Балки перекрытия — виды, особенности, устройство

Компания-производитель деревянных двутавровых балок «КаркасКомплект» предлагает купить с доставкой по всей России деревянные межэтажные перекрытия по оптовым ценам!

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

  • цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
  • межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
  • чердачные. Первые. Из названия второго вида следует, что они. Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

  • Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
  • Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Достоинства деревянных двутавровых балок:

Перед тем как рассказать о преимуществах и области использования двутавровых балок, отметим, что данная конструкция пришла к нам из-за рубежа, где в коттеджном и малоэтажном домостроении уже более 30 лет используют для перекрытий исключительно деревянные двутавровые балки.

Так чем же деревянная двутавровая балка отличается от других видов межэтажных перекрытий и почему строители за рубежом используют именно деревянный двутавр? Компания «Каркас Комплект» выделила ряд преимуществ:

Экономия денежных средств и времени

Благодаря быстрому и легкому монтажу, вы экономите на рабочей силе и снижаете время простоя. Благодаря высокой несущей способности и жесткости балки, вы получаете прочное и надежное перекрытие, с которым вы забудете что такое скрип и зыбкость пола.

Большепролетные перекрытия без использования опор

Двутавровые балки дают возможность перекрыть больший пролет без использования опор. Мы используем ЛВЛ брус, что дает нам возможность делать балки длиной 12 метров включительно.

Возможность прокладки скрытых коммуникаций

Есть возможность прокладывать скрытые коммуникации внутри перекрытия. Такие, как: электрика, воздуховод, водопровод, канализация.

Легкость и быстрота монтажа

Балка проста в монтаже, строителям не требуется обладать специальными навыками, благодаря этому значительно сокращается время строительных работ. Вес перекрытия дома снижается за счет малого веса двутавровой балки. Двутавровая балка длиной 6 метров весит от 20 килограммов.

Расчет, подбор и нарезка балок под ваш проект

Наша компания поможет вам подобрать нужную вам балку и сделает нарезку бесплатно под ваш проект.

Обработка антисептиком у нас на производстве

Так же мы предлагаем обработку антисептиком на производстве по желанию заказчика.

Идеальная геометрия и термостойкость

Наши деревянные двутавровые балки обладают высоким качеством и точной геометрией. Они не меняют свою форму и физических свойств под воздействием перепадов температуры и влажности.

Наши БалкиСК серии Л производятся с применением ЛВЛ бруса, что дает возможность делать балки длиной 12 метров

Подробнее об устройстве балок

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Иногда в частном домостроении применяется такой вариант перекрытий – монолитное железобетонное, опирающееся на металлические балки (спаренные швеллеры, двутавры, труба квадратная и т.д.). Плюсами такого перекрытия является то, что за счет довольно часто расположенных балок (от 1 м до 2,5 м в среднем) само перекрытие можно сделать довольно тонким (но не менее 50 мм). Армируется такое перекрытие в один слой, что тоже дает немалую экономию.

Основным минусом является то, что по требованиям пожарной безопасности металлические конструкции нужно покрывать специальным огнезащитным составом, а это недешевое удовольствие.

В данной статье мы рассмотрим два вопроса: как выполнить железобетонное перекрытие и как подобрать металлические балки.

С чего следует начать? С анализа перекрытия в плане. Допустим, у нас перекрытие размером 4х8 м. Рациональней расположить балки вдоль короткой стороны плиты, т.е. длина балок будет 4 метра (не считая глубины опирания на стены). Чем короче балка, тем меньше металла мы на нее потратим, и тем реже эти балки можно расставить. Конечно, это не жесткое правило, а просто рациональный совет.

Далее необходимо собрать нагрузки на 1 м 2 перекрытия. Как собирать нагрузки, подробно изложено в статье «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома». При этом учитывается:

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

– временная нагрузка на перекрытие,

Читайте также:  П образные плиты перекрытия характеристики

– нагрузка от веса перегородок (желательно балки располагать под перегородками, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на облегченное перекрытие),

– нагрузка от веса полов,

– собственный вес перекрытия.

Затем нужно задаться шагом металлических балок. Здесь на первый план выходит монолитное перекрытие. Если сделать шаг балок слишком частым, мы рискуем вызвать перерасход как металла, так и железобетона. Если расстояние между балками, наоборот, слишком большое, это вызовет увеличение арматуры в плите, увеличение толщины этой плиты (при этом значительно возрастет нагрузка на балки), а значит увеличится и сечение балок. Поэтому всегда перед началом расчета нужно анализировать и подбирать оптимальное расстояние между балками перекрытия. Изложенные ниже расчеты применимы при условиях: между всеми балками должно быть одинаковое расстояние; должно выполняться условие L 1/ L 2 > 2, где L 1 – длина балки, L 2 – расстояние между соседними балками.

В принципе, есть несколько путей расчета перекрытия такого типа.

Первый путь (более трудоемкий, особенно без достаточного опыта, но иногда необходимый). Можно задаться профилем металлических балок (допустим, у вас уже есть в наличии металл конкретного профиля); затем, задавшись толщиной перекрытия и шагом балок, можно собрать нагрузки и выполнить расчет балки. При этом, выполняя расчет, вы за несколько подходов можете определить максимально допустимое расстояние между балками, при котором выполняются условия прочности и деформативности. После этого можно перейти к расчету перекрытия и определить его толщину и армирование. Если все прошло – хорошо. Если толщина оказалась большей, чем вы задавали, расчет нужно будет повторить с начала – пока не сойдутся все части задачи.

Второй путь. Расчет начинается с железобетонного перекрытия. Задаемся шагом балок и толщиной плиты, собираем нагрузки и выполняем расчет плиты. При необходимости, корректируем шаг балок и толщину плиты до наиболее экономичных результатов. Собираем нагрузку на балку с получившегося пролета и подбираем сечение балок.

Второй путь мы рассмотрим на примере.

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Расчет ведется для условно выделенной полосы плиты шириной 1 м.

Необходимо перекрыть помещение размером в плане 6х10 м. Над перекрытием будут жилые комнаты – временная нагрузка 150 кг/м 2 . Материалы плиты: бетон класса В15, расчетное сопротивление бетона Rb = 7,7 МПа, арматура горячекатаная периодического профиля класса А400С, расчетное сопротивление арматур ы Rs = 365 МПа.

Минимальная толщина перекрытия должна быть больше, чем L /35, где L – расстояние между балками.

Задаемся шагом балок – 2,5 м, направление балок – вдоль короткой стороны помещения, толщина ж.б. перекрытия – 80 мм (что больше, чем 2,5/35 = 0,071 м = 71 мм), расстояние от нижней грани плиты до рабочей арматуры – 35 мм.

Для устройства прочных перекрытий в возводимых зданиях строители применяют проверенные методы, предусматривающие использование различных строительных материалов. Повышенный запас прочности обеспечивают профили, изготовленные из стального проката. Сооружаемые на их основе перекрытия по металлическим балкам обеспечивают надежность возводимых конструкций и длительный ресурс эксплуатации. Они превосходят конструкции на базе деревянных брусьев по эксплуатационным показателям и способны воспринимать значительные нагрузки. Рассмотрим их детально.

Правила укладки балок перекрытия

Если возводится кирпичное здание, то для устройства в нем межэтажных перекрытий в стенах оставляют специальные отверстия, которые предусмотрительно оставляют во время кладки стен. Если дом строится деревянный, то отверстия, в которые впоследствии будут прокладываться балки, просто вырубаются в нужных местах. Укладка балки должна быть произведена таким образом, чтобы опорная длина концов, заходила на в проемы не менее, чем на 15 см. Горизонтальность укладки проверяется уровнем или ватерпасом. Чтобы выдержать точное расстояние между устраиваемыми балками, можно использовать отрезок рейки нужной длины. Она и будет служить показателем того расстояния, через которое следует установить следующую балку. Крепить эти опорные элементы следует через каждые два бруса. Производятся они с помощью анкеров. Для выравнивания балок по горизонтали в проемы, в которые они укладываются, можно подкладывать под их концы деревянные плашки. Не следует забывать и об утеплении при производстве этих работ. Все свободное пространство, которое остается в проемах после устройства в него балки. следует заполнить утеплителем. Обычно в этих целях используется стекловата. Также важно сделать гидроизоляцию. Поэтому в каждый проем прокладываются куски рубероида в два слоя или плотного полиэтилена. Расположить балки можно как в параллельном, так и перекрестном направлении. Но последнее довольно сложно в монтаже, и на практике используется редко.

Использование в строительстве

Основное назначение металлических перекрытий — промышленное строительство, оно отличается от гражданских специальных требований. Чаще всего у застройщиков на эти здания уже есть готовый план, поэтому проблем с зарисовкой проекта не будет, но для такой отрасли должны быть все сертификации у материала, потому что сооружения будут использоваться для массовых скоплений людей или больших фабрик, которые проверяются на прочность со стороны государственных органов. 

При этом сложные металлические конструкции по карману действительно крупным заказчикам, цена их довольно высока, а в гражданском строительстве чаще всего используют алюминий, он хоть не столь прочный, но зато тратиться на дополнительную антикоррозионную обработку не нужно, а стандартную нагрузку жилого дома материал выдержать сможет.

Особенности расчета на прогиб

Расчет на прогиб проводится обязательно для любых перекрытий. Крайне важен точный расчет данного показателя при значительных внешних нагрузках. Сложные формулы в данном случае использовать необязательно. Если использовать соответствующие коэффициенты, то вычисления можно свести к простым схемам:

  1. Стержень, который опирается на одну жесткую и одну шарнирную опору, и воспринимает сосредоточенную нагрузку.
  2. Стержень, который опирается на жесткую и шарнирную опору, и при этом на него действует распределенное нагружение.
  3. Варианты нагружения консольного стержня, который закреплен жестко.
  4. Действие на конструкцию сложной нагрузки.

Применение этого метода вычисления прогиба позволяет не учитывать материал. Поэтому на расчеты не влияют значения его основных характеристик.

Подбор сечения:

Пополученному значению требуемого моментасопротивления из сортамента принимаемсечение прокатного двутавра балочногопо ГОСТ 26020-83 — №35Б2:

h

=

349

мм

высота сечения

b

=

155

мм

ширина полки

d

=

6,5

мм

толщина стенки

t

=

10

мм

толщина полки

Ix

=

11550

см4

момент инерции относительно оси х

Wx

=

662,2

см3

момент сопротивления

gБН

=

43,3

кг/м.п.

вес 1 погонного метра балки

r

=

18

мм

радиус закругления проката

Попринятым характеристикам поперечногосечения двутавра уточняем значениекоэффициента для расчета на прочностьэлементов стальных конструкций с учетомразвития пластических деформаций.

Определяем:

Согласнотабл. Н.1 ДБН интерполяциейопределяем=1,089

Проверкапрочности балки

Проверкажесткости балки настила:

Условиевыполняется.

Сечениеподобрано верно: двутавр балочный поГОСТ 26020-83 I№35Б2

4. Расчет главной балки:

Материалглавных балок — сталь С245 по ГОСТ 27772-88 срасчетным сопротивлением стали Ry= 240МПа — для листовой стали толщиной до20мм.

Сбор нагрузок на главную балку:

Всвязи с частым расположением балокнастила нагрузку на главную балкупринимаем равномерно распределенной:

-нормативная нагрузка qн= (q0 +g + gГБ )∙В

-расчетная нагрузка qр= (q∙n1+ g ∙n2+ gГБ∙n2)∙В

n1=1,2и n2=1,05 —к-ты надежностипо нагрузке для временной и постоянной

gн=78,5кг/м2=0,785 кН/м2 gвб=43,3кг/ м2= 0,433 кН/м2

г.б= 2…6 кН/м –предварительныйвес главной балки.

Принимаемг.б= 3 кН/м

qн= [19+1,218+3] ∙ 7 = 162,5 кН/м

qр= [1,2 ∙ 19+1,05 ∙ 1,218+1,05 ∙ 3] ∙ 7 = 190,60 кН/м

Всвязи с тем, что расположение балокнастила частое, нагрузку на главнуюбалку принимаем равномерно распределенную.

Определение расчетных усилий:

Упрощеннопринимаем нагрузку на балку равномернораспределенной и

определяемрасчетный и нормативный изгибающиймомент.

Определениерасчетных усилий

Расчетныйизгибающий момент в балке:

Нормативныйизгибающий момент в балке:

Расчетнаяпоперечная сила в балке:

Подборсечения. Главную балку принимаемпостоянного сечения по длине и рассчитываембез учета развития пластическихдеформаций.

Требуемыймомент сопротивления равен:Wтр= Мpмах/(Ry∙γc)

γc -к-т условийработы (1,1);

Ry– расчетное сопротивление стали. Ry= 240 МПа = 24кН/см2.

Определяемвысоту балки. Задаемся предварительнотолщиной стенки по эмпирической формуле:

Оптимальнаявысота главной балки:

Минимальнаявысота сечения балки:

где- -предельный относительный прогиб дляглавных балок.

Высотубалки стремимся принять близкую коптимальной, но не менее высоту балки принимаемкратной модулю 100мм или с учетом ширинылистов, поставляемых по сортаменту.

Принимаемвысоту стенки балки hw= 1240мм из прокатной стали 1250х12

Суммарнуютолщину полок -2 x30 = 60мм;

Общуювысоту балки h= 1300мм.

Минимальнаятолщина стенки из условия среза:

Принимаемокончательно толщину стенки балкиравной tw= 12мм.

Компоновкапоперечного сечения и определениегеометрических размеров:

Определяемплощадь полок балки (необходимую площадьпояса).

Принимаемпояс из универсальной широкополочнойстали сечением

bf х tf= 360х30мм.(А=108,0см2)

Отношениесоответствует диапазону

Отношениесвеса пояса к толщине

Отношениеtf= 30мм < 3tw= 3∙ 12 = 36 мм.

Условиявыполнены.

Моментинерции сечения балки относительно осих:

Моментсопротивления крайнего волокна балки:

Проверкапрочности балки

Условиевыполняется.

Недонапряжениесоставляет

Проверкажесткости балки настила:

Требования к устройству армопоясов под плиты перекрытия

В зданиях со стенами из блоков, изготовленных из лёгких бетонов (газобетонных, газосикатных, пенобетонных, полистиролбетонных), имеющих небольшие прочностные характеристики перекрытия должны обязательно опираться на армированные пояса. Армопояс устраивается по всему периметру здания. Высота армопояса под плиты перекрытия от 20-ти до 40-ка см. Соединение армированных поясов с деталями перекрытия должно быть механически прочным, для чего используются анкерные устройства или стыковка арматурными стержнями периодического профиля с применением электросварки.

Читайте также:  4 рабочих способа выровнять деревянную доску

К конструкции предъявляется ряд следующих требований:

  • пояса должны устраиваться на всю ширину стен, для наружных шириной ≥ 50-ти см допустимо уменьшение ≤ 15-ти см для укладки утеплителя;
  • армирование, выполненное с помощью инженерных расчётов, должно обеспечивать достаточную механическую прочность для восприятия нагрузок от собственного веса железобетонных элементов и вышерасположенных конструктивов;
  • бетон ≥ класса В15;
  • пояс — своеобразный мостик холода, поэтому необходимо его обязательное утепление, чтобы не допустить разрушение газобетонных блоков от накопленной влаги;
  • надёжность сцепления с несущими стенами.

Опирание плит перекрытия на газобетонные блоки несущих стен по армированным поясам выполняется с соблюдением следующих нормируемых значений:

  • по торцам ≥ 250-ти мм;
  • по остальному контуру ≥ 40-ка мм;
  • при опирании по 2-м сторонам пролёта ≤ 4,2 м — ≥ 50-ти мм;
  • то же при пролёте ≥ 4,2 м — 70-ти мм.

Газобетонные блоки не способны выдерживать высокие нагрузки, материал начинает подвергаться различным деформациям. Армопояс, принимая на себя все нагрузки, равномерно распределяет их, тем самым обеспечивая не разрушение строения.

Монтаж плит перекрытия на газосиликатные блоки также выполняется с обязательным устройством монолитных железобетонных поясов. Необходимые величины опирания соответствуют приведённым выше значениям для стен из газобетонных блоков.

Во время производства монтажных работ должны выполняться следующие условия:

  • соблюдение симметричности укладки элементов в пролётах;
  • торцы плит должны быть выравнены по одной линии;
  • все элементы должны располагаться в одном горизонтальном уровне (контроль осуществляется при помощи строительного уровня), допустимое отклонение в плоскости плит ≤ 5-ти мм;
  • толщина раствора под плитами ≤ 20-ти мм, раствор должен быть свежеприготовленным, без начала процесса схватывания. Недопустимо дополнительное разбавление смеси водой.

Недопустимо укладка вместо армопояса рядов кирпичей или арматурных сеток.

Строительство дома таит в себе множество нюансов, о которых многие начинающие строители даже и не знаю. В частности, одним из таких «подводных камней» является узел перекрытий, представляющий собой, целую технологию, отвечающую за долговечность дома.

Именно поэтому к решению данной проблемы необходимо подойти со всей ответственностью, как минимум ознакомиться с последствиями халатного отношения.

Виды перекрытий и швеллер для перекрытия от APEX metal

По назначению перекрытия можно разделить на: цокольные, межэтажные и чердачные. Первые отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала. Из названия второго вида следует, что они направлены на разделение между собой этажей здания. Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плитные и балочные. Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит. Балочные перекрытия чаще всего используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки, и материал наполнитель.

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

  • во-первых, его необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном;
  • во-вторых, схема их укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке.

Следовательно, такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Преимущества и недостатки

Применение двутавров обеспечивает следующие преимущества:

Преимущества и недостатки
Преимущества и недостатки
  • оптимальная геометрия сечения позволяет обеспечить минимальный расход материала при максимальной несущей способности, что значительно облегчает конструкцию;
  • для металлоконструкций изделии характерны длительный период эксплуатации и высокие прочностные характеристики;
  • эксплуатационные характеристики четко определены соответствующими ГОСТами, что облегчает проектирование несущих металлоконструкций;
  • конструктивные особенности горячекатаных изделии обеспечивают возможность их применения в металлоконструкциях повышенной сложности, работающих в экстремальных условиях;
  • при равной несущей способности, удельный вес двутавра значительно меньше, чем удельный вес любого равнопрочного профиля.
Преимущества и недостатки
Преимущества и недостатки

На фоне таких достоинств, недостатки двутавров выглядят не убедительно:

Преимущества и недостатки
Преимущества и недостатки
  • двутавровые балки плохо переносят скручивание;
  • горячекатаный прокат имеет ограниченное количество габаритных размеров;
  • сварные балки нередко нуждаются в дополнительном армировании;
  • двутавры из конструкционных углеродистых сталей легко поддаются коррозии, что вынуждает прибегать к дополнительной обработке металлоконструкций.
Преимущества и недостатки
Преимущества и недостатки

Преимущества и недостатки
Преимущества и недостатки