Существует множество видов балок. Их разделяют по назначению: фундаментные, для перекрытий, опорные; по материалу: стальные, деревянные, железобетонные. В большинстве случаев вся информация заложена в обозначении элемента, но понятна она только специалистам. Чтобы выяснить, что скрывается за аббревиатурами в названиях, как узнать размеры балок, определить вес, нужный вид, рассмотрим основные категории строительных изделий.
Общее понятие
Балка – горизонтальный несущий элемент конструктивной системы, имеющий от одной до нескольких точек опоры. Она может перекрывать как один (разрезная), так и несколько пролетов (неразрезная). По материалу балки разделяют на:
- Металлические (стальные).
- Деревянные.
- Железобетонные.
Их применяют в строительстве в качестве несущих конструкций, работающих на изгиб, и в машиностроении (например, как элемент мостового крана).
Металлические балки
Самая большая группа. Классификация, по которой можно получить общее представление о балках из металла:
1. По рабочей схеме:
1.1. Однопролетные (разрезные).
1.2. Многопролетные (неразрезные).
1.3. Консольные (с одной опорой в виде защемления).
Разрезные являются наиболее удобными для изготовления и монтажа в сравнении с многопролетными. Неразрезные балки целесообразно устанавливать на надежные опоры, где нет опасности неравномерного их проседания.
2. По виду сечения:
2.1. Прокатные (однотавровые, двутавровые, сквозные).
2.2. Составные: сварные, болтовые, клепаные.
Самыми распространенными в применении считаются балки двутавровые – они просты при производстве и универсальны в использовании. Далее именно их и рассмотрим.
Параметры балки двутавровой
Металлические изделия отличаются своей надежностью и высокими техническими показателями. Двутавровые балки – не исключение. Их относят к разряду сортового проката, производство ведется по техническим условиям. В свою очередь, ТУ опираются на требования, которым должна соответствовать балка: ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества» их регламентирует.
По виду профиля балки могут быть:
1) С параллельными полочками:
1.1) Нормальные (Б).
1.2) С широкой полочкой (Ш).
1.3) Колонные (К).
В наименовании изделия вид профиля всегда зашифрован. Например, балка 20б1 размеры подразумевает такие: высота 20 см, Б – нормальная, ширина полочки – 100 мм (10 см).
2) С уклоном внутренних граней:
2.1) Обычные – 6-12% уклона.
2.2) Специальные: М – для подвесных путей кранов и другого оборудования (≤12%).
2.3) С – для армирования стволов шахт (≤16%)
Балка двутавровая: размеры и вес
Данные величины зависят друг от друга, а также от типа стали, примененного для производства. Чтобы определить их, необходимо воспользоваться справочными таблицами. Где их взять?
Существуют сортаменты на основе ГОСТов 8239-89, 19425-74, 26020-83. По типу профиля выбирайте соответствующую таблицу, найдите в ней необходимые размеры балок, для каждого конкретного случая дана масса изделия на 1 погонный метр. Данная величина считается справочной, используется в расчетах, но на деле может незначительно отличаться от фактической (если производство ведут по ТУ).
Например: балка 20б1. Размеры по сортаменту: высота – 200 мм, ширина – 100 мм, толщина стенки – 5,6 мм, размер полочки – 8,5 мм, радиус закругления внутренней грани – 12 мм.
Балка двутавровая, размеры и вес которой указаны в таблице, является эталоном для данного вида. При покупке изделий производитель обязан представить информацию о фактических параметрах элементов клиенту.
Деревянные балки
Наиболее часто применяются в строительстве домов как элементы перекрытия полов, этажей, отделочного слоя потолка, как часть конструкции ферм, стропил для устройства крыш. Элемент представляет собой брус прямоугольного сечения с параметрами по высоте – 140-250 мм, по ширине – 50-160 мм. Длина может составлять от 2 до 5 метров (без учета величины опирания).
По составу брус может быть как цельным, так и клееным (многослойным). Для производства используют хвойные породы деревьев, поскольку они обладают хорошей эластичностью и работают на изгиб, что важно для несущих горизонтальных элементов.
Размеры деревянных балок зависят от величины нагрузки на будущее перекрытие, от типа заполнения объема конструктивного элемента (утеплители, накаты), от величины пролета. Все эти параметры регламентирует ГОСТ 4981-87 «Балки перекрытий деревянные».
Особенности установки
Перед применением деревянные элементы обязательно обрабатывают антисептическими составами, предотвращающими гниение, повреждение микроорганизмами и грызунами, а также повышающими огнестойкость брусьев.
Элементы перекрытий устанавливают в специально устроенные гнезда при ведении каменной кладки либо посредством врубки в верхний венец конструкции стен из различных деревянных материалов. Установку производят от крайних к центральным брусьям. Опорный конец должен быть не короче 15 см.
- При укладке бруса на наружные стены свободные концы спиливают под 600, обрабатывают антисептиками и защищают рубероидом или толем.
- При заделке балки в каменную кладку, конец бруса необходимо просушить и обработать битумом, чтобы предотвратить его гниение.
- Заполнять пространственную нишу в стене следует утеплителем. Можно организовать деревянную коробку.
- В толстых стенах обязательно нужно оставлять вентиляционный канал, по которому будет удаляться влага из свободного конца.
- При тонких стенах (до двух кирпичей) пространство в нишах допустимо заполнять цементным раствором.
- На внутренние стены балки укладывают на рубероидную прослойку.
Брус может быть заменен на бревно, диаметр которого соответствует высоте прямоугольного сечения элемента. Это экономично с точки зрения покупки материала, но стоит помнить, что фиксация должна производиться особым образом при помощи анкеров с заделкой в стены.
Железобетонные балки
Широко применяются в крупном строительстве жилых и общественных зданий.
Классифицируют балки по нескольким параметрам, основным можно считать разделение по назначению и виду сечения одновременно:
- Фундаментные. Применяются для устройства оснований промышленных объектов и жилых домов в зонах повышенной сейсмической активности. Могут иметь Т-образный профиль или сечение в виде трапеции.
- Стропильные двухскатные или односкатные системы служат для устройства перекрытий крыш в производственных и фермерских комплексах. Имеют выступы для крепления рельсов.
- Прямоугольные балки с различными конфигурациями (однотавры, двутавры, L- и T-образные профили) служат для перекрытия пролетов фасадов, перекрытий длиной до 18 метров.
Размеры балок зависят от их назначения и имеют разные параметры. Например, стропильные конструкции имеют длину до 24 м, а рядовые элементы перекрытий могут опираться на пролет до 18 м. Остальные параметры определяются индивидуально для каждого изделия.
Размеры балок перекрытия можно узнать в каталогах Госстандарта или у конкретных производителей, поскольку они могут различаться. ГОСТ 20372-90 «Балки стропильные и подстропильные железобетонные» определяет основные требования к изделиям, материалам и армированию конструкции, на этой основе предприятия создают ТУ.
Основной расчет
Все строительные конструкции в советское время были разделены на серии. Существуют унифицированные каталоги ЖБИ, в которых приведены все виды и размеры блоков, балок, плит, производимых на заводах разных регионов. В табличных сводках представлены размеры всех частей элементов, их расчетная масса. Данная литература до сих пор может использоваться как справочная при проектировании зданий, но инженеры обязательно сравнивают данные ЖБИ с наличием таких изделий у современных поставщиков.
Существует несколько принципов, по которым обсчитывают балки железобетонные. Размеры должны соответствовать таким параметрам:
- Высота составляет не менее 5% от длины перекрываемого пролета.
- Ширину балки определяют соотношением 5:7 (ширина к высоте).
- Армирование изделия производят по схеме: 2 прута снизу и сверху (сопротивление прогибу). Для каркаса берут стальные стержни диаметром 12-14 мм.
Таким образом можно определить требуемые размеры балки для конкретного участка.
