Что такое балка в строительстве. Балки перекрытия: виды, характеристики, выбор и установка

Железобетонные балки — это конструктивный элемент линейного типа. Они изготавливаются из высококачественного бетона со стальной арматурой внутри для улучшения распределения нагрузки и повышения устойчивости основной конструкции здания.

Виды и особенность строительных балок

Балки играют важную роль в проектировании и строительстве всех зданий. Этот структурный элемент отвечает за передачу нагрузок и предотвращение изломов, трещин и разрушения отдельных частей конструкции. Поэтому важно выбрать подходящую балку, которая не только отвечает определенным параметрам конструкции, но и выдерживает постоянные нагрузки.

Конструкционные балки классифицируются по различным критериям. В зависимости от типа крепления различают, прежде всего, горизонтальные элементы и наклонные балки. Последние предназначены для изгиба.

Горизонтальные балки предназначены для распределения распределенной нагрузки между несущими элементами. Эта особенность часто используется при возведении конструкций с большими колоннами и опорами. В таких условиях балка значительно снижает нагрузку на вертикальные конструкции, увеличивая при этом прочность соединения.

По типу материалов

Конструктивные балки бывают:

из дерева;
железобетона;
металла.

Балки первого типа делятся на цельные и комбинированные, которые изготавливаются из фанеры, бруса и ДВП. Эти конструктивные элементы делятся на следующие типы в зависимости от их формы и предназначения:

перекладины;
прогоны;
ригели;
лаги.

Этот тип балок используется при строительстве деревянных домов в качестве одного из элементов несущего каркаса. Основные типы несущих элементов различают в зависимости от их предназначения:

балка перекрытий (разделяет этажи);
балочный каркас, изготавливаемый из стропил (применяется при обустройстве крыши).

Поскольку древесина не переносит постоянного контакта с влагой и перепадов температур, перед началом строительства несущего каркаса материал необходимо обработать соответствующими средствами. Рекомендуется повторять этот процесс каждые несколько лет, чтобы продлить срок службы конструкции.

Бетонные балки могут быть изготовлены двумя способами:

в рамках промышленного производства с вставкой арматуры;
непосредственно на строительной площадке.

Бетонные балки используются для перераспределения нагрузки и повышения устойчивости других элементов конструкции. Эти несущие элементы обязательно дополняются стальной арматурой для увеличения прочности.

Железобетонные балки промышленного производства используются в основном в строительстве зданий и других областях. При покупке таких опорных конструкций необходимо проверить сопроводительную документацию на соответствие требованиям ГОСТа.

Металлические балки изготавливаются тремя способами:

с помощью горячего литья (расплавленный металл заливается в готовую форму);
сваркой отдельных металлических деталей;
сваркой легких металлов.

Последний вид балок в основном используется при строительстве сооружений для проведения спортивных мероприятий, концертов и выставок.

Несущие нагрузку металлические элементы крепятся как вертикально, так и горизонтально. Двутавровые балки чаще всего используются при строительстве зданий, в которых крепятся такие элементы.

Виды опор

Независимо от типа балки, все подобные несущие конструкции устанавливаются на специальные опоры. В зависимости от этого различают следующие типы элементов:

Разрезные. 2 балки располагаются на опорах на расстоянии между собой. Такой тип несущих элементов используется при возведении мостов, строительстве кровли или обустройстве межэтажных перекрытий.
Неразрезные. В этом случае на несколько опор укладывается одна длинная балка. Такая конфигурация обеспечивает оптимальное перераспределение возникающей нагрузки по всей основе.

В зависимости от количества используемых опор применяется следующая классификация балок:

Статически определимые. У таких балок нет промежуточных шарниров. То есть конструктивный элемент крепится на двух опорах.
Статически неопределимая. Этот тип балок крепится к нескольким опорам, включая как минимум одну промежуточную.

Выбор типа балки в соответствии с этими характеристиками определяется также областью применения.

Маркировка и размеры

Все балки, используемые в строительстве, должны иметь соответствующую маркировку. Это правило распространяется на железобетонные изделия, которые имеют соответствующую маркировку:

БСП — железобетонные стропильные с параллельными поясами;
БСО — железобетонные стропильные, односкатные;
БСД — стропильные, двускатные.

Каждое буквенное обозначение должно быть дополнено цифрами, указывающими на следующие параметры балки:

типоразмер и размер перекрываемого перекрытия (выражается в метрах);
несущая способность, класс стальных прутьев и марта бетонной смеси;
дополнительные характеристики (особенности применения, конструктивные отличия и другое).

Независимо от типа балки, каждое из этих изделий должно соответствовать следующим стандартам качества:

Длина (обозначается как L) должна быть больше соответствующих размеров пролета как минимум на 0,4 м. Для создания прочной конструкции несущий элемент необходимо заводить на стены (другие опоры) на 0,2 м с каждой стороны.
Высота (H) должна составлять не менее 5% (1/20) от длины балки.
Ширина (B) относится к высоте как 5:7.

Эти параметры должны строго соблюдаться. Если это требование не будет соблюдено, то будущая конструкция не сможет выдержать расчетные нагрузки.

Что это?

Знать структуру опорной плиты и ее предназначение очень важно. Без учета этих моментов совершенно невозможно построить дом выше одного этажа. Нельзя отрицать необходимость потолочных балок. Всем известно, что с потолка свисают люстры и декоративные конструкции, что по полам верхних этажей ходят люди, не говоря уже о нагрузке мебели, техники и других предметов.

Все это не может быть поддержано строительными конструкциями, если нет потолочных балок. Они играют роль особо прочного каркаса, соединяющего разные по высоте этажи. До конца XIX века единственным способом организации такого каркаса были деревянные и металлические конструкции.

Сегодня для этих целей часто используется железобетон. Расположение балок в здании должно быть выполнено с особой тщательностью, даже если это частный дом или дача. Даже незначительный на первый взгляд перекос может привести к обрушению всей конструкции. Конечно, необходимы и точные расчеты. Уже давно нельзя полагаться только на суждения и интуицию строителя.

Читайте ещё: Строительство дома из бревна своими руками от А до Я: 56 фото пошагово. Как построить дом из бревна.

Достоинства и недостатки

Но технологии не стоят на месте. Рано или поздно возникает вопрос, можно ли обойтись без балок и упростить конструкцию. В результате технических исследований были созданы так называемые безбалочные потолки. Самый распространенный вариант такой конструкции — сопряжение плит и панелей одного типа или плиты в монолитном строительстве. Они бывают разные:

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

Однако не стоит думать, что балки значительно уступают в этом отношении безбалочным конструкциям — при правильном выполнении разница невелика. Кроме того, безбалочные панели очень сложно и дорого транспортировать, загружать и разгружать. Выбирая размер проема, вы привязываетесь к их стандартным размерам. Однако есть и преимущество: монолитная бетонная поверхность, залитая на месте, обычно более качественная.

Виды

В частном строительстве вряд ли имеет смысл обходиться без потолочных балок. Что именно они собой представляют — другой вопрос. Широко распространено использование железобетонных конструкций. Они позволяют эффективно распределить нагрузки, создаваемые верхним этажом, на несущие элементы. Железобетон очень прочен и устойчив. Однако эти преимущества во многом затмеваются большим весом и сложностью монтажных работ. В большинстве случаев это невозможно без применения специальной техники, что значительно удорожает строительство здания.

По этой причине железобетонные балки используются в основном там, где ожидаются очень высокие нагрузки:

Поперечное сечение (общий размер и форма) железобетонных балок может быть различным. В зависимости от технологии изготовления можно выделить следующие виды продукции:

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

Деревянные двутавровые балки считаются легкой и очень устойчивой конструкцией. Легкие двутавровые балки считаются очень устойчивой и легкой конструкцией, но они считаются инновационными, но только в нашей стране, так как за рубежом такие конструкции достаточно распространены. Самым главным преимуществом деревянных двутавровых балок является то, что они просты в изготовлении — их можно соорудить даже в домашних условиях без использования сложных инструментов. Внешний вид не совсем привычен для строителей, так как перегородки очень тонкие.

Однако инженерам удалось увеличить прочность изделий до максимума с помощью законов физики. Балка работает на изгиб в верхней части и на растяжение в нижней. Особое внимание специалисты уделяют строгой геометрии элементов двутавровой балки, что значительно упрощает последующую сборку конструкций пола или крыши. Кроме того, снижается общая стоимость строительства.

Использование металлических балочных перекрытий широко распространено. Причина проста: металл доступен и очень прочен. Как правило, для изготовления конструкции используется высококачественная сталь. Важно знать, что для очень массивных домов, где нагрузка очень велика, используется стальная двутавровая балка. Таким образом, нагрузка распределяется максимально равномерно.

Важно обратить внимание на так называемые номера балок, которые указывают на размер. Например, балка под номером 10 может использоваться только как направленная балка, в то время как балка под номером 16 — это полноценная балка. Помимо стали часто используется алюминий. Он очень устойчив к вредным химическим воздействиям, но менее устойчив, чем сталь, к механическим воздействиям.

По этой причине стальные балки используются в основном в промышленных зданиях. В частном жилищном строительстве, напротив, чаще используются алюминиевые конструкции. Это объясняется не только легкостью материала, но и тем, что не требуется специальная антикоррозийная обработка. Если ни металлические, ни бетонные балки не являются для застройщика вариантом, стоит присмотреться к многослойным конструкциям. Это проверенный временем тип балочных элементов.

В основном, цельный сварной блок изготавливается из ели, кедра, сосны или лиственницы. Последний вариант является наиболее прочным и устойчивым к внешним воздействиям. Однако и весит он значительно больше своих аналогов. Клееная древесина оказывается гораздо более привлекательной, чем использование цельной древесины. Перед сваркой удаляются дефектные участки, благодаря чему конструкция становится более прочной и устойчивой.

Балки перекрытия — виды, особенности, устройство

Балки перекрытия — это несущие конструкции в доме, необходимые для распределения различных нагрузок от элементов и конструкций, расположенных выше: Мебель, верхние этажи, крыша. В зависимости от размеров здания и типа использования потолочные балки изготавливаются либо из металлических двутавровых балок, либо из более дешевых деревянных балок (цельных, клееных).

Для большинства частных домов перекрытия с балками являются более практичной и эффективной альтернативой монолитным перекрытиям.

Что такое балка перекрытия?

Балка перекрытия — это опирающаяся прямолинейная несущая конструкция с горизонтальным или наклонным расположением. Все нагрузки, создаваемые балками, передаются на колонны, которые могут быть стенами или колоннами, а затем распределяются на другие конструктивные элементы здания. Верхняя часть балки обычно служит полом для верхнего помещения, а нижняя часть — крышей для помещения, расположенного ниже.

Требования к балкам

Надежный потолок требует выбора конкретных параметров балок (длина, толщина, расстояние между ними), которые теоретически выводятся из специальных расчетов и, в свою очередь, зависят от материала, площади и формы сечения, а также типа крепления.

В частном строительстве деревянные балочные перекрытия особенно востребованы, поскольку обладают высокой прочностью, надежностью и простотой монтажа. Стальные, железобетонные и комбинированные варианты часто используются в промышленном строительстве и при возведении объектов, где нагрузка на балки высока.

Читайте ещё: Чем отличается арматура А400 от А500. А 500 арматура какого класса.

Однако во всех случаях перед началом строительных работ необходимо провести испытания:

Балку на прочность . То есть рассчитать совокупные нагрузки на перекрытие. Стандартные величины для чердачного перекрытия – 105 кг/м 2 , межэтажного – 210 кг/м 2 , в исключительных случаях до 400 кг/м 2 .
Балку на жесткость . То есть рассчитать балку на прогиб и он должен не превышать значений указанных в таблице:

Выполнить такую работу самостоятельно без специальной подготовки достаточно сложно. Поэтому если вас интересует расчет балок онлайн, вы можете узнать все необходимые значения в нашем функциональном калькуляторе. Программа не требует специальных знаний.

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Деревянные балки

Их часто выбирают в качестве перекрытий в домах из дерева, бруса, кирпича и домах из силикатных газоблоков для чердачных перекрытий, а также в случаях, когда нужно сэкономить материал или когда мощность фундамента не рассчитана на тяжелые перекрытия между этажами и неустойчивые полы на объекте.

Основным материалом для балок этого варианта является древесина лиственных и хвойных пород, которая тщательно высушивается и обрабатывается специальным образом для улучшения ее эксплуатационных и технических параметров. Стропильная крыша состоит из самих стропил, изоляции, рубероида и настила.

Преимущества

удобство и простота монтажа;
приемлемая стоимость;
незначительный вес изделия.

Недостатки :

высокий уровень огнеопасности;
подверженность поражению жуком-короедом;
возможное гниение конструкции с течением времени;
конструкция перекрытия по деревянным балкам применяется только до четвертого этажа.

Чтобы упростить расчет деревянных балок и выбор сечений и наклонов, мы приводим таблицу, которая поможет вам сделать предварительный выбор сечений для деревянных балок проема. Вам необходимо только составить нормативные нагрузки:

Во время сборки деревянные балки устанавливаются на поперечные опоры, которые могут представлять собой дополнительный брус или арматурную полосу, отлитую по периметру стены. Поперечные опоры служат для равномерного распределения нагрузки на стены, а затем на фундамент дома. Части балок, находящиеся в стенах, обматываются герметиком. Обычно используется рубероид, но концы не изолируются, чтобы балка могла «дышать».

Самое главное при выборе деревянной балки — тщательно отобрать качественную древесину, которая не имеет трещин и повреждений, хорошо просушена, пропитана против огня и гниения и имеет сечение балки, подходящее для данного здания.

В частном строительстве принято использовать монолитные бетонные плиты или другие виды более прочных плит на нижних этажах здания, а на верхних этажах, например, на чердаке, использовать балки. Это делается для снижения общей нагрузки на фундамент.

Стальные балки

Металлические балки перекрытия изготавливаются из высокопрочной легированной стали методом горячей или холодной прокатки. Они изготавливаются в виде двутавровых, ендовых или угловых балок, причем двутавровые балки являются наиболее распространенными и востребованными. Они могут укладываться как «плашмя», так и на ребра.

Преимущества

Технические характеристики – как не ошибиться при выборе

Деревянные балки эффективны при перекрытии проема 2,5-4 м. Максимальная длина — 6 м, но если проем длиннее, требуются контрфорсы или другие конструкции.

Балки крепятся к деревянным балкам с помощью стальных пластин, уголков и скользящих кронштейнов. При определении поперечного сечения в целях безопасности стандартно принимается общая нагрузка 350-400 кг/м2. Оптимальное соотношение высоты и ширины изделия составляет 1,4:1. Необходимая длина деревянных балок для перекрытий зависит от размера проема, который они будут перекрывать; кроме того, необходимо учитывать размер нахлеста на стену — не менее 12 см, на дерево — не менее 15 см.

Ширина балки колеблется в пределах 4-20 см, высота — 10-30 см, а диаметр древесины может составлять 11-30 см. В зависимости от размеров балки расстояние между штабелями составляет 0,3-1,2 м (обычно 0,6-1 м).

Расстояние между металлическими балками перекрытия составляет 1-1,2 м. Количество (размер) балок для нагрузки 400 кг/м2 выбирается в зависимости от ширины пролета и шага укладки. Так, для проема 6 м и шага укладки 1-1,2 м оптимально 20 двутавровых балок (высота 20, ширина 10 см); для проема 4 м, шаг укладки 1-1,2 м — № 12 (высота 12, ширина 6,4 см); для проема 3 м, шаг укладки 1-1,2 м — 10 (высота 10, ширина 5,5 см).

Современная балка из бетонного перекрытия может перекрывать проем 3-7,5 м и укладывается с шагом 1-1,5 м. Минимальная высота элемента составляет 1/20 длины проема, ширина рассчитывается исходя из соотношения 5:7 (5 — ширина, 7 — высота).

Размеры комбинированного типа панели могут быть различными. Для серии W самая большая длина составляет 6 м, серия L предлагает длину до 13,5 м. Основное различие между группами заключается в породе древесины. В первом случае это высушенный в печи строганный брус, во втором — брус, сваренный из отдельных элементов по специальной технологии, что придает конечному продукту большую жесткость, прочность и надежность.

Нюансы при расчете балки на прочность

Для расчета прочности балки на изгиб необходимо определить ее массу. Разрушительные деформации, такие как трещины, не должны возникать.

Наиболее важные факторы, которые необходимо учитывать при расчете на изгиб, уже были более подробно описаны выше. Чтобы выделить наиболее важные моменты, определяются следующие характерные данные:

Длина балки. Изменение её в меньшую сторону повышает устойчивость, и способность выдерживать повышенные нагрузки.
Материал изготовления. Самым крепким считается сталь. Далее, следует железобетон и замыкает цепочку древесина.
Поперечное сечение. Расчёт площади сечения даёт понимание того какая строительная балка пригодна для проведения тех или иных работ.
Способ крепления в несущих конструкциях. Этот пункт тесно связан с предыдущим. Наиболее прочное закрепление проводится при монтаже двутавровых балок.

Читайте ещё: Бетон класса В25. Бетон в25 какая марка бетона.

Важные рекомендации, которые стоит учитывать, выбирая балки

Еще раз можно сказать, что балка в конструкции является одним из основных элементов конструкции. Наиболее важным фактором для выбора балок в качестве несущих элементов является значение максимальной нагрузки под воздействием сдвигающих сил в вертикальном направлении.

В районах с нестабильными климатическими условиями и сильными смещениями грунта, представляющими сейсмическую опасность, расчет горизонтальных сдвигающих сил является обязательным.

Чтобы облегчить выбор данных для последующего применения, балки классифицируются по категориям, обозначая их буквами B, W и K соответственно:

Б – стандартные.
Ш – широкополочные.
К – колонные двутавровые балки.

Соблюдение рекомендаций необходимо для обеспечения долговечности и надежности конструкций на этапе строительства.

Балка: сущность, основные виды, целесообразность использования, рекомендации

Балка — это составной линейный элемент несущей конструкции, имеющий не менее двух точек опоры (поддерживаемых с обоих концов), работающий на изгиб. Основной целью использования балки является распределение весовой нагрузки всей конструкции. Наиболее распространенным применением является горизонтальное использование балки для уравновешивания вертикальной боковой нагрузки. В этом случае весовая нагрузка самой балки уравновешивается вертикальными элементами, горизонтальная поверхность которых образует точку опоры балки. Последующая компенсация осуществляется опорами конструкции, если нет дополнительных промежуточных элементов. Таким образом, промежуточная компенсация весовых нагрузок обеспечивает устойчивость и надежность всей конструкции.

На фото: двутавровая балка в конструкции крыши.

Существует множество официальных классификаций конструктивных элементов. Ниже приведены две наиболее объективные классификации.

Классификация строительных балок по виду материала

Стальная балка представляет собой поперечный или продольный элемент несущей конструкции, выполненный из специальной, углеродистой или низколегированной стали методом горячего или холодного металлопроката. Главное достоинство стальных балок: оптимальная степень прочности при работе на изгиб. Применяются при возведении конструкции, предполагающей повышенную весовую нагрузку или высокую степень опасности: подвесные пути, шахтные стволы и так далее.

Железобетонная балка представляет собой строительный элемент линейного типа, применяемый в несущей конструкции с целью перераспределения веса и повышения устойчивости всей конструкции и состоящий из композиционного материала: бетонная матрица, усиленная стальной арматурой. Железобетонные балки являются более дешевым аналогом стальных балок и применяются на объектах со стандартной весовой нагрузкой: жилищное строительство, возведение зданий промышленного типа.

Деревянная балка представляет собой элемент несущей деревянной или иной облегченный конструкции, выполненный из древесины. Широко применяется для возведения жилых и хозяйственных сооружения из дерева.

Классификация строительных балок по типу торцевого сечения

Сечение прямоугольного типа. Целесообразно в использовании в пролетах с малой длиной.
Сечение «L»-типа. Применение целесообразно при конструировании фасадов сооружений.
Стандартные и двускатные тавровые балки (сечение «T»-типа). Оптимально подходят для пролетов средней длины. В
Балка двутавровая. Имеют повышенную устойчивость и используются для длинных пролетов.
Сечение «V»-типа. Используются в качестве дополнительного элемента для усиления несущей конструкции.
Сечение «VT»-типа. Использование в качестве прогонов.

Двутавровые балки снова делятся на подкатегории:

Балка двутавровая с параллельными гранями полок. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 26020-83.
Стандартная двутавровая балка с углом наклона граней полок от 6 до 12%. Стандарты и размеры представлены ГОСТом 8239-89.
Специальная двутавровая балка, стандарты и размеры представлены ГОСТом 19425-74. Делятся на два подтипа с маркировкой: «M» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 12%; «C» — двутавровая балка имеет угол наклона граней до 16%.

Расчет прочности балки при работе на изгиб

Для расчета сопротивления деформации балки (т.е. веса, который может выдержать данный несущий элемент, не вызывая деформации или других факторов, ведущих к разрушению конструкции), необходимо учитывать несколько факторов, наиболее важные из которых следующие

Длина балки. Чем короче балка, тем большую нагрузку она способна выдержать.
Материал, из которого изготовлена балка. Сталь является наиболее прочным материалом.
Поперечное сечение балки (площадь и форма). Чем больше площадь, тем больше допустима нагрузка на изгиб.
Способ закрепления балки в несущей конструкции. Во многом зависит от формы сечения. Балка двутавровая крепится наиболее прочно.

Максимальная изгибающая нагрузка рассчитывается по формулам математики упругости. Для упрощения процедуры можно использовать калькулятор полотна, который на основе введенных данных выдает достаточно точное значение.