Деревянные двутавровые балки

При возведении надёжного и долговечного дома вопрос выбора несущих конструкций перекрытий стоит особенно остро. Классические массивные брусья, хоть и являются традиционным решением, часто преподносят сюрпризы в виде кручения, коробления или непредвиденного прогиба. Альтернативой, пришедшей из североамериканского домостроения, стали деревянные двутавровые балки.

Инженерный подход к их конструкции позволяет решить сразу несколько задач: обеспечить высокую жёсткость перекрытия при малом весе и исключить проблемы с усадкой и скрипом. Однако, чтобы реализовать потенциал этого материала на все сто процентов, необходимо чётко понимать, что происходит внутри такой балки и как правильно работать с ней на стройплощадке.

Конструктивные особенности и физика работы

Главное отличие деревянного двутавра от цельного бруса кроется в распределении нагрузок. В массивном брусе все волокна работают одновременно и на сжатие, и на растяжение. В двутавровой же балке функции чётко разделены: верхняя полка (обычно из хвойных пород) работает на сжатие, нижняя – на растяжение, а стенка из ОСП (ориентированно-стружечной плиты) воспринимает поперечные силы и обеспечивает неизменность сечения. Такое разделение позволяет добиться в десятки раз большей жёсткости по сравнению с брусом аналогичной площади сечения.

Для изготовления полок используется либо массив сухой строганой доски (ель, сосна, лиственница), либо LVL-брус, либо клеёный брус. Критически важным параметром здесь является влажность: если производитель предлагает балки из массива, древесина должна пройти камерную сушку до показателей 13-16%. Сырая древесина в полках неизбежно приведёт к изменению геометрии соединения «полка-стенка». Стенка выполняется из плит ОСП-3 толщиной 10 мм. Именно этот тип плиты обладает достаточной жёсткостью и влагостойкостью для работы в составе несущей конструкции. Любые отклонения от этой спецификации, например, замена ОСП на тонкую фанеру без соответствующего перерасчёта прочности, недопустимы.

Соединение происходит по принципу «паз-гребень»: в полках фрезеруются конусообразные канавки, куда на водостойкий клей (меламиновый или феноло-резорцино-формальдегидный) вклиниваются края стенки. В заводских условиях соединение дополнительно фиксируется шпильками, забиваемыми пневмоинструментом. При покупке партии балок стоит обратить внимание на качество склейки на торцах – не должно быть пустот или отслоений.

Сферы применения и несущая способность

Хотя чаще всего деревянный двутавр применяют в каркасном домостроении, его использование оправдано и в каменных, и в бревенчатых зданиях. Основное назначение – междуэтажные и чердачные перекрытия, а также стропильные системы и даже несъёмная опалубка. Технология позволяет перекрывать пролёты до 12-14 метров без промежуточных опор, что особенно ценно при создании просторных помещений-студий или зальных помещений.

Шаг установки балок – величина не произвольная, а расчётная. Он зависит от трёх факторов: длины пролёта, высоты сечения самой балки и предполагаемой полезной нагрузки. Для жилых помещений расчётная нагрузка обычно составляет 150-200 кг/м² плюс собственный вес конструкции.

Например, для пролёта 5 метров обычно используют балки высотой 241-302 мм с шагом 400-600 мм. Если вы планируете установить тяжёлое оборудование (генератор, котельную) или массивную мраморную ванну на втором этаже, шаг балок необходимо уменьшить, а сечение – увеличить. Лучше всего запросить у производителя таблицы расчётов несущей способности для конкретных серий изделий.

HTS-балки: гибридный вариант

На рынке также присутствуют так называемые HTS-балки (деревометаллические). Их конструкция аналогична: деревянные полки, но стенка выполнена не из ОСП, а из листовой оцинкованной стали толщиной 0,5 мм с полимерным покрытием. Для придания жёсткости сталь профилируют, создавая волны или рёбра.

Крепление к деревянным брускам осуществляется за счёт S-образных зубьев, выштампованных в краях стенки и запрессованных в древесину на глубину до 20 мм. В балках особо большой высоты могут устанавливаться две параллельные стальные стенки. Такие балки тяжелее (до 27 кг на погонный метр), но позволяют перекрывать пролёты до 24 метров и обладают повышенной стабильностью геометрии в условиях повышенной влажности на стройплощадке.

Правила монтажа в различных конструкциях

Монтаж деревянных двутавров не требует тяжёлой техники: погонный метр весит всего 4-5 кг, что позволяет бригаде рабочих монтировать перекрытие вручную. Однако технология установки диктует строгие правила в зависимости от типа несущих стен.

В кирпичных или блочных домах возможны два способа опирания. Первый – жёсткая заделка в стену. В этом случае глубина опирания должна составлять не менее 100 мм для наружных стен и 50 мм для внутренних. Перед установкой торец балки обязательно обрабатывается антисептиком, а сам торец оставляют открытым для вентиляции или оборачивают гидроизоляцией, не допуская его контакта с кладочным раствором. Пустоты вокруг балки заполняются кладочным раствором. Важно помнить: в стенах из бруса или бревна монтажная пена для заполнения пустот не применяется из-за её низкой паропроницаемости, используются только плитные утеплители (пакля, льноватин).

Второй, более современный способ – опирание на металлические кронштейны (балочные опоры). Кронштейны подбираются под конкретное сечение полки и позволяют вести монтаж без врезки в стену, что исключает появление мостиков холода. Крепление кронштейнов к стене выполняется саморезами или анкерами в зависимости от материала.

В каркасном домостроении балки нижнего перекрытия крепятся торцами к окантовочной балке, которая уложена на брус обвязки. При этом важно следить, чтобы стыки балок приходились строго на стойки каркаса или были усилены.

Инженерные коммуникации и ослабление сечения

Одно из главных удобств работы с двутавром – возможность прокладки инженерных систем непосредственно в теле перекрытия без устройства дополнительных подвесных потолков, съедающих высоту помещения. В стенках балок можно проделывать отверстия для воздуховодов, труб водоснабжения и электрических кабелей.

Однако делать это бессистемно нельзя. Существуют жёсткие правила, нарушение которых ведёт к потере несущей способности. Все отверстия рекомендуется вырезать заранее, до подъёма балки на этаж. Основные ограничения таковы: круглые отверстия диаметром до 38 мм допускаются в любом месте стенки, за исключением зоны непосредственного опирания на опору.

Если отверстие прямоугольное, его длинная сторона не должна превышать высоту более чем в полтора раза. Между краем любого отверстия и полкой балки необходимо сохранять зазор не менее 6,5 мм. Если требуется проложить несколько отверстий в одной балке, расстояние между круглыми отверстиями должно быть не менее 2,5 диаметра большего из них, а между прямоугольными – не менее пятикратной ширины.

Усиление узлов и защита древесины

В местах повышенной нагрузки (лестничные проёмы, консольные свесы, угловые соединения) требуется усиление конструкции. Для сращивания балок по длине используются накладки из фанеры или ОСП, которые устанавливаются с двух сторон стенки и фиксируются на всю высоту балки. В сдвоенных балках для жёсткости между стенками устанавливают специальные блоки-вставки, которые работают как распорки.

Отдельное внимание стоит уделить защите. Древесина должна быть обработана огнебиозащитными составами. Многие производители предоставляют опцию заводской пропитки, что гарантирует равномерное нанесение и впитывание состава под давлением. Стоимость такой обработки невелика (порядка 15 рублей за погонный метр), но она серьёзно продлевает срок службы перекрытия и повышает его устойчивость к возгоранию.

Выбирая материал, требуйте у продавца не только сертификат соответствия, но и протоколы технических испытаний конкретной партии. Соответствие геометрии должно быть идеальным: допустимые отклонения по длине и высоте не должны превышать двух миллиметров. Только соблюдение всех этих правил на этапе выбора и монтажа гарантирует, что перекрытие будет надёжным, тихим и прослужит не одно десятилетие.

ВИДЕО:

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!