Что такое напольные балки и как они работают?

В Соединенных Штатах инженерные деревянные двутавровые балки становятся все более распространенными в жилищном строительстве по нескольким причинам. Например, они могут быть более рентабельными, чем размерные пиломатериалы, особенно при большей длине; они могут охватывать большие расстояния без вертикальных опор; расстояние может быть больше по центру, что уменьшает количество материала; они легче и проще в обращении; и они более прямые, без венчания.

Все это хорошо и для строителя, и для домовладельца, который может гордиться меньшим потреблением пиломатериалов и экологичностью инженерной древесины. А как же безопасность жизни пожарных? Как легкие конструкционные опорные балки выдержат воздействие тепла и пламени?

За 31 с лишним года службы в пожарной службе я ни разу не беспокоился о структурной целостности пола, на котором работал, будь то продвижение шланга в пламя или проведение первоначального первичного осмотра в условиях сильного задымления. Каждый жилой этаж был сложен из массивного мерного бруса. Конструктивная устойчивость такого массивного пола позволила пожарным выполнить все этапы структурного тушения пожара: первичный, вторичный и третичный поиски; спасение и эвакуация пассажиров; пожаротушение; определение перемещения и распространения огня; капитальный ремонт и спасение; и защита от вторичного повреждения огнем. Снова и снова для оккупированных жилых помещений применялась одна и та же рутинная стратегия и тактика внутренних атак. Эта спланированная и скоординированная атака может варьироваться в зависимости от типа помещения и силы пожара.

Время не на нашей стороне. Система пола, построенная из этих инженерных продуктов, может разрушиться в течение нескольких минут после воздействия. Легкая конструкция представляет две основные проблемы: очень быстро движущиеся, очень горячие пожары, особенно когда речь идет об виниловом наружном сайдинге; и быстрое обрушение пола и крыши при воздействии огня и/или высокой температуры на фермы или деревянные балки двутавровой балки.

Следующая информация предоставлена Национальным институтом стандартов и технологий (NIST): «Прогнозирование возможного обрушения конструкции — одна из самых сложных задач, стоящих перед руководителем аварийно-спасательных служб на месте пожара. Как правило, отсутствие информации о конструкции здания, размере пожара, месте возгорания, времени горения, состоянии здания, топливной нагрузке и весовой нагрузке пола делает задачу практически невыполнимой. На разрушение конструктивных элементов влияет множество факторов — нагрузка на перекрытие, интенсивность пожара, продолжительность горения, предел огнестойкости деревянной сборки, состоящей из деревянных двутавровых балок или деревянных ферм, защищенных полудюймовым гипсокартоном (20-минутный предел), огнестойкость и способность элемента конструкции выдерживать свою нагрузку во время реального пожара».

Сегодня перед пожарной службой стоит новая опасная для жизни дилемма: вероятность обрушения и структурная устойчивость инженерных конструктивных элементов при воздействии тепла и огня. В четырех недавних пожарах в четырех штатах пять пожарных погибли в результате пожаров в жилых домах из-за обрушения несущего пола. Общим в этих инцидентах было место возгорания, которое возникло в подвальном помещении, легкая жилая конструкция, тип системы перекрытий, состоящей из деревянных двутавровых балок, используемых в качестве балок перекрытий, и ферм перекрытий с открытой стенкой. Не было огнестойкого теплового барьера на нижней стороне незащищенных инженерных двутавровых балок или ферм перекрытий с открытыми мостиками.

Следующая информация взята из недавнего отчета Национального института безопасности и гигиены труда (NIOSH) о расследовании гибели пожарных: «Испытания, проведенные Институтом пожарной службы Иллинойса при Университете Иллинойса, показали, что спроектированные деревянные двутавровые балки могут выйти из строя всего за четыре минуты и 40 секунд в контролируемых условиях». В то время как объективные исследования наработки на отказ различных легких систем напольных покрытий, используемых сегодня, проводились только в ограниченных случаях, данные двух исследований предполагают и, по-видимому, подтверждают тот факт, что спроектированные двутавровые балки быстро теряют прочность и целостность при повреждении и ослаблении под воздействием тепла. воздействия и воздействия пламени. Ослабленную балку пола может быть трудно обнаружить сверху, так как поверхность пола может казаться неповрежденной.

Другие испытания деревянных двутавровых балок, проведенные в Калифорнии, показали, что время отказа составило три минуты 20 секунд. Испытания деревянных ферм с параллельными кордами с открытой стенкой показали, что время разрушения составляет от одной минуты 20 секунд до 10 минут. Это означает, что пол может находиться в режиме обрушения до прибытия, просто ожидая дополнительного веса пожарного. Ослабленную балку пола может быть трудно обнаружить сверху, так как поверхность пола может казаться неповрежденной.

Пожарные, которые работают на этажах над поврежденными огнем инженерными двутавровыми балками, могут провалиться через ослабленный пол и попасть в ловушку огня внизу. Этот сценарий похож на ходьбу по тонкому льду. Дни заряда в горящем здании должны быть сокращены. Перед совершением атаки необходимо провести тщательную оценку на 360 градусов. Задайте себе эти простые вопросы: Каков тип системы пола и/или крыши? Какова интенсивность пожара и местонахождение? Какая нагрузка на пол? Элементы конструкции защищены термобарьером? Какова продолжительность пожара до и после прибытия? Если ответ на любой из этих вопросов «не знаю», то ответ прост — конструктивные элементы этого легкого пожарного сооружения могут быть повреждены. Правила изменились, поэтому пожарной службе приходится адаптироваться. Это суть.

Какая операционная стратегия должна быть реализована для легкого строительства? Как изменится наша тактика, чтобы обеспечить безопасность пожарных? Рассмотрим эти моменты:

Улучшенные строительные нормы. Прежде всего, мы должны ввести строгие поправки в строительные нормы и правила. Лучшая защита – это обязательная спринклерная система. Двутавровые балки из инженерного дерева, фермы из листовой стали, фермы без косынок или другие виды легких инженерных балок перекрытий, фермы и размерные пиломатериалы должны быть защищены как минимум в течение одного часа. FDNY использует систему диспетчеризации критической информации (CIDS) для передачи соответствующей информации, используя адрес для этого конкретного здания. Облегченная конструкция, своеобразная планировка или другая важная информация сообщается реагирующим подразделениям до прибытия. Эта информация также передается от диспетчера по запросу.
До планирования. Предварительный план всех новых и существующих построек, как жилых, так и коммерческих. Этот предварительный план должен включать оперативный план, которому должны следовать пожарные, без исключений. Сегодня пожарные должны учитывать анализ рисков — это ваша жизнь, а не обрушение и запутывание. Мы должны провести осторожную, спланированную и скоординированную атаку, если это возможно. Стандарт Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) 1710 гласит, что для двухэтажного дома площадью 2,000 квадратных футов с подвалом требуется как минимум 17 пожарных для работы при структурном пожаре.
Исходная информация. Зная тип сооружения, готовы ли заряженные шланги, имеется ли надежное и достаточное водоснабжение, местонахождение и степень пожара, время, в течение которого горит сооружение до и после прихода, а также размер – вверх по прибытии на место происшествия. То, что огонь вырывается из окон на первом этаже, не означает, что это источник огня. Возгорание могло начаться в подвале или подвале ниже и распространяется на первый этаж. Это также может означать, что пол может находиться в режиме обрушения, просто ожидая дополнительного веса пожарного.
Нагрузка на пол. Джо домовладелец решает установить аквариум на 135 галлонов. Вода весит более 1,100 фунтов, поэтому добавьте к этому вес резервуара, различных камней и 200 фунтов гравия. Этот вес приходится на две или три балки перекрытия. Давайте добавим 54-дюймовый широкоэкранный телевизор, секционный диван, стенку из прессованного ламината, а также различные торцевые столики и лампы на пол, выложенный керамической плиткой. Как вы думаете, какой вес приходится на эту площадь пола? Хорошая догадка составляет около 1 ½ тонны.

Я хотел бы получить информацию с мест, если бы в вашем отделе были пожары в легких конструкциях, которые привели к серьезным травмам в результате обрушения пола, потолка или крыши или другого необычного события. Пожалуйста, напишите мне по адресу jober73@optonline.net.

ДЖОЗЕФ Т. БЕРРИ прослужил 31 год в FDNY, где он работал пожарным в Ladder Company 24 в центре Манхэттена, прежде чем его повысили до лейтенанта, и работал в Южном Бронксе в Engine Company 73 и Ladder Company 42. Он работал на Лестницы 3 Бюллетень: Тактика пожаротушения в многоквартирных домах и лестницах 5 Бюллетень: Частные дома и здания из коричневого камня. Берри был членом комитета по безопасности отдела 6 и пяти комитетов по расследованию смертей при исполнении служебных обязанностей. Он также работал над руководствами отдела легкого жилищного строительства и пожарных-стажеров.

Что такое напольные балки и как они работают?

Балки перекрытий — это горизонтальные конструктивные элементы, перекрывающие открытое пространство, часто между балками, которые впоследствии передают нагрузку на вертикальные конструктивные элементы. Эти балки, часть системы пола, несут вес всего внутри комнаты, включая стены, мебель, технику и даже людей.

Чаще всего расстояние между лагами пола составляет 16 дюймов по центру, но это может варьироваться в зависимости от строительных норм и требований конструкции в плане.

Балки перекрытия помогают распределить нагрузку на конструкцию. Когда вес прикладывается к полу и балке, древесные волокна в нижней части балки подвергаются так называемому натяжению. Верхние волокна идут на сжатие, и это способствует равномерному распределению нагрузки.

Анатомия напольной рамы

Прежде чем строить каркас, убедитесь, что земля уплотнена, а фундамент прочный. Вот основные компоненты каркаса пола (примечание: это не полный список всего, что входит в каркас пола):

блокирование – Перемычки состоят из небольших деревянных секций, скрепленных между балками. Это обеспечивает так называемую боковую устойчивость.
Балки перекрытия – Перемычка или краевая балка используются для обрамления проема в полу. Обеспечивает боковую устойчивость.
Балки перекрытия – Балки перекрытий – это большие деревянные элементы каркаса, расположенные на своих узких концах. Они расположены равномерно и соединены с подоконником. К этим балкам крепится черновой пол, который несет вес нагрузок на стены.
Подоконник – Пороговая пластина крепится к верхней части фундамента, обычно сделанного из обработанной древесины. Лаги крепятся к подоконнику.
Опорная балка – На опорную балку, также известную как центральная балка, опираются балки первого этажа, если длины балок недостаточно для проникновения между стенами фундамента.

Читайте также:

1,000 бесплатных схем вязания крючком.

Типы лаг пола

Существует несколько различных размеров и типов напольных лаг. Наиболее распространены размеры 2×8, 2×10 и 2×12.

Твердые пиломатериалы

Массивные деревянные балки представляют собой смежные доски, обычно сделанные из старых деревьев. Расстояние между ними зависит от таких факторов, как порода, размер доски, интервал и прогиб. Массивные деревянные балки на строительной площадке все еще распространены, но запасы деревьев истощаются, и использование более молодых деревьев для балок может привести к деформации древесины.

Плюсы

Прослужит дольше во время пожара
Дешевле, чем инженерные решения

Минусы

Не экологически чистые
Ограниченное расстояние пролета

I-балки (TJI Joists)

I-образные балки, также известные как TJI-балки, получили свое название, потому что они похожи на заглавную букву I. Различные части I сделаны из разных материалов. Верх и низ часто изготавливаются из дерева или ламинированного шпона. Центральная опора обычно изготавливается из фанеры или ориентированно-стружечной плиты (OSB).

Плюсы

Пролеты длиннее, чем у массивной древесины
Легче для облегчения маневрирования

Минусы

Сбой быстрее в огне
Стоит дороже

Фермы перекрытий Open-Web

В фермах перекрытия с открытой стенкой используются консольные деревянные детали, которые помогают выдерживать нагрузки на перекрытие. Многим строителям нравятся эти фермы, потому что они не должны измерять и делать отверстия для таких вещей, как трубы и электрические провода.

Плюсы

Более прочная конструкция, чем двутавровые балки
Еще более длинные пролеты
Может разместить HVAC, сантехнику и электричество без резки

Минусы

Иметь определенную длину — нельзя обрезать
Более высокая стоимость

Расчет размеров балки

Определить глубину, необходимую для балки перекрытия, можно с помощью простого расчета: половина пролета плюс два. Например, если у вас есть пол в комнате шириной 16 футов, вы должны разделить это число пополам (восемь), а затем добавить два, чтобы получить 10. Следовательно, глубина балки должна быть 10 дюймов.

Заключение

Половые балки выполняют тяжелую работу в комнате, поддерживая пол и все, что находится в комнате. Важно правильно выбрать лаги пола (материал, размер и т. д.) в соответствии с вашими конкретными потребностями. Однако, хотя существуют таблицы пролетов и калькуляторы, помогающие определить потребности в балках, инженер-строитель должен рассчитать требуемые характеристики балок в соответствии с проектом здания, а также местными строительными нормами.

Инженерные балки перекрытий: полное руководство

Инженерные лаги пола – это балки, изготовленные из комбинации традиционной древесины и инженерной древесины, что дает им преимущества по сравнению с традиционными лагами. Преимущество использования инженерных деревянных балок заключается в том, что они могут иметь длину до 60 футов. Традиционные деревянные балки все чаще заменяются деревянными балками.

Они представляют собой прямоугольные панели или фермы и устанавливаются под полами и крышами с целью обеспечения поддержки этих конструкций.

Спроектированные балки легкие по весу и просты в установке, хотя стоят немного дороже, чем традиционные балки.

Они бывают как прямоугольными, так и I-образными. Более распространенным и предпочтительным вариантом является двутавровая балка.

Инженерные балки также бывают в виде ферм, которые широко используются в крупномасштабных проектах.

Их можно разрезать на требуемые размеры из-за их больших пролетов и легкого веса.

Одной партии инженерных балок обычно достаточно для строительства целого дома.

Что такое инженерные балки перекрытия?

Инженерные балки перекрытий используются для несения структурных нагрузок и используются в качестве опор для полов и кровельных систем в жилом строительстве.

Они изготавливаются из смеси искусственной древесины и традиционных пиломатериалов, образуя смесь, которая одновременно легче и прочнее.

Обычно наиболее распространенной формой, придаваемой инженерным балкам, является двутавровая балка. Тем не менее, ферменные балки также с готовностью используются в более крупных проектах.

Как и двутавровая балка, двутавровая балка состоит из двух полок сверху и снизу и стенки между ними.

Эта конфигурация используется для эффективного сопротивления нагрузкам на балку.

Таким образом, можно утверждать, что двутавровые балки являются наиболее практичной формой для использования в строительстве.

Какие существуют типы инженерных лаг пола?

Как правило, существует два типа инженерных балок перекрытий, которые часто используются в системах перекрытий и крыш:

Деревянные двутавровые балки с размерными верхними и нижними полками из пиломатериалов и стенкой из ориентированно-стружечной плиты (OSB).
Открытые паутинные фермы, состоящие из деревянных лямок, удерживаемых металлическими пластинами.

Деревянные двутавровые балки

Двутавровые балки находят широкое применение в крупномасштабном строительстве. Их форма отлично противостоит поперечным силам и изгибающим моментам.

Гибкость этих балок также позволяет легко регулировать их длину. Двутавровые балки стоят меньше, чем другие альтернативы.

Они не достигают пролетов, возможных для ферм с открытой стенкой, но с ними легко работать.

Однако пределы пролета традиционных деревянных балок ниже по сравнению с двутавровыми балками.

Прокладка электропроводки и сантехнических каналов через двутавровые балки также вызывает затруднения из-за наличия полотна OSB.

Отверстия могут быть просверлены в двутавровых балках, но их размеры и расстояние ограничены.

Открытые веб-фермы

Открытые фермы представляют собой улучшенную версию инженерных балок. Они предлагают определенные преимущества в крупных проектах.

Во-первых, они могут пролетать длиннее, чем двутавровые балки.

Открытые фермы имеют отверстия в лямках, через которые проходят провода и воздуховоды.

Затраты и время проектов с использованием ферм с открытой стенкой могут быть значительно сокращены, поскольку в них не нужно сверлить отверстия, но в них есть отверстия для прохода электрических и сантехнических каналов.

Если ферму необходимо заменить во время строительства, это может привести к задержкам проекта, поскольку они изготавливаются на заказ для проекта.

Даже открытые поперечные балки требуют ободной доски или ленточной балки на конце для надлежащей передачи нагрузки и устойчивости.

Их длину можно укоротить, но только под наблюдением инженера.

В целом, спроектированные фермы идеально подходят для крупномасштабных проектов с большим бюджетом.

Что лучше I-образная балка или ферма Open Web?

Почему инженерные двутавровые балки становятся все более популярными?

Двутавровые балки становятся довольно популярными в жилищном строительстве.

Они предлагают несколько практических преимуществ по сравнению с традиционными балками из пиломатериалов из-за их больших пролетов.

Например, 2 × 6 может охватывать около 12 футов без поддержки, что намного меньше, чем 60 футов, предлагаемых инженерными балками.

Например, вам потребуется только половина спроектированных двутавровых балок для удовлетворения ваших строительных требований по сравнению с традиционными балками из-за их большой длины.

Специализированные лаги значительно ускоряют процесс монтажа. Принимая во внимание, что в случае традиционных балок опоры колонн необходимо установить в середине комнаты для поддержки дополнительных элементов балки.

Двутавровые балки также намного лучше уменьшают подпрыгивание пола по сравнению с деревянными балками.

Как устанавливаются инженерные балки?

Процесс монтажа изготовленных лаг достаточно прост.

Они должны опираться на стену блока для основной опоры с обеих сторон.

Если они опираются на обрамление, то их фланцы требуется прибить к дереву.

Длинные пролеты инженерных балок не нуждаются в поддержке посередине, если только не требуется усиление.

Они устанавливаются за один раз и поддерживаются на концах стеной.

Процесс проще в отличие от традиционного монтажа размерного бруса, где необходимо установить опору посередине пролета.

Можно ли просверливать отверстия в спроектированных двутавровых балках?

Спроектированные деревянные балки довольно ограничены, когда дело доходит до сверления в них отверстий. Полки двутавровой балки нельзя сверлить.

Стенка двутавровой балки используется для сверления отверстий, но только по стандартам.

В соответствии с Международным жилищным кодексом (IRC), раздел R502.8.2, отверстия должны быть просверлены в стенке на расстоянии 1/8 дюйма от фланцев.

Диаметр отверстий может быть до 1.5 дюймов.

Они должны располагаться на расстоянии, равном удвоенному диаметру, от центра соседнего отверстия.

Отверстия другой формы, такие как прямоугольные отверстия, также могут быть просверлены в стенках балок.

Можете ли вы заменить инженерные балки?

Нецелесообразно заменять всю панель балок. Удаление панели балки будет означать удаление поддержки ваших полов.

Следовательно, если не установлена временная опора, не рекомендуется удалять инженерные балки пола.

Кроме того, отсоединить установленную панель непросто.

По этим причинам укрепление деревянных балок предпочтительнее их замены.

Как укрепить инженерные балки?

Существует несколько способов укрепления балок, используемых в системах деревянных полов.

Один из методов заключается в обеспечении опоры балки-колонны в середине пролета балочных панелей, поддерживающих пол.

Несмотря на свою эффективность, этот метод может уменьшить пространство самой комнаты.

Другой метод состоит в том, чтобы объединить панели балок с большим количеством балок с одной или обеих сторон. Это обеспечивает дополнительную прочность балочным системам.

Гвозди используются для соединения балок друг с другом. Сестринство — довольно распространенный подход, используемый для укрепления балок.

Блокировка балок и перекрытие — это другие методы, используемые для укрепления инженерных балок и снижения вибрации пола.

Другой способ — использовать металлическую обертку, поддерживающую деревянные балочные панели. Обмотка передает нагрузку от центра к концам балок.

Сталь также может использоваться для непосредственного усиления панелей. Это значительно увеличивает долговечность лаг.

Наконец, фанерная обшивка также может использоваться для уменьшения отскока и увеличения прочности деревянных балок.

Сколько стоят инженерные лаги пола?

В среднем инженерная балка стоит около 40 долларов за пролет 16 футов. Стоимость инженерной балки зависит от ее длины.

Это также зависит от наличия типа балки.

Например, двутавровая балка с полками 2 × 3 более распространена и легкодоступна, по сравнению с двутавровыми балками с полками 2 × 4 встречается редко и, следовательно, будет стоить дороже.

Безопасны ли инженерные балки в использовании?

Безопасность деревянных панелей инженерных балок зависит от приложенной нагрузки.

Если приложенная нагрузка находится в пределах пределов напряжения балки, то балка будет функционировать безопасно.

Также важно обеспечить правильный путь для передачи нагрузки. Концы балок должны опираться на достаточную площадь торцевых стен.

Если площадь опоры опорных балок меньше 3 дюймов, панели потеряют половину своей несущей способности.

Таким образом, рекомендуется, по крайней мере, обеспечить опорную площадь 3 дюйма, чтобы обеспечить эффективную передачу нагрузки.

Для обеспечения безопасности систем перекрытий и крыш общепринятой практикой является установка дополнительных панелей балок, чем требуется.

Со временем балки неизбежно деградируют и теряют способность противостоять нагрузкам.

Хотя есть способы укрепить балки пола, которые уже пришли в негодность, периодическое техническое обслуживание является лучшим решением.

Спроектированные двутавровые балки находятся в невыгодном положении, когда речь идет о пожарной безопасности.

Это не означает, что они более склонны к возгоранию, а скорее то, что в случае пожара инженерная древесина, скорее всего, сгорит легче и быстрее.

Это связано с тем, что стенки инженерных двутавровых балок изготавливаются из ориентированно-стружечной плиты (OSB).

Являются ли инженерные балки устойчивыми?

Инженерные балки изготавливаются из смеси различных местных пород дерева. Они требуют меньше материала и поэтому просты в изготовлении.

Необходимые материалы также легко доступны.

Быстрое производство, низкие цены и быстрое восстановление древесины делают инженерные балки достаточно устойчивыми для использования в жилищном строительстве.

Более устойчивым вариантом, чем инженерные балки, были бы стальные балки, поскольку они могут быть полностью переработаны.

Почему инженерные балки имеют форму двутавровой балки?

Форма двутавровой балки является предпочтительной формой, придаваемой инженерным деревянным балкам из-за ее эффективной способности противостоять нагрузке.

Двутавровая балка разделена между верхней и нижней полками, которые сопротивляются изгибающим или изгибающим напряжениям, и перегородкой между ними, которая сопротивляется силам сдвига.

Заключение

Инженерные балки, независимо от того, используются ли они в качестве двутавровых балок или ферм, отлично подходят для поддержки систем каркаса крыши и пола.

Они прочные, долговечные, легкие и простые в обращении.

Двутавровые балки предлагают пролеты до 60 футов, а процесс их установки довольно прост.

Они просты в производстве, экономичны и доступны во многих вариациях. Инженерные балки требуют меньше материала и поэтому являются устойчивыми.

В них можно просверлить отверстия для прохода проводов и воздуховодов.

Часто задаваемые вопросы

Являются ли двутавровые балки прочнее деревянных балок 2×10?

Спроектированные двутавровые балки прочнее традиционных деревянных балок размером 2×10.

По сравнению с пиломатериалами 2 × 10, двутавровые балки могут выдерживать большие нагрузки и иметь больший пролет.

Когда следует заменить лаги пола?

Лаги пола следует заменять в случае серьезного повреждения водой, воздействия насекомых или термитов, а также чрезмерного раскачивания.

В противном случае не рекомендуется заменять лаги, а укреплять их различными доступными способами.

Как сделать балки перекрытия более жесткими?

Лучший способ укрепить лаги пола — это обеспечить опору под ними. Опора балки-колонны, предусмотренная в середине пролета, является лучшим способом сделать это.

Это увеличивает грузоподъемность панелей балок и препятствует эффекту раскачивания балок.

Привет! Я Сьюзен. Я увлечен проектами DIY и темным шоколадом! Добро пожаловать в Меллоупайн. Мы играем с проектами по деревообработке для начинающих, станками с ЧПУ для любителей и общими советами по деревообработке.

Если вы хотите связаться со мной или поговорить о том, что вам нравится в mellowpine, напишите мне по адресу susan@mellowpine.com.