Деревянные балки перекрытия из клееного бруса

Рассмотрим основные виды деревянных балок, применяемых для устройства перекрытий в жилы домах.

Содержание:

1. Балки из цельной древесины;
2. Балки из клееных древесных волокон;
3. Двутавровые деревянные балки;
4. Преимущества и недостатки.

Балки из цельной древесины

Деревянные балки из цельной древесины при устройстве перекрытий используются редко, и тому есть несколько причин. Вот основные из них:

1. Несмотря на довольно высокую прочность дерева на растяжение вдоль волокон, наличие сучков и других дефектов способствует сильному снижению этого показателя при расчетах. 
2. Низкий модуль упругости древесины приводит к образованию больших прогибов в середине пролета. Особенно значителен этот эффект при пролетах от 4 метров и более. Так, если у стали и бетона модули упругости равны 200000 МПа и 23000 МПа соответственно, то у древесины всего 10000 МПа. В итоге, при расчетах прогиба получаем, что аналогом деревянной балки сечением высотой 200 мм и шириной 100 мм (момент инерции сечения 6670 см⁴) является металлический двутавр номер 12Б2 ( 318 см⁴ ) или 14Б1 ( 435 см⁴ ). Даже визуально, на распространенный в жилых помещениях 6 метровый пролет, такой балки, пусть и с шагом в 1 м, не достаточно.
3. Балки при усушке часто трескаются вдоль волокон, а это приводит к сильному снижению момента инерции сечения и соответственно, еще большему прогибу.
4. Подверженность гниению и биологическим вредителям.

Балки из клееной древесины

Но, продукты из клееной древесины снимают большинство негативных факторов, присущих природному материалу. Главное, структура балки становиться однородной. Если волокна в клееной балке ориентированы во всех направлениях, материал будет иметь одинаковую прочность во всех направлениях. К тому же, модуль упругости в зависимости от технологии производства возрастает с 10 до 14 тысяч МПа.

Таким образом, заменив предполагаемую балку из цельной древесины размерами сечения 200 на 100 мм, балкой из клееных волокон размерами 200 на 75 мм, получим меньший прогиб при меньшем сечении балки. И самое главное, получим страховку от растрескивания, дефектов цельной древесины и негативных биологический процессов.

Такой вариант уже можно рассматривать как полноценный аналог бетонным плитам перекрытия, которые успешно применяются при пролетах до 9 метров.

Размеры балок из клееного бруса:

• Длина до 13500 мм;
• Высота от 50 до 1200 мм;
• Ширина от 21 до 75 мм.

Объемный вес около 500 кг/м².

Двутавровые деревянные балки

Более оптимизированным с точки зрения экономии материала является применение двутавровых деревянных балок. Полки такой балки выполняются из того же материала, что и клееные прямоугольные балки. А стенкой служит панель OSB, толщиной 9-10 мм.

Недостатком таких балок является их значительная высота - от 240 мм. Поэтому целесообразнее применять их для помещений нежилого назначения - складов, сельскохозяйственных построек, павильонов, в чердачных помещениях. При устройстве перекрытий в жилых зданиях, высота перекрытия получается значительной, однако, для архитектурных решений, учитывающих эту особенность конструкции, можно применять деревянные двутавры и при устройстве межэтажных перекрытий и покрытий жилых домов. Например, если не подшивать потолок в помещении под таким перекрытием, а теплоизоляцию и звукоизоляцию перенести из пространства между балками в конструкцию пола, то визуально, можно перенести высоту потолков с нижней полки двутавра до верхней. Или, если высота помещения позволяет не экономить пространство на толщине перекрытия. Решения с открытыми балками будут уместны в домах, где дерево служит также и основным материалом для стен, но это уже из области архитектуры и дизайна.

Размеры деревянных двутавров, изготовленных по описанной технологии варьируются в следующих диапазонах:

• Длина до 13500 мм;
• Высота от 240 до 600 мм;
• Ширина полок от 64 до 89 мм.

Преимущества и недостатки

Недостатки деревянных балок из цельной древесины уже описаны вначале статьи. Перечислю кратко: большие прогибы при пролетах от 4 метров, склонность к растрескиванию вдоль волокон, подверженность биологическим факторам (гниение, жучки вредители), низкий модуль упругости. Осталось упомянуть недостатки усовершенствованных деревянный балок из клееной древесины.

1. Большая высота перекрытий. Если железобетонная плита имеет высоту от 120 до 220 мм, то деревянные балки для перекрытий имеют высоту сечения от 150-200 мм. Но, при этом, стяжка по бетонным плитам имеет меньшую высоту, а подшивка потолка под перекрытием не нужна. А деревянным балкам требуется как настил из досок по перекрытию (50 мм), так и подшивка потолка  под ним (15-20 мм). Кроме того, требуется выравнивание пола (еще примерно 50-100 мм). В результате, бетонное перекрытие вместе с конструкциями пола и потолка получается меньшей высоты чем аналогичное деревянное.
2. Высокая трудоемкость. Балки укладываются с шагом 800-1000 мм, затем, чтобы продолжать строительство на уровне второго этажа, нужно устроить черновой пол из досок. При устройстве бетонного перекрытия, этого не нужно.
3. Ограниченность применения при больших эксплуатационных нагрузках. Если современные сборные плиты из железобетона рассчитаны на 800 кг/м² полезной нагрузки, то деревянные конструкции, особенно при больших пролетах, такую нагрузка не понесут. Для жилых помещений расчет ведется от базовой величины полезной нагрузки 200 кг/м². При больших значениях, применять дерево нецелесообразно.

У деревянных конструкций есть и преимущества перед своими аналогами:

1. Малый собственный вес и следующая от этого возможность ручного монтажа балок (без аренды спецтехники). Например 6-метровая балка высотой 200 мм и шириной 75 мм из клееной древесины будет весить всего около 45 кг.
2. Понижение нагрузки на фундамент вследствие низкого веса конструкций. Фактор не очень значительный, тем не менее он есть. На квадратный метр перекрытия экономиться около 200 кг. Соответственно, при пролете 6 метров между несущими стенами, на погонный метр фундамента от одного перекрытия выигрывается около 600 кг. В случае применения ленточного фундамента, в зависимости от свойств грунта, экономится ширина подошвы фундамента на 5-10 см от каждого перекрытия.
3. Оптимальный вариант перекрытия в деревянном доме. Например, в доме, выполненном по каркасной технологии или в доме из бруса.