Качественная деревянная двутавровая балка своими руками

Плиты для перекрытий можно заказывать, их изготавливают на предприятиях, выпускающих ЖБИ. Однако доставка готовых изделий от предприятия до строительной площадки и установка плиты на место представляет определённую проблему. Поэтому в некоторых случаях более целесообразным решением является изготовление плиты прямо на месте установки.

Классификация монолитных плит перекрытия

Монолитное перекрытие бывает балочным, безбалочным и ребристым (кессонным).

Балочное перекрытие укладывают двумя способами, в зависимости от типа плиты: ребристая она или гладкая. Если плита ребристая, то балки укладывают перпендикулярно ребрам. Если гладкая, то для достижения большей жесткости балки укладывают перпендикулярно друг другу.

Используют два типа балок: главные (с большим диаметром сечения) и второстепенные (с меньшим диаметром). Балки делают стальными или монолитными. Монолитные балки, в свою очередь, могут иметь разные схемы устройства. Они могут быть уложены в несколько рядов или слоев. Иногда плиту дополнительно усиливают в месте балки дополнительной арматурной сеткой. Стальные балки подпирают само перекрытие или могут находиться в самой монолитной плите. Несущий элемент в балке — двутавр.

При устройстве безбалочного перекрытия используют колонны с капителями. Последние выполнены в виде перевернутой пирамиды. Сечение арматурных штырей 8−12 мм. Капители имеют выпуски штырей с двух сторон, которые входят в сами плиту и укрепляют конструкцию. Плиты имеют каркас в два слоя арматуры. В этом случае плиты имеют толщину от 1/35 до 1/30 длины пролета. В последнее время распространена технология одновременного бетонирования колонн и плит.

Кессонное перекрытие отличается от ребристого количеством направлений ребер: они располагаются в обоих направлениях. Преимущества такого устройства перекрытия в легкости конструкции и прочности на изгиб из-за сетки ребер. При строительстве широкого пролета на месте стыка колонны и перекрытия устанавливается дополнительное арматурное усиление. Штыри колонны проникают в полость опалубки. Кессонное устройство предполагает верхний ряд сплошной арматурной сетки. Диаметр сечения штырей 8 мм.

Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:

  • Длина стропил, хребтов, ендов может достигать 12 метров;
  • Возможен монтаж натуральной черепицы на безопорном пролете до 9 метров;
  • Средний вес квадратного метра конструкции из двутавра всего 8 кг, что обеспечивает легкость монтажа;
  • Устойчивость к воздействиям природного, химического и механического характера и, как следствие, долговечность;
  • Безопасность и надежность при эксплуатации;
  • Точное соблюдение заявленных геометрических форм;
  • Нет необходимости в обработке деревозащитными составами
  • Идеальная геометрия, необходимая в монтаже гибкой черепицы
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:
Достоинства стропильной системы крыши из двутавровой балки:

Виды металлических балок для перекрытий

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

Читайте также:  Технология выравнивания пола в панельном доме

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.

Характеристики широкополочных двутавровых балок:

  • 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.

Характеристики колонных балок двутавровых:

  • 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.

Расчетная схема второстепенной балки (а) и огибающая эпюра изгибающих моментов (б)

Нагрузки на главную балку считаются приложенными в виде сосредо­точенных сил от веса второстепенных балок, плит g и временной нагрузки Р, собираемой с соответствующих грузовых площадей. Для упрощения рас­чета собственный вес главных балок также приводят к сосредоточенной нагрузке, приложенной в осях второстепенных балок. Расчетная схема главной балки также представляет собой неразрезную конструкцию с рас­четными средними пролетами, принимаемыми равными расстоянию между осями опор (рис. ниже, а). Расположение временной нагрузки (через пролет или в смежных пролетах) рассматривается в нескольких комбинациях с целью выявления максимальных пролетных и опорных изгибающих момен­тов в сечении главной балки (рис. ниже, 6).

Прогиб лаг

Заходя в некоторые, особенно старые, дома даже невооруженным глазом можно заметить прогиб потолков второго, или, что бывает реже, пола первого этажа, являющийся следствием неправильного расчета несущей способности лаги или превышения допустимой нагрузки на перекрытия. Как позывает практика эксплуатации многоэтажных домов постройки первой половины 50-х годов ХХ века, где использовались деревянные межэтажные перекрытия, к 2000-му году величина прогиба потолков составляла от 70 до 100 мм, что приводило к необходимости проведения капитальных ремонтов здания с усилением несущих элементов перекрытий. И это при условии, что проводится точный инженерный расчет нагрузок и сечения лаг на стадии проектирования. А что говорить об индивидуальной застройке, когда расчет несущей способности лаги производился «на глазок» по совету «грамотных» специалистов.

Очень часто на величину прогиба лаг влияет и качество применяемого материала, избыточная влажность древесины, недостаточная толщина металлопроката, из которого изготовлена балка, и еще множество различных причин, приводящих к провисанию, к примеру, перекрытия второго этажа под нагрузкой. Неверный расчет несущей способности может привести не только к возникновению прогиба лаги, но и полному разрушению конструкции и обрушению этажа вниз, причем когда этого никто не ожидает.

Элементы опалубки

Опалубка перекрытий включает следующие формообразующие фрагменты:

  • палуба;
  • поддерживающие конструкции;
  • крепежи.

Бетон выливается непосредственно на палубу, которая образует собой нижнюю часть перекрытия. Дополняется этот элемент доборными комплектующими, формирующими боковые поверхности перекрытий.

Элементы опалубки

Балка для опалубки перекрытия является основным фрагментом несущей конструкции опалубки. Собственно, на нее настилается палуба. Основной задачей элемента является распределение нагрузки, которая создается слоем бетона и улучшение несущих способностей. Как правило, для изготовления балок применяются такие материалы как металл или дерево.

Установка опалубки перекрытия требует соблюдения шага сборки балок, обычно используются системы с продольными и поперечными рядами. Монтаж конструкции может занять довольно большой промежуток времени.

Стойки для опалубки перекрытий гарантируют работоспособность всей системы. С их помощью нагрузка, которая создается при бетонировании, передается нижерасположенным рабочим поверхностям, что способствует устойчивости всей системы.

Сами опоры могут быть:

  • гидравлическими;
  • клиновыми;
  • винтовыми.

Опалубка перекрытий может менять высоту благодаря их устройству. Эти элементы используются для крепления несущих систем.

Элементы опалубки

В состав стоек входят также опорные треноги и опорные головки, предназначенные для фиксации несущих элементов конструкции. Объемная опалубка для плиты перекрытия имеет несколько иную конструкцию стоек. Их комплект дополняется специальными ригелями для соединения разных уровней системы.

Подобное конструктивное решение позволяет получить повышенную устойчивость конструкции, а также улучшает перераспределение нагрузок.

Читайте также:  Толщина межкомнатных стен в панельном доме

Последние годы популярность набирают опалубочные системы на телескопических стойках, так как подобный механизм упрощает регулировку высоты системы.

Особенности и назначение панелей перекрытия

Конструктивные элементы строения, которые по вертикали разделяют пространство на функциональные зоны, называются перекрытиями. Они воспринимают вес конструкций, оборудования, мебели, людей и передают усилия капитальным стенам, опорным элементам и ригелям. Изготавливаются из армированных плит требуемых размеров.

Располагаются в различных зонах:

  • над подвальным помещением;
  • между этажами здания;
  • под чердачным пространством.

Перекрытия формируются из железобетона или ячеистого бетона и классифицируются следующим образом:

  • сборно-монолитные. Состоят из группы элементов, зазоры между которыми забетонированы;
  • сборные. Формируются путем сплошной укладки цельных и пустотных элементов на капитальные опоры.
Особенности и назначение панелей перекрытия

Во время строительства здания в обязательном порядке должен учитываться такой важный вопрос, как опирание плит перекрытия

Особенностью панелей является:

  • повышенная прочность;
  • увеличенная несущая способность;
  • монтажная готовность;
  • технологичность.

Перекрытия, сформированные из правильно установленных плит, характеризуются следующими свойствами:

  • надежностью;
  • жесткостью;
  • влагостойкостью;
  • огнестойкостью;
  • звуконепроницаемостью;
  • долговечностью.

Плиты с пустотами круглой или овальной формы используются при расстоянии между капитальными стенами не более 9 м, опираются, как правило, двумя сторонами, обеспечивая повышенную пространственную жесткость возводимых конструкций.

Опорные стены, предназначенные для установки перекрывающих элементов, могут изготавливаться из следующих материалов:

  • различных видов кирпича;
  • вспененных блоков;
  • газобетонных элементов;
  • армированного бетона.
Особенности и назначение панелей перекрытия

Перекрытия – несущие элементы здания, выполненные из железобетонных конструкций

Для обеспечения устойчивости возводимых строений одним из важнейших параметров, определяющих пространственную жесткость, является глубина опирания плит перекрытия на кирпичную стену, а также капитальные опоры из других видов стройматериалов.

Деревянные двутавровые балки перекрытия своими руками

Такие опорные элементы широко применяются в строительной сфере, особенно при обустройстве различных перекрытий. В продаже имеется несколько вариантов двутавровых балок, в производстве которых используется «чистая» древесина и материалы на ее основе. Средняя цена – 230 руб/п.м. – довольно приемлемая для большинства индивидуальных застройщиков.

Но есть ряд вопросов, которые наводят на мысль – а не проще ли изготовить деревянный двутавр своими руками? Во-первых, не возникнет проблемы с его транспортировкой, во-вторых, с подгонкой по месту установки. Ведь придется довольствоваться лишь тем, что предлагает рынок.

Как организовать самостоятельное «производство» деревянных двутавровых балок, что учесть – тема предлагаемой статьи.

Объяснять читателю отдельные нюансы изготовления балок двутавровых бессмысленно. Например, как сделать своими руками пазы для установки стоек. У каждого хозяина свой инструмент (цепная пила, фрезы или иное) и методика.

Но несколько замечаний общего плана лишними не будут:

  • Даже для перекрытий один и тот же двутавр использовать не стоит. Необходимо сделать точный расчет нагрузок. Деревянные балки имеют небольшой вес, но вот какой они сами способны выдержать? Поэтому если сборка и ведется своими руками, то определение оптимальных параметров двутавровой опоры лучше доверить профессионалу.
  • Перед началом «конструирования» все образцы из древесины следует высушить. Еще неизвестно, где и при каких условиях материал хранился до того, как был куплен. Несоблюдение этой рекомендации может привести к тому, что смонтированная двутавровая балка через некоторое время деформируется.

Выбор материала

Понятие древесина – общее. Что именно целесообразно использовать при изготовлении своими руками двутавровых балок?

Немаловажен и вопрос о породе. Наиболее проблемная часть любого сруба – нижний венец. Его нужно было максимально оградить от воздействия влаги. Поэтому для него всегда брали лиственницу. Это дерево, в отличие от других хвойных пород, содержит не просто смолу, а особую. Она придает материалу уникальные свойства. Например, при намокании древесина становится только прочнее. Ну а что именно использовать – на усмотрение домашнего мастера.

Практика малоэтажного строительства показывает, что наиболее используемые типоразмеры двутавровых балок следующие:

Остается добавить, что минимально допустимое сечение бруса (мм) – 35 х 25. И это лишь для опалубки. Если использовать такой двутавр в качестве перекрытия, то заготовки придется монтировать как можно плотнее, а это – повышенный расход древесины. Следовательно, брус необходимо брать большего сечения.

Стойка

Основных вариантов два – из многослойной фанеры или ОСВ. Хотя в продаже встречаются двутавровые балки и других исполнений, для изготовления своими силами лучше ориентироваться на эти материалы. Предпочтительнее ОСВ, так как они обеспечат большую прочность и долговечность конструкции благодаря особому структурному составу и технологии производства.

Как правило, на это мало кто обращает внимание. Хотя все клеи отличаются друг от друга, в том числе, и токсичностью. Вот это и следует учесть. При выборе средства нужно ознакомиться с его составом, особенно если предполагается монтаж перекрытий из двутавровых балок в жилом строении. Рекомендация простая – чем меньше «химии», тем лучше.

Особенности изготовления двутавровой деревянной балки

  1. После подготовки брусьев в них делаются выпилы для последующей установки стойки. Она должна располагаться строго вертикально, поэтому особое внимание – точности разметки (ведется от продольной оси заготовок).
  2. Каждая плита перед использованием тщательно осматривается. Малейший дефект (а он скажется на несущей способности двутавровой балки) – причина для отбраковки. Кромки отобранных плит немного скашиваются, чтобы образцы лучше входили в пазы.
  3. Выпилы в брусьях промазываются клеящим составом; в нижний вставляется стойка, после чего накладывается верхний и прижимается.
  4. Сборка оставляется в таком положении до полного просыхания клея. Это время указывается в инструкции по применению состава.
Читайте также:  Должен ли ростверк опираться на землю в столбчатом фундаменте

Качественную стыковку всех элементов двутавровой балки можно обеспечить отрезками швеллера аналогичной длины. Они накладываются на бруски и стягиваются импровизированными хомутами (веревка, ремни с карабинами и тому подобное), до полного отвердевания клея. И только после этого деревянную балку-двутавр  можно использовать для обустройства перекрытия.

Процесс изготовления опор из древесины, как и выбор материалов, особых сложностей не представляет. Работа, выполненная своими руками, экономит и время, и деньги. Но это оправдано лишь в том случае, если расчеты нагрузок проведены на профессиональном уровне. Если нет полной уверенности, что это получится сделать самостоятельно, рисковать не стоит. Перекрытие – ответственная часть любой конструкции, и никакая экономия не может служить оправданием нарушению проектных параметров.

НДС перекрытий

Для определения общих принципов армирования монолитного перекрытия необходимо понять типологию его работы посредством анализа напряженно-деформированного состояния (НДС). Удобнее всего это сделать с помощью современных программных комплексов.

Рассмотрим два случая — свободное (шарнирное) опирание плиты на стену, и защемленное. Толщина плиты 150мм, нагрузка 600кг/м2, размер плит 4,5х4,5м.

Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).

Разница в моментах Мх.

Разница в моментах Му.

Разница в подборе верхнего армирования по Х.

Разница в подборе верхнего армирования по У.

Разница в подборе нижнего армирования по Х.

Разница в подборе нижнего армирования по У.

Граничные условия (характер опирания) смоделированы наложением соответствующих связей в опорных узлах (отмечены синим цветом). Для шарнирного опирания запрещены линейные перемещения, для защемления — ещё и поворот.

Как видно из диаграмм, при защемлении работа приопорного участка и средней области плиты существенно отличается. В реальной жизни любое железобетонное (сборное или монолитное) является как минимум частично защемленным в теле кладки. Этот нюанс важен при определении характера армирования конструкции.

Опалубка

Чтобы сформировать полужидкую бетонную смесь в будущее перекрытие, необходимо изготовить опалубку. Купить опалубку инвентарную для перекрытия могут позволить себе только строительные организации. Для частного застройщика эти траты совершенно неприемлемы, поэтому для перекрытия изготавливалась опалубка своими руками.

Для уменьшения стоимости перекрытия, опалубку можно сделать переставной, заливая отдельные участки перекрытия, а после отвердения бетона переставлять ее на новый участок. Но этот процесс очень долгий, так как снятие опалубки рекомендуется производить примерно через неделю, когда бетон наберет 50% прочности.

Опалубка

Ускорить процесс поможет несъемная опалубка из профилированных стальных листов, уложенная на прогоны из металлических или деревянных балок. Но, при большой площади, листов потребуется много, а стоимость их придется включить в стоимость перекрытия, так как снять их будет практически невозможно.

Для строящегося дома было решено, как сделать опалубку недорогой, и в то же время, не затянуть процесс устройства перекрытия:

  • для прогонов опалубки, установленных с шагом 500-600 мм, использовалась обрезная доска 200 х 50 мм, которая позже применена для устройства стропил двускатной кровли;
  • стойки для прогонов были изготовлены из бруска 100 х 50 мм, впоследствии я его использовал для устройства обрешетки под кровлю из металлочерепицы;
Опалубка

  • настил изготовлен из досок 150 х 25 мм, которые были надежно укрыты плотным листовым полиэтиленом, оставшимся от упаковки газобетоннных блоков, впоследствии доски использовал для устройства верхнего перекрытия в некоторых помещениях мансарды.

Опалубка

Так как необходимо было перекрыть пролет 9 400 мм, еще на стадии проектирования было решено в середине пролета одновременно с перекрытием залить железобетонную балку, лежащую на двух колоннах. Несъемной опалубкой для балки послужили два швеллера высотой 200 мм, добавившие ей прочности. В результате получились два пролета по 4 600 мм, опалубка перекрытий раздельная, с общим армированием.

Скреплять стойки и прогоны необходимо металлическими соединительными пластинами на саморезах. Если применять гвозди, снятие опалубки будут очень затруднено. Настил же, напротив, пришивается гвоздями 60 мм, так как они обеспечат необходимые перемещения досок при заливке, если последние будут неплотно прижаты к прогонам.

После устройства настила монтируются вертикальные детали опалубки, состоящие из готовых щитов, ширина которых примерно на 100 мм больше толщины перекрытия. Их просто можно прикрутить к стенам саморезами. Эти элементы должны удерживать бетонную смесь от растекания. Вдоль вертикальных щитов впоследствии устанавливаются листы экструдированного пенополистирола. Они послужат утеплением для торцов перекрытия.

Опалубка

Продолжительность этого этапа оказалась невелика, так как я использовал щиты, применявшиеся еще при устройстве ленточного фундамента и перекрытия первого этажа.

Будущие проемы для шахт вентиляционных каналов, а также для лестничного марша необходимо тщательно разметить и ограничить вертикальными элементами опалубки, изготовленными из брусков 100 х 50 мм.

Опалубка под монолитное перекрытие из железобетона

Опалубка

Настил я накрыл полиэтиленом, который прикрепил к доскам при помощи строительного степлера. Стыки проклеил канцелярской клейкой лентой. Укрывать доски нужно тщательно по двум причинам:

  • чтобы не допустить потерю воды и изменение водоцементного отношения бетонной смеси;
  • с целью сохранить доски настила чистыми и пригодными к дальнейшему использованию.

Поверхность опалубки под монолитное перекрытие необходимо тщательно изолировать Вентиляционные каналы, выполненные в несущей стене, я огородил коробами из досок и брусков. Монтажной пеной были заполнены все щели и неплотности.

Опалубка

Устройство опалубки заняло пять полных дней, при этом почти все работы я производил сам. Иногда мне требовалась помощь старшего сына.