Металлические балки перекрытия: виды и свойства

Балочное перекрытие является многоэлементной системой, которая несет не только механические нагрузки, но и призвана служить теплоизоляционной и звукопоглощающей прослойкой между этажами, подвалом и крышей.

Бадьин Г.М. Усиление строительных конструкций при реконструкции и капитальном ремонте зданий

  • формат djvu
  • размер МБ
  • добавлен 01 сентября 2011 г.

Бадьин Г. М., Таничева Н.В. Усиление строительных конструкций при реконструкции и капитальном ремонте зданий: Учебное пособие. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010. — 112 с. ISBN 978-5-93093-526-4 В пособии комплексно рассмотрены современные аспекты реконструкции и капитального ремонта зданий. Приводятся методы обследования зданий, подлежащих реконструкции, характерные дефекты конструкций. Даются рекомендации по проектированию…

Как создается преднапряжение

Важно помнить, что эти расчеты будут верны при условии достаточно надежных упорах в краях уголков в начале их стягивания. Этот вариант подходит для колонн с малыми и большими эксцентриситетами (на рисунке обозначены как а и б соответственно).

При усилении колонн в многоэтажном строительстве следует первым делом усилить колонны нижележащих этажей, иначе в противном случае увеличивается давление на нижние перекрытия, что приводит к деформации не усиленных колон, расположенные ниже.

Рис.2. Усиление при помощи преднапряженной подпорки.

Виды перекрытий

Перекрытие – это горизонтальная несущая конструкция из балок, разделяющая здание по высоте на функциональные зоны или этажи и поддерживающая прочность всего строения. При строительстве дома применяют следующие виды перекрытий:

  • цокольное или подвальное перекрытие;
  • межэтажное перекрытие;
  • чердачное перекрытие.

Чердачное перекрытие

Виды перекрытий

Естественно, самые прочные – металлические балки в виде швеллера, уголка или двутавра, изготовленные из высокопрочной стали. Их лучше всего использовать для цокольного перекрытия, так как оно несёт наибольшую нагрузку. Из стальных балок можно устраивать длинные пролёты с большим расстоянием между балками. Они устойчивы к механическим повреждениям и гниению. Однако из-за большого веса с ними тяжело работать, а высокая цена металла увеличивает расходы на строительство.

Железобетонные балки перекрытия выдерживают большие нагрузки и подходят для строительства многоэтажных домов. Но для их монтажа понадобится специальная техника.

В основном при строительстве частных домов для перекрытий используют деревянные балки. Дерево – надёжный и экологически безопасный материал, который не навредит жильцам дома. Балки из дерева относительно недорого стоят и имеют небольшой, по сравнению с предыдущими видами вес, поэтому их легко устанавливать. Однако дерево огнеопасно, подвержено гниению и поражению короедом, поэтому требует предварительной обработки.

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

  • плохое состояние балочной конструкции. Является следствием повреждение древесины. Повышенная влажность, перепады температуры, деятельность различных вредителей (жуков короедов), растрескивание – все это приводит к деформированию балки перекрытия;
  • снижение несущей способности. Под собственным весом, постоянной и переменной нагрузкой балки перекрытия могут прогибаться. Согласно нормативам, если прогиб находится в пределах 1:300, то беспокоится не о чем. Например, если балка длиной 2500 мм. прогнулась на 10 мм. это соответствует нормальному значению прогиба. Если показатель прогиба больше – ее следует усилить;
  • необходимость увеличения несущей способности балки. Связанная, например, с перестройкой чердака под мансарду или жилое помещение. Такая перестройка приведет к увеличению постоянных и переменных нагрузок на перекрытия второго этажа, что автоматически требует изменения сечения установленных деревянных балок.

В пределах статьи будут приведены несколько распространенных способов усиления перекрытия (ремонт, реконструкция). Но, точно ответить на вопрос, как усилить деревянные балки перекрытия может только профессионал и только после анализа состояния конструкции. Ведь в каждом случае решение будет индивидуально.

Воспользовавшись таблицей можно получить представление о том, какое сечение должно быть у балки при определенной нагрузке.

Допустимое сечение балок при нагрузке

Материал подготовлен для сайта

Когда требуется усиление

В большинстве случаев невозможно самостоятельно определить необходимость ремонта и восстановления перекрытий, так как все изменения скрыты под отделочными материалами. Возможными признаками того, что нужно усиление плиты перекрытия в гараже над погребом, в доме между этажами являются следующие факторы.

  • Образование трещин.
  • Отслоение штукатурки или напольной стяжки.
  • Появление сколов, пятен на поверхности.

Наиболее частыми причинами становится коррозия стержней арматуры, общее неудовлетворительное состояние перекрытий, серьезное увеличение нагрузки.

Подготовка к монолитному межэтажному строительству

Схема перекрытия по металлическим балкам.

  • лист А3;
  • карандаш с ластиком;
  • рулетка;
  • уровень;
  • сварочный аппарат;
  • балки;
  • перфоратор;
  • ламинированная фанера от 20 мм и толще;
  • молоток с гвоздями;
  • поддерживающая система (балочные подпорки 100*100 и больше, либо распорки металлические с толщиной стали от 2 мм – не стоит делать расчет на одну систему, лучше чередовать);
  • толь либо другой гидроизолятор.

Тут потребуется создать точный чертеж поверхности, который обеспечит детальное представление о будущей работе, которую только предстоит проделать. За периметр в чертеже стоит брать внешнюю сторону стены, т.к. именно она и будет являться опорой.

Производится монтаж балок (двутавров) – делать это стоит под уровень, чтоб с опалубкой проблем не было. Тут следует учесть, что временами приходится их сращивать посредством сварочного аппарата. Если перекрытие устанавливается над отдельно взятым помещением, которое является частью целого, то следует балки срастить с уже готовой стеной при помощи перфоратора и того же сварочника. Размер шага между двутаврами от 1 до 2,5 м в зависимости от бюджета проекта, ибо чем больше балок и чем они ближе, тем надежнее будут перекрытия по железобетонным балкам.

Схема усиления металлических балок А, Б — накладками. В — обетонированием. Г — шпренгелем. Д, Е — заделкой на опорах. Ж, З —сопряжением балок на опорах.

Параллельно верхней линии двутавра монтируется фанера, которая будет нести функции опалубки. Крепление должно быть максимально прочным. Тем не менее, оно не должно перестать быть съемным. При монтаже опалубки важно не забывать, что в данном случае идет не стандартный монолит в 0,3 м, а усиленный, который можно сократить в 2 раза без каких либо потерь, поэтому борта можно сделать всего 0,15-0,2 м.

Далее монтируется поддерживающая система. Тут есть 2 варианта – деревянные балки и металлические распорки. Балки ставятся в соотношении 1 шт. на 1 м², тогда как распорки 1 шт. на 2 м². После монтажа следует проверить каждую в отдельности на устойчивость, т.к. расчет на падающий цемент в среднем 500 кг, а выдержать его надо обязательно так, чтобы балка даже не пошевелилась. На балочные подпорки расчет делается гораздо чаще, т.к. металл может подвергнуться деформации, а дерево будет стоять до последнего.

После того как балочные системы проверены, можно взобраться на опалубку и прогуляться по ней. Во время прогулки следует шагать максимально тяжелым шагом и пытаться уловить под собой малейшее колебание. Далее можно стелить толь, расчет стоит делать на весь периметр, а по возможности и про запас.

Размеры и маркировка

Параметры железобетонных изделий не изменяются в зависимости от сферы их применения: будет это использование бетонных балок перекрытия в помещениях промышленного или жилого назначения – не важно. Указанные в ГОСТ размеры должны отвечать нормативным требованиям.

Основные требования относительно размеров ЖБИ для перекрытий:

  1. Длина конструкции должна превышать длину пролета между несущими стенами на 40 см.
  2. Высота должна составлять 1/20 или 5% от ее длины.
  3. Пропорция к высоте изделия составляет соотношение 5:7, характеризует его ширину.

Для сборных ЖБ конструкций в соответствии с ГОСТ 20372-2015 введена маркировка в зависимости от их классификации:

  1. Балочные стропильные элементы, имеющие параллельный армирующий пояс, маркируются аббревиатурой БСП.
  2. Односкатные стропильные ЖБ конструкции имеют маркировку БСО.
  3. Двускатные стропильные ЖБ конструкции имеют маркировку БСД.
  4. Для маркировки подстропильных ЖБ элементов применяется маркировка БП.
Читайте также:  Демонтаж опалубки: сроки, рекомендации, нюансы

К буквенному обозначению добавляется цифровое, которое означает следующее:

  1. Арабскими цифрами, указанными после буквенного обозначения, дают информацию о типоразмере балки и длине пролета в метрах.
  2. С помощью цифр может быть обозначена нагрузочная способность балки, класс арматуры, марка бетона.
  3. Цифровое обозначение дается для вспомогательной информации – об особенностях конструкции, условиях ее работы.
Размеры и маркировка

На выбор железобетонного строительного элемента перекрытия влияют: конструктивные особенности, назначение и предстоящая нагрузка. Длина конструкций находится в диапазоне 4-24 м при ширине 0,24-1,2 м.

Основные формы и размеры балок:

рис. 1 рис. 2 рис. 3 рис. 4 рис. 5 рис. 6

В качестве примера для расшифровки маркировки можно взять обозначение конструкции прямоугольного сечения БСП12-2А600. Буквенное обозначение «БСП» говорит о том, что элемент имеет прямоугольную форму. 12 означает длину прогона, равную 12 м. Цифра после дефиса – порядковый номер по несущей способности. Завершающая надпись А600 говорит о классе используемой арматуры.

Расчет сечения выполняется на основании следующих данных:

  1. Замера пролета здания;
  2. Прочностных показателей;
  3. Оптимальной высоты элемента;
  4. Расчетов высоты в месте бетонирования;
  5. Максимального момента;
  6. Расчетной нагрузки на строение.

Эти показатели важны при выборе балки необходимого размера. При подборе сечения элемента также учитывают количество этажей в доме.

Градирни

Ремонт водосборного бассейна градирни заключается в восстановлении гидроизоляции разрушенных участков и защитного слоя бетона с помощью торкретирования.

Рис. . Усиление трубы с помощью стяжных колец

1 — основное звено; 2 — дополнительное звено; 3 — стягивающий замок; 4 — скобы для крепления кронштейнов; 5 — уголок 75×75×8 мм; 6 — шпилька М24, длиной 300 мм.

Ремонт башни градирни заключается в замене обшивки и антикоррозионной защите стальных конструкций каркаса.

Ремонт железобетонных оболочек градирен осуществляется их торкретированием. Работы выполняют с самоподъемных люлек. Поверхность оболочки разбивают на карты шириной до 5 м каждая. Работы ведут сверху вниз. До нанесения торкретного слоя бетонные поверхности очищают от старого покрытия. Места с недостаточно шероховатой поверхностью насекают для надежного сцепления. Насечку выполняют штрихами (не менее 300 на 1 м2) глубиной 3 — 5 мм через 5 — 7 см. При нанесении раствора на вертикальные поверхности толщина слоя торкрета не должна превышать 15; мм (общая толщина двух слоев 25 — 30 мм). При торкретировании днища наносится проектный слой 40 мм, Выравнивание или затирку торкрета производят после затвердения, путем нанесения и обработки верхнего затирочного слоя.

Наружную поверхность оболочки градирни оштукатуривают. Перед нанесением штукатурки удаляют слабый разрушенный бетон и старую штукатурку. Раствор наносят в один слой растворонасосом и разравнивают терками.

Требования к перекрытиям

Конструкция должна обладать необходимой прочностью для того, чтобы выдерживать не только нагрузку своего веса, а и дополнительную — такую как вес людей, мебели, оборудования. Величина предполагаемой нагрузки на один квадратный м перекрытия определяется в зависимости от того, как используется помещение.

Выполняется соответствующий расчет. Вот какие могут быть нагрузки:

  • для цокольного перекрытия и междуэтажного — не менее 210 кг нагрузки на кв. м площади перекрытия.

Исходя из этого, определяется, какой использовать брус, и как его укладывать.

Нагрузка на один квадратный метр цокольного перекрытия должна быть не менее 210 кг.

Перекрытия должны быть достаточно жесткими для того, чтобы не образовывались прогибы. Брус деревянных перекрытий можно использовать как лаги для пола следующего этажа. Чтобы определить, какой использовать брус, необходимо немного соприкоснуться с сопроматом. Выполняют такой расчет лаг, обычно, архитекторы, а те, кто хочет строить своими руками — пользуются таблицами.

При реконструкции или строительстве нового элемента разделения помещений необходимо позаботится о звукоизоляции. Как это сделать и какие к звукоизоляции требования — это определяют нормативные строительные документы. Для этого требуется тщательно закрывать имеющиеся щели на стыках элементов конструкции и применять соответствующие материалы, чтобы заполнить расстояние между балками.

Читайте также:  9 материалов для выравнивания пола под чистовую отделку

Перекрытия, которые разделяют помещение, имеющие, при этом, разницу в температуре, должны соответствовать теплозащитным требованиям нормативных документов. Для этого используем утеплители, которые укладываются между балками. Их количество определяет расчет. Чтобы лаги не стали мостиками холода, к выбору материала лаг необходимо подходить с соответствующими знаниями.

Схема балочного перекрытия, состоящего из балок и внутреннего заполнения.

Любая конструкция перекрытия должна противостоять длительному огненному воздействию. Предел огнестойкости у различных конструкций колеблется от 15 до 50 минут. Железобетонные перекрытия, в этом смысле — самые стойкие, деревянные — самые слабые. Поэтому, прежде чем использовать деревянный брус, необходимо осуществить пропитку древесины бруса соответствующим огнестойким материалом или использовать оштукатуривание готовой конструкции.

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Деревянные балки

Их чаще всего выбирают в качестве перекрытий в домах из дерева, бруса, в кирпичных домах и домах, построенных из газосиликатных блоков для мансардных перекрытий, а также в случаях, если хотят сэкономить на материалах, либо если мощность фундамента не рассчитана на тяжелые перекрытия между этажами, а также при нестабильных грунтах на участке.

Основной материал, используемый для балок подобной вариации – древесина лиственной и хвойной породы, тщательно просушенная и прошедшая специальную обработку, что позволяет улучшить её эксплуатационные и технические параметры. Подобное балочное перекрытие включает в себя непосредственно сами балки, утеплитель, накат и пол.

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Преимущества:

  • удобство и простота монтажа;
  • приемлемая стоимость;
  • незначительный вес изделия.

Недостатки:

  • высокий уровень огнеопасности;
  • подверженность поражению жуком-короедом;
  • возможное гниение конструкции с течением времени;
  • конструкция перекрытия по деревянным балкам применяется только до четвертого этажа.

С целью упрощения расчета деревянной балки и выбора для нее сечений и шага мы приводим таблицу, которая поможет определиться с предварительным выбором сечений для однопролетных деревянных балок. Вам остается только собрать нормативные нагрузки:

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

При монтаже деревянные балки перекрытия укладываются на поперечные опоры, которыми может служить дополнительный брус, либо армопояс, залитый по периметру кладки стены. Поперечные опоры служат для равномерного распределения нагрузки на стены, и далее на фундамент дома. Части балок, укладываемые на стены, оборачиваются гидроизоляционным материалом. Обычно используют рубероид, при этом торцы не изолируют, что позволяет балке «дышать».

Самое главное при выборе материала для перекрытий по деревянным балкам — внимательно подбирать качественную древесину без трещин, повреждений, хорошо высушенную, с пропиткой от возгорания и гнили, а также с подходящим для постройки расчетным сечением балок.

В частном строительстве частая практика — использование монолитных бетонных перекрытий, либо других видов наиболее прочных перекрытий на нижних этажах постройки, и одновременное использование балочных перекрытий на более высоких этажах — например, мансарде. Делается это с целью облегчения общих нагрузок на фундамент.

Стальные балки

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Металлические балки перекрытия выполнены из высокопрочного стального сплава по технологии горячего или холодного катания. Конструктивно представлены в виде двутавра, швеллера или уголка, при этом двутавровые балки имеют наибольшую востребованность и популярность. Укладка возможна, как «плашмя», так и на ребро.

Преимущества:

  • допустимы пролеты большей длины, нежели при использовании балок из дерева;
  • стойкость к воздействиям биологического характера и гниению;
  • огнеустойчивость.

Недостатки:

  • высокая цена;
  • возможно образование коррозии;
  • низкие звуко- и теплоизоляционные параметры;
  • для монтажа требуется специальная техника.
Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Железобетонные балки

Железобетонные балки перекрытия – оптимальный вариант для крупномасштабного строительства, способный выдержать даже существенные внешние нагрузки при большой длине обустраиваемого пролёта. Нагрузочные параметры представлены на очень высоком уровне.

Преимущества:

  • отсутствие прогибов;
  • повышенная несущая способность;
  • формирование длинных пролётов с различными формами.

Недостатки:

Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки
  • сложность монтажа;
  • потребность задействования специализированной техники.

Комбинированные балки

Комбинированная балка выполнена на основе сразу нескольких материалов, например, дерева и ОСП. Их использование распространено в частном строительстве при создании каркасных домов. Изделия могут иметь различную форму, но наибольшую распространённость имеет комбинированная двутавровая балка, способная эффективно сопротивляться разного рода внешним нагрузкам, выдерживая даже значительные напряжения.

Преимущества:

  • отличные прочностные данные;
  • стойкость к деформированию;
  • незначительный вес.
Виды балок перекрытия – преимущества и недостатки

Недостатки:

  • высокая цена;
  • неудобство утепления плитным материалом.