Приветствую Вас, друзья!
Конструкция двутавра была разработана еще в 60-х годах прошлого века в Северной Америке и деревянная двутавровая балка получила тогда название Ай-джойст (i-joist). На сегодняшний день перекрытия и стропильные системы более половины домов частного сектора США собираются на деревянных двутаврах.
Двутавры в поперечном разрезе представляют собой Н-образную конструкцию и позволяют перекрывать большепролетные помещения (до 12 м). Нужно отдать должное конструкторам — такие балки невероятно хорошо сопротивляются прогибу (хорошая жесткость) и это при том, что имеют вдвое меньший вес при такой же высоте, как и цельный брус.
На первый взгляд — всё отлично, так почему бы не использовать двутавр в своем доме?
Ситуация такова, что с каждым годом все больше и больше наших строительных фирм отказываются использовать такие балки в своих проектах и на это есть существенные причины. Очень много производитель не договаривает нам, как обычным потребителям, но конструктора то об этих недостатках знают всё от и до!
Конструкция балки примитивна, двутавр имеет два бруса (пояса) — пояс сжатия и пояс растяжения, и ребро жесткости (перегородку), связывающее жестко оба бруска.
Так вот, первая проблема заключается в том, что практически все растягивающее усилие возлагается на нижний брусок, поэтому причина отказа наших строителей от двутавра заключается в том числе и от отсутствия пожаробезопасности.
Пожаробезопасность
Дом должен отвечать требованиям по пожаробезопасности!
Если посмотреть на % обугливаемости двутавра и цельного бруса за один и тот же промежуток времени, то станет ясно, что двутавр вообще не обладает огнеупорными свойствами.
В нем уже через 2-3 минуты практически не остается живого места, а цельный брус, на минуточку, несет нагрузку еще в течение 25-30 минут под воздействием огня (разница в 10 раз).
Через 3 минуты в двутавре ребро жесткости прогорает насквозь и конструкция обрушивается, в цельном же брусе с течением действия огня, напряжение от нагрузки перераспределяется по оставшемуся целому сечению, уменьшающемуся не так быстро.
Вторая проблема — клей, которым стыкуются бруски и перегородка. Уже при +87 °С эпоксидка не справляется и ребро жесткости вылетает из гнезда бруска.
Химия для защиты от огня не поможет! Она задержит обугливание на пару минут, но не остановит его скорости при возгорании!
Для защиты двутавров применяются другие средства — материалы, которыми дополнительно обшиваются двутавры, но не я только не готов за защиту одного лишь перекрытия платить 100 000 руб.
Второе слабое место — ребро жесткости.
Перегородка
Ребро жесткости великолепно справляется с прогибом, любая проверка по сопромату дает отличные цифры, но как только мы посчитаем нашу стенку на срез на коротком пролете, то при высокой нагрузке это ребро из OSB трещит по швам от касательных напряжений. Определяются касательные напряжения при изгибе по формуле Журавского.
Именно поэтому можно увидеть на реальных домах, как строители перестраховываются и усиливают двутавры накладками из фанеры или обыгрывают балки металлическими фермами. А ведь цельный брус эти проверки на касательные напряжения проходит со свистом.
Встает нормальный вопрос, зачем тогда мне нужен двутавр, если придется докупать по немалой цене пластины, защищающие от огня и еще тратить деньги на какие-то усиления.
По этой причине, многие инженеры уже давно отказались от использования двутавров, поскольку в львиной доле проектов это решение является хорошим, но совершенно нерациональным и лучше использовать обычный цельный брус, выбрав его сечение с запасом как по прогибу, так и по несущей способности — это выходит гораздо дешевле!