Все о двутавровых деревянных балках

Металлический двутавр в отличие от деревянного не горит, изначально готов и доступен для процесса возведения перекрытий по всем своим характеристикам. Однако, когда приобретение его слишком дорого, используют альтернативу – двутавр из деревоматериалов.

Двутавровая деревянная балка представлена своими производителями в России так же, как и металлическая (стальная, алюминиевая). Процесс изготовления из цельной древесины данного изделия заключается в следующем. Основанием балок считается брус из натурального дерева. ДСП, ОСБ и другие производные, изготовленные из спрессованных и склеенных опилок, не допускаются – их прочность не годится для удерживания основной несущей нагрузки. Опилочные стройматериалы можно использовать лишь в качестве подстилающей прослойки (черновой пол), а никак не для приложения основной силы тяжести, которую они бы уравновешивали свой силой упругости.

Подсушенные обрезные и строганые доски пропиливают согласно чертежу. Из получившихся заготовок выставляют двутавр – вертикальная перемычка (она здесь самая толстая в конструкции), верхняя и нижняя горизонтальные перекладины (полки). Отверстия в полке для крепежа настила мастер просверливает самостоятельно. Для этого в верхней и нижней планках с помощью фрезерного станка выполняют пропил по толщине стойки (примыкающей стенки).

Пазы заполняются клеевым составом – например, столярным клеем, в роли которого работает эпоксидный, так как он наиболее дешёвый. Использовать клей типа «Момент-1» небезопасно – он изготавливается из сильно пахнущих и горючих нефтепродуктов, чьи испарения образуют с воздухом взрывоопасное пространство и вредно влияют на людей как производящих монтаж таких полов (перекрытий), так и впоследствии проживающих в данном месте, да и дорог такой метод в строительстве. При этом ширина паза выбирается таким образом, чтобы стойка-перемычка зашла в него с некоторым усилием, а не гуляла свободно. Центральную стенку вводят до упора в нижнюю канавку. Поверх накладывают зеркально вторую такую же горизонтальную «полку».

Для повышения значения несущей нагрузки дополнительно подклеивают продольные тонкие рейки – со всех четырёх сторон: две сверху по разные стороны от перемычки, и такие же две в нижней части. Все элементы двутавра строго параллельны друг другу, равны по длине и жёстко зафиксированы. От простой конструкции составная отличается следующими особенностями. Можно использовать клеёный брус. Он стоит дороже, так как сам склеен из полос цельной массивной древесины (например, доска или плоская рейка с прямоугольным сечением). Благодаря проклеенным продольным швам такой стройматериал заметно противостоит скручивающей деформации, возникающей в полученном деревоматериале со временем.

Экономия древесины при изготовлении конструктивных элементов и при монтаже перекрытия очевидна – брус не приходится «достраивать», подкладывать под него тонкие деревяшки и куски фанеры под приподнявшиеся от коробления участки, пытаясь заполнить просветы. К тому же полы с лагами из двутавра, в котором применялся именно клеёный брус или фанера, не скрипят, не передают звуки и лишние колебания вниз, на потолок предыдущего этажа, особенно когда всё перекрытие сделано деревянным.

Схема действий при выделке деревянного двутавра здесь следующая.

• Листы фанеры или клеёный брус распиливают при помощи пилы-циркулярки на элементы, сверившись по чертежу такой конструкции.
• С помощью фрезера в брусе осуществляют пропил вдоль всей его протяжённости. Он, как и в предыдущей инструкции, соответствует толщине стенки-перемычки. Пропилы заполняются эпоксидным клеем.
• Стенку, как и в предыдущем случае, вводят в пропил нижней конструкции, затем – напротив – надевают на неё верхнюю, перевернув её пропиленной стороной вниз.

Двутавр, изготовленный из дерева, подразделяется – как вид балки по сравнению с брусом, бревном и вертикально поставленными досками – на следующие разновидности.

• Фанерно-цельнобрусовой. Для изготовления используют сосновую и еловую породы. Они эффективно противостоят плесневому и грибковому поражению. Подлежат обязательной сушке, иначе возможно постепенное коробление. Длина заготовок – не более 6 м. Если пролёт больше, то используются накладки с креплением на шпилечно-гаечные соединения с гроверными и прессующими шайбами. Диаметр последних превышает радиус шпильки не менее, чем в 8 раз.

• Самодельные элементы собираются преимущественно из клеёного бруса – он не «усаживается» с годами эксплуатации. Данный несущий элемент клеят из комплектующих по уже описанной инструкции по сборке. Недостаток двутавра – менее эффективное отведение влаги, однако этот изъян компенсируется сохранением геометрических форм на десятилетия. Протяжённость готового изделия достигает 12 м. Двутавр-балка легко подтачивается, подрезается, надёжно закрепляется на отведённых ей по проекту местах.

По конструкции и размерам двутавр-балки делятся на отдельные разновидности.

• БДК – двутавр для небольших пролётов.
• БДКУ – та же конструкция, но с усилением за счёт несколько более широких верхней и нижней боковин. Применяется она на удлинённых пролётах благодаря более высокой допустимой нагрузке.
• БДКШ – двутавр для особо удлинённых пролётов. Широкая горизонтальная боковина Н-образной конструкции – от 8,9 см. Нагрузочная способность высокая.
• СДКУ – усиленный двутавр с утолщённой стойкой. Принимает на себя нагрузку от вертикальных, а не горизонтальных (перекрытия) перегородок.
• СДКШ – то же, что и предыдущий вариант, но с более широкой горизонтальной перекладиной. В полной мере пригодна для перегородок между комнатами.

Приближённый расчёт не годится. Несмотря на рекомендации, обращения к профстроителям, расчёт можно произвести и самостоятельно – особенно когда возводится подсобное или одноэтажное небольшое жилое помещение. Для нежилого чердака вес начальной нагрузки не превышает 50 кг/м2. При размещении на чердаке чего-либо, что не входит в проект, общая величина удельной нагрузки достигнет уже 150 или 250 кг/м2. Для использования чердака в качестве жилой зоны нагрузка на перекрытие возрастает до 6 раз – 300 кг/м2. Для межэтажного перекрытия нагрузку лучше взять удесятерённой – до полутонны на квадратный метр. Толщина перекрытия – с полом и потолком – между этажами берётся равной полуметру.

Прежде чем покупать готовый – или собирать из покупного деревомассива самостоятельно – двутавровый стройматериал, рассчитайте нагрузку на перекрытие по вышеуказанной рекомендации. Использование клеёного бруса и фанеры исключит усадку, но обеспечит жёсткость и прочность, надёжность, аналогичные тем, что применялись для сборки двутавра из цельного массива. Это достигается взаимно перпендикулярным расположением волокон разных слоёв фанеры – если бы они склеивались этими же прослойками взаимно параллельно, то усадка и коробление оказались бы неминуемыми. Толщина центральной перегородки лежит в пределах от 24 до 27 мм – это сравнимо с поставленной на ребро доской. При покупке двутавра на этот показатель также стоит обратить пристальное внимание. После склеивания на заводе готовая деревянная двутавровая балка должна быть обработана антисептическими и водостойкими составами, подобно паркетным элементам.

Габариты заводских изделий регламентируются на основании нормативов, изложенных в ГОСТ 30244-1994 и 8486-1986 пункта «е», и подтверждены показателями в соответствующих СНиП. Высота фабричного двутавра – 117,6… 1013 мм, такие размеры востребованы при мало- и многоэтажном строительстве. Ширина верхней и нижней боковин – 64… 320 мм, толщина стенок – 3,8… 19,5 мм, масса одного двутаврового блока – 8,7… 314,5 кг. Согласно госстандарту применение слишком «суковатых» досок сортом ниже второго к двутавровому производству не допущено.

Если вы не покупаете готовые двутавры, а собираете их самостоятельно, то пользоваться «опилочными» и композитными (например, МДФ) материалами нельзя. Влажность древесины не должна при сборке превысить 12%. Это заметно больше, чем естественная абсолютная влажность дерева, равная 21%. При повышенной влажности балки не закрывают отделкой. Убедитесь, что компания, у которой вы приобретаете данный стройматериал, хранит изделия на закрытом складе. Длинные перекрытия возводить из самодельных двутавров не рекомендуется. При самостоятельном изготовлении перед склеиванием элементы пропитывают антисептическими добавками.

Прессование, обжатие после сведения вместе пропитанных клеящим составом элементов обязательно, иначе расчётные габариты изделий (а с ними и погрешности при сборке перекрытия на основе двутавра) станут заметны на глаз. Вместо пресса применяют хомуты, стяжки, струбцины, а также тяжёлый стальной швеллер – все эти приспособления основательно зажмут ваши рукотворные конструкции. Перекашивание при сборке недопустимо. Чтобы этого не допустить, не затягивайте процесс изготовления самодельного двутавра на много дней. При неидеальной горизонтальности и вертикальности собираемой конструкции прочность, нагрузочная толерантность перекрытия заметно ухудшатся. Если у вас остались сомнения в высоком качестве самосборки двутавра, то лучше отказаться от этой затеи, и приобрести готовые заводские двутавровые балки.

Двутавровые балки используются для организации перекрытия, стропильной системы крыши (чердачно-кровельной конструкции). Стропила из двутавровой балки хорошо выдерживают нагрузку в отличие от цельного бруса, который склонен к растрескиванию и скручиванию под действием естественного хода собственных волокон. Однако стропила из клеёного бруса успешно соперничают с аналогичной кровельной конструкцией из двутавра, изготовленного из такого же бруса (и фанеры). Это же относится к строительству каркасного дома (не путать с арматурно-монолитной конструкцией из ЖБ). Двутавр заметно облегчает строительство крыши – более совершенные технологии стоят вложенных в них денег.

Помимо обустройства кровли, двутавр в перекрытиях и каркасе оставляет место для прокладки коммуникаций, например, всевозможной «слаботочки» (сигнальных сетей и линий связи) в каркасе – владелец строения, здания прячет все провода и кабели внутри постройки, подальше от посторонних глаз наблюдателей. Межэтажное перекрытие из деревянного двутавра обходится заметно дешевле, чем из стального; нагрузка на фундамент строения также заметно снижена.

Будущие блоки и узлы собираемой системы должны быть подготовлены перед сборкой. Закупите, помимо деревоматериалов, метизы – без них монтирование собранных двутавров затруднительно.

Перед склеиванием конструктивных элементов их тщательно подсушивают, затем пропитывают. Сушка в летнее время осуществляется в подсобке с металлическими стенками, желательно выкрашенными в чёрный цвет – они на солнце нагреваются до +80, внутри помещения создаётся 60-градусная жара. Древесина раскладывается так, чтобы благодаря проставкам обеспечивался просвет между брусьями и досками, который хорошо вентилируется. Это предотвратит образование плесени и грибка на поверхности непропитанной древесины. Просушив деревоматериал до 12% абсолютной влажности, перенесите его на открытое пространство и пропитайте антисептиком. Подготовьте крепёжные элементы. Крепёж, например, саморезы, выпускается из закалённой стали – это обеспечит не только дополнительную прочность, но и со временем позволит часть раскрутить обратно и переделать, когда что-то перестало устраивать хозяев.

Чтобы балка заводилась в стену, в ней заранее (при строительстве) должен быть оставлен технологический зазор. Если стены дома деревянные, то применяется вырубка этих зазоров. Для отгораживания от пропитки влагой эти зазоры изолируются при помощи рубероида. Это даст возможность гидроизолировать стену и перекрытие друг от друга, препятствуя их возможному разрушению со временем. Рубероид можно заменить другими битумными пропитками.

Концы балки для организации опоры должны оказаться не менее 15 см в длину – это необходимо, чтобы межэтажное или потолочно-чердачное перекрытие не упало из-за недостаточной площади опирания получившегося перекрытия. Похожие расстояния используют и при опирании ЖБ-плит перекрытия о стены. Монтирование двутавровых балок производят с одного из краёв, затем устанавливают крайнюю противоположную – у противостоящей стены. Затем устанавливают остальные (промежуточные или пролётные).

Добейтесь горизонтальности расположения плоскости, в которой лежат двутавровые балки. Иначе покрытие пола и потолка окажутся неровными, их придётся подгонять впоследствии, по завершении строительства. Если горизонтальность и параллельность земле где-то не до конца соблюдены – например, немного утопился вниз фундамент при утяжелении строящегося дома, то горизонтальное расположение балок (если смотреть с любой из сторон) выравнивается методом подкладывания дополнительных фанерных или иных деревянных проставок. Чтобы конструкция не просела, каждый второй двутавровый элемент закрепляют анкерами. Такой подход применяется при монтаже чистового пола на лагах, изготовленных из двутавра. Незанятое пространство на полу первого этажа можно утеплить при помощи минваты, либо использовать керамзитобетон. В противном случае зимой такой пол может получиться холодным.

О том, почему нужно использовать двутавровые деревянные балки, смотрите в следующем видео.