Деревянные двутавровые балки

Одной из тенденций каркасного домостроения сегодня является использование разнообразных новых и относительно новых материалов, в том числе деревянных двутавровых балок и клееных балок. Деревянные двутавровые балки представляют из себя составную клееную конструкцию – как правило, клееные, из LVL-бруска, полки и связующий центральный элемент из тонкой древесины, как правило, OSB. Такое клееное изделие оптимизировано под работу на изгиб, то есть при использовании в качестве несущей балки при малом весе достигается довольно высокая прочность. При этом отсутствует «лишний» материал: в центральной части балки древесина работает не так эффективно и её лучше распределить ближе к низу или верху. Однако сдерживающим фактором применения клееных двутавровых балок является их высокая стоимость. Клееные изделия всегда будут дороже обычного пиломатериала в силу большей сложности и количества технологических операций. Так, клееная двутавровая балка высотой 200 мм и с полками, допустим, 100 см, будет значительно дороже аналогичного бруса 200*100 естественной влажности, будет легче его, но несколько уступит в прочности. Именно по этой причине применение деревянных клееных двутавровых балок нецелесообразно при малой высоте, они проигрывают конкуренцию.
Но есть сегмент, в котором такие балки практически незаменимы. Речь идет о больших пролетах потолка или перекрытия, когда требуется повышенная жесткость и несущая способность. Клееные двутавровые балки легко могут быть и 30 см высотой, и 40, и 45. В принципе, для них возможна почти любая высота. И именно высота профиля в первую очередь влияет на несущую способность балки. Трудно себе представить пиломатериала высотой 40 или 50 см; 25 же и 30-сантиметровые по ширине доски изготавливаются, но только под заказ и обходятся заказчику дороже, чем обычный пиломатериал. Также значительно увеличиваются сроки поставки таких досок. Стандартная длина обрезных досок 6 м или слегка больше. На заказ могут делаться и 7-ми метровые доски. Двутавровые же балки лишены всех этих недостатков и могут изготавливаться почти любой длины, высота, сечения. Именно в сегменте больших пролетов клееный двутавр находит свое логичное и обоснованное применение. При малых пролетах и нагрузках обычно применяется стандартный обрезной пиломатериал.
Похожая ситуация наблюдается и с клееными балками, имеющими в сечении обычную форму обрезной доски, то есть вытянутого прямоугольника, расположенного вертикально, ребром. Так же как и клееный брус, такие балки состоят из нескольких слоев тонко пиленных досок, склеенных специальным составом под прессом. Клееные балки не имеют преимуществ по прочности перед обрезным пиломатериалом аналогичного сечения, но в отличие от последних могут изготавливаться почти любых размеров. Клееные балки так же, как и деревянные двутавровые, применяются при больших пролетах, имеют схожую цену, более высокую по сравнению с обрезным пиломатериалом, но двутавр оказывается несколько легче по весу.
Если говорить про применение клееных и двутавровых балок в каркасных домах, то это безусловно имеет место, но опять же преимущественно в проектах с длинными пролетами. Больше это характерно для потолков 2 этажа или же одноэтажных каркасных домов. Дело в том, что наибольшую прочность и несущую способность, как уже было сказано, балки имеют при большой высоте, которую легко можно спрятать в чердачном пространстве в случае с холодным чердаком и полноценными горизонтальными потолками. Применить же, скажем, 45-сантиметровые по высоте балки в межэтажном перекрытии можно, но тогда значительно увеличится толщина самого перекрытия, будет потеряно пространство внутри дома, либо же увеличатся внешние габариты дома, а с ними и затраты на внешнюю отделку. В крышах также возможно применение двутавровых клееных балок, но следует учитывать, что ни в коем случае нельзя нарушать их целостность, спиливая верх, низ или край под острым углом. Если нарушить целостность LVL-брусков, то не будет работать ни зона сжатия, ни зона растяжения, двутавр потеряет форму и перестанет быть двутавром, а оставшаяся OSB-плита центральной зоны сама по себе несущей способностью почти не обладает. Так что в случае с узкими лобовыми досками, узкими кончиками крыши, не удастся, спилив край под углом, сделать на основе двутаврового выпуска карнизный свес.
Также интерес представляет самостоятельное применение ОСП-плит или фанеры для создания некого подобия клееного двутавра. Речь идет о том, чтобы, поставив фрагмент плиты ребром вертикально, прикрутить или приклеить к нему верхнюю и нижнюю зоны утолщения, они же зоны растяжения и сжатия. Длина таких конструкций вряд ли может превысить 6 м, то есть длину пиломатериала, т.к. зоны сжатия или растяжения лучше делать сплошными и бесшовными. Также можно локально усилить карнизный вынос, элемент фермы, какие-то детали каркаса, прикрутив сбоку плитный материал. Тут следует прежде всего помнить про необходимость плотно, часто и прочно прикрепить бруски к OSB или фанере, про непрерывность брусков, отсутствие изъянов в виде больших сучок и т.п., а также про жесткую фиксацию верхней и нижней зон в пространстве, чтобы не было кручения конструкции. В остальном же метод хорош, если не возлагать на OSB слишком больших надежд и помнить про главнейшее влияние именно высоты профиля на прочность. Просто прикрутить плиту сбоку не очень высокой конструкции, той же обычно 200-ой доски, не имеет особого смысла.
Широкое использование плиты OSB, она же – ОСП, в каркасном домостроении пришло к нам из-за рубежа, как и сам материал. Главной особенностью ОСП является возможность его производства из некондиционного лесоматериала малого сечения, то есть фактически в ход могут пойти сучья и маленькие деревца, тогда как для производства обычной фанеры требуется зрелый лес, стволы довольно большого диаметра. Соответственно, OSB может производиться даже в странах и регионах со слабой сырьевой обеспеченностью лесными ресурсами, в больших объемах, из дешевого и мало подходящего для других целей сырья, тогда как производство фанеры стремятся привязывать к местам с очень мощной сырьевой базой. На западе, в Европе и особенно США, OSB стало местным дешевым строительным материалом, в отличие от фанеры, дорогой и завозимой в ряде случаев по импорту из других стран. У нас же в России OSB плита пока не так сильно отличается от традиционной фанеры по цене для конечного потребителя, как того хотелось бы. Этот материал в других странах массовый и доступный, берущий в первую очередь именно ценой и в меньшей уже степени влагостойкостью, не имеет каких-то других особых качеств и по чисто механическим свойствам (прочности на изгиб, сжатие и растяжение) безусловно проигрывает и фанере, и ЦСП.
В нашей стране к относительной дороговизне ОСП плит приводит целый ряд факторов, среди которых:

  • использование ровно того же сырья, что и для производства фанеры;
  • высокая стоимость транспортировки;
  • высокие налоги;
  • исключительно импортное оборудование;
  • отсутствие до недавнего времени опыта производства подобной продукции и научно технических или чисто технологических заделов.

Если сравнивать цены на самые дешевые ОСП и самую дешевую фанеру аналогичной толщины, то фанера может оказаться едва ли не дешевле, пусть и низкого качества. Качественная шлифованная фанера конечно значительно дороже, но это и материал другого класса с более широким спектром областей применения. В среднем же, OSB оказывается процентов на 10-20 дешевле фанеры, чего недостаточно, чтобы сделать этот материал по-настоящему доступным и народным.

Если говорить про применение OSB, то конечно это в первую очередь щитовые, а не каркасные дома. Для панелей щитовых сборных домиков OSB подходит в силу относительно высокой влагостойкости материала – ведь щиты могут быть повреждены осадками при складировании на участке, монтаже и до того, как дом будет обшит финишной отделкой. Также выгодна чуть меньшая стоимость данного материала, удлиненные размеры листа, малый вес. В каркасных же домах применение у ОСП не такое широкое, как в щитовых. В первую очередь возможна внутренняя черновая отделка OSB-плитами, но именно черновая. Просто накрутить плиты на стены и покрасить их краской – вариант не для жилья а скорее для склада или автомастерской даже по чисто эстетическим соображениям – ОСП материал с весьма рельефной поверхностью. Сверху на довольно прочные и хорошо держащие саморезы плиты ОСП можно накрутить тот же гипсокартон в 1 слой, если плоскость стен уже была каким-то образом выровнена; на гипсокартон же ляжет уже практически любая отделка – краска, обои, даже керамическая плитка.
Мы применяем OSB в каркасных домах в первую очередь для подшивки пола 1 этажа снизу, если фундамент изготовлен из винтовых свай. Получается, что на OSB фактически лежит утеплитель минеральная вата, и это довольно логично, так как в отличие от пленки, плиты не боятся ультрафиолета и абразивного действия снега – ведь не всегда ясно, будет ли зашиваться подпольное пространство и каким образом; в то же время в полу первого этажа вентиляция не так важна, как в стенах – конвекция действует в вертикальном направлении и нагретый влажный воздух из помещения не поступает в пол в силу его меньшего веса, неважно, есть при этом пароизоляция, или её нет.
Обобщая вышесказанное, можно утверждать, что плиты OSB (ОСП) – один из современных востребованных строительной отраслью материалов, но никакая не панацея. Он больше подходит для щитовых домов. В каркасных также применяется, но реже. Конкретные условия и места применения ОСП в каркасном доме определяются назначением дома, его ценовой нишой, конструкцией кровельного пирога, свойствами других применяемых материалов и особенностями проектирования каркасных домов в конкретной строительной организации.