Что называют балкой. Деревянные балки перекрытия: виды, расчет и особенности выбора. Примеры известных балок

Балка – это, в строительстве, не только опора настилов для полов и межэтажных перекрытий, но и элемент, выполняющий функции скрепления всей конструкции строения, придания ей необходимой жёсткости. В перечне применяемых в строительстве материалов и изделий можно найти много возможных вариантов для изготовления балок перекрытий. Но к основным и наиболее часто применяемым видам несущих балок относят металлические, железобетонные и деревянные.

Балки перекрытия из дерева должны соответствовать таким требованиям, как прочность, жесткость, пожарная безопасность. Расчет балки производится в зависимости от выбранного материала.

Балка - это ключевой фрагмент перекрытия, назначение которого – разделять этажи в доме, а также нести и распределять нагрузку от расположенных вверху составляющих – стен, крыши, коммуникаций, мебели, деталей интерьера.

Преимущества балок из древесины:

низкая трудоёмкость при монтаже в сравнении с металлическими или железобетонными аналогами;

доступность цен на материалы из древесины;

быстрый монтаж без применения дорогостоящих механизмов и инструментов;

эстетичный внешний вид;

малый вес;

ремонтопригодность.

Недостатки балок из древесины:

без специальной защитной пропитки горючи;

низкая прочность по сравнению с железобетонными или металлическими балками;

подвержены воздействию влаги, грибка и живых организмов;

могут деформироваться от перепадов температур.

Виды деревянных балок перекрытий

Деревянные балки перекрытия классифицируют по типу сечения, материалу и размерам.

Длина балок перекрытия зависит от расстояния между стенами. К этой величине нужно прибавить запас для опирания на стену - обычно добавляют 200-250 мм с каждой стороны..

По сечению деревянные балки делят на следующие типы:

квадратные;

прямоугольные;

двутавровые;

круглые или овальные.

Квадратное сечение балки считается самым невыгодным, поскольку оно меньше всех подогнано под эпюру усилий в элементе.

Для справки! Эпюры усилий - графическое отображение изменение внутренних усилий по всей длине бруса. Применяются при расчетах допустимых нагрузок.

Наиболее оптимальным вариантом при выборе деревянных перекрытий являются балки с прямоугольным сечением, при этом их короткую сторону располагают горизонтально, а длинную – вертикально, поскольку на прочность лучше влияет увеличение высоты, чем ширины.

Двутавровое сечение балки перекрытия представляет собой уширенные элементы в нижней и верхней частях, а в середине уменьшенное до максимально возможных размеров. Этот вариант сечения существенно сокращает расход древесины и позволяет рационально ее использовать.

Двутавровые деревянные балки купить будет не так просто, поскольку они отличаются сложной технологией изготовления. По этой же причине их в строительстве можно встретить редко.

Деревянные балки круглого или овального сечения используются, как правило, для устройства чердачных перекрытий. В зависимости от диаметра, круглые балки имеют высокую устойчивость на изгиб. Кроме того, обязательно надо учитывать, что балки перекрытия деревянные, размеры имеют достаточно ограниченные. Их максимальная длина составляет 7,5 п. м.

По материалу деревянные балки перекрытия классифицируют на следующие виды:

из цельного бруса или доски;

из клееного бруса.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу проектирования домов . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Использование досок и цельного бруса в балочной конструкции

Обычная доска или цельный брус могут быть длиной не более чем на 4–6 м, а это почти в два раза меньше расстояния, с которым справляется клееный брус.

Строители часто изготавливают балки из скреплённых между собой досок сразу на объекте. По качеству и прочности они могут намного превосходить цельную балочную конструкцию. Кроме того, можно варьировать толщину балок количеством стягиваемых между собой досок.

Соединения выполняются при помощи болтов с гайками и резиновыми или пластиковыми шайбами. Они предотвратят попадание на металлический крепёж влаги и последующей коррозии и не дадут гайке врезаться в древесину при затягивании.

Если нужно повысить длину или прочность цельных балок, то их скрепляют между собой и обычно это делается вручную при монтаже перекрытий. Клееный брус изначально состоит из нескольких еще на предприятии склеенных между собой брусков. Толщина клееного бруса задаётся количеством слоёв склеиваемого под прессом материала. Таким способом древесине придаются дополнительные прочностные качества, балка из клеенного бруса может быть длиной до 12 метров.

Все качества древесины после склеивания брус сохраняет, то есть прекрасно гвоздится, пилится, режется. Вот только стоят клееные деревянные балки перекрытия гораздо дороже, поэтому перед тем, как остановить на них свой выбор, надо задуматься - оправдывает ли цель средства. Часто такая разновидность балок используется для создания арочного перекрытия.

Древесина для изготовления балок перекрытия

Для несущих балок перекрытий небольших домов и строений используется в подавляющем большинстве случаев древесина хвойных деревьев.

Но категорически отвергать использование местных пород древесины не стоит. Издавна в степных районах, где хвойных деревьев нет, применяются дуб, акация, клён. Главным требованием к ним является влажность с оптимальными показателями 12–14 %.

В чердачных перекрытиях, где всегда по определению должно быть сухо и обеспечена циркуляция воздуха, балки из древесины местных пород с годами становятся лишь прочнее, по рабочим характеристикам не уступая металлическим балкам.

О качестве и прочности деревянных балок перекрытия

Проектировщики в расчётах балок перекрытия закладывают стройматериалы с заданными характеристиками и нормами эксплуатации, опираясь на законы прикладной механики и сопромата. Зная это, возникает вопрос: как обходились без этих знаний строители индивидуальных домов лет сто назад? При этом построенные ими дома здравствуют и поныне.

Объяснение простое: они оставляли намного больший запас прочности используемым материалам. Чуть позже, советские ГОСТы сознательно рассчитывались и утверждались с большими, иногда до 100% запасами прочности. Это неэкономно, иногда громоздко и вычурно, но надёжность была в приоритете, и всегда останется важнейшим показателем в строительстве. Сегодня подобная практика заменяется точным расчетом деревянной балки - это позволяет не переплачивать за излишнюю, невостребованную прочность.

Сравнение со старыми способами выглядело бы неуместно в описании балок перекрытий, если бы не одно обстоятельство.

Покупая на рынке брус или балку определённого размера, с предварительно рассчитанными характеристиками, частный застройщик без большого опыта зачастую приобретает не тот материал, который гарантирует надёжность.

Множество на первый взгляд незначительных нюансов могут свести на нет все расчёты:

большая влажность;

безответственное хранение;

скрытые дефекты;

пересортица;

плохие линейные геометрические параметры;

заранее обусловленные болезни древесины.

Вывод и выход здесь один: рынок всегда попытается обмануть начинающего строителя, поэтому лучший способ сэкономить - это доверить работу профессионалу.

Основные исходные положения для расчёта размеров

Перед началом монтажа деревянных балок следует их обрезать до необходимых размеров либо провести сращивание.

Торцы балок заглубляются в стены как минимум на 15 см, с заделкой или без неё.

Толщина несущих стен здания обычно не менее одного кирпича, или 25 см, при использовании стеновых блоков – 20 см. Это означает, что опирающиеся на стены торцы балок будут защищены от внешнего атмосферного воздействия.

Для клееной балки можно уменьшить запуск в стены до 10 см. В крайнем случае, балки могут заходить на глубину 7 см, но материал используемого бруса должен быть самого хорошего качества.

Видео описание

Подробнее о том, как произвести расчет деревянных балок перекрытий, смотрите на видео:

Прогоны, пролёты, шаг, анкеровка: 10 основных понятий и условий монтажа

Балки перекрытий являются несущим элементом, это основа прочности всего сооружения.

Схема балок с пролётом (длиной балки) 6 м и менее предполагает нагрузку от веса заполнения между балок и пола.

Балки укладываются в направлении, параллельном меньшей стороне пролёта. Расстояние между балками, называемое шагом, зависит от материала и сечения.

Шаг балок в зависимости от их вида: дощатые – от 60 до 80 см; из бруса – от 60 до 100 см; из бревна и клееного бруса – от 60 до 120 см.

Пролёты более 6 м перекрываются балками (прогонами) с крупным сечением.

Сечение деревянных балок определяется расчётом, на практике его высота находится в диапазоне 4–5% от длины пролёта.

Для скрепления стен и перекрытий концы балок либо анкеруют в стены, либо применяют стальные связи.

Возможен шаг анкеров через одну балку, но не реже.

В помещениях с высокой влажностью балки потолка должны оставаться открытыми.

Для устройства полов по балкам укладываются дощатые либо из бруса лаги, к ним прибиваются доски пола.

Для расчета нужно знать расстояние между балками, ширину пролета и нагрузку на конструкцию

Как рассчитать

Чтобы произвести расчет балок перекрытия из дерева, калькулятор онлайн требуется не всегда. Достаточно знать несколько формул и следующие данные:

длину деревянной балки перекрытия (расстояние между несущими стенами);

расстояние между балками (их шаг);

нагрузку на конструкцию.

Расчет балок перекрытия позволит не сомневаться в жесткости и прочности конструкции, определит максимальную длину, допустимую при том или ином сечении.

Видео описание

Почему лопнула балка перекрытия, смотрите на видео:

Для того чтобы узнать нагрузку на конструкцию, необходимо сложить переменное значение и постоянное. Последнее включает в себя предварительную массу самих балок, утепление, подшивку потолка, черновой и чистовой пол. К временной относится масса мебели и людей – примерно 150кг/м2 – согласно нормативным документам жилых помещений.

Для чердака значение временной нагрузки может быть меньшим, но лучше не рисковать, и при расчетах использовать такую же. Так вы обеспечите определенный запас прочности и в будущем при желании сможете оборудовать мансарду в чердачном помещении без реконструкции несущих элементов.

Расчет деревянной балки производят по таким формулам:

Mmax = (q*l2)/8;

Wтреб = Мmax/130.

q - это нагрузка на кв. м перекрытия, включающая массу конструкций и 150 кг полезного значения. Указанные величины нужно умножить на расстояние между балками, поскольку для вычислений нужно нагружение на погонный метр, а изначально величина рассчитана на квадратный.

l2 - расстояние между несущими стенами, на которые опирается прогон, взятое в квадрате.

Зная Wтреб, можно подобрать сечение перекрытия. W = b*h2/6. Зная W, составляется уравнение с одной неизвестной. Здесь достаточно лишь задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

Это важно! Несмотря на кажущуюся простоту расчетов, лучше не доверять их людям без профильного образования, так как цена ошибки может быть очень высокой.

Балки металлические: традиционная надёжность

Когда у застройщика возникает возможность и запрос на более амбициозное и габаритное строительство, он применяет металлические балки перекрытия различного сечения: уголок с разными размерами полок, швеллер, тавр, двутавр. Если исключить возможность коррозии металла, то по прочности таким балкам нет замены. Но применение металла в индивидуальном жилищном строительстве ограничено и ещё рядом показателей:

с металлом тяжело работать на высоте;

необходимы специальные механизмы для монтажа;

сварка, резка металла и защита его от коррозии – это дополнительные расходы;

высокая стоимость материала;

балки металлические подлежат утеплению со стороны чердака.

Есть у металлических балок и положительные моменты:

они не горят;

долговечнее;

металлические пролёты можно устраивать длиннее и расстояние между балками перекрытия делать больше;

виды балок металлических отличаются большим разнообразием и позволяют создавать практически любые по сложности конструкции.

Заключение

Выбор вида перекрытия, материала для балок, тщательная подготовка проекта, расчёт нагрузок, в том числе и с применением онлайн калькулятора – это всё приятные заботы, которые можно смело переложить на плечи профессионалов. И тогда об этих заботах будет приятно вспомнить через года, наслаждаясь уютом и комфортом в хорошем добротном доме.

Типы балок

Балкой называют сплошной элемент, который работает преимущественно на поперечный изгиб и воспринимает нагрузку, расположенную в пролете, передавая ее на опоры.

Наибольшее распространение в стальных конструкциях имеют разрезные балки вследствие определенности их работы, а также простоты изготовления и монтажа.

Наиболее приспособленной для работы на изгиб формой поперечного сечения балки, как известно, является двутавр. Не исключена возможность применения также и швеллерного профиля, если это конструктивно удобно.

Балки бывают прокатные и составные. Следует по возможности стремиться к применению прокатных балок как менее трудоемких. Однако вследствие ограниченности сортамента прокатных балок мощные балки, воспринимающие большие моменты, приходится проектировать составными сварными или клепаными.

Сварные балки составляются из трех листов: одного вертикального, называемого стенкой, и двух горизонтальных, называемых , которые привариваются к стенке.

Клепаные двутавровые балки составляются из вертикального листа — стенки — и поясных уголков, которые приклепываются к стенке. Если необходимо применять мощные клепаные балки, то для увеличения момента сопротивления к полкам уголков приклепывают горизонтальные листы.

Сварные балки экономичнее клепаных. Поэтому последние имеют ограниченное применение, преимущественно в тяжелых конструкциях, а также в конструкциях, подвергающихся большим динамическим или вибрационным нагрузкам.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Плоский настил из металлического листа располагают и приваривают к полкам балок. Толщина настила назначается по расчету, чаще всего в зависимости от принятого допустимого прогиба, так как полное использование напряжений в листе при заданном прогибе не всегда возможно. Поэтому расчет листового настила ведется по нормативным нагрузкам. Особенность листового настила заключается в том, что по характеру своей…

Генеральными размерами балки являются ее расчетный пролет и высота сечения. Расчетный пролет балки l представляет собой расстояние между центрами опорных частей; таким образом, действительная длина балки lд всегда несколько больше расчетного пролета. Расстояние l0 называется расстоянием в свету; оно обычно определяется условиями эксплуатации вооружения и обосновывается экономическими соображениями. Генеральные размеры балок Высоту сечения h назначают,…

При проектировании балочных конструкций, как правило, необходимо в зависимости от назначения балок составить схему их расположения, наметить генеральные размеры и определить приходящуюся на балки нагрузку. В случае необходимости перекрыть некоторую площадь поддерживающие перекрытие балки располагают обычно в двух направлениях. Такая конструкция, состоящая иногда из целой системы пересекающихся балок, называется балочной клеткой. На балочную клетку может…

Балка – представляет собой длинномерный элемент, длина которого значительно больше характерного размера для поперечного сечения. В составе строительных конструкций балка работает, главным образом, на изгиб, поэтому ее рекомендуется изготавливать с тонкостенным поперечным сечением. Наиболее востребованными являются балки двутаврового сечения , представляющие собой Н-образный профиль, который образован двумя параллельными полками и соединяющей их стенкой.

Рис.1 - Двутавровые балки на холодильнике прокатного стана

В строительстве используются балки перекрытия из различных материалов. Наиболее востребованным вариантом является сварной или катанный двутавр. Расчет металлических балок перекрытия ведется, исходя из количества опор, схемы опирания на стены и крепления к основанию, условий эксплуатации и других факторов. На основании расчета выбирается наиболее экономически приемлемый вариант балки.

При необходимости выполняется усиление металлических балок перекрытия. Такие мероприятия требуется проводить, если в процессе эксплуатации этот элемент подвергается горизонтальным нагрузкам, которые могут привести к снижению его характеристик и разрушению. Во избежание этого явления металлические балки усиливают одним из следующих способов:

• применение накладок для увеличения сечения (рис. 2а, 2б);
• обетонирование (рис 2в);
• использование шпренгеля (рис. 2г);
• применение распорных или натяжных устройств для регулировки напряжений (рис. 2 д, 2е);
• использование дополнительных опор (рис 2 ж, 2з).

Рис. 2 - Методы усиления балок

В зависимости от метода изготовления выделяют следующие виды металлических балок перекрытия:

• горячекатаные двутавры – наиболее дешевый и простой вариант, который предполагает использование серийно выпускаемого проката;
• сварные, болтовые, клепаные балки – изготавливаются специализированными предприятиями и позволяют решать нестандартные строительные задачи.

Горячекатаные двутавровые металлические балки перекрытия

Основной объем используемого в строительстве двутавра изготавливается горячей прокаткой из непрерывнолитой заготовки. В зависимости от технологии производства и геометрических характеристик продукции выделяют несколько групп балок.

Двутавры с уклоном граней полок по ГОСТ 8239

Этот вид продукции отличается наличием уклона внутренних граней полок относительно внешних в пределах 6-12°. Такая продукция имеет следующие характеристики:

• выпускаемые профили – от балки 10 до балки 60 (число обозначает высоту в сантиметрах);
• ширина профиля – от 55 до 190 мм;
• толщина стенки – от 4,5 до 12 мм;
• толщина полок – от 7,2 до 17,8 мм.

В качестве балок перекрытий могут использоваться усиленные двутавры с уклоном полок по ГОСТ 19425, который изначально разрабатывались для изготовления подвесных путей и армирования шахтных стволов.

Рис.3 - Балка, имеющая уклон полок

Двутавры с параллельными гранями по ГОСТ 26020

В последнее время в строительстве отдается предпочтение более экономичным двутаврам, имеющим параллельные грани полок. Кроме указанного стандарта, такая продукция также производится по СТО АСЧМ 20-93 (имеет незначительное отличия по геометрии).

Характеристики нормальных двутавров:

• выпускаемые профили – от балки 10Б1 до балки 100Б4 (число обозначает высоту в сантиметрах, буква «Б» - нормальный профиль, последняя цифра – номер типоразмера в группе с одинаковой высотой);
• ширина профиля – от 55 до 320 мм;
• толщина стенки – от 4,1 до 19,5 мм;
• толщина полок – от 5,7 до 32,5 мм.

• выпускаемые профили – от балки 20Ш1 до балки 70Ш5 (Ш – широкополочный тип);
• ширина профиля – от 150 до 320 мм;
• толщина стенки – от 6,0 до 23,0 мм;
• толщина полок – от 9,0 до 36,5 мм.

• выпускаемые профили – от балки 20К1 до балки 40К5 (К – колонный тип);
• ширина профиля – от 200 до 400 мм;
• толщина стенки – от 6,5 до 23,0 мм;
• толщина полок – от 10,0 до 35,5 мм.

Рис.4 - Балка, имеющая параллельные полки

Сварные, болтовые и клепаные балки перекрытия

Такой вариант используется, когда размеры металлических балок перекрытия отличаются от стандартных или катаные двутавры не удовлетворяют расчетным условиям по общей устойчивости, жесткости либо прочности. Кроме того, предпочтение «сборным» балкам отдается в случае их большей экономичности или лучшего уровня эксплуатационных характеристик.

Чаще всего используется сварная балка, которую изготавливают путем сварки автоматом под флюсом. На предварительном этапе осуществляется раскрой, зачистка и правка металла, разделка кромок под сварку, а затем, непосредственно, процесс соединения элементов в единое целое. После сварки готовое изделие правится для устранения термических деформаций (грибовидности).

Таким образом можно получать не только стандартные типоразмеры, но и изделия переменного сечения, усиленные или бистальные двутавры.

В современных строительных процессах очень часто используют железобетонные, стальные и деревянные балки. Давайте попробуем определить, что это за конструктивный элемент и в чем заключается его предназначение.

Что такое балка?

Современное строительство - это многообразие материалов и процессов по их обработке. Для укрепления конструкций очень часто используется балка - элемент, который представляет собой горизонтальный либо наклонный брус, чаще всего работающий на изгиб. Именно эта деталь позволяет уменьшать вес металлических конструкций и качественно их укрепить.

В современных строительных процессах балка, размещенная в горизонтальном положении, отвечает за поперечную нагрузку перекрытия. Но некоторые ситуации вынуждают учитывать возможные природные влияния, к примеру, землетрясения, мощные ураганы и прочие катаклизмы.

Вы уже знаете, что такое балка, но как же она воздействует на строительные опоры? Речь идет о подвесах, стенах, колоннах и различных брусках, на которых располагается укрепляющий конструктивный элемент. Балка давит на опоры, передавая им некую часть давления, а в результате последние начинают работать на сжатие.

Ни одно крупное промышленное здание производства и даже большого гаража не обходится без перекрытий, уменьшающих нагрузки на конструкцию и одновременно укрепляющих ее.

Виды балок

Абсолютно все строительные детали и механизмы различаются по типу, размеру и предназначению. «Что такое балка?» - это базовый вопрос. И от него мы перейдем к более сложным понятиям, рассматривая наиболее распространенные виды укрепляющих брусков, работающих на изгиб.

К примеру, имеют параллельные грани и делятся на широкие и колонные типы, каждый из которых имеет собственное предназначение.

Для формирования несущих опорных конструкций в строительстве используют широкополые балки, ведь колонные не способны выдержать настолько мощную нагрузку.

Деревянная балка

Ранее, отвечая на вопрос о том, что такое балка, мы уже говорили о разнообразии материалов, из которых производят этот конструктивный элемент. Деревянные детали чаще всего используются для формирования перекрытия в каркасных, бревенчатых, брусовых жилых и загородных домах. Только благодаря деревянным балкам можно равномерно распределить нагрузку по плоскости крыши и последнего этажа здания. Благодаря качественным характеристикам этого материала обеспечиваются прочность и устойчивость любого дома.

Кроме того, обработанный специальным раствором брус не подвергается влиянию плесени и огня, а это значит, что строительная конструкция будет надежно защищена от трещин и дальнейшего разрушения.