Любые вопросы по перекрытиям из деревянной двутавровой балки

Всем здравствуйте!
Меня зовут Алексей. Открываю эту тему главным образом с целью ответить на множество вопросов, связанных с производством, возможностями, актуальностью применения, техническими особенностями деревянных двутавровых балок.
Понятно, что деревянный двутавр- продукт достаточно новый на нашем рынке, еще не до конца занявший свою нишу, имеющий множество мнений, как хороших так и не очень. Связано это скорее с отсутствием внятной информации о продукте, который имеет огромный спрос "за бугром" и, отчасти, с консерватизмом нашего строительста.
Постараюсь ответить максимально подробно за ваши вопросы.

 

Возьмём к примеру балку перекрытия длиной 6 метров, шаг 1 метр, нагрузка 400 кг/м2, относительный прогиб 1/200-1/250. Рассчитываем по калькулятору. Получаем тип балок с маркировкой 400L, то есть высотой 400 мм. Теперь сравниваем с обычным брусом. Считаем на любом доступном калькуляторе. Получаем брус 100х300 мм. Причём рассчитанный брус обладает небольшим запасом (около 10%) по прочности и прогибу. При попытке расчёта балки запаса нет. Но тут можно предположить что балки сделаны из каких то модифицированных сортов дерева итп...У обычного бруса выигрыш по строительной высоте 100 мм. Сравниваем цену. Цена балки 400р/метр, цена бруса-порядка 200р/метр. Обычный брус дешевле в 2 раза. Прикидываем 2 варианта на монтаже перекрытия. При настиле полов по балкам возникает вопрос в гвоздимости полки толщиной 39 мм. Можно ли ее пробивать без рассвеливания или нужно применять саморезы (опять же рассверливать), насколько жёстко будет гвоздь в такой полке сидеть? С обычной балкой таких вопросов не возникает. Наконец вопросы по опыту эксплуатации. Насколько жёстко соединение стенка-полка, не возникает ли деформаций тонкой стенки от нагрузок, как ведёт себя под воздействием влаги, огня итд. Тут сомнение такого рода-чем тоньше конструкция тем в большей степени она подвержена физическим, климатическим итд воздействиям, скажем сгниёт, сгорит быстрее, больше "ущербна" при монтаже...Из неоспоримых плюсов балок только один-в 3 раза легче

 

Александр, отвечаю по-порядку.
1. Сравнение с брусом 100х300.
При расчете по калькулятору вы используете шаг балки 1 м. Сразу возникает вопрос: какой черновой пол стелить при таком шаге? Плиты OSB-3 и аналоги не подойдут, поскольку прогиб самой плиты будет критичным, если не сломается, то на ней можно прыгать как на батуте. При таком шаге обычно делается перпендикулярная обрешетка из бруса, либо придумывается усиленный "пирог" перекрытия. А это, удорожание и доп. работы. Обычно, рекомендуется ставить балки с шагом 400-600 под черновой пол из плитного материала OSB-3, с шагом 600 под обрешетку. А под такие шаги подойдут балки меньшей высоты, по калькулятору можно прикинуть, это GreenLum-360L. И если сравнивать окончательные цены за м2 перекрытия из бруса 100х300 с шагом 1м + "усиленный" пирог и балки 360L ценой 350 за м/пог с шагом 600, на которые можно смело стелить черновой пол, то разница будет совсем не в 2 раза, а значительно меньше. Да, тут и по высоте пирог с обычным брусом не выиграет.
Потом, поговорим о брусе 100х300. Я вбил в Яндексе "брус 100х300". Очень мало прямых ссылок. Вообще-то, пиломатериал с такими размерами не стандартен, найти его в больших объемах совсем не просто. Я не говорю о 10-20шт по 6 м. и, самое главное, надлежащего для перекрытия качества. Т. е. хорошо просушенный. Когда я говорил, что это нестандарт, то имел в виду сырую доску. Сушить его нужно под заказ, да и на объем 10-20 шт никто не будет перестраивать оборудование.
2. По креплению к полке бруса
Сразу оговорюсь, что про саморезы, особенно черные, речи идти никакой не может. Это не конструкционный элемент, поскольку очень хрупкий. Площадка текучести у стали, из которой он сделан, мала, поэтому при срезающих и скалывающих усилиях он попросту ломается. Для крепления чернового пола мы рекомендуем применять оцинкованные гвозди или шурупы. Шуруп можно согнуть кольцом и он не лопнет, в этом его преимущество. Балку рассверливать не нужно, крепление стенка-полка очень жесткое, поэтому все прибивается и прикручивается без проблем. Говорю это, исходя из собственного опыта.
3. Эксплуатация
Вообще, можно обрабатывать балки огне-биозащитными составами. Если огонь дошел до деревянных лаг перекрытия, то тут обрабатывай-не-обрабатывай. Сами понимаете полыхнет как "тонкая" балка так и брус 100х300. Все равно эксплуатировать дальше нельзя будет. Не дай Бог.
Тут вопрос оправданных Ваших доп. затрат.
От влаги перекрытия защищать нужно в любом случае. Для этого существуют гидро- и паро- изоляция. Если балки применяются на улице, то их желательно покрыть лаком или краской. Но это уже сами.
О "плюсах" судите сами). Спасибо за вопросы.

 

1. Шаг балок 1 метр я взял для сравнения. Если мы теперь примем шаг балок 0,6 м и пересчитаем, то получаем обычный брус сечением 100х250 мм. Опять налицо выигрыш обычного бруса на 110 мм по строительной высоте и в 2 раза по цене. Конечно, брус сечением 100х250 (или 100х300) не продаётся, а получается он распиловкой или сплачиванием досок (брусьев) в пакеты. Такое сплачивание можно производить гвоздями или болтами и особых навыков и затрат не требует.
2. Ответ понятен
3. Как известно при пожаре/гниении древесины гнить/гореть начинает с поверхностного слоя. При горении в первые минуты на поверхности древесины образуется обугленный слой, который затрудняет проникновение горения внутрь, и это горение (а значит окончательное разрушение) тем медленнее чем массивнее балка. То есть у жильцов при пожаре есть некоторый запас по времени (минут 10-30 ИМХО). В случае с балками из за большой удельной площади поверхности думаю такой запас будет значительно меньше. Возможность обработки антипиренами не считаю за конкурентное преимущество, так как и обычные балки можно обработать.

 

Давайте считать стоимость.
Будем сравнивать брус 100х250 с балкой GreenLum-360L (это с полкой из LVL бруса) стоимостью 350р/м.пог.
Объем бруса 0,1*0,25*1=0,025м3. Стоимость сухой доски в пределах от 10 000р до 13 000р. Это можете на рынке посмотреть, зависит от качества и производителя. Считаем стоимость бруса за пог. м. по рыночным расценкам, получается от 250 до 325р за пог. м. Но, тут есть большое НО. Доска, пусть даже у именитого производителя с гарантиями, идеальной геометрии не будет никогда, большего или меньшего винта практически не избежать. Когда будите сбивать винт+винт+винт+... получите на выходе балку высотой не 250, а 245 или 255. Что делать, когда надо стелить сразу плиты в качестве чернового пола? Что-нибудь подкладывать)
Горение. Толстый массив дерева сгорит медленнее, чем тонкий, с этим не поспоришь. Но, опять же, если мы сравниваем два конкретных технических решения: брус 100х250 (толстый) и балку серии L, полки которой из LVL бруса, а стойка из OSB-3, то заметим, что ни OSB ни LVL в принципе не горят, а тлеют. Это можно проэксперементировать.
Еще несколько слов про огнезащитную обработку бруса. Для того, чтобы достичь надлежащего результата, брус не просто надо обмазывать раствором, а пропитывать под высоким давление. У нас это кто-нибудь делает, кроме как в лабораториях? Надеюсь, что да, но не уверен)

 

ну вобще я считал стоимость не сухого бруса, а с влажностью при покупке, а его стоимость в пределах 7 тыс. Конечно, сухой предпочтительнее, но за такую разницу в цене стоит задуматься. Конечно, составная балка может выйти на сантиметр меньше/больше, но это можно легко решить подкладкой.

 

@Саша1983,
Давайте снова разбираться
1. Пролет перекрытия до 3 метров
Тут доска вне конкуренции. Исключая особых случаев, когда требуется точная геометрия. Так, например, застройщики боулинговых центов для своих дорожек покупают балки, поскольку подкладывать там не вариант.
2. Пролет перекрытия/стропил от 3 до 6 метров.
Этот случай мы с вами уже рассматривали выше. Только еще раз подчеркну, что применять сырую доску в перекрытиях, особенно в перекрытиях, себе дороже. Такая экономия может вылиться в серьезные затраты на ремонт.
3. Пролет перекрытия/стропил от 6 до 12м.
Балка вне конкуренции. Сами прекрасно знаете, что весь пиломатериал идет до 6 метров. К примеру, аналогов по соотношению стоимости материала+работы/удобства монтажа для пролета 6.5 метров просто нет.
Вообще, производители балок никогда не говорили, что их продукт является полной заменой простому брусу. Нет, скорее дает дополнительные возможности строителям и архитекторам такие как: проектировать легкие перекрытия с пролетом больше 6 метров, давать гарантии на работы, поскольку все производители дают гарантии на свой продукт.
Когда строим баню 4х4 о балках и речи вести не стоит, пустая трата денег. Все дело в функционале и требованиях)

 

1. Не совсем владею информацией
2. Обычно кладут естественной влажности или уже немного подсушенный естественным образом, со временем брус досыхает, ничего страшного не случается.
3. Не весь до 6 м, но в основном. Если нужна балка больше 6 метров-её можно срастить из более коротки. Если подумать-можно дать решение на перекрытие 12 метров из бруса и досок

 

Хотелось бы узнать, как ведут себя двутавровые балки с OSB-3 с течением времени. Потому что на одном из сайтов, рекламирующих так называемые ХТС-балки, одним из недостатков, присущим двутавру из OSB-3, была названа пластичность смол, которыми она склеена. В результате чего, по их мнению, двутавр из OSB-3 со временем теряет свою геометрию и вообще расчетные характеристики по прогибу. Насколько это соответствует действительности?

 

Хороший вопрос. Честно скажу, про пластичность смол в OSB-3 слышу впервые.
С одной стороны, такая запись на сайте производителя ХТС вполне понятна), хотя я ее у них не нашел, может, пропустил. С другой, у меня нет личного опыта или даже не могу сослаться на опыт российских компаний по производству балок нашего типа, т. е. со стойкой OSB, для того чтобы подтвердить или опровергнуть эту информацию. В России компании по изготовлению двутавра появились лет 10-15 назад, понятно, что за такой малый промежуток времени ни о каких изменениях в хим. составе ОSB говорить нельзя. В Америке/Канаде балки используют годов с 50-х прошлого века, а то и раньше. Там есть несколько основных компаний-гигантов, которые производят и импортируют этот продукт. У них определенно есть подобная статистика, позвоните, спросите). Еще раз повторяю, у меня нет таких данных.
Тут имеет смысл немного остановиться на расчете двутавра (любого) на изгиб. Буквально пара слов. При изгибе основную нагрузку воспринимает нижний пояс балки. Он работает на растяжение. Приблизительно в центре сечения двутавра находится точка (нулевая плоскость), в которой напряжение равно 0. Оно увеличивается постепенно, имеет большой скачек на уровне верхней плоскости нижней полки балки и достигает максимального значения на уровне нижней плоскости нижней полки. Это называется эпюра напряжений. Строится по формулам сопромата. При анализе этой эпюры видно, что на стойку приходится очень маленький процент от общего напряжения. Т. е по сути стойка принимает малое участие при изгибе.

 

хм, надо сказать для точности что эпюра эта называется эпюрой моментов, а напряжений в балке поболее будет. При изгибе слишком тонкая и высокая стенка теряет устойчивость, если она не просчитана должным образом, не стоит её недооценивать. Повторюсь-большой вопрос вызывает стык стенки и полок, где как раз присутствует клей и высоки напряжения сдвига торца стенки по полке. Думаю для России с такими запасами дерева извращаться по поводу двутавровых балок не так актуально как для европы...

 

Александр, эпюр можно построить несколько). Эпюра моментов строится по длине балки (в нашем случае) от действия вертикальных нагрузок. В конкретном сечении для наглядного представления распределения возникающих при изгибе усилий строится эпюра напряжений. Про нее я и говорил.
К вопросу устойчивости.
Потерять устойчивость или выйти из плоскости действия силы могут только сжатые элементы. Ссылка на тот же сопромат. В двутавре основные сжимающие усилия воспринимает верхний пояс балки, но он (верхний пояс) жестко связан черновым покрытием пола, образуя единую плиту. Верхняя часть стойки также воспринимает сжимающие усилия, но, во-первых, они несравнимо меньше усилий в поясе, во-вторых, стойка жестко связана с полкой. Поэтому потеря устойчивости балок в перекрытии в принципе невозможна.
Клеевое соединение.
Вообще, любая клееная конструкция рассчитывается довольно сложно и, в основном, при помощи эмпирических формул. Поэтому сослаться на расчеты я не могу, только на свой личный опыт: оторвать полку от стойки в маленьком тонком образце крайне тяжело, ломается дерево или крушится OSB, только не само соединение. Мы используем целевой клей для конструкционных деревянных элементов, работающих под нагрузкой. Он разрабатывался специально для подобных соединений.
По вопросам применения я уже не раз говорил, что балка не является полной заменой дереву, а дает новые возможности и решает старые проблемы.
Кстати, я считаю, что нам во многом стоит поучиться у Европы, особенно в подходе к строительству. А запасов дерева у нас становится все меньше и меньше, в большей части из-за не целесообразного их использования

 

Вопрос: на 5.4 метрах длины балки возможно ли использование 240-ых балок - или строго 295?

 

Рассчитываем балки под нагрузку 400кг/м2. Расчет ведем по допустимым прогибам (второе предельное состояние).
1. Высота 240 с полкой из дерева - шаг 230 мм.
2. Высота 240 с полкой из LVL - шаг 310мм.
3. Высота 300 с полкой из дерева - шаг 400 мм.
4. Высота 300 с полкой из LVL - шаг 500 мм.
Далее, соответственно, нужно решить, что предпочтительнее в данном конкретном случае: меньшая высота с меньшим шагом или наоборот.
Если листовой материал (я говорю про OSB-3 18мм), используемый в качестве чернового пола, стелется непосредственно на балки, то лучше всего использовать шаг 400мм и балку из LVL бруса. Поскольку на таком пролете у деревянной балки запаса мало.
Когда я говорю про расчеты по второму предельному состоянию, значит, что при равномерно распределенной нагрузке в 400 кг/м2 относительный прогиб балки не превышает 1/250. Т. е. балка в середине пролета 5,4 м прогнется на величину меньшую 5400/250=21,6мм (2,1 см).

 

Алексей, есть помещение 4,8*5,1. Чем перекрыть, с учетом того, что в остальных помещениях балки 100*200.
Шаг желателен 0,5-0,6.