Металлодеревянные балки своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 16.09.2024
МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННАЯ ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА / ТОНКОЛИСТОВАЯ СТАЛЬНАЯ СТЕНКА / ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ / СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ / COMPOSITE STEEL AND WOOD (FLITCHED) I-BEAM / LIGHT-GAUGE STEEL WEB PLATE / EXPERIMENTAL RESEARCH / COMPARATIVE ASSESSMENT
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Кузнецов И. Л., Актуганов А. А., Трофимов А. П.
В статье рассматривается новое конструктивное решение металлодеревянной двутавровой балки , включающей пояса из древесины, соединенные тонколистовой стальной стенкой с поперечными гофрами. Приводятся конструктивные параметры опытного образца балки и результаты экспериментальных исследований , а также сравнительная оценка уровня напряжений и прогибов с данными теоретических расчетов, выполненных по различным вариантам расчетных схем.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Кузнецов И. Л., Актуганов А. А., Трофимов А. П.
Экспериментальные исследования деревометаллических балок со стенкой из стального профилированного листа при поперечном изгибе
Особенности напряженно�деформированного состояния деревометаллических балок со стенкой из стальных профилированных листов
DESIGNING AND RESEARCH OF A COMPOSITE STEEL AND WOOD (FLITCHED) I-BEAM
The paper deals with a new structural solution of a composite steel and wood (flitched) I-beam that consists of two wooden chords joined by the light-gauge steel web plate with buckles. The design data of a prototype model of the I-beam and results of experimental research and the assessment comparing stress and deflection level with theoretical calculation data obtained from the different analytical models are given.
И.Л. Кузнецов - доктор технических наук, профессор
А.А. Актуганов - аспирант
А.П. Трофимов - магистр
E-mail: kuz377@mail. ru
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННОЙ ДВУТАВРОВОЙ БАЛКИ
В статье рассматривается новое конструктивное решение металлодеревянной двутавровой балки, включающей пояса из древесины, соединенные тонколистовой стальной стенкой с поперечными гофрами. Приводятся конструктивные параметры опытного образца балки и результаты экспериментальных исследований, а также сравнительная оценка уровня напряжений и прогибов с данными теоретических расчетов, выполненных по различным вариантам расчетных схем.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: металлодеревянная двутавровая балка, тонколистовая стальная стенка, экспериментальные исследования, сравнительные оценки.
I.L. Kuznetsov - doctor of technical sciences, professor
A.A. Aktuganov - post-graduate student
A.P. Trofimov - magistrate
Kazan State University of Architecture and Engineering
DESIGNING AND RESEARCH OF A COMPOSITE STEEL AND WOOD (FLITCHED) I-BEAM
The paper deals with a new structural solution of a composite steel and wood (flitched) I-beam that consists of two wooden chords joined by the light-gauge steel web plate with buckles. The design data of a prototype model of the I-beam and results of experimental research and the assessment comparing stress and deflection level with theoretical calculation data obtained from the different analytical models are given.
KEYWORDS: composite steel and wood (flitched) I-beam, light-gauge steel web plate, experimental research, comparative assessment.
В современной практике строительства наибольшее применение нашли дощатоклееные балки пролетом 6-24 м. Несмотря на высокую технологичность указанных балок, их применение сдерживается значительным расходом древесины. Поэтому в целях уменьшения расхода материала применяются двутавровые балки, в которых пояса выполняются из цельной или клееной древесины, а стенка - из плоской или волнистой фанеры [1]. В настоящей статье рассматривается новая конструкция двутавровой балки, включающая пояса из древесины и стенку из тонколистовой оцинкованной стали (рис. 1).
Для обеспечения устойчивости тонколистовой стенки на ней выполняются вертикальные полуцилиндрические гофры с поочередной ориентацией влево и вправо относительно ее плоскости. Для крепления стенки балки к поясам в последних выполнены продольные пропилы и цилиндрические углубления, в которые устанавливаются продольные кромки стенки и заполняются эпоксидным клеем.
Учитывая, что предлагаемая конструкция металлодеревянной балки является новой [4] и для нее отсутствует методика расчета, а тем более - данные о фактической ее работе, было решено провести как теоретические, так и экспериментальные исследования по установлению ее действительной работы.
Рис. 1. Конструкция металлодеревянной двутавровой балки: а - общий вид и разрезы; б - аксонометрия фрагмента балки в процессе сборки; 1 - верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3 - стальная стенка; 4 - гофры полуцилиндрической формы; 5 - продольный пропил; 6 - углубления цилиндрической формы;
7 - цилиндрические нагели; 8 - опорные ребра
Рис. 2. Опытный образец балки в процессе испытания
Для проведения теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния (НДС) был изготовлен опытный образец балки (рис. 2). Этот образец изготовлен пролетом 2,4 м с габаритной высотой 265 мм. Пояса балки выполнены из сосны 2-го сорта поперечным сечением 197Ч50 мм. Стенка балки изготовлена из оцинкованной стали шириной 210 мм и толщиной 0,63 мм. На стенке балки выполнены гофры, разделяющие ее на 10 отсеков. Гофры полуцилиндрической формы диаметром 30 мм, шаг которых у опор 120 мм, а в середине - 320 мм. Пояса имеют продольный пропил шириной 3 мм, глубиной 23 мм и цилиндрические углубления диаметром 32 мм. Плоские участки стенки размещены в продольных пропилах поясов, а торцы гофров - в цилиндрических углублениях и зафиксированы нагелями диаметром 30 мм, выполненными из березы. Стенка балки и пояса в пропилах и углублениях соединены эпоксидным клеем. В опорных зонах балки по обе стороны стенки установлены вертикальные ребра из сосны сечением 50Ч50 мм.
Теоретическое определение НДС экспериментальной балки выполнялось по двум расчетным схемам. Первая расчетная схема (РС1) представляла собой ферму, пояса которой повторяют пояса балки, а решетка включала стойки и нисходящие раскосы, работающие на растяжение. Сечение стоек
включало гофру и части стенки по обе стороны от него шириной по 0,65^Е / Яу [2]. Площадь
растянутых раскосов принималась вариантно: как из условия равенства угла сдвига стенки отсека и решетчатого аналога, так и по методике балок с гибкой стенкой [3].
Вторая расчетная схема (РС2) балки (рис. 3) представляла собой конечно-элементную модель. Построение модели велось в трехмерном пространстве оХУ2 в масштабе 1:1. Для моделирования стальной стенки использовались плоские четырехузловые прямоугольные конечные элементы (КЭ-41). Для моделирования поясов и опорных рёбер из дерева использовались объёмные конечные элементы (КЭ-31). В местах наличия вертикальных гофров сетка конечных элементов сгущалась. Расчет выполнялся в программном комплексе ЛИРА 9.4.
Рис. 3. Конечно-элементная модель балки
Испытания балки проводились на специальной рычажной установке (рис. 2). Балка укладывалась на шарнирные опоры, а загружение осуществлялось мерным грузом, прикладываемым к рычагу с соотношением плеч 1:6. Нагрузка на балку прикладывалась через траверсу в двух точках интенсивностью Р симметрично относительно середины балки (рис. 2, 3). Напряжения в поясах балки определялись по показаниям тензодатчиков, наклеенных в середине пролета и подключенных к измерителю деформаций АИД-4. Прогиб балки определялся в середине балки прогибомером дистанционного типа. Для определения относительного сдвига поясов и стенки балки в двух крайних отсеках были установлены индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм.
Результаты испытания балки и теоретических расчетов приведены в виде графиков (рис. 4-7).
При загружении балки нагрузкой Р=500 кг ее фактическая работа полностью соответствовала теоретическим расчетам (рис. 4-7). Однако, при увеличении испытательной нагрузки интенсивность нарастания прогиба балки значительно увеличилась: вначале третьего, а затем - и четвертого отсеков стенки балки. Объяснением этому является выпучивание стенки, которое происходило в угловых зонах, расположенных вверху и внизу от нисходящих диагоналей отсеков стенки.
При нагрузке Р=800 кг пояса балки продолжали работать в упругой стадии, а в зонах потери местной устойчивости стенки балки происходило увеличение изгиба, при этом зона отсеков стенки по направлению нисходящих диагоналей шириной 40ч60 мм оставалась прямолинейной. Прогиб балки при нагрузке 800 кг составил 1/150 пролета.
При снятии нагрузки остаточный прогиб балки составил 23 % от полного, при этом стенка балки возвратилась в первоначальное положение.
Максимальная величина сдвига стенки относительно поясов балки при нагрузке Р=800 кг составила 1,8 мм, а при снятии нагрузки эта величина осталась равной 0,1 мм.
Рис. 4. Значения средних напряжений в нижнем поясе балки: Э - экспериментальное значение; РС1 - значение по первой расчетной схеме; РС2 - значение по второй расчетной схеме
Каркасные фермы перекрытий применяются для устройства больших пролетов, когда нет возможности использовать обычную обрезную доску и I-joist (двутавровые деревянные балки). Например, если длина пролета 6-12 метров, то для классического перекрытия Вам придется установить центральную опорную балку, к которой крепятся лаги пола. Обычными цельнодеревянными балками перекрыть такой проем не получится, необходимое сечение уже при 6 м - не менее 100х300 мм.
В случае использования каркасных ферм в опорной балке нет никакой необходимости. Фермы позволяют перекрыть эту длину в один пролет. Особенно часто фермы перекрытий используются при строительстве одноэтажных каркасных домов, высота перекрытия в них не столь важна, а необходимость перекрывать относительно большие пролеты возникает часто. Возможность не делать для этого дополнительную несущую стену или городить ряд подпорных колонн выгодня не только с архитектурной точки зрения, но и финансово.
Также эти балки достаточно легкие и для их монтажа достаточно двух-трех плотников. Так как практически все каркасные фермы делаются под заказ, то сам монтаж перекрытия занимает несколько часов. Из очевидных плюсов в каркасных домах хочется выделить возможность размещения коммуникаций между элементами каркасных ферм без подрезаний. Высота ферм приличная, что создает дополнительные преимущества по утеплению. Если Вы планируете построить пассивный дом, не требующий отопления, то каркасные фермы перекрытий - один из оптимальных вариантов. Для изготовления ферм перекрытий используется строганная доска высокого качества.
Разновидности ферм перекрытия для каркасного дома
Существует несколько разновидностей каркасных ферм для устройства перекрытий:
1) Деревянные фермы прекрытия с зубчатыми платстинами (обычно это технология MiTek). Пластины запрессовываются в структуру деревянных частей фермы;
2) Металлодеревянные фермы прекрытия. Составные балки. Дерево используется для верхней и нижней основых балок, соединенных металлическими укосинами-диагоналями;
3) Разновидности двутавровых балок, составным элементом вместо фанеры или osb является металлический профильный лист, который запрессовывается в пазы верхней и нижней досок. Эту конструкцию можно отнести и к I-joist (двутавровые деревянные балки), но для нас это не принципиально;
4) Классическая каркасная ферма перекрытия, соединение верхней и нижней досок происходит диагональными деревянными связями на шипах и клее. Данный вид балок очень популярен в Северной Америке, так как одну из сторон можно подрезать на месте. Это значительно расширяет диапазон применения, так как все остальные балки надо закзазывать и ждать. Классические каркасные фермы стоят дешевле за счет массовости изготовления.
Разновидности деревянных ферм перекрытия
Все эти разновидности каркасных ферм имеют технические особенности и дотошные продавцы найдут тысячи неуловимых отличий. Но по сути - это один класс строительных материалов, который предназначен для перекрывания больших пролетов. Из-за высокой цены каркасных ферм применение их в обычном каркасном строительстве сильно ограничено. Помимо цены каркасные фермы перкерытий имеют дополнительный минус: из-за приличной высоты балки Вы потратите больше денег на внешнюю обшивку дома и отделку фасада, так как вместо привычных 200-250 мм высота перкрытия будет около 400 мм. Если Вы хотите построить недорогой каркасный дом, прежде чем выбрать каркасные фермы для устройства перекрытий, посчитайте и сравните стоимость других вариантов: доска, двутавровые балки.
Устройство обрешетки под кровлю (сплошная обрешетка под мягкую кровлю или решетчатая деревянная)
Технология каркасного домостроения Платформа
Подшивка фронтонных свесов крыши каркасного дома
Технология каркасного домостроения Платформа
Установка стропил своими руками
Технология каркасного домостроения Платформа
Подготовка к монтажу стропильных ферм
Технология каркасного домостроения Платформа
Двутавровые деревянные балки
Лента новостей
Каркасные дома с мансардой, проекты, цены и особенности строительства
Пять причин выбрать алюминиевые окна
Строительство каркасных домов во Владимире и области
Подъем и крепление стенового каркаса
Столбчато ленточный фундамент, видео заливки
Этот сайт о каркасных домах, мы честно расскажем об их преимуществах и недостатках.
Строительство каркасных домов очень распространено в Европе и Северной Америке. Европейский опыт строительства каркасных домов имеет уже более чем 800 летнюю историю, фахверковые дома, построенные в Северной Европе в 14-15 вв. стоят и поныне.
В Северной Америке каркасные дома являются самыми распространенными уже 200 лет, благодаря не высокой стоимости каркасного дома практичные американцы и канадцы высоко оценили эту технологию строительства. В Америке и Канаде строятся, как правило, одноэтажные каркасные дома, но это не небольшие каркасные дома 6х6, как часто строят на дачных участках, а полноценные комфортабельные жилые дома на 200 и более квадратных метров со всеми удобствами.
На пространствах бывшего Советского Союза каркасные дома тоже набирают популярность, вместо каркасно щитовых домов, которые строились ранее, приходят современные высокотехнологичные строительные технологии. При строительстве каркасных домов, технология позволяет строить в любое время года, практически на любых грунтах и значительно быстрее, чем по другим технологиям строительства.
Так, к примеру, каркасный дом с мансардой общей площадью 150-200 квадратных метров возводится на месте минимум за 6-8 недель, причем строительство можно вести в любой сезон, а такой же готовый каркасный дом, состоящий из заранее собранных в заводском цеху панелей, собирается за 2-3 дня.
Важным при выборе каркасной технологии строительства так же является тот факт, что построить каркасный дом недорого, если сравнивать с кирпичным или классическим деревянным домом. Каркасные дома делает недорогими ряд факторов: прежде всего, нет необходимости в тяжелом и дорогом фундаменте; стоимость несущих стен будет примерно втрое ниже кирпичных и вдвое чем из оцилиндрованного бревна; правильно построенный каркасный дом обладает очень хорошей теплоизоляцией, что делает его экономичным в эксплуатации.
Между тем существует много слухов и мифов о каркасных домах, это связано, прежде всего, с недостаточной и не всегда достоверной информацией. На страницах нашего сайта мы постараемся дать подробные ответы на большинство вопросов о каркасных домах, рассказать о непосредственном опыте строительства каркасных домов, как в России, так и за рубежом. У нас вы найдете многие справочные материалы, чертежи, схемы.
Мы надеемся, что наш сайт будет полезен как самостоятельным строителям, так людям, которые строят каркасный дом с привлечением профессиональных строителей или покупают уже готовый.
Традиционно в качестве балок перекрытия используются доски, брусья и металлопрокат. Эти материалы, кроме достоинств, имеют и существенные недостатки: большой вес и дороговизну, сложность монтажа. В Америке с середины пятидесятых годов для создания межэтажных и чердачных перекрытий применяются деревянные двутавровые балки, а с недавних пор и в нашей стране такая технология начинает пользоваться успехом. Что представляют собой двутавровые балки, какие у них реальные физические и эксплуатационные характеристики?
Двутавровые балки перекрытия деревянные
Преимущества двутавровых балок
В отличие от традиционных деревянных балок двутавровые состоят из нескольких элементов, что дает определенные преимущества.
Что такое двутавровая балка перекрытия
Цены на двутавровые балки
За счет того, что полки разнесены далеко друг от друга, двутавр имеет очень большой момент инерции. Если использовать под балки традиционные квадратные брусья и двутавры с одинаковым сечением, то последний держит в семь раз большие усилия на изгиб, а деформация у него в тридцать раз меньше. Вывод – применение по время сборки нагруженных элементов зданий вместо брусьев двутавров позволяет минимум в семь раз уменьшать расход дорогостоящих пиломатериалов, дома стоят значительно дешевле и при этом по прочности намного превосходят традиционные.
По своим характеристикам брус заметно проигрывает двутаврам
К основным преимуществам можно отнести следующие характеристики.
-
Прочность на изгиб вдоль оси. Мы специально обратили внимание на направление изгибающего усилия, показатели прочности двутавровой балки очень неодинаковы. Максимальное усилие двутавры выдерживают только при определенном направлении изгибающего момента, это всегда надо помнить и учитывать при монтаже. Как только нарушится положение элемента или изменится направление усилия, конструкция резко теряет первоначальную прочность. При правильном положении верхняя полка двутавровой балки должна работать на сжатие, а нижняя на растяжение. Стенка держит лишь незначительные переменные напряжения.
Физико-механические свойства двутавровых деревянных балок
Благодаря стойке из ОСП и способу крепления элементов, двутавровая балка практически не подвержена деформации
Использование двутавровых балок позволяет снизить нагрузки на стены и фундамент строения
Двутавровые балки отличаются небольшим весом, что значительно упрощает их монтаж и позволяет сэкономить на помощниках
Виды балок
Отечественная классификация отличается от общепринятой европейской только названиями, линейные и физические параметры почти одинаковые.
Таблица. Разновидности двутавровых деревянных балок
На какие параметры обращать внимание при расчетах
Каждая двутавровая балка перекрытия может выдерживать определенную максимальную нагрузку. Во время проектирования специально предусматривается дополнительный запас прочности в пределах 40–50% — это позволяет полностью исключать вероятность появления аварийных ситуаций из-за грубых нарушений технологии строительства. Какие исходные данные нужны для расчетов?
- Максимальные значения нагрузки на перекрытие. Определяется нагрузка на одну балку, составляется эпюра усилий и на основании полученных данных по таблицам подбирается сечение.
- Длина пролета перекрытия. При расчетах этот параметр нужно увеличить и предусмотреть площадки для упора двутавровых балок.
Расчет шага балок в зависимости от длины пролета
Шаг двутавров принимается стандартным 60 см и согласуется с размерами утеплителей из минеральной ваты. Из специальной таблицы архитекторы для расчетов используют осевой и статический момент инерции, для определения расстояния между балками учитывается радиус инерции. Прогиб вычисляется исходя из нормативной и расчетной нагрузки, длины перекрытия и расчетного сопротивления. При этом соблюдается обязательное условие, что прогиб деревянной двутавровой балки перекрытия не может превышать 1/250 ее длины.
Расчет прогиба балок
Как изготовить двутавр своими руками
Сразу предупреждаем, что для выполнения таких работ надо иметь электрические деревообрабатывающие инструменты и солидный опыт плотника. Двутавровые балки – несущие элементы повышенной ответственности, любые отклонения между расчетными и фактическими параметрами становятся причиной очень серьезной ситуации – нарушение устойчивости перекрытия. Мы рассмотрим самый простой вариант изготовления элементов, применять которые можно только на различных хозяйственных пристройках.
Двутавровые балки можно изготовить самостоятельно, что позволит сократить строительную смету
Предварительно подготовьте рабочее место. Понадобится длинный стол, его размеры должны отвечать параметрам изготавливаемых балок. Стол делайте из подручных материалов, главное чтобы поверхность была максимально ровной. К нему потом прибиваются специальные доски для соединения элементов балки в единую конструкцию.
Шаг 1. Подсчитайте количество и закупите необходимые пиломатериалы. Для балки надо иметь брус с размерами, соответствующими серии двутавра, плиту ОСП 3, столярный клей и небольшие гвоздики или специальные скобы. В упрошенном варианте клей не применяется, но опытные строители настоятельно рекомендуют не пропускать этот важный производственный этап. Это очень негативно отражается на показателях прочности бруса.
Для начала нужно подготовить инструменты и материалы для работы
Шаг 2. Подготовьте рейки. Точно посередине следует вырезать канавку глубиной примерно 10 мм и шириной в соответствии с толщиной плиты. Промышленное производство предусматривает сложный профиль канавки, такой же вид придается и кромкам плиты ОСП. За счет этого существенно увеличивается сила сцепления полок со стойкой. Если у вас нет такого оборудования и набора фрез, то канавку можно делать прямоугольной. Соответственно, кромки плиты также не фрезеруются. Длина реек должна отвечать размерам пролета, ширина и высота выбирается в зависимости от предполагаемых нагрузок.
В рейках вырезают продольные канавки по толщине плиты
Практический совет. В связи с тем, что кустарно изготовленные двутавры могут иметь существенные отклонения по прочности на изгиб, увеличивайте их размеры минимум на 50%. Лучше пусть немного возрастет расход пиломатериалов, чем потом устранять сложные последствия обвала перекрытия.
Шаг 3. Обильно намажьте канавку столярным клеем. Можно использовать ПВА, он на практике показал неплохие свойства, с ним легко работать. Кроме того, по стоимости этот материал не оказывает большого влияния на общую цену самостоятельно изготовленных двутавров.
Пазы промазывают клеем
Шаг 4. Вставьте в паз подготовленный кусок плиты ОСП. Он должен входить с небольшим натяжением, добиться этого можно за счет уменьшения ширины канавки. Если у вас плита толщиной 10 мм, то для вырезания паза берите фрезу шириной не более 9 мм. Дело в том, что непрофессиональные станки невозможно точно отрегулировать, у них всегда будет биение. Как результат – девятимиллиметровая фреза будет давать канавку шириной 9,5–10 мм. В нашем случае это не проблема – плита будет прочно держаться в пазу.
Вставляют заготовку из ОСП
Забивайте плиту через небольшой отрезок доски, в противном случае кромка начнет крошиться. Внимательно следите, чтобы ОСП входила по всей длине до упора, плоскости должны быть строго параллельными. Если длина ОСП недостаточна, то надо использовать два куска плиты. В месте соединения подбейте их в торец до плотной стыковки.
Куски плиты плотно стыкуют
Шаг 5. Посадите на место вторую верхнюю рейку. Технология ничем не отличается от вышеописанной.
На ОСП надевают верхнюю планку
Шаг 6. Переверните двутавр набок и закрепите его в подготовленных шаблонах на столе. Расстояние между досками должно точно отвечать высоте двутавра, прибивайте их ровно по линии. Если двутавр немного не входит, то это значит, что рейки не до конца вошли в плиты, поправьте их положение, добейте элементы молотком.
Двутавр укладывают между шаблонами из досок
Шаг 7. Закрепите скобами рейки и плиты, расстояние между креплениями примерно 20–25 см.
Рейки и плиты скрепляют скобами
Шаг 8. Переверните двутавр обратной стороной, зафиксируйте его между досками и опять скрепите элементы скобами. Двутавр собран, теперь его надо аккуратно уложить на ровную площадку для полного высыхания клея. Желательно балки хранить под навесом.
Готовые балки выкладывают на ровную поверхность и оставляют до полного высыхания клея
Если в перекрытиях планируется прокладка коммуникаций, в балках предварительно высверливают отверстия соответствующего диаметра. После монтажа двутавров сделать это будет затруднительно, к тому же, есть риск нарушить конструкцию.
Сверление отверстий для коммуникаций
Цены на OSB (ориентированно-стружечные плиты)
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
Монтаж с упором на стену
Советы при покупке
Внимательно проверяйте качество двутавров, это очень ответственные элементы. При превышении нагрузки простой брус вначале прогнется, а только потом трескается. Это позволяет вовремя заметить и устранить проблему. Двутавровая деревянная балка в таких ситуациях не прогибается, а сразу разрушается, последствия аварии могут быть трагическими. На что следует обращать внимание в первую очередь?
-
Наличие гнилых сучков, заболони, больших трещин. Полки двутавров должны изготавливаться только из древесины не ниже первого сорта.
Для полок двутавров используют древесину не ниже 1 сорта
Между полкой и стенкой балки не должно быть щелей
В качественных балках пазы под стойку обязательно промазываются клеем
Рекомендуется во всех случаях требовать сертификат качества, в нем должны быть указаны не только технические параметры, но и реквизиты производителей.
Цены на различные виды бруса
Заключение
Не бойтесь использовать современные строительные технологии, они дают возможность ставить долговечные и удобные дома при значительном уменьшении сметной стоимости. Двутавровые балки можно применять не только для перекрытия — их используют и при строительстве стропильной системы, несущих каркасов деревянных строений различного назначения и т. д.
Видео — Двутавровые балки перекрытия деревянные
К сожалению, отечественная строительная промышленность и технологии отстают от зарубежных на несколько десятилетий. То, что в развитых странах используется давно, для нас считается новинкой. Вы кратко узнали о физических характеристиках двутавровых балок, познакомились с технологией их изготовления и использования. Теперь следует воплощать свои знания в жизнь, начинайте с расчета стропильной системы, замените брусья двутавровыми балками перекрытия. Как делаются расчеты можно прочитать в статье на нашем сайте.
При строительстве или реконструкции любого дома часто используются деревянные двутавровые балки перекрытия. При этом они увеличивают надежность строения, понижают расходы и время монтажных работ. В этой статье будут рассмотрены преимущества этих изделий, их самостоятельное изготовление, характерные особенности и сфера применения таких деревянных балок.
Что собой представляют деревянные двутавровые балки перекрытия
На рынок постоянно поступает большой ассортимент качественных стройматериалов, в ряду которого достойное место заняли двутавровые балки. В чем же популярность этой продукции? Балки обладают необычной формой сечения, где основным элементом, создающим жесткость конструкции, является плита OSP, OSB (ориентировочно-стружечная плита). А также она может быть выполнена из толстой фанеры.
Внешне опоры похожи на рельсы, в которых между брусьями врезано ребро жесткости в виде влагостойкой плиты. Благодаря этому изделия выдерживают большие нагрузки, полностью сохраняют свою форму и целостность после установки.
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.
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.
Двутавровые балки изготавливаются в определенный размер и с применением сухого бруса из дерева определенной серии (БП, LVL или W). А также при этом применяется особый клеевой состав, имеющий повышенную пожаробезопасность и влагостойкость. При этом стоимость изделия будет зависеть от длины, категории и пропитки, нанесенной на поверхность двутавра.
Рассмотрим цены двутавровой опоры длиной 6 метров категории W.
Высота в мм.
245
355
Стоимость траверсы за один погонный метр
Сфера применения
Такие опорные балки все чаще заменяют громоздкие металлические конструкции. Они используются как несущий элемент при строительстве домов для монтажа стропильной системы, межэтажных перекрытий, а также в качестве каркаса пола, крыш и стен. Двутавровые изделия применяются как в малоэтажном строительстве, так и в проектах промышленной и коммерческой деятельности.
ГОСТы и СНиП на двутавровые балки
Использование опорных изделий в строительстве регламентируется государственными стандартами и нормативами.
При этом разработаны и применяются следующие документы:
При изготовлении деревянных балок применяются материалы из пород хвойных деревьев по ГОСТу 8486.
ГОСТ 8486. Изготовление черепных заготовок из хвойного материала.
ГОСТ 2695. 1.3.2. Брус из лиственных пород (ольхи, осины).
СНиП II-25. Расчетные параметры древесины балок, при этом она должна быть не ниже 2-го сорта. Для черепных брусков допускается применять древесину 3-го сорта.
Изготовление и габариты траверсы
Деревянные двутавры изготавливается совершенно по другой технологии, чем аналогичные металлические конструкции, хотя общее сходство у них есть.
И деревянные и металлические двутавровые балки имеют три основных элемента:
- Верхнюю полку;
- Нижнюю полку;
- Перегородку.
Но в отличие от железных изделий, у деревянных перекрытий каждый из составляющих элементов изготавливается отдельно, и затем происходит сборка всей конструкции. Стенкой может быть ОСП или толстая фанера, а полки выполняются либо из цельного дерева, или из клееного бруса. Связываются между собой они с помощью пазов и крепятся посредством клеевого соединения. Обычно применяются габариты балок следующие: 200×80 и перегородка толщиной 27 мм.
В зависимости от нагрузки, разработаны различные технологии изготовления деревянных двутавров, при этом материал и размеры у них будут различные. Более наглядно это можно увидеть из ниже приведенной схемы:
На производстве при изготовлении деревянных перекрытий, как правило, используется специальное оборудование (станки фрезерные, циркулярные, установки для склеивания, пресса и др.)
Преимущества использования двутавровых опор в строительстве
Такая конструкция пришла к нам из-за рубежа, где балки используются для перекрытий в коттеджном малоэтажном строительстве уже более 30 лет. В основном такое же применение нашли они и у нас.
Главными достоинствами в применении двутавровых балок являются:
- Прочность. Даже при длительной эксплуатации траверсы остаются в первоначальном состоянии.
- Легкий вес. В отличие от металлических аналогов балки сравнительно легко монтировать, при этом они могут нести на себе большие нагрузки.
- Независимость от ширины строения. Длину опорной траверсы можно регулировать с помощью вставок (до 13 метров), при сохранении нагрузочной способности и надежности изделия.
- Бюджетная стоимость. Цена на деревянные двутавровые изделия значительно ниже, чем на другие подобные перекрытия. Экономический эффект у них достигает от 30 до 200% по сравнению с другими аналогичными материалами.
Эти перекрытия, обработанные пропиточными биозащитными средствами, не теряют своих качеств под действием влаги и от перепадов температуры.
Достоинства двутавровых балок
Несомненно, плюсов у опорных изделий подобного вида достаточно для того, чтобы сделать выбор в их пользу. А они следующие:
К тому же, балки – простые при монтаже перекрытий. Строителям не нужно владеть специальными навыками, благодаря чему значительно сокращается время на установку.
Сборка двутавровой балки
Сама процедура изготовления опор своими руками, когда соблюдается технология, много времени не занимает:
- Промазывание клеем поверхности паза;
- Соединение плиты из фанеры или ОСП с верхним и нижним брусом;
- Прижим, выравнивание и фиксация.
Собирая двутавр, нужно добиться не только плотного соединения, но и не допустить перекоса в конструкции. Для этого можно использовать два металлических швеллера по всей длине изделий, которые после наложения сверху и снизу, следует закрепить хомутами.
Как собрать балку поэтапно, можно посмотреть по видео:
Особенности двутавра из дерева
Нагрузки от массы строения приходятся на межэтажные, цокольные и чердачные перекрытия. Основной задачей несущих элементов является удерживание нагрузок, которые представляют собой вес дома, принадлежности в нем, а также людей. Двутавровая балка обладает высокой прочностью на кручение, изгиб и сжатие, из-за чего может выдерживать большие нагрузки как горизонтальные – в качестве перекрытия для пола, так и вертикальные – для стен.
Крепление к двутавровой балке
Чтобы прикрепить настил или другие элементы к опоре, следует применять гвозди или оцинкованные шурупы. Не следует использовать черные саморезы, так как они не выдерживают боковой нагрузки.
Усиленная и облегченная балка, их плюсы
Деревянные двутавровые балки имеют много достоинств перед другими несущими перекрытиями. Прежде всего, они не подвержены изгибу и скручиванию. Никакая усушка не влияет на размеры и конфигурацию изделия.
Благодаря этому, полы всегда бывают ровными и без всякого скрипа, а кровельное покрытие не подвергается деформации. Если они используются в качестве межэтажных перекрытий, то потолки будут идеально ровными. Применяя в строительстве деревянный двутавр, можно решить сразу несколько задач, так как им можно манипулировать. Другими словами, использовать балку можно соответственно конструкции: там, где требуется выдерживать большую нагрузку, применяется усиленный двутавр.
А если при расчетах выяснится, что можно применить облегченную двутавровую опору, то это будет неплохим решением для экономического эффекта. Такой подход при возведении перекрытий в результате может сберечь как пиломатериалы, так и определенную сумму денег.
Балки из ОСБ своими руками
Чтобы изготовить двутавр своими руками, где ребром жесткости будет ориентировочно стружечная плита OSB, прежде всего, нужно сделать правильный расчет предполагаемой нагрузки. Изготавливается самостоятельно опора в несколько этапов:
- В верхнем и нижнем брусе по центру делается паз по толщине плиты.
- Затем в зависимости от высоты опоры, выпиливается плита определенного размера и тщательно обрабатывается срез, при этом не допускается на материале сколов, срезов и других дефектов.
- Наносится клей на поверхность канавки, плита вставляется в пазы бруса.
- Сжимается под прессом и выдерживается некоторое время.
Более подробно самостоятельное изготовление двутавра из дерева можно посмотреть по видео:
Деревянная двутавровая балка своими руками из досок
Из досок можно сделать любой сборочный элемент и даже построить дом, не говоря уже о такой конструкции, как двутавровая балка. Что собой представляет такой двутавр?
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.
Читайте также: