балка в доме что это такое

Балка: сущность, основные виды, целесообразность использования, рекомендации

Балка представляет собой составной линейный элемент несущей конструкции, имеющий минимум две точки опоры (опирается на оба конца) и работающий на изгиб. Использование балки направлено в первую очередь на распределение весовой нагрузки всей конструкции. Наиболее часто применяется горизонтальное использование балки, которая компенсирует вертикальную поперечную нагрузку. А само весовое давление балки компенсируется вертикальными элементами, горизонтальная поверхность которых является точкой опоры для балки. Последующая компенсация приходится на опоры конструкции, если отсутствуют дополнительные промежуточные элементы. Таким образом, взаимокомпенсация весовых нагрузок позволяет обеспечить устойчивость и надежность всей конструкции.

Виды балок в строительстве

На фото: балки двутавровые в устройстве кровли

Существует большое количество официальных классификаторов элементов строительных конструкций. Ниже будет представлены две наиболее объективные классификационные схемы.

Классификация строительных балок по виду материала

Классификация строительных балок по типу торцевого сечения

Двутавровые балки в свою очередь делятся на подкатегории:

Отдельно необходимо рассмотреть такой элемент несущей конструкции, как ригель (иногда имеет наименование: ригельная балка). Ригель в подавляющем большинстве случаев бывает железобетонным и в отличие от стандартной балки является неотъемлемым элементом рамы (балка – это самостоятельный элемент конструкции). Ригель широко используется при устройстве опалубки.

Расчет прочности балки при работе на изгиб

Для расчета прочности балки на прогиб (то есть определение веса, который данный элемент несущей конструкции способен выдерживать без появления деформаций и иных ведущих к разрушению конструкции факторов) требуется учитывать целый ряд факторов, основными из которых являются:

Для расчета максимальной нагрузки на изгиб используют формулы сопромата. Для упрощения процесса можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить достаточно точное значение на основании введенных данных.

Рекомендации при выборе строительных балок и возведении конструкций

Выбрать оптимальные профили балки при строительстве – обеспечить долговечность и надежность конструкции!

Источник

Виды деревянных балок для перекрытий, расчёт длины, монтаж

Важный этап строительства любого здания – установка межэтажных перекрытий. Они распределяют вес находящихся выше элементов строения, таких как крыша и стены, а также коммуникаций и деталей интерьера верхних этажей. Чтобы выдержать немалую нагрузку, нужны прочные перекрытия. В статье расскажем, какие виды балок применяют для разных частей здания, и рассмотрим, как правильно рассчитывать нагрузку и длину балочных перекрытий.

Межэтажное перекрытие деревянными балками

Виды перекрытий

Перекрытие – это горизонтальная несущая конструкция из балок, разделяющая здание по высоте на функциональные зоны или этажи и поддерживающая прочность всего строения. При строительстве дома применяют следующие виды перекрытий:

Естественно, самые прочные – металлические балки в виде швеллера, уголка или двутавра, изготовленные из высокопрочной стали. Их лучше всего использовать для цокольного перекрытия, так как оно несёт наибольшую нагрузку. Из стальных балок можно устраивать длинные пролёты с большим расстоянием между балками. Они устойчивы к механическим повреждениям и гниению. Однако из-за большого веса с ними тяжело работать, а высокая цена металла увеличивает расходы на строительство.

Железобетонные балки перекрытия выдерживают большие нагрузки и подходят для строительства многоэтажных домов. Но для их монтажа понадобится специальная техника.

В основном при строительстве частных домов для перекрытий используют деревянные балки. Дерево – надёжный и экологически безопасный материал, который не навредит жильцам дома. Балки из дерева относительно недорого стоят и имеют небольшой, по сравнению с предыдущими видами вес, поэтому их легко устанавливать. Однако дерево огнеопасно, подвержено гниению и поражению короедом, поэтому требует предварительной обработки.

Типы деревянных балок

Деревянные балочные перекрытия различаются размерами, сечением, способом производства и породой дерева, из которого они сделаны. От выбора деревянных балок зависит надёжность и прочность строения. В зависимости от расстояния между стенами и предполагаемой нагрузки для перекрытий, используют доску или брус из цельного массива дерева, или клеёные изделия.

Разновидности деревянных балок

Цельные балки

Балки сделанные из цельного массива дерева, менее прочные, чем клеёные или двутавровые. Поэтому их длина не должна превышать 6 метров. Часто для увеличения прочности, строители на объекте спаривают доски. Стягивают их болтами и гайками с резиновыми или пластиковыми прокладками, предотвращающими попадание влаги и образованию ржавчины на крепеже.

Клеёный брус

Клеёный брус изготавливают методом склеивания нескольких частей между собой. Балки из этого материала способны выдерживать высокие нагрузки, поэтому их можно использовать в конструкции перекрытий длиной до 14 метров. Из такого бруса можно изготовить гнутые перекрытия для арок.

Имеются у таких изделий и недостатки. При изготовлении могут использовать некачественные пиломатериалы, поэтому со временем возможна усадка балочного перекрытия. К тому же клеёные балки значительно дороже цельных. Чтобы рациональнее использовать средства отведённые на строительство, нужно правильно рассчитать нагрузку и длину балок.

Клееный брус при аналогичном сечении с обычным имеет большую прочность

Балки перекрытия изготавливают из хвойных пород дерева, но также часто используют древесину дуба, акации, клёна и других деревьев. Главное условие необходимое для прочности конструкции – влажность не более 12–14%. Виды некоторых изделий приведены в таблице ниже.

Двутавровые балки

Достоинства двутавровых деревянных балок – универсальность применения, простота установки и высокая прочность. Они сохраняют свои параметры при больших нагрузках без вспомогательных конструкций для усиления.

Устройство двутавровой балки

Двутавр делают с использованием хорошо просушенного строганного или клеёного бруса, прочной проклеенной водостойкой фанеры или OSB-плит, на основе огнеупорного и влагостойкого клея. Поэтому двутавровая деревянная балка не требует пропитки специальными составами и легко поддаётся распиловке. Однако из-за сложной технологии изготовления их редко применяют для устройства перекрытий.

Двутавровые балки из OSB (ОСП) Соединение двутавровых балок между собой

Для всех видов выпускаемой продукции есть свой сортамент. Сортамент — это подбор различных изделий готовой продукции по маркам, профилям или размерам. Часто в таблице указаны дополнительные сведения о прочности, весе и т. д.

Сечение балочных перекрытий

На прочность перекрытия также влияет сечение балки. По типу сечения включают следующие виды пиломатериалов:

Самые распространённые – балочные перекрытия прямоугольного сечения. Их легко устанавливать и такие балки будут служить лагами для обустройства полов. При монтаже прямоугольных балок их устанавливают вертикально широкой частью, так как с увеличением высоты повышается прочность конструкции.

Для чердачных перекрытий часто используют круглые балки или оцилиндрованные брёвна. Такие балки имеют хорошую прочность и устойчивость на прогиб.

Наиболее крепкие и функциональные – двутавровые балки перекрытия.

Расчёт нагрузки и размеров деревянных балок

Перед возведением здания необходимо рассчитать нагрузку и длину балочных перекрытий. Для лучшей прочности перекрытия при строительстве нужно использовать деревянные балки с немного большим, чем расчётный, запасом прочности.

Выбор ширины или толщины балки в зависимости от длины

Чтобы правильно произвести расчёт нагрузки на балку перекрытия, нужно:

Так как для расчёта требуется знать нагрузку на погонный метр, нужно предполагаемую нагрузку на 1 м 2 умножить на расстояние между балками. Далее, полученную цифру умножают на квадрат расстояния между несущими стенами и делят на 8. Так проводят расчёт нагрузки балочного перекрытия.

Mmax = (q*L 2 )/8

При проектировании каркаса перекрытия нужно уделить внимание пространственной жёсткости, которая во многом зависит от показателей прогиба балочного перекрытия.

Расчёт деревянной балки на прогиб проводят по формуле: W = Mmax / R, где M – максимальная нагрузка, а R – сопротивление древесины из СП 64.13330.2017 от 2017 г. (актуальная редакция СНиП II-25-80). Для древесины 2 сорта её принято считать равной 130 кг/см2.

Из формулы W = b*h 2 /6, зная показатель W, вычисляем сечение перекрытия. Достаточно задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

Прогиб деревянного перекрытия при вычисленной нагрузке не должен быть больше соотношения к длине балки 1:350 для подвальных и межэтажных перекрытий, а для чердачных и мансардных – 1:250.

Размер балок зависит от расстояния между несущими стенами. Для определения необходимой длины балки к этой величине прибавляют 40 см, примерно по 15–20 см с каждой стороны. Профессиональные строители рекомендуют для устройства перекрытия использовать балки с сечением равным 4–5% длины пролёта.

Монтаж перекрытия

Чтобы здание долго прослужило, балочные перекрытия должны соответствовать высокому уровню прочности. Иметь хорошую звуковую и теплоизоляцию, а также хорошо вентилироваться.

При установке деревянных балок чаще всего используют маячный способ монтажа. Вначале монтируют крайние балки, а затем промежуточные. Чтобы не допускать ошибок во время работы, используют уровень. В случае перепадов высоты, балки можно выровнять подложив под торцевые концы пропитанные битумным праймером обрезки.

Перед началом установки проводят сращивание или обрезку балок до нужных размеров. Сращивание балок из бруса по длине обычно проводят способом «замочный паз». Для этого концы брусьев спиливают на 1\2 толщины и заглубляют один торец в толщу другого. Затем места соединений фиксируют.

Сращивание двух балок

Расстояние между деревянными балками не должно быть меньше 60 см и превышать 1 метр. В конструкции из брёвен или клеёного бруса шаг делают больше, чем в дощатых перекрытиях. При монтаже чердачного перекрытия расстояние между дымоходом и балками должно быть не менее 40 сантиметров.

Для прочности каркаса торцы балок заглубляют в несущую стену минимум на 15 см. У двутавровых балок это значение разрешено уменьшить до 7 см. Заделывают углубления раствором или монтажной пеной. Возможно закрепление концов на стенах с помощью стальных связей. В местах опор на балках делается гидроизоляция.

Гидроизоляция балок в местах опор обязательна

Достоинства и недостатки балок из дерева

Использование в строительстве зданий деревянных балок в отличие от других видов характеризуется следующими достоинствами:

Однако, несмотря на многие достоинства, такие перекрытия менее прочны, чем металлические и железобетонные. Требуют обработки антипиренами, а также средствами против гнили и плесени. Монтаж деревянных балок возможен только после тщательных расчётов.

В заключение статьи нужно добавить, что применение дерева в строительстве значительно сокращает расходы. Чтобы не нарушить конструкцию всего здания и установить прочные перекрытия, их проектирование и монтаж лучше доверить профессиональным строителям.

Источник

Для чего нужны деревянные балки перекрытия: область применения, особенности установки и виды

Дом без перекрытий построить невозможно.

У застройщика возникает резонный вопрос — будет ли дерево наиболее выгодным материалом в процессе работы и эксплуатации?

Чтобы получить ответ, необходимо рассмотреть все достоинства деревянных балок и способы их монтажа. Об этом подробно написано в статье ниже.

Определение понятия

Перекрытие – это несущая горизонтальная конструкция, разделяющая строение по высоте. Его основная функция состоит в распределении нагрузки. Балка является главной опорой, она скрепляет всю конструкцию строения и обеспечивает необходимую жесткость.

Область применения

Балочные деревянные перекрытия применяются в:

Если мощность фундамента не рассчитана на тяжелые перекрытия, то деревянные балки принято размещать между этажами в домах из кирпича, газосиликатных блоков.

Разновидности

Балочные перекрытия не только принимают часть усилия непосредственно на себя, но и передают его на фундамент через стены. Их можно сравнить с диафрагмами жесткости, обеспечивающими сооружению необходимую прочность.

По назначению

В зависимости от разделяемых помещений, перекрытие бывает:

Важно! Чердачное балочное перекрытие оборудуется только при возведении скатной крыши. Для плоской рекомендуется плиточное.

По породе дерева

Для изготовления балок обычно выбирают хвойные породы деревьев:

Наиболее качественные характеристики у лиственницы. Однако, стоимость этого сырья достаточно высокая. Самым доступным материалом считается сосна.

Для улучшения технических и эксплуатационных параметров, древесина должна быть тщательно просушена и обработана специальными составами.

По типу обработки древесины

Балки делятся на два типа:

Различаются элементы по форме (сечению):

Брус клеёный

Толщина бруса зависит от количества слоев склеиваемого материала. Процесс производится методом прессования. Преимущества технологии – повышение прочности и возможность изготовить балки переменного и гнутого сечения.

Клеёный брус отлично пилится, гвоздится и режется. Кроме этого, обладает целым перечнем преимуществ:

Гладкая поверхность клеёного бруса позволяет его не зашивать, создавая стильный декор помещения. Нужно отметить недостаток балок. При производстве используется клей на основе формальдегида, что снижает экологичность.

Более подробно о клеёных балках перекрытия можно прочитать в этой статье.

Фанера

Применение фанеры позволяет исключить скручивание балки. Материал используется при изготовлении двутавровых балок перекрытия. Из фанеры выполняется заготовка, которая в конструкции служит ребром жесткости. В деревянной балке фрезеруют паз нужной формы, затем детали соединяют.

Основные характеристики:

ОСБ/ОСП

Еще один вариант – использование Н-образных балок из ОСБ/ОСП. Такие конструкции отличаются малым весом. Например, 6-метровая двутавровая балка весит не более 6 кг.

Второй плюс – подобные балки намного легче транспортировать и монтировать. Следствием является снижение затрат и уменьшение сроков ведения работ.

Прочность балки с вертикальным ребром жесткости из OSB намного выше, чем у конструкции из бруса. Стенка из ОСБ не имеет расслоений, гигроскопичности и внутренних воздушных карманов.

Коэффициент набухания у плиты ОСБ всего 15%. Даже при погружении в воду на сутки, она сохраняет все характеристики прочности. Плита имеет повышенную пожаробезопасность, экологичность и биологическую стойкость. Крепление материала производится скобами и винтами.

Из досок

Доска уступает клеёному брусу по длине перекрываемого расстояния. Она может быть не более 4-6 м. Преимущество досок состоит в том, что их можно сращивать и менять толщину балки.

Соединение элементов происходит с помощью болтовых соединений в комплекте с резиновыми или пластиковыми шайбами. Шайбы предупреждают вдавливание гайки в древесину в момент затяжки, также исключают воздействие влаги на крепеж и образование коррозии. Для перекрытия используются доски шириной 100-200 мм и толщиной 50 мм.

По конструкции

Следует выделить два основных типа деревянных конструкций перекрытия – балки и фермы. Балки используются длиной до 6 м и применяются для пролетов от 2,5 м до 4 м. Если длина пролета больше, то для монтажа рекомендуется брать материал из клееного бруса или установить деревянную ферму.

Конструкция фермы состоит из горизонтальных балок, расположенных на разном уровне. Соединяются брусья наклонными и вертикальными связями из дерева. Ферма обладает повышенной устойчивостью к прогибам, облегчает конструкцию и снижает расход материалов. Фермы перекрытия различаются по:

Основные преимущества конструкции с большим пролетом – высокая жесткость, снижение нагрузки на фундамент и стены, возможность сборки на земле, быстрый монтаж без дополнительных механизмов.

Требования и нормативные документы

К деревянным балкам предъявляются определенные требования, закрепленные в нормативных документах. Изготовление производится согласно ГОСТ 4981–87. Элемент должен обладать:

Внимание! В балках необходимо контролировать отсутствие дефектов и повреждений.

Условия изготовления и эксплуатации изложены в:

Государственные стандарты регулируют все аспекты использования балок перекрытия.

Основные характеристики и размеры

Важный показатель для элемента – максимальная длина без опор. Она зависит от размера пролета.

При сооружении деревянного перекрытия используют брус и доску ходовых параметров. Например, 50×150 мм, 50×200 мм, 100×150 мм. Эти размеры соответствуют нормам при перекрытии проёмов не более 4 м.

Минимальные размеры бруса – 10×7 см. Такой элемент используется для длины пролета 2 м.

Максимальное значение 25×18 см нужно для пролета 7 метров. Самые ходовые размеры, используемые в строительстве перекрытий — 150×100 мм или 150×150 мм. Прочность перекрытия зависит от высоты балки.

Существующие стандартные размеры балок:

Максимальный уровень нагрузки:

Важно! Предельный уровень прогиба равен 0,004 м/1 п. м. Если расчетное значение будет больше, то перекрытие использовать опасно.

Для определения сечения нужно произвести расчет. На практике его высоту берут в диапазоне 4–5% от длины пролёта. Пролёты свыше 6 м, в том числе 8 метров, перекрывают прогонами с крупным сечением.

Расчет

Калькуляция должна выполняться на этапе проектирования. Чтобы провести расчет, необходимы входные данные – длина балки, расстояние между двумя элементами, воздействующие нагрузки.

Для определения длины нужно измерить пролет, к полученному значению прибавить напуск для задела в стены. Например, для несущих стен из строительных блоков и кирпича глубина задела равна 150 мм, для деревянного строения – 70 мм.

Если строение прямоугольное, то балки рассчитываются для короткой стороны. Расстояние между элементами и количество зависит от шага укладки. Оптимально – от 40 см до 110 см.

Нагрузки

Есть два типа нагрузок – постоянные (вес конструкции) и временные (предметы и люди). Точный расчет делают проектировщики, в частном строительстве выбирают усредненные показатели.

Для чердачных нежилых помещений показатель равен 150-200 кг/ 1 кв. м. При хранении на чердаке материалов или вещей, показатель нагрузки следует увеличить до 250 кг/ 1 кв. м. Для мансардного, подвального или межэтажного перекрытия нагрузка выбирается в пределах 350–400 кг/1 кв. м.

Сечение подбирается с помощью таблиц в зависимости от расстояния между балками и расчетной нагрузки.

Округления нужно делать в большую сторону.

Примеры и формулы

Проверка на прочность выполняется по формуле:

При монтировании деревянных перекрытий следует:

Для процесса крепления элементов необходимо использовать крепежный инструмент:

Металл для изготовления крепежа должен быть прочным и стойким к окислению.

Важно! Уголки нужно брать с запасом прочности не менее 2. Элемент должен выдерживать вес в 2 раза больше рассчитанного.

Способ крепежа выбирается в зависимости от материала стен и требований конструкции:

Достоинства и недостатки

Среди основных плюсов элемента следует выделить:

Минусы:

Дополнительно следует отметить необходимость точного расчета.

Средние цены

Цена двутавровой балки длиной 6 м из сухого строганого бруса от 310 руб. до 360 руб. за пог. м. Если балка обработана биозащитой, цена возрастает от330 руб. до 380 руб. за за пог. м.

Заключение

Выполнить перекрытие из деревянных балок может даже один человеку. Это зависит от размеров постройки. Главное, правильно сделать расчет, подготовить все материалы, ознакомиться с технологией укладки и крепежа.

Источник