Обзор характеристик и применение двутавровых деревянных балок в строительстве домов

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?

Содержание

Двутавры деревянные
Универсальный стройматериал – клеедеревянная двутавровая балка

Ключевые особенности деревянных двутавров ↑

Основная весовая нагрузка при эксплуатации сооружения любого типа ложится на межэтажные, цокольные и чердачные перекрытия. Их несущие элементы должны гарантированно выдерживать постоянные и переменные нагрузки, включающие их собственный вес, а также вес людей и мебели.

На первый взгляд, сборные деревянные конструкции по прочности не могут конкурировать с железобетоном или металлом, но практика и расчет доказывают обратное.

Производство двутаврового элемента из дерева ↑

Двутавровое сечение деревянной балки получается в результате комбинации трех элементов – двух полок, обычно изготавливаемых из столярного леса, и стойки из ориентировано-стружечной плиты. Нередко материалом для полок служит сосновая доска либо брус LVL (склеенный из нескольких слоев хвойного шпона пиломатериал, отличающийся от фанеры и массива древесины высокой устойчивостью к горизонтальным нагрузкам).

Чтобы повысить рабочие качества древесины и предотвратить гниение, изготовитель ее высушивает в несколько этапов, а для защиты от насекомых и повышения пожаробезопасности обрабатывает продукцию антисептиком и антипиреном.

Части двутавра соединяются между собой двойным шипом на специальных прессах с использованием водостойкого клея. Такая технология производства дает возможность:

  • получить более высокую прочность изделия на изгиб (в сравнении с массивными балками прямоугольного сечения);
  • избежать недостатков, присущих древесине – усушки, усадки, появления скрипов, сдвигов и трещин.
Производство балки-двутавра
Производство балки-двутавра из дерева

По готовности балки ее могут усилить дополнительными накладками – ребрами жесткости. Таким образом, несущая способность клееного деревянного двутавра при равных площадях сечения превышает аналогичный показатель других систем, применяемых в малоэтажном и коттеджном строительстве.

Область применения и сортамент балок-двутавров ↑

Сегодня двутавровые балки из дерева главным образом задействуются в каркасном производстве домов. В каменных постройках такой стройматериал также применяется все активнее, поскольку с его помощью можно быстро провести следующие работы:

  • обустройство всех видов перекрытий, а также стропильной конструкции кровли;
  • монтаж бесшумных полов, межкомнатных перегородок;
  • создание высококачественной монолитной опалубки под бетонный фундамент;
  • всевозможные реконструкции – замена балок перекрытия, подъем уровня пола;
  • возведение дополнительных помещений – мансард, беседок, террас и т. д.
Виды двутавров
Виды lдеревянных двутавров

Чтобы удовлетворить растущий спрос, производители разработали достаточно широкий ассортимент, позволяющий легко подобрать нужный размер и характеристики балок либо стоек:

  • БДК – балка двутавровая клееная, предназначенная для использования в коротких пролетах;
  • БДКУ – балка усиленная, отличается увеличенной шириной полки и применяется на длинных пролетах;
  • БДКШ – балка широкая, предназначена для использования в крайне нагруженных конструкциях, стропильных системах или на сверхдлинных пролетах;
  • СДКУ – стойка усиленная, используется как основа стенового каркаса;
  • СДКШ – стойка широкая, применяется в монтаже стеновых панелей.

Об использовании в качестве конструктивного материала бруса ЛВЛ покупатель информируется литерой Л в маркировке. Также здесь указываются геометрические размеры сечения, важные для определения несущей способности деревянной двутавровой балки перекрытия.

Балки для полов и перекрытий
Окрашенные балки для полов и перекрытий

Как определить требуемые размеры клееной балки ↑

Подбор сечения «на глазок» недопустим, так как несущие конструкции могут не выдержать нагрузки и деформироваться либо обрушиться. Расчет параметров деревянной двутавровой балки для перекрытия капитальных сооружений лучше доверить инженеру, способному учесть условия эксплуатации и особенности работы.

Самостоятельные вычисления осложнены тем, что регламентирующие их документы имеют множество поправок и обновленных требований, разобраться в которых непросто.

Приведенные в открытых источниках данные могут быть устаревшими, а актуальная информация зачастую закрыта от бесплатного доступа.

Межэтажное перекрытие
Межэтажное перекрытие из балок

Рассчитывать «на коленке» допускается только конструктивные части подсобных помещений небольшой площади. При упрощенных вычислениях важно учитывать нормативную нагрузку, шаг укладки балок и размер перекрываемого пролета. Примерные значения нагрузки на перекрытие выглядят таким образом:

  • для перекрытия неэксплуатируемого чердака постоянная нагрузка принимается в пределах 50 кг/м2, а эксплуатационная – 90 кг/м2, следовательно, общая расчетная нагрузка составляет 130 кг/м2 (с округлением в большую сторону 150 кг/м2);
  • в случае интенсивного использования чердачного пространства эксплуатационная нагрузка должна быть увеличена до 195 кг/м2, а значит, ее суммарный показатель будет равен 245 кг/м2 (для увеличения запаса прочности он увеличивается до 250);
  • при использовании чердачного пространства в качестве мансарды дополнительно учитывается вес полов, перегородок, мебели и, как результат, общая расчетная нагрузка должна составлять не менее 300 кг/м2;
  • межэтажное деревянное перекрытие также включает свою конструкцию полы, а его эксплуатационная нагрузка состоит из веса людей и предметов быта, поэтому ее значение не может быть меньшим, чем 400 кг/м2.

Зная необходимую длину балки и действующую на нее нагрузку, по таблицам можно определить необходимый размер сечения.

Таблица подбора сечения двутавровой балки для междуэтажного перекрытия
Таблица подбора сечения двутавровой балки для междуэтажного перекрытия жилого здания с шагом 500 мм
Таблица подбора сечения двутавровой балки для чердачного перекрытия
Таблица подбора сечения двутавровой балки для чердачного перекрытия жилого здания с шагом 500 мм

Плюсы и минусы использования Н-образных балок из ОСП ↑

Какие выгоды можно получить, заменив в строительном проекте обычные балки на деревянные двутавровые? Из-за малого веса конструкций (6-метровая балка весит около 6 кг) на первый план выступает существенное облегчение транспортировки и монтажа. Как следствие, уменьшаются сроки ведения работ и снижаются затраты. Установка такого стройматериала не требует применения тяжелой спецтехники, и монтаж осуществляется стандартным плотницким инструментом.

К плюсам использования Н-образных балок также можно отнести:

  • высокие прочностные характеристики, позволяющие перекрывать длинные пролеты (до 8–12 м) без использования промежуточных опор;
  • многообразие типоразмеров, стабильность форм и геометрических параметров;
  • отсутствие недостатков, присущих естественной древесине;
  • экономия жилого пространства за счет прокладки скрытых коммуникаций в нишах двутавров;
  • минимизация риска появления мостиков холода – дерево имеет низкую теплопроводность и теплоемкость.
Сравнительная таблица
Сравнительная таблица различных систем перекрытий

Перекрытия из досок, конечно, выигрывают у двутавровых по цене, однако необходимость создания частой обрешетки, опорных элементов, а также периодические ремонты усложняют их эксплуатацию и в результате могут свести полученную экономию к нулю.

Кроме высокой стоимости деревянных двутавров, из реального опыта выплывает и другой их недостаток – риск приобрести контрафактную малонадежную продукцию, произведенную в кустарных условиях.

Изготовление балки в домашних условиях ↑

Чтобы исключить возможность покупки недоброкачественного стройматериала, рекомендуется покупать балки у производителей или посредников с хорошей репутацией, либо попробовать сделать их самостоятельно. В отличие от металлических изделий, деревянные двутавровые балки перекрытия своими руками вполне могут быть выполнены с должным качеством, если предварительно ознакомиться с технологией и рядом нюансов промышленного производства.

Схема и размеры
Схема и размеры балок

Выбор и подготовка материала ↑

Для изготовления опорных балочных элементов лучше выбирать клееный брус – его правильная геометрия способствует получению качественной заготовки.

Оптимально если он будет изготовлен из лиственницы, так как она при наборе влаги в процессе эксплуатации не теряет, а наоборот, набирает прочность, но можно использовать брус из любой хвойной породы. Его сечение определяется расчетом, но в любом случае не должно быть меньше 30х25 мм.

Вполне приемлемый по стоимости и характеристикам материал для стоек – многослойная фанера (для малонагруженных балок) или лист OSB (для возведения массивных сооружений). Толщина фанеры или ориентировано-стружечной плиты составляет 24–27 мм, и при необходимости плиту можно усилить дополнительными ребрами жесткости.

Готовый двутавр
Готовый двутавр из дерева

Чтобы соединить заготовки, требуется подобрать клей для древесины на водной основе (для жилых помещений он должен быть нетоксичным, о чем свидетельствует маркировка ECO). Наибольшую статическую и динамическую прочность соединения обеспечивает полиуретановый и казеиновый состав. Перед обработкой материалы должны быть отбракованы, отшлифованы и высушены.

Изготовление на стройке
Нередко изготовление происходит прямо на стройке

Изготовление деталей и их сборка ↑

Для изготовления двутавровой балки из дерева понадобятся следующие инструменты:

  • рулетка;
  • фрезерный станок (вариант – циркулярная, электро- или бензопила);
  • фрезерные диски нужной толщины, желательно, с трапециевидным профилем;
  • гидравлический пресс (или швеллер с хомутами).

Важнейшим технологическим этапом является разметка – от ее точности зависит долговечность и прочность изделия.

Нельзя допустить даже малейшего перекоса, поэтому выборка крепежной канавы должна вестись строго по осевой линии, проведенной при разметке. Глубина и ширина паза зависит от размеров бруса и ОСП и составляет примерно 10% от ширины стойки.

Схема сборки
Схема сборки балки

Кромки плиты перед установкой рекомендуется стесать по размеру паза так, чтобы обеспечить максимально плотное прилегание поверхностей. Процесс сборки клееной деревянной балки из OSB и подготовленных брусьев несложен:

  1. Равномерным тонким слоем промазать контактные поверхности.
  2. Приложить к заготовке стенки нижний и верхний брус.
  3. Выровнять и прижать детали друг к другу.

Во избежание перекоса балки во время высыхания склеивание лучше проводить на пневмо- либо гидровайме, которую можно также заменить самодельным приспособлением – аналогом струбцины. Для этого необходимо подобрать швеллер по размерам планки, согнуть лист металла в нужную форму. После этого надо осторожно наложить с обеих сторон металлические детали на собранный двутавр и зафиксировать хомутами. Время выдержки балки зависит от вида клея.

Видео: Как сделать двутавр из дерева ↑


Что необходимо знать о монтаже балок

Деревянная балка-двутавр готова к монтажу после покрытия антипиреновым и антисептическим составом и полного высыхания. Строителям, обустраивающим несложные перекрытия, необязательно владеть специальными навыками, чего нельзя сказать о возведении дома из деревянных двутавровых балок.

Для гарантии безопасности и надежности каркасное сооружение круглогодичного проживания лучше заказывать профильной компании-застройщику.

Нюансы укладки балок перекрытия ↑

  1. Для заведения балки в кирпичную или каменную стену еще на этапе ее кладки следует предусмотреть специальные ниши – гнезда.
  2. Если стены выполнены из бруса либо бревна, эти отверстия в них вырубаются.
  3. Вне зависимости от стенового материала дно гнезд необходимо устлать двойным слоем рубероида, а края балок (это касается только случая, когда их монтируют в кирпич или камень) обработать любым водоотталкивающим составом, например, битумом.
  4. Длина опорного конца балки должна быть не меньше 150 мм.
  5. Начинать установку лучше от края одной из стен, после этого перейти к монтажу промежуточных балок.
  6. Монтажный шаг выверяется шаблоном, а с целью проверки горизонтальности установки необходимо использовать ватерпас.
  7. Чтобы добиться горизонтальной поверхности, под опорные концы может потребоваться подложить деревянные плашки.
  8. Каждую третью балку рекомендуется закреплять анкерами либо деревянными распорками.
  9. Оставшиеся свободными полости в гнездах можно заполнить паропроницаемым утеплителем, например, минватой, либо залить строительным цементным раствором.
  10. После того как балки надежно закреплены, их требуется обшить вагонкой, доской или гипсокартоном.
Балки в кирпичной стене
Балки перекрытия в кирпичной стене

Перечень основных шагов строительства каркасного дома ↑

Технология, по которой строятся каркасные дома из фанеры и ОСП, называется канадской. Раньше в качестве несущих элементов использовали брус и доску, однако в настоящее время их все чаще заменяют двутавровыми балками. Канадский коттедж не нуждается в массивном основании, поэтому его обычно заменяют легким ленточным фундаментом.

Стропильная система
Стропильная система из двутавровых балок

Общая последовательность сборки каркаса выглядит таким образом:

  1. Установка на фундамент деревянной обвязки.
  2. Монтаж цокольного перекрытия из двутавровых балок.
  3. Крепление рядовых панелей и дверного блока непосредственно на балочное перекрытие.
  4. Связывание панелей между собой полосами фанеры ФСФ толщиной 27 мм.
  5. Монтаж межэтажного перекрытия поверх фанерной обвязки.
  6. Строительство второго этажа из стеновых панелей и их обвязка.
  7. Установка чердачного перекрытия, фронтонов, конька и стропил.
  8. Утепление и проведение отделочных работ – обшивка каркаса, монтаж кровли и фасада.

Полученное жилье отличается легкостью и прочностью, а его строительство обходится дешевле, чем кирпичное здание той же площади. Однако есть и критические минусы: к качеству материалов должны предъявляться очень высокие требования, которым пока соответствует только отличающаяся дороговизной продукция мировых производителей – Nascor или Steiko. Дешевые аналоги ненадежны и зачастую представляют опасность для здоровья человека.

 

Схема дома
Схема строения каркасного дома
Обшитый каркас
Обшитый каркас изнутри

Дом из деревянных двутавровых балок весьма уязвим относительно вандалостойкости – деревянные стены легко разрушаются бензопилой, и хозяевам здания важно обеспечить систему защиты придомового участка.

Впрочем, производители, стремясь к расширению рынка, постоянно развивают технологии, поэтому, скорее всего, каркасные дома в ближайшем будущем избавятся от этих недостатков.





Добавить комментарий