что такое балка в строительстве фото
Балка в строительстве: виды, сечения, материал и маркировка
Автор: Константин Вавилов · Опубликовано 15.10.2017 · Обновлено 06.05.2018
При строительстве промышленных и жилых сооружений немаловажную роль играет такая конструкция, как балка. Этот элемент является несущим на себе основные нагрузки здания в вертикальном направлении. Поэтому очень важным моментом в процессе возведения постройки является расчет и выбор этой строительной детали. От ее надежности, стойкости будет зависеть срок эксплуатации комплекса.
По способу крепления, строительная балка выступает в качестве горизонтального или наклонного бруса, чаще работающего на изгиб. Дополнительная важная функция горизонтальной балки — распределение рассредоточенной нагрузки при действии вертикально направленного момента силы. Именно эта направленность позволяет изделию значительно снизить давление на вертикальные конструкции (колонны, стойки) и прочно их укрепить.
Какие бывают виды балок?
Строительные балки, как и практически все материалы, используемые на стройках, классифицируются по различным видам, ориентированным на определённые работы.
Деревянные
В спектр балочных древесных изделий применяемых, соответственно, в деревянных постройках, попадают лаги, ригели, прогоны, перекладины, и другие элементы, составляющие каркас брускового или бревенчатого жилого загородного дома. При разделении этажей используют балки перекрытий. Для устройства крыши выстраивают балочный каркас, где применяют стропила. Главная функция деревянных балок, равномерное распределение нагрузки по плоскости верхнего покрытия (крыши). Качественные характеристики материала залог прочности и устойчивости сооружения.
Обязательно нужно помнить, что для поддержания прочности, деревянные изделия, в том числе и деревянная балка, должны быть обработаны специальными составами для защиты от горения и плесени.
Железобетонные
В строительстве, монтаж железобетона, например, на промышленных предприятиях, учитывает включение соответствующих изделий в устройство подкрановых балок, бетонных ригелей, устанавливаемых на колонны, под плиты перекрытия.
Железобетонные балки являются строительным элементом линейного типа. Выполненные из качественного бетона с расположенной внутри стальной арматурой для усиления, предназначены перераспределять нагрузку и повысить устойчивость основного конструктива.
Металлические
Металлоконструкции в строительстве включают горизонтальные и наклонные стальные балки, как важную часть жёсткого каркаса. Чаще это двутавровые балки с параллельными гранями. Основные их типы — широкие и колонные. Последние не предназначены для выдерживания повышенной нагрузки, поэтому при монтаже опорных частей, воспринимающих влияние основных действующих сил, используют широкополые балки. Применяются при устройстве подвесных путей, шахтных стволов и так далее.
Опоры
Сама балка ложится на опоры. В зависимости от конструктивных особенностей детали бывают:
В зависимости от количества опорных связей данные элементы можно классифицировать на виды:
Поперечное сечение как форма классифицирования
Стальные балки можно классифицировать по торцевому сечению. Подобная классификация в строительстве позволяет распределить соответствующие элементы в сортаменте металла и, таким образом, провести подбор изделий. Например:
Выбор одного из этих видов зависит от назначения сооружения, сейсмоустойчивости региона, стоимости строительства.
Так, полые опоры обычно находят свое применение в легких постройках гаража, небольшого магазина, маленького навеса.
Цельные брусы вполне подойдут для перекрытий на чердаке простого деревянного домика. Различные «тавровые варианты» предназначены для более серьезных нагрузок в многоэтажных домах, производственных постройках. Двутавровые формы на крупных стройках самые популярные, так как они отлично справляются с нагрузкой на изгиб в кровельных конструкциях. Для придания им наибольшей прочности производят такие балки с толстой стенкой, с внутренними гранями под уклоном или параллельно.
А вот трапецеидальные горизонтальные опоры являются самыми крепкими и дорогостоящими.
Из какого материала и как изготавливаются балки?
Для строительных работ используются перекрытия, которые различаются по материалу и виду изготовления:
Нюансы при расчете балки на прочность
Расчёт прочности балки на изгиб означает определение данных по массе пригодной для балочной конструкции. При этом не допускается проявление каких-либо разрушающих деформаций, таких, как трещины.
Главные факторы, которые учитываются при расчёте на изгиб уже в более подробной форме рассмотрены выше. Выделяя основные моменты, получают следующие характеризующие данные:
Важные рекомендации, которые стоит учитывать, выбирая балки
Повторно можно заявить, что балка в строительстве, это один из главных элементов сооружения. Основной фактор при отборе балок для несущих элементов – значение максимальной нагрузки при влиянии вертикально направленных поперечных сил.
В районах, где присутствуют нестабильные климатические условия и высокая степень движения грунта, представляющая сейсмологическую опасность, расчет работы поперечных горизонтальных сил обязателен.
Для облегчения подбора данных, чтобы впоследствии сделать заявку, балки распределены по буквенным маркировкам: Б, Ш, К. Соответственно:
Следовать рекомендациям необходимо для гарантии конструкциям долговечности и надёжности при возведении зданий.
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.
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.
| Нагрузки кг/пог.м | Сечение балок при длине пролета, м | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 150 | 50×140 | 50×160 | 60×180 | 80×180 | 80×200 | 100×200 | 100×220 |
| 200 | 50×160 | 50×180 | 70×180 | 70×200 | 100×200 | 120×220 | 140×220 |
| 250 | 60×160 | 60×180 | 70×200 | 100×200 | 120×200 | 140×220 | 160×220 |
| 350 | 70×160 | 70×180 | 80×200 | 100×220 | 120×220 | 160×220 | 200×220 |
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.