Двутавровые деревянные балки на основе ОСП3 (OSB3)

Двутавр считается наиболее эффективной формой поперечного сечения по использованию материалов.

Википедия: «…Балка двутаврового профиля в тридцать раз жёстче и в семь раз прочнее балки квадратного профиля аналогичной площади сечения…»

Мы производим деревянные двутавровые клееные балки на основе ОСП3 длиной 6, 9 и 13,5 метров в соответствии с ТУ 5366-002-05988921-2021.

Полки балок изготавливаются из сухой строганной сосны 1го или 2го сорта по ГОСТ 8486-86 влажностью не более 12% по массе и из бруса клееного шпона ЛВЛ (LVL) по ТУ 5366-052-6915009120-2013.

Стойки балок изготавливаются из ОСП3 (OSB3) толщиной 9 или 12 мм.

Клеевые системы по ГОСТ 33122-2014.

Заказать балки

Расчеты несущей способности двутавровых деревянных балок выполнены по методике, приведённой в разделах 5, 6 СТО 05988921-001-2021 и представлены ниже в разделе «Таблицы нагрузок».

Расчеты включают проверку прочности и жесткости от постоянных и полезных временных нагрузок с учетом положений СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Допустимая нагрузка на балку рассчитывается по предельному состоянию второй группы (ГОСТ 27751-2014) – максимальному допустимому прогибу (СП 20.13330.2016).

Это означает, что балка рассчитывается по пригодности к нормальной эксплуатации - допустимому прогибу, а не по потере несущей способности – разрушению, или переводя на язык ГОСТ 27751-2014 - предельному состоянию первой группы.

Говоря простым языком, это означает, что балка при нагружении сначала прогибается, а только потом ломается, поэтому нагружение ограничено максимально допустимым прогибом, а не нагрузкой которая ломает балку.

Максимальный допустимый прогиб, для нормальной эксплуатации балки перекрытия, установлен СП 20.13330.2016 и составляет L/250. Например, если длина балки 6 метров, то прогиб в центре, при максимальной нагрузке, не должен быть больше чем 6000/250 = 24 мм. При выполнении этого условия возможна безопасная и комфортная эксплуатация перекрытия - не будет вибраций, скрипов, ощущения «батута».

Внутренние усилия и прогибы определены с использованием основных положений сопротивления материалов и строительной механики.

Нагрузку, действующую на перекрытие, можно принять рекомендованную: 400 кг/м2 для междуэтажного и 200 кг/м2 для чердачного перекрытия, (250 кгм2 если нагрузка от крыши передается на перекрытие) или рассчитать самостоятельно, обратившись к положениям свода правил СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Рекомендуемый шаг установки балок: 0,4м и 0,6м для междуэтажных перекрытий и 0,6м - 0,8м для чердачных перекрытий и стропильных систем.

Снеговую нагрузку стропильной системы, для Вашего Региона, можно определить по таблице «К1» приложения «К» СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Для Тюмени нормативное значение веса снегового покрова составляет 160 кг/м2.

Заказать балки

Каждая партия (число изделий одной марки, не превышающее сменного выпуска) балок, изготовленных на нашем предприятии, подвергается испытанию нагружением на испытательном стенде в соответствии с требованиями ТУ 5366-002-05988921-2021.

Задачей испытания является установление фактической несущей способности по прочности и жесткости проверяемых образцов, с распространением полученных результатов на всю партию.

Испытание проводится по схеме двухточечного изгиба, гидравлическими домкратами, с регистрацией прогиба при нормативной нагрузке и нагрузке соответствующей разрушению балки.

Если в ходе испытаний, балка достигает предельного прогиба раньше, чем будет приложена предельная нагрузка, то балка не соответствует рассчитанной несущей способности.

В случае достижения предельного прогиба позже, чем будет приложена рассчитанная предельная нагрузка, балка считается принятой (прошедшей испытание), но нагружение продолжается до потери несущей способности балки (разрушения).

Результаты испытаний регистрируются в журнале испытаний и заносятся в паспорт качества, который является обязательным сопроводительным документом для каждой партии балок.

• 

  Экологическая чистота

  Двутавровая балка не выделяет никаких вредных веществ, не имеет запаха и не пылит – чистый, безопасный, безвредный, экологичный деревянный конструкционный материал.

• 

  Низкая теплопроводность

  У двутавровых балок самые низкими показатели теплопроводности среди других конструкционных материалов. Деревянные двутавры в сравнении с другими балками – самые «теплые».

• 

  Высокая прочность

  Двутавровая деревянная балка прочная жесткая и при этом чрезвычайно легкая. Данное сочетание позволяет добиться любых прочностных характеристик перекрытия подбором сечения и шага установки.

• 

  Пожизненная гарантия

  Качественная, собранная и склеенная с соблюдением технологии двутавровая деревянная балка, обеспечивает длительность срока службы клеевого соединения и деревянных элементов балки от 50-ти до 100 лет.

• 

  Стабильная геометрия

  Применение при изготовлении древесины влажностью по массе не более 12%, а также, ОСП3 И ЛВЛ(LVL) обеспечивает стойкость балки как к температурно-влажностным колебаниям так и их цикличности.

• 

  Бесшумность полов

  Совокупность характеристик : жесткость + прочность + стойкость балки как температурно-влажностным колебаниям и их цикличности + точная геометрия обеспечивают эксплуатации полов без скрипа и шума.

При длине пролета перекрытия больше 3х метров, по всей длине лаг перекрытия нужно устанавливать блокирующие поперечные связи - «блок-балки» потому, что...:

• «…Балка двутаврового профиля в тридцать раз жёстче и в семь раз прочнее балки квадратного профиля аналогичной площади сечения….Однако устойчивость двутавра к скручиванию очень мала — примерно в 400 раз меньше, чем у круглой трубы такого же сечения». Википедия
• …предложенные на нашем сайте способы выбора и расчета выполнены при условии действия равномерно распределенной нагрузки.
• …расчет сосредоточенных нагрузок выполняется по другим, отличным от предложенных способов подбора, для каждого случая индивидуальным, условиям.

«О сколько нам открытий чудных готовят просвещенья дух и опыт, сын ошибок трудных, и гений, парадоксов друг…» А.С.Пушкин

Итак, как бы это не казалось парадоксальным, но двутавровая деревянная клееная балка с полками из сосны и стенкой из ОСП3 толщиной 9 мм предпочтительнее (эффективнее) чем такая же балка с толщиной стенки 12 мм., как с точки зрения здравого смысла так и с точки зрения научных дисциплин «Сопротивление материалов» и «Строительная механика».

Более того, балка с полкой из сосны и стойкой из ОСП3 толщиной 9 мм прочнее чем такая же балка с толщиной стенки 12мм. Несмотря на то, что суммарная площадь сечения увеличивается, с увеличением толщины стенки, несущая способность снижается.

Почему так происходит?

Если посмотреть на изображение сечения балки, видно, что стойка из ОСП3 вставлена в паз (выемку) в поясе. Глубина паза при этом равна 20мм, а ширина равна толщине стенки (ОСП3).

Когда мы во время сборки балки, вставляем стенку из ОСП3 в паз фрезерованный в поясе, с точки зрения строительной механики и сопромата происходит следующее: из наиболее прочного элемента сечения – пояса, изымается более прочный же материал – сосна, и замещается менее прочным - ОСП3. Общая прочность сечения при этом снижается.

Так происходит потому, что элементы балки, полки и стенка, изготовлены из двух разных материалов с разными же механическими характеристиками: пояса изготовлены из сосны а стенка из ОСП3. При этом, собранные в балку элементы работают как единое целое сечение: напряжения, возникающие в сечении (пояса+стенка), при поперечном изгибе, взаимодействуют и уравновешивают друг друга.

Тем не менее характер, возникающих в поясах и стенке напряжений, разный: полки работают, главным образом, на растяжение и сжатие, а стенка, главным образом, на срез. В полках возникают, главным образом, нормальные напряжения, а в стенке, главным образом, касательные.

Значит и критические (предельные) напряжения поясов и стенки также будут различны: для поясов критической будет характеристика «Расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон», с значением для сосны Rсж=14 Мпа, а для стенки «Расчетное сопротивление срезу» с значением для ОСП3 = 6 Мпа.

Сравнив пределы прочности, 14 Мпа и 6 Мпа, очевидно, что материал поясов прочнее материала стенки более чем в 2 раза для данных условий.

Не забывая, что пояса и стенка работают в сечении как единое целое, уравновешивая напряжения, вернемся к вклеиванию в пояс стенки из ОСП3, в предварительно фрезерованный в поясе паз.

Итак: учитывая, что материал полки больше чем в два раза прочнее материала стенки, происходит следующее - из наиболее прочного элемента сечения - пояса, фрезерованием паза, изымается более прочный материал – сосна, и замещается менее прочным материалом, вставкой стойки из ОСП3. Общая прочность сечения, как мы уже сказали, при этом снижается.

Однако, с увеличением высоты сечения балки, увеличивается высота и площадь сечения стенки, увеличивая тем самым сопротивление срезу. На высоте сечения 300 мм ослабляющие и усиливающие факторы сечения уравновешиваются.

Сечения Балки высотой от 350 мм и выше, показывают увеличение несущей способности для стенки толщиной 12мм относительно толщины 9мм, но прирост этот настолько незначителен, что он не оправдывает удорожание, которое влечет за собой применение более толстого (12мм) ОСП3.

Логику ответа на аналогичный вопрос, для балки с поясами из сосны, мы описали в разделе выше. Эта же логика применима и для балки с поясом из ЛВЛ, но вывод будет другим: применение поясов из ЛВЛ (LVL) бруса в балках с стенкой из ОСП3 толщиной 9мм – нерационально.

Дело в том, что, ЛВЛ почти в два раза прочнее чем брус из сосны: Rсж для ЛВЛ(LVL)= 27 Мпа, Rсж сосны=14 Мпа.

Значит и критические (предельные) напряжения поясов и стенки также будут различны: для поясов критической будет характеристика «Расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон», с значением для сосны Rсж=14 Мпа, а для стенки «Расчетное сопротивление срезу» с значением для ОСП3 = 6 Мпа.

Испытания балок с полкой из ЛВЛ показали: несмотря на двукратное увеличение прочности поясов, несущая способность балки увеличвается несущественно (для балки со стенкой t=9mm): в ходе испытаний разрушение происходит в наиболее слабой точке сечения, при этом расчеты показывали, что при данной разрушающей нагрузке напряжение в поясах из ЛВЛ (LVL) достигало лишь 30% от максимально допустимых.

Для рационального использования прочности ЛВЛ и выполнения условия одновременного наступления разрушающих напряжений в поясах и стенке, рациональным, с точки зрения эффективного использования дорогостоящих конструкционных материалов, является применение ОСП3 толщиной 12-15 мм.

Важные свойства деревянных двутавровых клееных балок – длительная прочность и стойкость к действию тепла, мороза, влаги и цикличности температурно-влажностных воздействий. Клей не должен быть «ползучим» при постоянном действии нагрузки.

Длительную, 50-100 лет, прочность и стойкость обеспечивают клеевые системы на основе меламиновых и резорциновых смол по ГОСТ 33122-2014, при условии соблюдения технологии склеивания.

• Жесткость полов

  Нет прогибов, «гулкости» и «батутности»

• Прокладка коммуникаций

  Прокладка через отверстия в стенках балок

• Универсальность применения

  В конструкциях стен, пола и потолка

• Низкий вес конструкции

  И удобство монтажа

• Легкость обработки

  Обычными плотницкими инструментами

• 

  Экологическая чистота

• 

  Низкая теплопроводность

• 

  Высокая прочность

• 

  Пожизненная гарантия

• 

  Стабильная геометрия

• 

  Бесшумность полов