Двутавровые балки перекрытия деревянные:инструкция по монтажу

Деревянные балки-двутавры – сортамент и практическое применение

Целесообразность применения двутавровых балок из дерева вызывает немало сомнений. В частности, многие недоумевают, чем они отличаются от простых деревянных брусьев. Ответ на эти сомнения кроется опять-таки в особой конструкции двутавра, который в данном случае состоит из двух деревянных полок и фанерной стенки – за счет этого он способен выдержать изгибающую нагрузку, в несколько раз большую, чем монолитная балка с простым сечением.

Деревянные двутавры – новинка на рынке стройматериалов

Виды и типоразмеры деревянных профилей

Ассортимент этого стройматериала достаточно хорошо проработан и позволяет его применять как несущий элемент не только перекрытий и стропильных систем, но и каркасов стен и крыш. Так, различают следующие серии деревянных двутавров:

клееная (БДК) – балка склеивается из конструктивных элементов синтетическими смолами под высоким давлением и предназначена для использования в коротких пролетах;
клееная усиленная (БДКУ, БДКУ-Л) – благодаря увеличенной ширине полки (64 мм) балки этой серии имеют достаточную площадь для гвоздевого крепления и могут быть применены на длинных пролетах;
клееная широкая (БДКШ, БДКШ-Л) – отличаются еще более широкой полкой (89 мм), поэтому серия предназначена для использования в конструкциях, испытывающих крайне высокую нагрузку, стропильных системах или на сверхдлинных пролетах;
стеновая усиленная (СДКУ, СДКУ-Л) – этот вид балок используется в каркасе стен в качестве его основы;
стеновая широкая (СДКШ, СДКШ-Л) – стойки с такой маркировкой применяются для изготовления стеновых панелей.

Литера Л в конце маркировки означает, что балка изготовлена из высокопрочного бруса LVL, что придает ей прочность, превышающую обычную в 1,25–1,5 раза. Стандартная длина балок – 6 м, тогда как серии БДКУ-Л и БДКШ-Л выпускаются в длинах от 6,5 до 8 м. Их высотный ряд выглядит таким образом: 241 мм, 302 мм, 356 мм, 406 мм, 457 мм.

Каркасное здание из двутавровых балок

Монтаж перекрытия их двутавров

Достоинства двутавровой балки из дерева

Конечно, система двутавровых деревянных конструкций не может в полном объеме заменить металл и железобетон, однако они остаются лидером среди современных и надежных стройматериалов благодаря целому ряду технических и эксплуатационных характеристик:

универсальность применения – такие двутавры пригодны для строительства каркасных, кирпичных, блочных и деревянных домов;
малая масса опорного стержня (6-метровая балка весит в среднем около 40 кг), позволяющая вести монтаж без привлечения спецтехники;
высокая скорость монтажа и его простота – опытный монтажник за день может перекрыть весь дом с помощью простого плотницкого инструмента;
широкий выбор производственных серий и солидная номенклатура размеров;
низкая теплопроводность и водоустойчивость (при условии достаточной просушки древесины).

К условным минусам деревянного двутавра следует отнести зависимость его надежности от условий производства: качества и сорта древесины, из которой изготовлены опорные части и стойки балки, термостойкости и пластичности клеящей массы, точности геометрических размеров и сборки элементов.

Варианты расчета и монтаж материала

Так же, как и в случае с металлическими двутаврами, подбор размеров деревянного двутавра ведется исходя из расчетной и нормативной нагрузки, условий эксплуатации, шага балок и длины пролета. В отдельных случаях допустимо воспользоваться табличными данными, предлагающими готовые технические решения. Однако ввиду особой ответственности перекрывающих и стропильных конструкций, эти параметры рекомендуется сверить у профессионального архитектора.

Таблица 1: Подбор типоразмера деревянного двутавра при устройстве перекрытия

Таблица 2: Подбор типоразмера деревянной двутавровой балки при устройстве наклонных стропил

Установку двутавров производят с помощью временных крепежных элементов, которые в дальнейшем заменяются стационарными.

Эксплуатировать поверхность до того времени, как смонтирована обвязка и не установлены постоянные закрепления, запрещено. Тщательно рассчитанные и грамотно собранные конструкции из двутавров отличаются надежностью, долговечностью и высокой несущей способностью.

Технология производства горячекатаного двутавра

Принцип горячей прокатки

Горячекатаную балку производят методом горячей прокатки, который широко используется для других видов фасонного и сортового проката. Сущность этого метода заключается в постепенной деформации заготовки (обычно это блюм прямоугольного сечения) из прямоугольника в Н-образный профиль путем обжатия парами приводных роликов, объединенных в прокатную клеть. Прокатные клети, в свою очередь, создают технологическую линию прокатного стана, в которой сталь и приобретает конечную форму.

Каждый ролик имеет специальные проточки кольцевого типа, называемые калибрами. В ходе вращения металл затягивается в калибры, сжимается и меняет свою форму. ЗА несколько этапов сталь перераспределяется между полками и стенкой, зерно измельчается, а прочность металла увеличивается. Предварительный нагрев заготовки до 1100-1200°С делает металл пластичным, что позволяет катать его с большим обжатием и, соответственно, обеспечивает высокую производительность процесса и качество прокатки. Из-за нагрева процесс и получил свое название – горячая прокатка.

Схема деформации заготовки в двутавровый профиль

Впервые горячую прокатку двутавра запатентовал Альфонс Хэлбоу (1849 год) из компании Forges de la Providence, которая и стала развивать этот метод. Двутавровый профиль стал особенно популярен во времена активного строительства небоскребов, так как позволял создавать относительно легкие и прочные конструкции. Основным производителем, который продвигал этот вид стройматериалов, стал завод Bethlehem Steel (правопреемником является известная компания ArcelorMittal)

Сейчас процесс ведется на станах рельсобалочного линейного и универсального типа. Среди основных производителей в России можно перечислить следующие предприятия:

ЕВРАЗ Западно-Сибирский меткомбинат
Кулебякский металлургический завод Русполимет
Тульский металлопрокатный завод
Челябинский металлургический комбинат

Но это не весь список производителей двутавров. Полный список производителей представлен на этой странице.

Правила фиксации двутавров на перекрытиях

Мы уже упоминали, что нарушения технологии изготовления и монтажа перемычек всегда имеет очень неприятные последствия, поэтому не нужно экспериментировать, соблюдайте проверенные временем правила. Балки перекрытия могут фиксироваться несколькими способами.

На специальные металлические кронштейны. Элементы крепятся к несущей стене, на опорные полки устанавливаются балки и прикручиваются саморезами.
Крепление с помощью кронштейнов
С упором на стену, который может быть открытым или закрытым. При первом способе балки лежат на поверхности стен и кладочными материалами не заставляются. Второй вариант предусматривает кладку кирпича или блоков до выравнивания с верхней полкой.
Монтаж с упором на стену

Особенности изготовления двутавровой деревянной балки

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.

С ростом индивидуального строительства двутавровые балки перекрытия стали обретать все большую популярность в частном секторе. Их преимущества – отдельная тема, но один из плюсов опор этого типа отметить стоит. В отличие от металлических аналогов, двутавровые балки из древесины можно изготовить своими руками. Как это сделать, подробно рассматривается в данной статье.

Сфера применения деревянных двутавров не ограничивается лишь обустройством перекрытий. Они широко используются при возведении каркасных строений, монтаже настилов, перегородок и опалубок. Зная технологию и ряд особенностей промышленного производства таких изделий, можно изготовить образец любого типоразмера, под конкретное использование.

Ведь сделать двутавровую балку своими руками – значит, решить ряд проблем. Во-первых, с транспортировкой габаритной продукции. Во-вторых, с подгонкой ее по месту, так как покупные экземпляры могут в точности и не подойти.

Автор сразу оговаривает, что вникать в такие детали, чем и как сделать выборку древесины для получения пазов в заготовке и ряд других нюансов совершенно бессмысленно. У каждого хозяина свой собственный опыт, возможности и инструмент. Поэтому акцент – на домашнюю технологию сборки двутавровых балок, полный цикл их изготовления своими руками. Примеры заводских опорных образцов – на рисунке.

Это не все, что предлагает рынок, но конструктивные особенности двутавров и их основные типоразмеры понятны.

Принцип расчета

Проведение расчетов двутавров основано на том, что низ его работает на растяжение, а верхняя – на сжатие. При этом стенки принимают поперечные силовые нагрузки.

Из дерева

Характеристики и показатели деревянных двутавров указаны в приложениях нормативов ГОСТов, и имеют вид таблиц, как на рисунке ниже:

Используя данные таблицы, характеризующие древесину, при расчетах используются следующие величины:

общая высота;
толщина;
модули – растяжения, изгиба, сжатия и упругости;
глубина паза;
длина самого пролета;
шаг балок;
показатель нормативной нагрузки;
процентные условия эксплуатации изделия, зависящие от влажности и других атмосферных величин.

Используются также многочисленные коэффициенты, которые используются профессиональными инженерами. Для двутавров используют такие формулы, как:

Используемый частный коэффициент (γm), согласно нормативам, чаще всего равен показателю 1,2. Поскольку двутавры различаются друг от друга по показателям качества древесины, то и расчет у них неодинаковый. Большое значение уделяется дополнительным коэффициентам и показателям, например, гибкости элемента двутавра λ, который вычисляется по формуле:

Пример:

Рассчитать гибкость полки, если двутавры имеют шаг 1,25 (м). Указано, что у них не между собой промежуточных распорок, за исключением концов.

Решение:

Согласно условию задачи, длина поверхности между сечениями при сжатии Lc = L = 4 (м). Исходя из общей формулы, определяем коэффициент гибкости полки:

λ = 3.464 * 4 / 0.075 = 185

Ответ: коэффициент равен 185.

Металлических

Для металлических двутавров чаще всего рассчитывают прогиб, а также изгиб, которые применяются для балочных типов, номеров 1-6. Здесь можно воспользоваться удобным калькулятором расчета, при отсутствии времени, по типам двутавров, можно при помощи онлайн-калькуляторов. Так, например, в этом может помочь сайт.

При расчетах металлических двутавров всегда используют показатели:

A и B – расстояния от основной опоры до точки нагрузки;
L – длина пролета (по минимуму);
Fmax – балочный прогиб по максимуму, согласно технической таблице внизу:

В расчетах со стальными двутаврами также используют величины: количество (К), Ry – показатель сопротивления, Fбалки – прогиб и запас (З), сечение (М). Для удобства проведения математических расчетов часто используют онлайн-калькуляторы, один из которых здесь. Данный калькулятор проводит расчеты в отношении консольных и опорных балок, где используется также q – масса изделия в кг/м.Пример:

Необходимо вычислить прогиб для балок – максимальный момент сопротивления сечения Му, если L = 4,5 (м) уложена параллельно короткой стены, q = 6, количество балок равно 8.

Решение:

Согласно формуле, учету веса по таблице СНиПа:

My = (q х L2) /8 = 6 х 4502/8 = 151875 (кгс/см2).

Ответ: 151875 (кгс х см).

Пример 2, который можно соединить с показателем первого примера.

Максимальный момент сопротивления балки Wy, при указанном условием расчетном сопротивлении стали (2150 кгс/см2) рассчитать легко, на основании деления изгибающего момента на показатель сопротивление стали. В соответствии с формулой, это будет выглядеть так:

Wy = 151875 / 2150 = 70,6 (см3).

Ответ: 70,6 (см3) – максимальное сопротивление двутавра данного типа.

Величины, использующиеся в различных расчетах двутавровых балок, имеют следующий вид:

Использовать для работы можно этот калькулятор.

Двутавр 14: размеры и особенности конструкции

Двутавровый профиль № 14 изготовлен в соответствии положениям, предписанным в ГОСТе 8239-89. Его рекомендуется использовать при строительстве несущих конструкций в промышленных и жилых зданиях, в строительстве мостов, а также в отраслях машиностроения. Материал демонстрирует высокую устойчивость к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, огнеупорность, а также не боится различного рода микроорганизмов. С помощью таких конструкций можно достичь снижения стоимости монтажа и сокращения времени строительства.

Двутавр 14, размеры которого идеальны для использования в строительстве перекрытий, применяют в создании ЖБК с умеренными и незначительно повышенными нагрузками

Полная высота такого профиля (с толщиной полок) составляет 140 мм. Балка имеет ширину, равную 73 мм, стенка перемычки – 4, 9 мм. Общая толщина полки достигает 7,5 мм. По весу метровый двутавр равен 13, 68 кг. Двутавровая балка такого типа имеет разновидности.

Таблица двутавров № 14 наглядно это демонстрирует:

Вид профиля	Ширина, мм	Высота, мм	Толщина полки, мм	Толщина стенки, мм	Масса 1 м длины, кг
14	73	140	7,5	4,9	13,68
14С	80	140	9,1	5,5	16,9
14Б1	73	137,4	5,6	3,8	10,5
14Б2	73	140	6,9	4,7	12,9

Характеристики и технология производства сварного двутавра

Внешний вид сварного двутавра переменной высоты

Сварная двутавровая балка по геометрическим характеристикам аналогична двутавру с параллельными гранями полок. Обычно производство такой продукции осуществляют небольшие заводы металлоконструкций и другие металлообрабатывающие предприятия. В качестве заготовки используется листовая сталь, которая сваривается автоматической сваркой под флюсом. Естественно, производство сварного двутавра является мелкосерийным или штучным, что сказывается на его цене.

При этом метод отличается следующими преимуществами:

кроме изделий с размерами по ГОСТ 26020, может выпускаться любой тип двутавров по чертежам заказчика;
существуют технологии изготовления двутавра с усиленными элементами, когда на определенных участках стенка или полки утолщаются – это позволяет изготавливать балки под конкретные проекты с просчитанными нагрузками;
также может производиться биметаллический двутавр, элементы которого изготавливаются из разных марок стали.

Сварной двутавр: особенности производства и основные характеристики

В определенных случаях более выгодным вариантом, по сравнению с горячекатаным аналогом, является сварная балка. Эта продукция широко применяется в строительной сфере: при сооружении жилых домов, промышленных и общественных объектов, инфраструктурных объектов.

Этапы изготовления сварного двутавра

Раскрой стальных листов на полосы требуемых размеров.
Разделка кромок на специальном станке. Это операция нужна для улучшения провара.
При помощи спецтехники заготовки укладывают на конвейер сборочного стана, позиционируют и фиксируют.
Сварка под флюсом осуществляется на специальном станке, на котором размещены комплекты сварочных головок, перемещающихся по порталу.

Внимание!

Особенность процесса, проходящего на современных автоматических линиях, заключается в том, что его качество постоянно отслеживается лазерной системой. При обнаружении дефекты устраняются, проверка проводится повторно

Правка, сверловка и торцовка на станках с числовым программным управлением.
Очистка дробеструйной установкой от ржавчины, грязи, масла.
Может наноситься лакокрасочное покрытие.

Преимущества сварного двутавра

В зависимости от области применения, изделие может изготавливаться с переменной толщиной профиля, из двух видов стали для полок и стенок – менее и более дорогостоящей, – с перфорацией, уменьшающей вес. Такие варианты позволяют удешевить продукцию с сохранением прочности на нагружаемых участках.
Двутавр в каркасных строениях снижает вес конструкции, что позволяет использовать менее массивный фундамент.
Использование этих изделий дает возможность создавать сложные архитектурные формы.

Разновидности сварного двутавра, выпускаемые современными производителями

Сортамент, аналогичный сортаменту прокатных двутавров «Б», «Ш», «К» с параллельными гранями полок, изготавливаемых по ГОСТу 26020-83 и СТО АСЧМ 20-93. Сварные швы для рядовых малонагруженных двутавров выполняются по 2-й категории, согласно ГОСТу 23118-99 или СП-53-101-98. Швы ТЗ (двусторонние угловые без скоса кромок) должны соответствовать ГОСТу 8713-79.
Специальные изделия, изготовленные по чертежам заказчика.
Облегченные перфорированные балки, имеющие «окна» в стенках, позволяющие облегчить конструкцию с сохранением прочности.
Изделия переменного сечения.
Балки с полками различной ширины.
Для работы в тяжелых условиях, при планируемых циклических и переменных нагрузках изготавливают продукцию, усиленную ребрами жесткости.

Металлические балки

Самая большая группа. Классификация, по которой можно получить общее представление о балках из металла:

1. По рабочей схеме:

1.1. Однопролетные (разрезные).

1.2. Многопролетные (неразрезные).

1.3. Консольные (с одной опорой в виде защемления).

Разрезные являются наиболее удобными для изготовления и монтажа в сравнении с многопролетными. Неразрезные балки целесообразно устанавливать на надежные опоры, где нет опасности неравномерного их проседания.

2.1. Прокатные (однотавровые, двутавровые, сквозные).

2.2. Составные: сварные, болтовые, клепаные.

Самыми распространенными в применении считаются балки двутавровые — они просты при производстве и универсальны в использовании. Далее именно их и рассмотрим.

Особенности двутаврового профиля

Двутавровая балка — разновидность сортового металлопроката. Профиль двутавра характерен Н-образной формой сечения. Такая конструкция используется для перераспределения нагрузки по вертикали и горизонтали. Двутавровые балки различные размеры и весовые категории.

Для обозначения профилей введена специальная нумерация и маркировка, что облегчает выбор конструктивного элемента. Так как при выборе габаритов балки учитываются особенности возводимого объекта и расчетные нагрузки на конструкцию здания.

Балки характеризуются устойчивостью к повышенным нагрузкам и отсутствию реакции на изменения во внешней среде.

Помимо металлических двутавровых изделий существуют балки, выполненные из древесины, которые также имеют разнообразный размерный ряд. Использование деревянных профилей снижает нагрузку на основание, ускоряет процесс строительства и уменьшает расходы при устройстве фундамента.

3 Достоинства и недостатки такого металлопроката

В этом пункте суммируем все плюсы, которыми обладают двутавровые балки. Прежде всего стоит отметить их отменные прочностные характеристики, благодаря которым этот материал можно использовать даже в качестве перекрытия очень длинных пролетов. При этом монтаж элементов не составит огромного труда, да и при необходимости вы всегда сможете обработать поверхность. Такой прокат не подвержен ни деформации, ни усадке. Его по праву можно назвать универсальным, ведь такая балка встречается как в конструкции потолка, так и стен.

Внутренние грани полок двутавра с уклоном

Еще достоинства и недостатки элементов во многом зависят от их вида. Например, горячекатаные конструкции монолитные, и нет необходимости применять дополнительную арматуру, даже если речь идет об очень сильных нагрузках. К тому же они более просты в изготовлении и экономичны. Сварной профиль имеет дополнительные ребра жесткости, благодаря которым можно снизить толщину стенок и соответственно себестоимость изделия. Плюс такие элементы изготавливают по индивидуальным заказам, и их размеры устанавливает клиент. Это позволяет минимизировать отходы во время строительства. Также по требованию заказчика конструкция может быть усеченной, равно- либо неравнополочной, иметь перфорацию, фланцевые соединения.

1 Двутавровая балка – описание и назначение

Свое название данный конструктивный элемент получил благодаря специфической конструкции. Просто Т-образный профиль называется тавром, а так как сечение этой балки напоминает две буквы «Т», соединенных хвостиками, то, соответственно, она называется двутавровой. В принципе, ее сечение также похоже и на букву «Н». Она отличается повышенной прочностью, так, если сравнивать ее со стандартным прямоугольным профилем, то она будет в 7 раз прочнее и почти в 30 раз жестче. Но о ее преимуществах поговорим более подробно немного ниже.

Благодаря таким отменным характеристикам этот конструкционный материал нашёл свое широкое применение в строительной области, особенно при возведении каркасных домов. Кроме всем известных металлических изделий, существуют еще и деревянные двутавры. По сравнению с иными пиломатериалами такие элементы не будут гнуться даже при воздействии больших нагрузок. Также они совершенно неподвластны деформациям, что позволяет использовать их практически в любой конструкции. Если речь идет о доме, то их применяют для монтажа и пола, и потолка со стенами. Да и цена не сильно велика, можно сказать, даже радует.

В принципе, по конструкции существует три вида двутавра, это обыкновенный, широкополочный и колонный. Первый имеет ребра высотой в пределах от 10 до 60 сантиметров, при этом толщину полок увеличивают, дабы все внешние усилия, которые приходятся на ребра могли компенсироваться. Жесткость данных конструкций относительно невысокая, поэтому их длина не может превышать 19 метров.

Что же насчет широкополочных, то такими называются изделия, имеющие отношение ширины полки к высоте балочного профиля в пределах 0,4–0,6, при этом последний параметр может достигать одного метра. Прочностные характеристики двутавровых балок данного типа значительно выигрывают у первых.

Однако особенно прочными по праву можно назвать колонный вид, так как для его производства используют мощный стальной профиль, что позволяет такой балке выдержать нагрузку, измеряемую тоннами. Правда, данное свойство отразилось и на весе изделия, они значительно тяжелее вышеописанных видов, и поэтому их более целесообразно применять для возведения колонн.

Сварной вариант

В некоторых случаях сварная балка выгоднее горячекатаного аналога. Такая продукция применяется при сооружении промышленных и жилых домов, инфраструктурных и общественных объектов.

Процесс производства такой балки проходит несколько стадий, каждая идеально отработана.

Создание заготовки. Из листового металла на установках с числовым программным управлением раскраиваются нужные по длине и ширине штрипсы.
Фрезеровка кромок. Чтобы улучшить провар шва, на кромкофрезерном станке обрабатываются созданные заготовки между полкой и стенкой балки.
Сборка заготовки. Для сборки предназначены специальные установки, которые оснащены прижимными гидравлическими механизмами. Прежде чем кантовать на 180 градусов профиль, его собирают в Т-образную модель.
Сварка двутавра. Лучшим способом сварки является сварка автоматом под флюсом. Этот способ гарантирует качество шва, так как при нём отсутствует разбрызгивание жидкого металла.
Правка полок. В результате нагрева металла может возникнуть необходимость снять шероховатость с профиля, для этого используется специальный стан с роликами.

К преимуществу сварной балки относится возможность создать разные архитектурные формы, с переменной толщиной профиля. В каркасном строении это способствует снижению веса конструкции.

Сортамент такой же, как для прокатных профилей с параллельными гранями. Сварные швы для малонагруженных профилей должны соответствовать 2-й категории согласно ГОСТу 23118−99. Швы двухсторонние выполняются согласно ГОСТу 8713−79.

Двутавровые балки перекрытия

Современные двутавровые балки
перекрытия деревянные изготавливаются из нескольких материалов. Для их производства используют брус, плиты OSB и хвойные породы дерева. Эти балки обладают множеством положительных характеристик. Они экологичны, поскольку производятся исключительно из материалов, не выделяющих вредных веществ. Служат двутавровые балки долго, а благодаря особой форме и надежно. Они отличаются уникальным сочетанием небольшого веса и высокой прочности.
Эти балки не изменяют свои геометрические параметры и не деформируются. Их легко применять, поскольку все поверхности тщательно выверены, а все элементы имеют одинаковые параметры.

Двутавровые балки перекрытия деревянные. Фото

Цены на двутавровые балки зависят по большей части от двух характеристик. Первая —
площадь сечения
, а конкретно, высота балки. Вторая —
материалы
, из которых изготовлены полки.

Оптимальных параметров жесткости перекрытий в современном строительстве добиваются за счет монтажа двутавровых балочных конструкций, имеющих поперечное сечение в виде буквы H. Металлический двутавр давно известен отечественным строителям, а вот двутавровая деревянная балка пока еще вызывает определенные опасения. Какие преимущества существуют у применения этого стройматериала, есть ли нюансы по его монтажу и возможно ли изготовить столь ответственный конструктивный элемент своими руками?

Универсальный стройматериал – клеедеревянная двутавровая балка