если его высота недостаточна, то использовать нельзя. Размер тоже имеет значение – маленький кронштейн недопустим.

Использование сторонних деталей, не предусмотренных конструкцией. Не нужно ничего дополнительно подкреплять просто «для страховки». Обычное крепление двутавровых балок и так плотное и не требует излишних деталей. На рисунке показаны типичные ошибки при монтаже.