Как поднять двутавровую балку под существующую крышу в цехе

Обновлено: 05.05.2024

Если вы сейчас подошли вплотную к вопросу выбора конструкции стропильной системы, первым делом вам нужно решить, как именно вы будете передавать нагрузку от крыши – к дому. Например, в классической схеме устройства стропильной системы стропила равномерно опирают концами на стены или мауэрлат, по всему периметру или с двух сторон, смотря какая форма скатов. Но нередко сегодня стропила крепят прямо на балки перекрытия чердака, а не на мауэрлат, и у такой технологии есть свои ценные преимущества.

А как правильно установить стропила крыши на балки перекрытия, какие существуют технические решения и как выполнять такие узлы крепления – мы сейчас расскажем.

Содержание

Когда стропила выгодно опирать на балки?

Конечно, строительство крыши с мауэрлатом более понятно и логично, т.к. такой способ практикуется уже очень давно и изучен, а вот опирание стропил на балки вам нужно изучить, и так много полезной информации, как предоставляет наш сайт, вы не найдете нигде.

Но когда нужна такая стропильная систему и к чему такие сложности, спросите вы? Смотрите, подход незаменим, когда:

у строительного объекта достаточно хрупкие стены и на них сложно уложить мауэрлат;
на старом доме заново перестраивается крыша, а лежень уже старый;
стропильная система достаточно сложна и ей необходимы промежуточные опоры, а внутри дома таких нет;
для того, кто строит дом, этот метод сам по себе кажется более приемлемым.

А еще настоящую мансардную крышу трудно представить без опоры стропил прямо на балки за пределами стен:

Убедили? Поверьте, у такой технологии столько же преимуществ, как и у классической.

Как создать надежное основание для стропил?

Первый шаг, который вам нужно сделать – построить прочное основание для таких стропил. Например, если у балок перекрытия нет никакой подпорки (хотя бы в виде промежуточной стены дома), тогда стропильные фермы на ней нужно организовывать только по принципу висячих. Если же опора есть, стропила можно смело опирать прямо на балку без каких-либо вспомогательных элементов.

Говоря простым языком, если балка в чердачном перекрытии установлена надежно и имеет свои опоры, то на нее можно установить и стропила, а если всего этого нет, тогда стропила есть смысл крепко соединить с самими балками и подвесить как единую систему. В противном случае перед строительством крыши вам нужно подпереть балки изнутри помещения, для чего существует три разных строительных способа:

Самая простая классическая подпорка состоит из затяжки, одной подбалки и подкосов. Затяжка подвешивается посередине. Такие подвесные системы применяются сегодня чаще всего при больших пролетах.
Двойная подпорка состоит из затяжки, подвесок, двух подкосов и ригеля, который служит распоркой между досками.
Существует даже тройная подпорка, которая представляет собой отдельные три подвесные системы, или одну двойную подвесную систему и одну простую. Это уже сложная стропильная система.

Вот как выглядят такие системы:

Идеально, если вы также сможете рассчитать такие балки на прогиб и растяжение, насколько они готовы удерживать на себе всю крышу. Для этого существуют специальные онлайн-калькуляторы и формулы, хотя также будет достаточно для собственного спокойствия пригласить опытного плотника.

Способы соединения стропил с балками

Итак, у вас есть два основных пути:

Установить сначала балки перекрытия, вмонтировав их в стены, тем самым создав наслонную стропильную систему.
Собрать стропильные фермы на земле и поднять на крышу готовыми, при этом нижняя затяжка ферм будет одновременно служить опорой-балкой для будущего чердачного перекрытия.

В каждом из этих способов есть свои плюсы-минусы, но способы крепления используются разные – для ферм обычно идет крепление металлическими или деревяннымми пластинами, а для сборки на крыше – скалывание и врубка на шип.

Висячие стропила: затяжка и балка в одной роли

Если речь идет о небольшом строительном объекте, как гараж, баня или бытовка, то достаточно просто изготовить стропильные фермы на земле, и уже потом поднять их на стены постройки, закрепив на специальных штырях мауэрлата. Здесь балки перекрытия – неотъемлемая часть самих ферм, и этот тот самый случай, когда затяжка в ферме служит также опорой чердачного перекрытия.

А вот как это реализуется на практике:

А вот о вариантах, когда стропила именно опираются на балки перекрытия, а не создают с ними единую систему, мы разберемся сейчас детальнее.

Наслонные стропила: опора на балки в нескольких точках

Вот современный мастер-класс строительства классической крыши для мансарды, в которой стропила опирают на балки перекрытия прямо на крыше, а не строят фермы на земле:

Здесь балки перекрытия – уже не часть единой стропильной фермы, а самостоятельный элемент, на который опирается вся стропильная система. Причем опирание происходит не только по бокам балки, но и по всей ее длине.

Как установить стропильные ноги на балки перекрытия?

Как только балки перекрытия будут готовы к установке на них стропил, приступайте к изготовлению всей остальной конструкции и соединению стропил с балками.

Для соединения стропильной ноги с балкой ее конец обрезают под нужным углом, либо делают более сложную врубку на шипы. Давайте рассмотрим оба таких варианта.

Соединение стропила с балкой без врубки

Можно обойтись без врубки, если задействовать потом крепежные элементы – это нормальное решение. Итак, чтобы сделать простой срез на стропилах, изготовьте шаблон:

Шаг 1. Возьмите строительный угольник и приложите его к доске.
Шаг 2. Отметьте место реза на верхушке стропила.
Шаг 3. При помощи столярного транспортира нарисуйте параллельную линию первому пилу поперек стропила. Эта линия поможет вам определить линию от веса на краю здания.

Вот как это выглядит на практике:

Изготовить такие стропила намного проще, чем для врубки. Главное – правильно определить угол наклона крыши и правильное место будущего среза:

В итоге в жизни такая конструкции выглядит вот так у двускатной крыши:

Виды врубки стропильной ноги в балку перекрытия

Сама конфигурация крепления больше зависит от угла наклона ската. Например, для крыши с крутыми скатами, где снеговая нагрузка – небольшая, вы можете применить крепление с одинарным зубом. При методе одинарного зуба часто изготавливают дополнительные шипы, который помогают стропилам не двигаться под нагрузками. А под такой шип уже нужно будет гнездо в балке.

Но, наверняка вы знаете, что любые такие места способны ослабить балку, а поэтому их глубина должна быть не более чем 1/4 толщина балки и не ближе, чем на 20 см от края балки (чтобы не образовался скол).

А вот если у вас крыша с уклоном менее 35 градусов, тогда есть смысл использовать двойной зуб, ведь такое крепление позволяет достичь высокой прочности узлов. Как и в предыдущем варианте, вы можете дополнить двумя шипами.

При таком методе у каждого зуба может быть как одинаковая глубина, так и разная. Например, первый зуб вы можете врубить только на 1/3 толщины опорной балки, а второй уже – наполовину:

Суть в том, что две стропильные ноги в конструкции с опиранием на балки закрепляются затяжкой. Но, если концы этих ног будут скользить, тогда целостность затяжки будет быстро нарушена. Чтобы предотвратить такое скольжение, вставлять, вернее, врубать стропильную ногу в самую затяжку необходимо при помощи зуба – с шипом или без него.

В процессе врубания стропила в конец затяжки нужно максимально отодвинуть зуб. Если же вам необходимо усилить крепление таких стропил, тогда используйте двойной зуб. Еще один момент: сами зубы могут быть разной величины.

И, наконец, желательно прикрутить конец стропильных ног при помощи скрученной проволоки, чтобы ветер не мог сорвать такую крышу. В качестве проволоки лучше возьмите оцинкованную, и закрепите ее одним концом к стропильные ноге, а другим – в костыль, который предварительно закладывают в кладке стены на расстоянии 30-35 см от верхнего края.

Вот хороший пример аккуратной врубки стропила на затяжку, которая одновременно служит балкой перекрытия уже в четырехскатной крыше:

Металлический крепеж для такого узла все равно необходим, потому что врубка сама по себе не может удержать стропильные ноги под нагрузкой.

Виды крепежных элементов для узловых соединения с балкой

Давайте рассмотрим способы соединения стропила с балкой перекрытия:

Одно из самых надежных – это болтовое соединение, где используется комплект из болта, гайки и шайбы. Итак, делайте все шаг за шагом:

Шаг 1. На выступающем конце балки с ее тыльной стороны сделайте треугольный вырез так, чтобы его гипотенуза оказалось под углом таким же, как угол наклона стропил.
Шаг 2. Вот под этим же углом запилите нижнюю часть стропильной ноги.
Шаг 3. Установите стропила резом прямо на балку и зафиксируйте гвоздями.
Шаг 4. Теперь выстрелите сквозное отверстие для болта.
Шаг 5. Наденьте болт и зафиксируйте узел гайкой.

Еще один вполне приемлемый вариант – закрепить стропило и балку специальным металлическим крепежем:

А вот пример изготовления деревянного крепежа для такого же узла:

По возможности зафиксируйте такие стропила на балках кованой проволокой на специальном анкере, который монтируется в стену.

Дополнительная конструкция «стул» для подпорки стропил на балках

Порой установка стропил на балки перекрытия представляет собой достаточно сложную затею, в которой сами балки на все 100% служат опорой для всей крыши, и важно все это провернуть максимально грамотно.

Для того, чтобы сама стропильная а практике оказалась достаточно прочной и надежной, в качестве опорных элементов используется так называемый «стул». Это те стропильные детали, которая связывают между собой все элементы, и в разрезе действительно все это выглядит, как четыре ножки табуретки:

По сути, «стул» – это подкосы, которые поддерживают прогон на всю его высоту. Т.е. такой «стул» обычно содержит в себе вертикальные стойки, наклонные стойки и короткие подкосы. Своим нижним концом стойки стул врубается в нижний пояс стропильной системы или лежит перпендикулярно, либо сразу же – в балки перекрытия. Такие стулья также есть разных видов, в зависимости от того, опираются они на прогоны-балки или прямо на стропила.

Вот хороший пример из этой серии:

А вот это уже пример необычной конструкции стропильной системы, в которой сами стропила опираются на балки перекрытия на вдоль, а поперек, и хороша видна структура так называемых стульев-подпорок:

Комбинированная система: чередуем опирающиеся стропила

Сегодня практикуется и такой вариант крыши, которая состоит из несколько особо прочных ферм, расположенных на расстоянии 3-5 метра друг от друга, и промежуток между ними заполняют строительными парами.

Говоря простым языком, на крыше устанавливают несколько мощных главных ферм, две или три, и они на себе удерживают весь прогон. А уже в пространстве между главными фермами на такие прогоны опираются обычные стропила, по более простой схеме.

Т.е. здесь на балки перекрытия опираются далеко не все стропила, а лишь некоторые, а остальные опираются на мауэрлат. Таким образом замечательно распределяется вся нагрузка! И концепция такой системы проста: главные фермы делаются по схеме висячих стропил, а второстепенные стропильные ноги – по принципу наслонных, опираясь при этом уже только на лежень:

По сути, весь секрет такой комбинированной системы в том, что здесь прямо на треугольные шарнирные арки укладываются наслонные стропила. Таким хитрым путем из висячих стропил полностью исчезают изгибающие напряжения, и остаются только растягивающие. А это говорит о том, что здесь можно существенно уменьшить сечение стропильных элементов. Другими словами – сэкономить!

Как вы уже наверняка догадались, в вашем случае способ опирания стропил на балки перекрытия будет зависеть от того, какой объект вы строите: гараж, баню, дачный домик или целый загородный комплекс. В любом случае все эти методы проверены, активно применяются сегодня на практике и заслуживают внимания не меньше, чем более привычное использование классического мауэрлата.

Монтажные работы

Кровельные материалы

Монтажные работы

Строил самостоятельно себе дом и гараж. Сначала решили с дедом поставить крышу на гараж. Дед раньше строителем был, понимал, что делает. Без каких-либо схем и планов сделали. Но так умотались, я обматерил всё на свете. Так что решил, пусть крышу дома делают другие. Все-таки крыша — это важная часть. Поэтому должны делать профессионалы. Прочитав статью, понял, что правильно сделал).

Крышу бани делал вдвоем с другом. Я в основном выполнял то, что он говорил, потому что строительного образования не имею. А друг как раз таки профессиональный строитель. Делали с помощью висящих стропил. Крайние опоры двух строительных ног соединяли между собой затяжкой, в качестве подошвы для опоры стропильных ног на верхнюю часть каменной стены использовали 50мм дубовую доску. Сил, конечно, потратили много, но зато сделали качественно и не переплачивая мастерам.

Полностью переделывал крышу 5 лет назад. Знал, что сам не справлюсь, позвал приятеля, который в строительстве больше меня смыслит. Он и сказал, что лежень слишком старый, придется переделывать всю подстропильную конструкцию или устанавливать стойки, удерживающие коньковый прогон, прямо на балки перекрытия. Дело это непростое, пришлось нанимать бригаду. Без опыта в строительной сфере самому этим лучше не заниматься, слишком велик риск что-то напутать и ошибиться с нагрузкой.

Здравствуйте. Помогите пожалуйста выполнить расчет усиления металлической балки. Балка двутавровая (двутавр №23 немецкий нормальный сортамент). Есть возможность усилить балку с помощью увеличения площади сечения (приварить пластину только к верхней полки двутавра). Говорят есть серия по усилению, помогите найти. Спасибо.

При реконструкции здания изменено назначение помещения и соответственно нормативная нагрузка изначально была 200кг/м2 а стала 400кг./м2

Нижнюю полку усилить нет возможности т.к. здание относится к ГИОП и потолок снимать нельзя (лепка). Перекрытие из металлических балок, межбалочное пространство: плита ж/б, засыпка строительным мусором, ц.п. стяжка и конструкция пола. Мы можем демонтировать конструкцию пола вплоть до плиты, затем выполнить усиление и конструкцию пола.

1 Приварите сверху прокат какой-нибудь сплошным швом типа двутавра еще одного.
2 Можно поробовать поставить сверху металлические балки, и притянуть шпилькой к ним существующие, создав контрзагружение
3 Можно поставить между существующих двутавров еще двутавров между ними
4 Можно тупо сверху еще одно перекрытие сделать)))но это неинтересно будет

Думаю вариант 1 самый простой. Если двутавры очень кривые или прогнутые, то лучше 2й

Существующие балки -двутавр №23 по нормальному немецкому сортаменту, длина балок 8,2м., шаг балок 0,9м. Вариант замены перекрытия не рассматривают ни в каком виде. Предлагают усилить балку приваркой к верхней полки пластины, но она получается не совсем пластина т.к. размер сечения 80х60(h). Если есть пример расчета помогите.

останется без изменения. зато верхняя черта понесет. сжатая полка в балке важнее растянутой нижней, я так думаю

Важнее, если раскрепления из плоскости балки не достаточно для обеспечения устойчивости из плоскости действия момента. А так они (полки) равнозначны по важности.

Незначительно уменьшаться) капельку совсем
Почему вы привязались к пластине то? пластина слабо усиливает, поскольку усиление достигается увеличением сечения полки, а высота сечения (плечо силы) остается без изменения. То есть, как сказал palexxvlad, напряжения в нижней неусиленной полке мало изменятся.

Приварите сверху двутавр) Высота сечения значительно увеличится, увеличится плечо силы, снизятся напряжения в нижней полке

А расчет простейший, третий курс строительного университета, сопромат. Или например скадовский "конструктор сечений"

Это если балка разгружена, тогда все просто.Здесь же усиление под нагрузкой, напряжения в сечении до усиления никуда не денутся, если не увеличатся при наварке доп. металла. Конструктор сечений здесь неуместен.

Ну вот так в конструкторе сечений это делается.

На капельку уменьшаться за счет увеличения плеча силы.

Хорошо, а бывает в реальности случаи усиления ненагруженной балки? 1 из 10. Если она ненагружена, ее проще поменять

Конструктор сечений вполне уместен на мой взгляд. Что касается напряжений при нагреве, предлагается учесть как продольную силу с эксцентриситетом относительно центра тяжести нового сечения.

Что касается нагрузки на балку, и соответственно ее прогиба, тут сложно дать конкретную рекомендацию. Зависит от величины существующего прогиба. Полагаю, что технически возможно путем притяжки снизить усилия в балки до небольших значений

Думаю вариант 1 самый простой. Если двутавры очень кривые или прогнутые, то лучше 2й

Ну вот так в конструкторе сечений это делается.

На капельку уменьшаться за счет увеличения плеча силы.

На кровле проектируемого производственного здания необходимо поставить площадку под оборудование. Несущие конструкции кровли - балки 35Б1. На них и предполагается поставить стойки площадки. Всего будет девять таких стоек. На картинке конструкции основного каркаса зеленым цветом, а площадки - фиолетовым. Высота площадки - примерно 9 метров от уровня земли.
Ветровая нагрузка, действующая на площадку, будет вызывать изгиб балок покрытия из плоскости. Причем усилие будет приложено к верхней полке балок, а значит будет вызывать закручивание. Нужно ли в таком случае предусматривать конструктивные мероприятия, сопротивляющиеся этому закручиванию? Что-то вроде вертикальных связей. Величина ветрового усилия ожидается может и не очень большая, но ее трудно вычислить. Можно было бы посчитать площадь, на которую действует ветер, но эта же площадь не в одной плоскости. Какое-то оборудование стоит ближе к краю площадки, какое-то в глубине, наветренная сторона, подветренная, по боковой поверхности. Вобщем сложно собрать ветровую нагрузку, вот я и задумался может быть стоит конструктивно исключить кручение двутавровых балок покрытия?

Сараи, эстакады, этажерки и прочий металлолом

Посмотрите сечение 2-2 - узел опирания балок покрытия на колонну. Не видите сложности по этой оси поставить стойку площадки? Впрочем это и не важно, так как стойки площадки стояли бы на балках, а не на колонне.
Вообще стойки расставлены так, чтобы не попасть на прогоны покрытия и максимально близко к колоннам основного каркаса.

По покрытию есть горизонтальные связи, но некоторые стойки площадки удалены от связевых узлов. Да и горизонтальные связи могли бы препятствовать только изгибу балок покрытия из плоскости, но не их закручиванию.

Да, мудро будет сразу принять конструкцию а-ля "стол".
Ножки "стола" не смогут вращать двутавры, на которые они поставлены, пока опираются недалеко от опор двутавров, даже если опираются нечисто-шарнирно, и весьма гибкие - обеспечьте небольшое перемещение (20. 30 мм) поверху на условную поперечку, примерно равную исчисленной ветровой на площадь по габаритному контуру оборудования с Сх=1,5. 2. Например при расчетном давлении 60 кг/кв.м. и габаритах оборудования 8х3 это будет 3 тонны на "стол" с 6-ью ножками.
Если опирать ножки в пролете, возможно нужно уже лезть в систему балок.
Т.е. главное - не отходить далеко от "берега".

Ножки "стола" не смогут вращать двутавры, на которые они поставлены, пока опираются недалеко от опор двутавров

Наиболее удаленной получается стойка у оси 1 - она находится на расстоянии 1150 мм от опоры главной балки.
Но почему если стойка находится близко от опоры, то кручения не будет? Вот, например, стойка у оси 2. Она находится рядом с опорой. Как здесь двутавр может сопротивляться кручению?
А стойки по оси 3 - там и вовсе расположены соосно с опорой (на чертеже у меня не показано, но вправо от оси 3 главная балка имеет метровую консоль). Но ведь стойка стоит на верхней полке двутавра и именно туда передается ветровая.

----- добавлено через ~9 мин. -----

Например при расчетном давлении 60 кг/кв.м. и габаритах оборудования 8х3 это будет 3 тонны на "стол" с 6-ью ножками.

Ну, ножек у стола получается 9. Общая площадь оборудования и конструкций - около 10 м2. Расчетная ветровая 42 кг/м2 (при аэродинамическом коэффициенте равным 2). То есть на одну "ножку" получается около 50 кг.

небольшой начальник в большой местной конторе

Возможно) Может там аэродинамический коэф. будет другой. поверхность получается сложная для сбора ветра. Да и двутавры как-то не принято заставлять на кручение работать.

небольшой начальник в большой местной конторе

ну таки у Вас наверняка балки не впритык посчитаны по изгибу, тем более близко к опоре, ну уж крутящий момент от 50кг возьмут как нибудь сдается мне. Ребра под опорами в балках приварите, дабы спать крепче

Сараи, эстакады, этажерки и прочий металлолом

ну не серьезно до такой степени кручения бояться. согласен с большинством. Были-бы тонны - можно было порассуждать

Разве ребра повысят крутильную жесткость?

От оси 3 вправо - метровая консоль. Прямо над колонной прогона нет, поэтому воткнул туда стойку площадки.

Ну, нагрузка может по стойкам неравномерно распределяться, да и саму нагрузку я очень упрощенно получил.
А как понять, что 50 кг на полке двутавра - это маленькое усилие с точки зрения напряжений кручения?

небольшой начальник в большой местной конторе

Разве ребра повысят крутильную жесткость?

От оси 3 вправо - метровая консоль. Прямо над колонной прогона нет, поэтому воткнул туда стойку площадки.

про ребра что-то я не то сказал, не повысят они крутильную жесткость. А на кручение вот тут формулы + сопрамат,
ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им. Мельникова РУКОВОДСТВО
ПО ПОДБОРУ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ
СТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

Сараи, эстакады, этажерки и прочий металлолом

Для простоты - возьмите серию нашу 2.440, там все второстепенные балки подходят с эксцентриситетом (да и в Ваших узлах так-же скорее всего), при этом даже от 2т опорной реакции одной балки получите момент кручения на порядок больше. Там Вы часто задавались этим вопросом?
Ну и книжки стоит глянуть из поста выше, чтоб понять общий вклад такого кручения в НДС

Посчитать напряжения - делов то.
И сравнить с нормальными.
50 - от ветра? Забей.

----- добавлено через 49 сек. -----
Offtop: Интересно, как защищать?

Наиболее удаленной получается стойка у оси 1 - она находится на расстоянии 1150 мм от опоры главной балки.

Но почему если стойка находится близко от опоры, то кручения не будет?

Потому что крутящий момент у Вас не оттого, что вертикальная внецентренно приложена, а от боковой силы. Так вот, если боковая сила выкрутит маломощный на кручение двутавр вбок сильно (например на угол 10 градусов), то появится уже внецентренность вертикального и кручение получит развитие. Где такое закручивание наиболее возможно? Правильно, в середине пролета. А у опоры - минимум. На опоре сечение не должна крутиться конструктивно, а при кручении от внецентренности вертикального опору обратно прижимает вертикальная, и процесс не равивается.
Плюс на пролете боковая в целом гнет вбок, что тоже добавит напряжения.

Вот, например, стойка у оси 2. Она находится рядом с опорой. Как здесь двутавр может сопротивляться кручению?

..Но ведь стойка стоит на верхней полке двутавра и именно туда передается ветровая.

Ребра под место опоры должны быть по умолчанию - требование СП. Локальные отгибы полок, стенок с изменением формы сечения даже не рассматривайте. Кроме того, ножка "стола" конструктивно тоже не даст крутиться двутавру - ножка сама гнется ограниченно ("стол" же), т.е. не создает момента от изгиба, и конструктивно как-то прикручена к полке, т.е. там далеко не идеальный шарнир.

Еклмн. При 50 кг боковой на уровне верхней полки 30Б1 длиной 6,6 м можно было и не задумываться даже в середине пролета - это 1-2 градуса поворота, отчего касательных добавится 0,1 т/кв.см и от стесненности нормальных где-то. мизер короче. А уж у опоры.
Вот если бы тонны, можно было бы начинать задумываться.

----- добавлено через ~4 мин. -----

От кручения балки защищают конструктивно, то бишь введением элемента, предотвращающего кручение двутавра. Это например вваренная поперечная балка между двумя соседними балками.
Другой путь - усилить двутавр на кручение, например приварить сбоку швеллер или двутавр, чтобы образовалась труба.

небольшой начальник в большой местной конторе

Другой путь - усилить двутавр на кручение, например приварить сбоку швеллер или двутавр, чтобы образовалась труба.

В этой серии расчетного эксцентриситета нет (см. вложение).

----- добавлено через 35 сек. -----

Я вообще-то и предполагал кручение именно от горизонтальной ветровой силы, а не от вертикальной, действующей в уже деформированной схеме. Но что мешает двутавру по узлу 2-2 закручиваться? Опорное ребро? За счет чего? Вроде как оно особо не препятствует кручению.

Кроме того, ножка "стола" конструктивно тоже не даст крутиться двутавру - ножка сама гнется ограниченно ("стол" же), т.е. не создает момента от изгиба, и конструктивно как-то прикручена к полке, т.е. там далеко не идеальный шарнир.

Не понял. Думается, что чем жестче ножка - тем скорее на двутавре образуется кручение. Вот если представить себе раму площадки абсолютно жесткой - она двинется в сторону, равномерно нагружая каждую из трех балок на уровне верхней полки. Жесткость рамы площадки по-моему никак не может ограничивать закручивание двутавра.
Опирание стоек планирую делать по типу как во вложении.

----- добавлено через ~2 мин. -----

Посчитал по формуле:
tau = M*t/I(кр) = (500*175)*9/140000 = 5.6 МПа
Прибавка к касательным действительно мизерная.

Не ребро! Причем тут ребро? Ребро на опоре для восприятия локальных усилий, чтобы предотратить формоизменение - на опоре же большие реакции, то бишь сосредоточенные нагрузки. Мы говорим о некручении самого сечения балки на опоре.
Любая балка на опоре ДОЛЖНА (ОБЯЗАНА) быть конструктивна закреплена так, чтобы не вращаться вокруг продольной оси балки (ну как вертел с поросенком). Это - закон, с ГИ система превращается в механизм, и перестает подчиняться исходным ГУ расчетной методики. Например на общую устойчивость ПФИ.
Таким образом, на опоре сечение балки не может крутиться, т.е. закреплено (так или иначе - это третий вопрос). Согласны?
Если согласны с этим, то идем далее: угол закручивания сечения в месте приложения крутящего момента тем больше, чем ДАЛЬШЕ это место от закрепленной опоры (опор). В нашем случае - это середина пролета, ибо оба конца балки закреплены однобразно. Согласны?
Если да, то см. предыдущий - у опоры закручивает меньше, соответственно равновесие наступит в линейном порядке, согласно зависимости угла закручивания от Jкр при свободном кручении максимум (на деле у Вас будет некая стесненность обязательно в связи с закрепленностью обоих концов).

Не понял. Думается, что чем жестче ножка - тем скорее на двутавре образуется кручение.

Не так: при идеальном шарнире и неограниченности перемещений двутавр получит момент Мкр=Q*e законно при ЛЮБОЙ жесткости ножки. Я же о том, что ножка НЕ идеально шарнирно прикручена к двутавру, а скорее 4-мя болтами (Вы же не будете специально стремиться к шарниру, а наоборот постараетесь базу пожестче сделать, раз кручения боитесь, так ведь?), и величина кручения уже зависима от податливости этого узла. А именно: жесткая ножка имеет внизу у узла малый угол поворота сечения, и будет препятствовать кручению двутавра, если ожидаемый угол от Мкр больше этого поворота. И наоборот - хлипкая ножка имеет больший поворот, и мешает кручению меньше. Другое дело, что при малых Мкр и близости к опоре угол закручивания будет будет тоже мал и сопоставим с поворотом баз ножек. Но в любом случае, особенно в пролете, ножки при их жестком или полужестком прикреплении будут препятствовать кручению, особенно если ножки жесткие - жесткая ножка гнется меньше и соответственно меньше поворачивает свой нижний конец.

Опирание стоек планирую делать по типу как во вложении.

Заметил после написания. Вот - далеко не шарикоподшебнег Две траверсы добавить - гарантия, что балка крутнется НЕ БОЛЕЕ угла поворота базы ножки при ЛЮБЫХ боковых в ЛЮБОМ месте. При этом надо выполнить требование СП по проверке на местное (п.8.22) или по проставке ребра по умолчанию (п.8.5.9, 5-й абзац), что исключт формпорчение при больших Мкр. При Ваших 0,01 т*м вряд ли ребра нужны - смотрите лучше по величинам вертикальных.

Посчитал по формуле:
tau = M*t/I(кр) = (500*175)*9/140000 = 5.6 МПа
Прибавка к касательным действительно мизерная.

С учетом стеснености кручения часть энергии кручения уходит на гиб полок, т.е. в нормальные напряжения, и тау будет еще меньше.
Я кстати в КЭ-модели прогнал, а не с потолка числа взял. Угол 1-2 градуса при 50 кг в середине пролета в 6,6 м - это еще максимум, ибо стесненность не учитывалась.

Если вы слышали об инновационном методе легкого, и, в то же время, прочного и надежного строительства из балок необычного вида и заинтересовались им, значит, эта статья как раз для вас! Давно используемые за рубежом деревянные двутавровые балки перекрытия пока еще в новинку на отечественном рынке, хотя у них куда больше преимуществ, чем у любого другого материала.

А, самое приятное во всем этом то, что их совершенно реально изготовить прямо в домашних условиях при помощи стандартных подручных инструментов. Строите дом своими силами? Тогда познакомьтесь еще с одной технологией, которая облегчит вам жизнь!

Содержание

Для начала предлагаем вам посмотреть интересное видео про основные характеристики двутавровых балок:

Что такое двутавр, и в чем суть новой технологии строительства?

Двутавровые балки особенно популярны за рубежом: в Канаде и европейских странах, а в России они только набирают свою популярность. Причем в некоторых регионах их даже не найти в продаже! Почему? Если мировой опыт показывает, что такой строительный материал действительно качественный и надежный, как так получилось, что двутавровые балки не заняли лидирующие позиции на отечественном рынке?

Дело в том, что истинная русская душа мастера привыкла работать с крепкими и надежными материалами: массивными, которые тяжело поднять и которые внушают уважение одним своим только видом.

И перекрытие издавна привыкли строить из прочных больших и тяжелых деревянных балок или даже цельных бревен, но уж точно не из «хитрых» инновационных конструкций с тонкой перегородкой. А то, что здесь надежность обеспечивают все те же законы физики, без которых не обойтись ни в строительстве, ни в архитектуре – это уже другой вопрос.

И до сих пор большинство российских застройщиков готовы сделать балки перекрытия даже из металла, чем из двух планок и OSB. Хотя на самом деле такие балки обладают целым рядом преимуществ!

Чем хорош канадский метод строительства перекрытия?

Давайте рассмотрим все преимущества двутавровых балок как материала для строительства перекрытия:

Преимущество №1. Удивительная прочность

Благодаря такой гениально продуманной конструкции довольно хрупкие на вид балки оказываются во много раз прочнее и надежнее обычных. Верхняя часть балки работает на изгиб, а нижняя – на растяжение. Т.е. здесь уже речь идет не об одном монолитном элементе, которому приходится принимать на себя оба вида нагрузки одновременно:

Преимущество №2. Точная геометрия

Второй очень важный момент: идеальная геометрия самих балок. Даже со временем они не прогибаются, не выкручиваются, не рассыхаются и не изменяют свои своих параметров. Как утверждают производители, даже через 100 лет такие балки будут вести себя все также, как через год после постройки.

Что это дает? Для начала – безупречно ровное перекрытие, на которое легко монтировать любое половое покрытие, особенно паркет и ламинат. Дело в том, что когда вы имеете дело с брусьями и обычными деревянными балками, то должны знать, что согласно стандартам нормам их прогиб может достигать 3 см! И, поверьте даже это уже ощутимо: пол будет просто «ходить» под вашими ногами. И подобное точно хорошо не скажется ни на одном половом покрытии (кроме дешевого линолеума, пожалуй).

И это нормально: натуральная древесина – материал живой, и для нее свойственно сжиматься, усыхать или, наоборот, набирать в себя влагу. А вот двутавровые балки уже изготавливается из клееной древесины, с применением особо прочного соединяющего состава, и своих размеров они не изменяют.

Преимущество №3. Комфортный вес

Следующий важный аспект: двутавровые балки достаточно легкие, чтобы поднять одну из них самостоятельно, а потому с подобной работой без проблем справляются два обычных рабочих. Что это дает?

Во-первых, вам не понадобится тяжелая техника, которая должна будет поднимать обычные деревянные балки или металлические.

Во-вторых, работы на высоте станут более безопасными, ведь никому на голову не свалится слишком тяжелая балка.

В-третьих, применение двутавровых балок позволят немало сэкономить на фундаменте, ведь нагрузка на него уже будет на порядок меньше. И, если брать во внимание, что до 50% бюджета строительства обычно идет на надежный, крепкий фундамент, который выдержит не только стены, но и не менее тяжелые балки, тогда экономия получается существенной.

Преимущество №4. Изготовление в домашних условиях

Двутавровые балки вы можете изготовить самостоятельно, если будете знать, какими должны быть их параметры и узлы соединения. И в итоге у вас будет не только уверенность в качестве перекрытия, но и немало сэкономленный бюджет.

Преимущество №5. Практичность в утеплении

И, наконец, последний приятный момент: двутавровые балки особенно удобны для утепления междуэтажного перекрытия и последующей отделки потолка:

Единственный неприятный момент заключается в том, что в России качественные двутавровые балки поставляют единицы компаний, и если уж их приобретать, то важно уметь правильно рассмотреть все технологические недочеты. Речь ведь идет о будущем перекрытии!

Каких параметров должна быть деревянная двутавровая балка перекрытия?

Вам наверняка интересно узнать, почему двутавровая балка называется именно так? Дело в том, что она состоит из двух основных элементов, которые напоминают соединенные буквы Т. А балка Т-образной формы, в свою очередь, называется тавром. Вот откуда произошло это необычное название.

Что представляет собой такая балка в разрезе? Прежде всего, это заготовка из OSB или фанеры, которые выступают в роли ребер жесткости. А для этого в балках предварительно фрезеруют паз нужной формы. Высота балки получается от 140 до 470 миллиметров, и на практике та оказывается достаточно жесткой на прогиб. Если говорить о выборе проекта балок для стандартного коттеджного строительства с самыми популярными пролетами до 6 м, наиболее выгодной будет балка высотой 302 мм.

Самыми первыми в России стали выпускаться наскоровские балки, и их обозначениями современные производители пользуются до сих пор. Их делят на серии в зависимости от толщины полок: на тонкие балки и широкополочные:

Тонкие окантовочные балки серии NJ. Это балки с толщиной полок 38 мм. Такие заготавливают для обустройства периметра внешнего контура перекрытия, там, где необходим проем под лестницу или для других нагруженных мест. Они бывают однослойным и многослойными.
Широкополочные балки серии NJH и NJU. Это балки с толщиной полок 64 мм или 89 мм, конкретно для несущих пролетов. Как вы понимаете, в таких местах нагрузка на балки наиболее сильна.

Вот как отличаются обе серии:

Отметим такой важный момент. В интернете часто можно встретить опасное заблуждение, согласно которому изготавливают деревянные двутавровые балки перекрытия: расчет производится по старой таблице наскоровских балок. Хотя на самом деле на то время еще не существовало СНиПов для двутавров, и эта таблица предполагала снеговую нагрузку около 90 кг/м, которые соответствуют как раз Ростовской области.

Но сегодня использовать такие данные неправильно, так как вы понимаете, что снеговая нагрузка может быть намного выше в более северных районах РФ. А поэтому руководствуйтесь только такой таблицей, которую составили уже современные производители:

Помните также, что не все виды двутавровых балок, которые сегодня применяются при строительстве, пригодны для устройства перекрытия. Например, двутавровые балки опалубки.

Как приобрести качественный двутавр для своего дома?

В заводских условиях двутавры изготавливают из ценной древесины хвойных пород: лиственницы или сосны. Если вы решили приобрести готовые двутавровые деревянные балки, дадим вам пару ценных советов:

Пункт 1. Обратите внимание на шов: должен быть заметен небольшой выход клея. Это нормально.
Пункт 2. По всей полке вырез должен быть конической формы, а сама OSB должна быть фрезерирована и вставлена правильно.
Пункт 3. OSB должна быть через каждые полметра пристрелена скобами прямо в полку. Это помогает сохранять давление до того, как полностью застынет клей.
Пункт 4. Вы имеете право попросить сертификат качества продукта и посмотреть, применяется ли нужный тип клея – тот, который допущен для клееных несущих конструкций.
Пункт 5. Проверьте, есть ли в сопутствующей документации протокол испытания образцов балок, их номер технических условий и выпуска.

Выглядеть качественные двутавровые балки должны так:

Здесь секрет кроется в том, такие балки предварительно хорошо высушены, тогда как обычная древесина все еще содержит определенный процент влажности. Да и сама конструкция балки позволяет легко прорезать отверстия в перекрытии для проведения канализации, вентиляции газа и воды, а в условиях строительства частного дома или коттеджа это – важный момент.

Что касается клеевого соединения заметим, что некоторые российские застройщики уже давно отказались от заказа сырья от более мелких фирм и приобретают заграничные двутавровые балки, т.к. отечественное производство двутавровых деревянных балок и его итоговое качество не всегда радует. Да и опыта мало, канадская технология пока еще слишком непривычна и не находит в нашей стране большого количества последователей. Вот поэтому порой проще изготовить двутавровую деревянную балку своими руками – здесь нет ничего сложного. А мы расскажем, что и как.

Как изготовить самостоятельно двутавровую балку?

Когда вы приступите к самостоятельному изготовлению заморской балки для строительства своего дома, то у вас уйдет около суток для первого образца, зато на второй день работа пойдет намного быстрее. Все делайте согласно такой пошаговой инструкции:

Шаг 1. Приобретите листы OSB толщиной 12 мм и нарежьте их на равные части.
Шаг 2. Далее вам понадобятся доски, в которых нужно сделать фрезу «ласточкин хвост» посередине доски, глубиной около 12-14 мм.
Шаг 3. Залейте специальный клей в отверстие и вставьте лист OSB.
Шаг 4. Чтобы быстро просушить участок, достаточно использовать обогреватель.

Главное при этом ни в коем случае не приобретать свежеспиленные или непросушенные доски, так как они могут непрогнозируемо повести себя в долгосрочной перспективе.

Высоту балки рассчитывайте по такому принципу:

Для листа с размерами 2440 мм оптимальным шагом балок будет 305, 406, 488 и 610 мм.
Для листа в 2500 мм рациональный шагом будет 312, 417 и 500 мм. А вот двутавровыебалки с шагом более 6 метров уже не применяют.

В заводских условиях двутавровые балки всегда фрезируются так, что прорезь у них получается как бы зауженой книзу, и лист OSB вклеивается в полку внатяг. Так лист и дерево прилегают наиболее плотно.

Для этого используется полиуретановый или меламиновый клей, а сам лист зажимают струбцинами и забивают еще дополнительно под углом 45 градусов по длине через каждые 20 см. На каждую такую балку уходит не более 2 часов, и уже через 6 часов ее можно устанавливать:

Соединяйте балки между собой при помощи специальных блок-вставок:

Вот небольшой видео-урок, как вставлять лист в древесину:

Как подготовить балки к монтажу?

И наконец, самый ответственный этап! Изготавливая деревянные двутавровые балки для строительства своего дома, еще задолго до их монтажа вам нужно точно просчитать пустоты в перекрытиях – для будущей прокладки инженерных коммуникаций. Конечно вы будете проводить сантехнические трубы, электрические кабеля и инженерные системы. И здесь важно определеть все изначально правильно, чтобы потом не допустить ослабление перекрытия.

Сверление отверстий для коммуникаций

А теперь также подойдем вплотную к такому важному вопросу, как правильно сверлить двутавровые деревянные балки. Дело в том, что это необходимо делать еще на земле – до монтажа. И здесь важно соблюсти все правила, иначе даже небольшие отверстия способны ослабить балку по всей длине. Где именно могут располагаться сквозные отверстия в балках перекрытия зависит от того, по какой технологии они были произведены.

Так, у двутавровых балок отверстия должны быть не более 40 мм. Располагать их разрешено практически в любом месте между таврами, но только не ближе 150 мм к торцу балки или опоры на несущий элемент. Идеально, если такие отверстия будут располагаться прямо по центру относительно полок, а не выше или ниже. А максимально допустимый диаметр отверстия 10 см.

Кроме того следите за тем чтобы расстояние между соседними отверстиями было в 2 раза больше диаметра самого большого из них.

Узлы крепления балок со стеной

Если вы подготовили балки правильно, можете смело приступать их монтажу:

Вот основные узлы крепление двутавровых деревянных балок к стене:

В готовое перекрытие из деревянных двутавров вставьте утеплитель:

Как избежать в процессе опасных ошибок?

А теперь давайте разберем главные ошибки при изготовлении таких балок.

Ошибка №1. Покупка неподготовленной древесины

Если вы беретесь самостоятельно изготовить изготавить такое основание для перекрытия, помните, что в заводских условиях балки готовят по специальной технологии, используя только калиброванный сухой материал. Это позволяет полностью исключить возникновение перекручивания балок так называемым «вертолетом», которое нередко происходит при применении обычных деревянных балок и досок.

Вам наверняка будет интересно посмотреть на сам процесс заводского изготовления таких балок:

Ошибка №2. Использование неподходящего клеевого состава

Нельзя для склейки элементов двутавровой балки использовать эпоксидную смолу. У нее достаточно слабая адгезия конкретно в древесине, и придется выжидать немало времени, пока она затвердеет. А вот полиуретановый клей как раз подходит хорошо. Главное преимущество его в том, что он не горит и при этом сам термоактивен. Говоря простым языком, чем выше температура, тем крепче становится само изделие.

И уж точно нельзя использовать в качестве клея ПВА, ведь он совершенно не предусмотрен для применения в таких конструкциях.

Ошибка №3. Неправильное сопряжение балок

Речь идет о перерасходе балок. Дело в том, что в отличие от обычных деревянных балок, двутавры не крепятся внахлест. Для их крепления необходимо приложить балки встык и закрепить при помощи перфорированных пластин. Но не перфорированной лентой, применение которой потом приведет к опрокидыванию балки! Причем место установки перфорированных пластин определяется точными инженерными расчетами.

Ошибка №4. Применение не тех крепежных элементов

Еще одна популярная ошибка – это крепление двутавровых балок к стене и заделка их места монтажной пеной. А на самом деле использовать можно исключительно специальные закладные элементы.

Нельзя также применять слабые кронштейны, ведь после этого уже нельзя будет гарантировать несущую способность такого перекрытия и существует риск обрушения всей конструкции.

Не крепят двутавровые балки также обычными саморезами. Ведь сам по себе саморез – это не конструкционный элемент, и он не рассчитан выдерживать повышенную нагрузку, и используется только для крепления легких и не несущих конструкций.

Обратите внимание и на размер кронштейна, достаточность его высоты. Соотношение высоты кронштейна и балки должно стремиться к единице, то есть быть почти одинаковым. Чем меньше кронштейн – тем хуже.

Ошибка №5. Задействование посторонних элементов

Неправильно также использовать дополнительные элементы, которые не были предусмотрены конструкцией. На самом деле стандартное крепление двутавра достаточно жесткое, и еще как-то закреплять его нет необходимости.

Мы подготовили для вас иллюстрацию, которая поможет разобраться с самыми типичными ошибками монтажа таких балок:

Следуйте нашим советам – и у вас все получится!

Кровельные материалы

Монтажные работы

Кровельные коммуникации

Доборные элементы

Монтажные работы

Любая деревянная продукция, включая и эту, не может столько времени сохранять свои характеристики. Хотя все зависит от того, как строили. Да и производятся они у нас везде, включая Саратов. Не могу сказать, какая продукция лучше, но если взять железную, то она работает при строительстве мостов. И все же имеются вопросы с влагстойкостью и теплопроводностью, получается, что вся надежность зависит от качества клея?

Интересный материал для строительства. Но все же не до конца верится в то, что дерево способно заменить железобетон. Все-таки на конструкцию подобного характера хотелось бы посмотреть не на видео, а лично, так сказать, своими глазами. Вот интересный вопрос у меня возник во время просмотра видео: консультация и заказ расчетов у вашего мастера будут платными или нет? И возможно ли изготовить подобную двутавровую балку своими силами?

Напрасно вы не верите. У меня родственники живут в Канаде близ Оттавы, два года назад строили дом. Вот тогда я и узнал про технологию двутавровых балок. У них их используют повсеместно, действительно, этот материал качественный и надёжный.
Очень полезна была информация о том, как приобрести качественный двутавр; а вот изготавливать сам я всё-таки не решился бы пока)

Блин, как много расчётов нужно произвести и сколько всего учесть! Я бы сам не рискнул таким заниматься без помощи специалистов! Алексей76, покупка качественный двутавров — это одно, но надо ещё и учитывать климатическую зону. В Канаде совершенно другая погода, может у них такой материал и будет служить хорошо. Я не скептик, но всё же лучше бы перестраховаться и использовать железобетон.

Читайте также: