Балки перекрытия: виды, характеристики, выбор и установка

Строительство домов обычно ассоциируется со стенами, потолком и крышей, с фундаментом. Но все эти и прочие составные части не смогут нормально функционировать без балок перекрытия, поэтому им следует уделить повышенное внимание даже в частном строительстве.

Знание устройства балки перекрытия и ее целевого назначения очень важно. Без учета подобных моментов совершенно невозможно построить дом выше одного этажа. Необходимость балок перекрытий нельзя ставить под сомнение. Общеизвестно, что на потолки вешают люстры и крепят декоративные конструкции, а по полу верхних этажей ходят люди, не говоря уже о нагрузке, создаваемой мебелью и бытовой техникой, а также другим имуществом.

Это все не может быть удержано строительными конструкциями, если не будет балок перекрытия. Они играют роль своеобразного особо прочного скелета, связывающего разные по высоте ярусы. Вплоть до конца XIX века единственным вариантом организации такого скелета были деревянные и металлические конструкции.

Сейчас для этой цели широко используется железобетон. Выкладка балок при строительстве должна производиться со скрупулезной тщательностью даже в том случае, если сооружают частный дом или дачу. Ничтожные с виду перекосы могут привести к обрушению всех конструкций. Разумеется, необходимы и точные расчеты. Давно уже никто не полагается всерьез на глазомер и интуицию строителей.

Однако технологии не стоят на месте. Рано или поздно возникает вопрос, нельзя ли обойтись без балок, упростить строительство. В результате технического поиска были созданы так называемые безбалочные перекрытия. Самый частый вариант подобной конструкции – выложенные последовательно однотипные плиты и панели либо плита монолитного исполнения. Они отличаются:

• высокой крепостью;
• стойкостью к огню;
• изначальной заводской готовностью;
• повышенной технологичностью.

Но не стоит полагать, что по этим показателям балки сильно уступают безбалочным конструкциям – при грамотной работе разница невелика. Более того, безбалочные плиты весьма трудно и дорого перевозить, загружать и разгружать. Потребитель оказывается привязанным к их стандартным габаритам при подборе величины пролета. Но есть и плюс: монолитная бетонная поверхность, залитая непосредственно на объекте, обычно отличается лучшим качеством.

Для частного строительства особого смысла нет отказываться от балок перекрытия. Другое дело, какими конкретно они будут. Широкое распространение получили железобетонные конструкции. Они позволяют эффективно распределить нагрузки, создаваемые полом верхнего этажа на несущие элементы. Железобетон весьма крепок и устойчив. Но эти достоинства сильно омрачаются большой массой и сложностью монтажных работ. В большинстве случаев не получится обойтись без специальной техники, а она существенно удорожает возведение любой постройки.

По этой причине балки из железобетона применяют в основном там, где нагрузки заведомо окажутся очень высокими:

• в транспортных объектах;

• в многоквартирных домах;

• в крупной промышленности;

• в офисных зданиях;

• в спортивных сооружениях.

У железобетонных балок может различаться сечение (общая величина и форма). В зависимости от метода изготовления выделяются следующие изделия:

• сборный железобетон, изготавливаемый на заводе;
• балки, подготавливаемые на самой строительной площадке;
• сборно-монолитные изделия (объединяют два прежних формата).

Деревянные двутавровые балки считаются легкой и весьма прочной конструкцией. Такое изделие считается инновационным, но только в нашей стране, ведь за границей подобные конструкции вполне привычны. Важнейшим достоинством деревянного двутавра является простота изготовления – сделать его можно даже дома без применения сложных инструментов. Внешний вид не совсем привычен для строителей, так как перегородки очень тонкие.

Однако инженеры смогли, используя законы физики, повысить прочность изделий до максимума. Сверху балка работает на изгиб, а снизу принимает растяжение. Специалисты особое внимание уделяют строгости геометрии двутавровых элементов. Благодаря этому последующий монтаж напольного покрытия или потолочных конструкций многократно упрощается. Дополнительно сокращаются общие расходы на строительство.

Довольно широкое распространение получили металлические балки перекрытий. Причина проста: металл доступен и отличается большой крепостью. В основном для изготовления конструкции используется качественная сталь. Важно знать, что в очень массивных домах, где нагрузка довольно велика, из стали формируют двутавр. Он позволяет максимально однородно распределить нагрузку.

По этой причине индустриальные постройки в основном подразумевают использование стальных балок. Частное же домостроение чаще всего ведется с помощью алюминиевых конструкций. Дело не только в легкости материала, но и в отсутствии необходимости делать специальную антикоррозийную обработку. Если ни металлические, ни бетонные балки не устраивают владельца по какой-либо причине, то стоит присмотреться к клееным конструкциям. Это проверенная временем разновидность балочных элементов.

В основном цельносклеенный блок выполняется из ели, кедра, сосны или лиственницы. Последний вариант является самым прочным и наиболее устойчивым к внешним воздействиям. Однако он весит намного больше, чем его аналоги. Склеивание древесины оказывается куда привлекательнее использования монолитного массива. Прежде чем начать склеивать, любой дефектный участок удаляется, поэтому конструкция оказывается прочнее и стабильнее.

К тому же клееные балки соответствуют требованиям высокотехнологичного строительства, так как изделия обрабатываются на высокоточных механизмах. Исключается деформация и растрескивание в процессе транспортировки и хранения. Мало того, качественный клееный блок сохранит свои габариты в течение штатного периода использования. Огнестойкость клееной древесины заметно больше, чем у массивных элементов.

Декоративные свойства у нее довольно велики. Внимания заслуживает, впрочем, и применение сборно-монолитного перекрытия. В большинстве случаев у них есть частые ребра. Обычно для изготовления перекрытий применяют легкие балки из железобетона.

Их образует каркас из стальной арматуры. Это пространственное изделие опирается на железобетонную прямоугольную балку. Также используются блоки, содержащие пустоту, куда заливается монолитный бетон. Пустотный блок выполняется из следующих вариантов:

• специальной керамики;
• газосиликата;
• полистиролбетона;
• чистого бетона.

Преимуществом сборно-монолитных решений является отличная звукоизоляция и теплозащита. Проложенные внутри каналы позволяют без особых трудностей расположить любые коммуникации. Еще одним достоинством описываемого решения является то, что оно может использоваться в самостоятельном строительстве. Часторебристые сборно-монолитные перекрытия:

• легче пустотных плит;
• позволяют отказаться от использования стяжки под пол;
• позволяют не использовать кран;
• помогут накрыть сложные помещения с эркерами, выступами;
• применимы в наиболее труднодоступных участках;
• оказываются дешевле пустотного и монолитного железобетона;
• переносят нагрузку до 1 тыс. кг на 1 кв. м.;
• позволяют создавать мощные несущие перемычки.

Тавровые балки из стальных горячекатаных сплавов в плане напоминают букву «Т». Важно знать, что недостатком этих конструкций является малая прочность. Их применяют преимущественно в легких сооружениях, например, таких как лестница, подвал, теплица, гаражи. Даже в обычном жилом доме тавровая балка не пригодна для формирования несущих перекрытий. По этой причине на практике гораздо лучше применять OSB.

Такое сокращение обозначает деревянный двутавр. Ориентированная стружечная плита отлично подойдет и для каркасных, и для блочных, и для деревянных домов. Также она используется и в кирпичных постройках. Важно знать, что OSB окажется оптимальным выбором, если длина стропил превышает 5 м. Поставленная на нее крыша будет стабильно использоваться много лет, а общая стоимость конструкции приятно порадует владельца.

Наибольшая длина пролета достигает 12 м. Современные технологические решения позволяют гарантировать соблюдение проектной геометрии. Работа с балками OSB возможна в любой сезон. Внутри можно проложить различные инженерные коммуникации. Судя по оценкам специалистов, монтировать подобные изделия в 5 или даже 10 раз менее трудоемко, чем железобетонный монолит.

Газобетон надежен и прочен, отлично переносит колебания температуры. Гарантируется перенос всех принимаемых нагрузок на фундамент и несущие стены. Судя по отзывам, газобетонные элементы помогают предотвратить сильные шумы, повышают они и качество теплоизоляции. А вот деревянные межэтажные перекрытия в газобетонном доме использовать вряд ли разумно по нескольким причинам:

• наибольшая длина пролета между несущими стенами – максимум 6 м;
• придется использовать антисептики и антипирены;
• лимитировано расстояние, разделяющее смежные балки.

В числе инновационных конструкций заслуживают внимания композитные балки перекрытия. Они создаются на основе стеклопластика, из которого в последнее время производится множество разнородных продуктов. Область применения стеклопластиковых балок примерно та же, что и у металлических аналогов, при этом общая масса в 4 или 5 раз ниже.

Сдвоенные с проставками балки используются в двухэтажных жилых домах из керамзитобетонных блоков. Обычно для этого применяются спаренные доски величиной 1,5х0,5 м. Чтобы исключить скрипы, доски пробиваются гвоздями либо затягиваются саморезами. Шаг балок при этом должен быть 0,6 м при условии применения обычных утеплителей. Металлодеревянные балки считаются универсальным решением.

Для балки очень важен такой показатель, как максимальная длина без опор. Простейший способ определить его – воспользоваться онлайн-калькулятором. Во внимание принимаются:

• размеры пролетов;
• способы закрепления конструкций;
• величина нагрузки согласно проекту.

Важно знать, что для определения шага и сечения балок используются специальные таблицы. При подборе несущих участков учитывается их толщина: в деревянном доме она составляет от 0,1 до 0,2 м. Определяя длину балок, кроме расстояния, разделяющего стены, добавляются 0,2-0,25 м на двустороннее опирание. Простая деревянная балка в длину может составлять до 6 м. При изготовлении из клееного дерева этот показатель вырастает до 9 м.

Подбор перекрытий для каркасного дома куда сложнее, чем для деревянного жилища. Дело в том, что ошибки могут оказаться намного серьезнее. Строители, не имеющие опыта или работающие непрофессионально, могут совершить немало промахов. Необходимую информацию можно почерпнуть из СП 31-105-2002. Независимо от массы давящей нагрузки, категорически нельзя использовать сырую древесину, так как иначе можно столкнуться с трещинами. Дерево придется обязательно обеззараживать и обрабатывать смесями, препятствующими возгоранию.

Балки должны крепиться на верхние обвязки несущих стен или на прогоны. Нельзя уменьшать сечение элементов, запиливая вырез, чтобы стыковать изделия с обрезкой. Стальные опоры балок должны по высоте совпадать с самими балками. И металлические, и бетонные балки:

• не должны иметь ржавых и жирных пятен;
• соответствуют требованиям ГОСТ по отклонениям от плоскостности, прямолинейности;
• соответствуют эталонам отделки;
• содержат материал с определенной прочностью на сжатие.

Ниже представлен простой пример расчета деревянных балок. Плотность хвойной древесины для обычных помещений должна составлять 500 кг. Во влажной комнате и в открытых уличных постройках этот показатель равен 600 кг. Устойчивость к продольной нагрузке составляет 10 тыс. мегапаскалей, а к поперечной – примерно в 50 раз меньше.

Проверка прочности балки производится по максимальному изгибающему моменту. Для этого нужно разделить напряжение на рассчитанный момент сопротивления. Должно получиться не менее 13 МПа. Для отбора сечения ориентируются на необходимый момент сопротивления. Важно знать, что, например, в случае деревянного дома, не говоря уже о более сложных конструкциях, лучше поручить все вычисления профессионалам.

Плиты кладут обычно на металлические балки поверх цементного слоя. Металлические или бетонные балки длиной 5-7,5 м требуют армирования стальной проволокой 0,02 м диаметром. Она кладется в середине пролета. Если сам пролет имеет длину 7,6-9 м, то армирование проводится через каждые 2,5-3 м. Чем шире пролет, тем выше должны быть стальные балки. Деревянные конструкции используются по 1 шт. на 1 кв. м.

Для металлических сооружений этот показатель составляет 1 шт. на 2 кв. м. Чтобы упростить фиксацию опалубки, применяются телескопические стойки. При использовании деревянной опалубки необходимо исключать отсутствие щелей. Монтаж плитного перекрытия на балки из металла гораздо проще, чем на бетонное или кирпичное основание.

О том, как правильно установить деревянную балку перекрытия, смотрите в следующем видео.