Виды балок в строительстве

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.

Чем швеллер отличается от двутавра, и почему швеллер это металлопрофиль. Металлопрокат- это что

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:

• разрезными: две опоры поддерживают строительный элемент между этажами, в кровле крыши или мостовыми пролетами;
• неразрезными: несколько опор держат балку, прогиб в одном месте влияет на всю балочную нагрузку.

В зависимости от количества опорных связей данные элементы можно классифицировать на виды:

• статически определимые: когда количество реакций связей равно числу независимых уравнений равновесия статики;
• статически неопределимые: когда количество связей больше возможных уравнений статического равновесия.

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.

• Прямоугольное сечение. Соответствует применению в пролетах с небольшой длиной.
• Сечение типа «L». Предназначено главным образом при возведении фасадов сооружений.
• Сечение типа «Т». Принадлежит стандартным и двускатным тавровым балкам. Оптимально соответствуют проведению монтажа пролетов средней протяжённости.
• Двутавровое сечение. Балки наделены повышенной устойчивостью и используются для пролётов большой длины. В свою очередь, двутавр может иметь параллельные грани полок. Параметры их разнятся в соответствии со стандартами и установленными ГОСТами.
• Сечение типа «V». Такая строительная балка играет роль дополнительного изделия для усиления несущей конструкции.
• Сечение типа «VT». Соответствует прогонам.

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:

• Деревянные. Делятся на цельнобрусовые и комбинированные (склеенные из ДВП, фанеры и дерева).
• Металлические. Бывают трех классификаций: выполнены способом горячего литья уже готовой формы, сваркой отдельных частей и особые кровли из легких металлов для спортивных, концертных и выставочных сооружений.
• Железобетонные. Производятся либо в промышленных условиях с непременной вставкой арматуры, либо способом литья сразу на строительной платформе.

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:

• Длина балки. Изменение её в меньшую сторону повышает устойчивость, и способность выдерживать повышенные нагрузки.
• Материал изготовления. Самым крепким считается сталь. Далее, следует железобетон и замыкает цепочку древесина.
• Поперечное сечение. Расчёт площади сечения даёт понимание того какая строительная балка пригодна для проведения тех или иных работ.
• Способ крепления в несущих конструкциях. Этот пункт тесно связан с предыдущим. Наиболее прочное закрепление проводится при монтаже двутавровых балок.

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:

• Б – стандартные.
• Ш – широкополочные.
• К – колонные двутавровые балки.

Следовать рекомендациям необходимо для гарантии конструкциям долговечности и надёжности при возведении зданий.

Источник sopromats.ru

Какие виды балок бывают, секреты их выбора и главные особенности применения

Виды балок имеют достаточно разноплановые направления использования. Балка – элемент конструкции, устанавливаемый на две опоры, расположенные между собой на определенном расстоянии.

• Это строительная сфера
• Возведение сооружений различного функционального предназначения
• На гражданских и промышленных объектах и ряд других.

Поговорим о том, что такое балка в строительстве

Исходя из практического предназначения этот конструкционный элемент, зачастую группа элементов от двух и более, играет роль несущей линейной конструкции. То есть работает на изгиб, воспринимает вертикальные весовые нагрузки (иногда, горизонтальные, в том числе кратковременные, в ряде ситуаций).

Говоря проще, в строительстве балка применяется, как правило, в качестве опорной системы при монтаже перекрытий, подвесных и навесных конструкций. В качестве опор выступают колонны, другие балки, порой подвесы, несущие, как правило, наружные, стены.

Помимо практического предназначения существует и декоративное. В таком случае балка не воспринимает нагрузки и является лишь, по сути, элементом дизайна интерьера помещения, например, в таких стилях как кантри, скандинавский, хай-тек и эклектика. В такой ситуации чаще используется термин «фальш-балка», имитация балки.

Пример использования фальш-балки в интерьере

Давайте рассмотрим какие существуют разновидности балок и как их правильно выбрать.

Виды балок – основные критерии классификации

Итак, основной параметр выбора заключается в том, что необходимо определиться с какой целью будет использоваться балка. Если это практическое назначение, то при подборе необходимо руководствоваться проектно-сметной документацией, в которой рассчитаны несущая способность, все эксплуатационные характеристики, включая такие как:

• общая длина;
• форма и площадь поперечного сечения;
• материал изготовления;
• способ монтажа (они отличаются).

Это и есть основные критерии выбора. Если балка используется в декоративных целях, то ориентироваться следует на дизайн-проект отдельно взятого помещения или объекта в целом. В таком случае значение имеют больше габариты и декоративные свойства, соответствие выбранному стилю дизайна интерьера и поставленным задачам, например, таким как зонирование помещений, размещение коммуникаций, элементов локального и общего освещения.

Металлические балки — это прекрасное решение в вопросе зонирования помещений или же декорирования

Особенности выбора

1. Длина выбирается исходя из расстояния между крайними опорами с учетом способа монтажа (балка может опираться как на две опоры, так и на несколько, либо не иметь опор в подвесных конструкциях, но тут разговор уже больше о других элементах).
2. Площадь поперечного сечения выбирается либо путем расчета нагрузок при практическом применении, либо с учетом задач, реализуемых при декоративном использовании.
3. Форма сечения встречается различная, в преобладающем числе случаев квадратная, прямоугольная, классическая круглая, реже трапециевидная, бывает еще многогранной и сложной (о фасонном металлопрокате еще поговорим).

Что касается материала изготовления, то вариантов существует множество:

• металлы и сплавы, очень широко используются металлические балки перекрытия;
• железобетон, как правило, сборные, реже монолитные железобетонные балки;
• древесина, различные породы дерева, классический строительный материал, который применяется уже тысячи лет.

Декоративные фальш-балки изготавливаются, как правило, либо из древесины, либо из полимерных материалов (пенополиуретана, пенополистирола, в народе используется термин «пенопласт»). Относительно их декоративных эффектов. Имеет значение то, поверхность какого материала воспроизводится. Очень часто это фальш-балки с имитацией под определенную породу дерева либо под покраску, есть и другие варианты.

Балки в строительстве

Ранее в ходе возведения зданий, различных навесных конструкций, тех же мостов, широко использовалась древесина. Что нашло отражение в летописях, сказаниях, былинах, народном эпосе и сохранившихся памятниках древнего зодчества. Сейчас такое решение используется крайне редко в малоэтажном строительстве, при возведении деревянных жилых домов и построек хозяйственного назначения. В том числе каркасных, особенно в тех местах где есть большие лесные массивы и доступные по стоимости пиломатериалы, тот же брус или бревно.

Железобетонные балки активно применяются в промышленном строительстве и при возведении многоэтажных зданий, в других сферах. Варианта два.

1. Купить сборную железобетонную балку, в таком случае проверяйте документы, подтверждающие качество и соответствие действующей нормативной базе. Например, ГОСТ 20372-2015 для стропильных, подстропильных балок, ГОСТ 24893-2016 для обвязочных балок и другие.
2. Сформировать монолитную железобетонную балку непосредственно на объекте строительства. Технология заключается в монтаже арматурного каркаса, установке опалубки и заливке бетоном со строгим соблюдением технологии производства.

Теперь о металлических балках

Исходя из опыта практического использования, в таком случае разговор идет, как правило, о двутавре, одной из разновидностей фасонного черного металлопроката. Если точнее, то правильное название – двутавровая балка, сортамент определяется в ГОСТ Р 57837-2017.

Но порой используются и другие виды металлопроката, такие как трубный (всевозможные полые трубы) и фасонный. О второй группе немножко подробнее.

Виды фасонного проката

Конечно же, к этой группе относится двутавровая балка (форма сечения в виде буквы «Н»), и другие виды проката, выделим:

• швеллер, он имеет П-образный профиль, активно применяется при монтаже перекрытий;
• тавр, с сечением в форме буквы «Т», и с подобным профилем рельс. Встречаются в частных домовладениях как элемент перекрытия погребов и хозяйственных построек;
• уголок, с сечением в виде буквы «Г», применяется в качестве балки очень редко. При незначительных несущих нагрузках и как дополнительный компонент в индивидуальном строительстве (здания и иные сооружения хозяйственного предназначения).

Но все же наиболее часто применяется именно двутавр. Об особенностях его выбора далее.

Стройка одного из аэропортов. Как видите, применяют металлические балки перекрытия

Особенности выбора двутавровой балки

Двутавр следует выбирать исходя из нескольких основных параметров. В первую очередь технология производства. Выпускается горячекатаный металлопрокат (с использованием специальных прокатных станов) и сварной (задействуется сварка). В ходе производства применяется сталь различных марок, как углеродистая, так и низколегированная.

Такой важный критерий как вес балки двутавровой, прежде всего зависит от ее параметров, среди них:

• длина (от 4 до 24 м.п.);
• ширина полок (от 5,5 до 40,0 см);
• высота, альтернативное название – номер балки. Указывается в обозначении проката, находится в пределах от 10 до 100 см.

Следующий важный параметр – функциональное предназначение. В маркировке наряду с номером используется буква.

Основные виды двутавра

Выделяют такие виды двутавра как

• широкополочный (Ш)
• нормальный (Б)
• колонный (К)
• узкополочный (У)
• монорельсовый (М).
• Буква Д обозначает дополнительную серию.

И еще один важный критерий – угол наклона граней. Бывает обычным (в пределах 6-12 %) и специальным (С – 16,0 % и М – 12,0 %).

И наконец, помимо строительства различные виды балок, особенно металлические, используются активно и в других отраслях. Таких как машиностроение, особенно транспортное и станкостроение. Возникнет необходимость купить металлическую балку обращайтесь! Обязательно поможем с выбором.

Источник kpmtrade.ru

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:

• прямоугольные;
• квадратные;
• круглые;
• овальные;
• двутавровые.

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:

1. Знать расстояние между стенами и шаг между балками.
2. Вычислить постоянную нагрузку, складывающуюся из массы балок, утеплителя и материалов, из которых изготовлен пол и потолок.

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

• q — полная нагрузка на кв. м;
• L 2 — квадрат расстояния между стенами.

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 12 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:

• доступная цена;
• простота доставки на строительную площадку;
• возможность установки без применения спецтехники;
• экологическая безопасность;
• ремонтопригодность.

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 stroychik.ru