Такой тип перекрытий отличается своей надежностью, потому что в отличие от деревянного, прочность металлических балок намного выше. А в плане монтажа, разницы практически никакой нет. Ну разве что вес у металлических балок немного больше.
Когда нельзя использовать металлические балки?
Для каждых типов домов, перекрытия можно обустраивать практически из любого материала. Ограничения есть только по сложности конструкции. Не стоит укладывать металлические балки, на небольшие кирпичные строения. Это нецелесообразно с финансовой стороны, да и стены могут треснуть под их весом.
При любом раскладе, если выбор пал металлическую конструкцию, а не на деревянные перекрытия , окончательное решение принимается после рассмотрения всех фактов за и против.
Несколько слов за
Межэтажные перекрытия по металлическим балкам надежны – это, бесспорно. Их можно использовать в укладке на довольно широкие пролеты (до 24 метров), металл не прогнется и не нарушит конструкцию. Но несмотря на прочность металлических перекрытий, устанавливать балки необходимо на расстоянии друг от друга не более 1 метра. Это регламентированная норма применима и к деревянному перекрытию.
Что говорит против?
Небольшим недостаткам считается сложность выполнения работ. Вес у балок приличный и поднимать их придется краном, да и разрезать их проблематично, поэтому заказывая перекрытия на предприятии, размеры с пролетов снимаются максимально точно. Если вы самостоятельно выполняете все работы и не уверены в расчетах, подумайте лучше о деревянном или плитном перекрытии , потому что даже минимальная ошибка будет дорого стоить.
Еще одним недостатком некоторые называют коррозийность металла. Но с этим можно поспорить. При любом раскладе дел, все металлические элементы при строительстве окрашиваются, а учитывая толщину балок, чтобы перекрытие прогнило насквозь, понадобится не менее 20 лет при условии, что с крыши на них постоянно будет течь вода. А в жилом помещении это просто невозможно.
Расчет балочных перекрытий
Этот пункт при строительстве дома очень важен и главное выбрать металлический прокат 
с теми показателями, которые больше подойдут для вашего дома. Он должен соответствовать прочностным характеристикам, рассчитываемым по ширине пролета, шага установки и рабочей нагрузки от кровельной конструкции.
Если крыша будет с мансардным помещением , то показатель полезной нагрузки варьируется в пределах 75 кг на м2. При прокладке межэтажного или цокольного перекрытия эти цифры увеличиваются до – 150 кг на м2. Соответственно и сечение балок должно быть больше. Для накатов применимы как деревянные настилы, так и Ж/Б плиты и вес их также идет в общий зачет. В некоторых случаях допустимо монолитное перекрытие по металлическим балкам, но это сложный процесс выполняемый только строителями.
Если вас не пугает сложность монтажных работ перекрытий по металлоконструкциям, то исполнив задуманное, можно быть уверенным что она прослужит в тандеме с кирпичным домом не одно десятилетие без какого-либо ремонта.
Для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.
В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба .
Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.
Калькуляторы по теме:
Инструкция к калькулятору
Исходные данные
Условия эксплуатации:
Длина пролета (L) - расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.
Шаг балок (Р) - шаг по центру балок, через который они укладываются.
Вид перекрытия - в случае, если на последнем этаже Вы жить не будете, и он не будет сильно захламляться милыми Вашему сердцу вещами, то выбирается "Чердачное" , в остальных случаях - "Междуэтажное" .
Длина стены (Х) - длина стены, на которую опираются балки.
Характеристики балки:
Длина балки (А) - самый большой размер балки.
Вес 1 п.м . - данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).
Расчетное сопротивление R y - данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:
- С235 - Ry = 230 МПа;
- С255 - Ry = 250 МПа;
- С345 - Ry = 335 МПа;
Но обычно в расчете используется Ry = 210 МПа для того, чтобы обезопасить себя от разного рода "форс-мажерных" ситуаций. Все-таки в России живем - привезут металлопрокат из стали не той марки и все...
Модуль упругости Е - этот параметр зависит от вида металла. Для самых распространенных его значение равно:
- сталь - Е = 200 000 МПа;
- алюминий - Е = 70 000 МПа.
Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие .
Цена за 1 т - стоимость 1 тонны металлопроката.
Результат
Расчет по прочности:
W треб - требуемый момент сопротивления профиля. Находится по сортаменту (есть ГОСТах на профили). Направление (х-х, y-y) выбирается в зависимости от того, как будет лежать балка. Например, для швеллера и двутавра, если Вы хотите их поставить (т.е. больший размер направлен вверх - [ и Ι ), нужно выбирать "x-x".
Расчет по прогибу:
J треб - минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и W треб.
Другие параметры:
Количество балок - общее количество балок, которое получается при укладки их по стене X с шагом P .
Общая масса - вес всех балок длиной А .
Стоимость - затраты на покупку металлических балок перекрытия.
В большинстве случаев, межэтажные перекрытия сооружаются одновременно со строительством стен дома. И такое соседство далеко не случайно. Ведь согласно строительным нормам междуэтажные перекрытия должны обладать таким же набором характеристик, что и несущие стены строения.
Перекрытия обязаны иметь достаточный запас прочности, позволяющий выдерживать довольно значительную нагрузку (от 100 до 210 кг/м2). Кроме того, коэффициент теплопроводности межэтажных перекрытий должен быть ниже аналогичного показателя несущих стен строения. Ведь большая часть тепловых потерь «уходит» именно сквозь потолок дома.
Подробно по данной теме
- |
Именно поэтому, строительные компании просто обязаны использовать в процессе обустройства перекрытий самые современные наработки и технологии. Впрочем, в большинстве случаев, подобные наработки будут относиться к балочной или безбалочной технологии строительства перекрытий. Причем, в малоэтажном строительстве, наиболее приемлемой технологией является именно «балочный» вариант обустройства перекрытий.
Межэтажные перекрытия из балок сооружаются на базе силового каркаса, изготовляемого из деревянных, металлических или железобетонных элементов (балок). После сборки каркаса на нижнюю грань балок нашивают потолочный настил (для нижнего этажа), а верхняя часть обшивается напольным покрытием (для верхнего этажа). Внутренняя часть перекрытия заполняется теплоизолирующим наполнителем.
Технология монтажа межэтажных перекрытий зависит от конкретной разновидности конструкционных материалов, используемых для производства балок. То есть, процесс монтажа деревянных перекрытий будет выглядеть несколько иначе, чем процесс сборки перекрытия на основе металлических балок. А межэтажные перекрытия из железобетонных балок будут собираться уже совсем по-другому. И для большего понимания процесса мы рассмотрим все три технологии строительства перекрытий.
Деревянные перекрытия
Конструкция балочного перекрытия, изготовляемого из дерева, чаще всего используется совместно с рубленными или каркасными, деревянными стенами. Каркас перекрытия изготавливается из деревянного бруса хвойных или твердых, лиственных пород с сечением 5х16, 6х20 или 10х10 сантиметров.
Максимальная длина пролета деревянной балки равняется 5 метрам для междуэтажного перекрытия и 6 метрам для чердачного перекрытия без нагрузки.
Расстояние между двумя балками в перекрытии зависит от длины пролета и габаритов сечения балки. Исходя из этих критериев, максимальное расстояние между балками равняется 125 сантиметрам (пролет 3 метра, сечение 6х20 сантиметров), а минимально – 35 сантиметрам (пролет 4 метра, сечение 10 на 10 сантиметров). Таким образом, на 1 квадратный метр перекрытия, при разных условиях эксплуатации, необходимо «израсходовать от одной до трех балок.
Тыковку силового каркаса перекрытия и стен осуществляют в специально прорезанных «оконцах». Образующие межэтажные перекрытия балки просто вставляются в стену и фиксируются с помощью крепежных элементов или раствора (в случае обустройства перекрытия в кирпичном или бетонном доме). После фиксации балок на них настилается накат – основа для будущего пола и потолка. Внутреннее пространство перекрытия заполняют тепло и звукоизолирующим материалом, в качестве которого, лучше всего, использовать минеральную вату.
Главным достоинством деревянных перекрытия является чрезвычайная простота монтажа таких конструкций. Основной недостаток – низкая огнестойкость древесины.
Металлические межэтажные перекрытия из балок
Технология монтажа металлических перекрытий напоминает процесс сборки деревянного аналога. Основа будущего металлического каркаса состоит из швеллеров и двутавровых балок. Причем, силовые элементы из прокатного профиля можно укладывать даже в 6-метровых пролетах. А шаг расположения балок (расстояние между двумя опорными элементами) может равняться и 60 и 100 сантиметрам. То есть, на один квадратный метр металлического перекрытия будет израсходована всего пара балок.
Накат для металлического перекрытия изготавливается из железобетонных, пустотелых плит или древесины. Внутренняя часть каркаса, как и в случае деревянного перекрытия, предназначается для утеплителя, однако, металлическое перекрытие позволяет использовать в качестве утепляющего слоя не только дорогостоящую минеральную вату, но и дешевый керамзит.
Железобетонные перекрытия
Железобетонные межэтажные перекрытия из балок собираются только с помощью тяжелой строительной техники. Вес одного элемента перекрытия (балки) составляет 175- 400 килограмм. Максимальная длина пролета для железобетонного перекрытия составляет 7,5 метров.
В качестве наката балочного, железобетонного перекрытия, чаще всего, используется облегченная железобетонная плита или пустотелые цементные блоки соответствующих габаритов. Поэтому, расстояние между двумя соседними балками выбирается исходя из размеров плит и блоков наката.
Комментариев:
- Подготовка к строительству
- Основная часть работы
- Завершающий этап работ
- Несколько слов в заключение
Способов перекрытия в современном строительстве множество. Но только монолитное перекрытие по металлическим балкам обладает необходимым коэффициентом прочности. В основном данные варианты дают возможность перекрытия действительно больших пролетов (более 6 метров), они намного надежнее деревянных. С точки зрения безопасности такие балки перекрытия надежнее своих аналогов, к тому же они не подвержены процессу горения. Наличие расчета является единственным, что говорит не в его пользу, так как стоимость таких работ весьма ощутима для любого бюджета по современным меркам.
Перекрытия железобетонные, по мнению большинства людей, способны оправдать свою стоимость, ведь их показатели прочности и эффективности с годами не уменьшаются. К тому же нет смысла начинать дорогостоящее и трудоемкое строительство, которое может длиться годами, как бывает в случае с монтажом обычных .
Перекрытия железобетонные гораздо прочнее и тоньше, что позволит сэкономить значительную сумму на покупке строительных материалов и на оплате труда рабочих.
Конструкция обладает достаточно большим коэффициентом прочности, и при наличии самых обычных инструментов, которые есть практически в каждом доме, можно начать выполнять пошаговую инструкцию по ЖБИ. После окончания монтажных работ необходимо полностью исключить попадание какой-либо влаги на протяжении первых двух недель. В случае попадания влаги фанера может полностью размокнуть, система балок прогнется, а деревянную конструкцию нельзя будет использовать до момента ее полного просыхания.
Подготовка к строительству
Для полного представления всех этапов проведения дальнейших работ необходимо создать очень точный чертеж. Внешняя сторона стены будет играть роль периметра в чертеже в связи с тем, что именно она будет выполнять функцию опоры.
Понадобятся такие материалы, как:
- аппарат для сварки;
- лист бумаги формата а3;
- гвозди и молоток;
- ластик и простой карандаш;
- перфоратор;
- строительный уровень;
- один из многочисленных видов гидроизолятора;
- вспомогательные балки;
- металлические распорки, балочные подпорки, которые необходимо будет чередовать в качестве дополнительной поддерживающей системы;
- ламинированная фанера;
- строительная рулетка.
В первую очередь необходим монтаж железобетонных перекрытий для того, чтобы в дальнейшем не возникло проблем с опалубкой. Временами придется использовать сварочный аппарат для их сращивания. В случае если ЖБ балки будут монтироваться только над одним определенным помещением, балки перекрытия нужно сращивать с уже имеющейся стеной с использованием сварочного аппарата и перфоратора. Размер шага будет зависеть от общего бюджетного проекта и составлять от 1 до 2,5 м, ведь чем больше ЖБ балок, тем прочнее и надежнее будет конструкция.
Фанера устанавливается параллельно двутавру, она будет выполнять функцию опалубки. Все крепления должны соответствовать определенным стандартам, быть прочными и оставаться съемными. Так как монолит не относится к категории стандартных, без каких-либо потерь его можно сократить в два раза, при этом он все равно останется усиленным. После чего можно начинать монтировать поддерживающую систему, подразумевающую использование либо металлических распорок, либо деревянных балок. Нелишним по окончании установки будет проверить каждую балку в отдельности на прочность. Любые металлические изделия рано или поздно будут подвержены деформации, а деревянные элементы будут сохранять свой внешний вид до последнего. Пройдитесь по опалубке и проверьте полное отсутствие даже малейшего колебания.
Вернуться к оглавлению
Основная часть работы
В процессе работы вам понадобится несколько помощников, чтобы процесс оставался непрерывным. Один человек должен постоянно мешать раствор, чтобы избавить его от пузырьков воздуха. Проверьте гидроизолятор на предмет видимых повреждений. Заливка представляет собой непрерывный процесс, во избежание создания дополнительного давления на несущие конструкции. Если человек знаком с техникой заливки, то группа из трех человек должна справиться с объемом работы за полдня.
Для этого этапа вам понадобится:
- раствор из цемента, воды и песка (1:сколько потребуется:3);
- армирующий прут необходимого диаметра;
- совковая лопата;
- вода;
- проволока;
- штыковая лопата;
- обычная полиэтиленовая пленка.
Нет необходимости использовать двойную обрешетку, для такого перекрытия будет достаточно и одинарной. Закрепить ее необходимо на середине плиты с шагом в полметра, для этого понадобятся металлические скобы, которые многие делают сами из обычного прута. Только с использованием мягкой металлической проволоки могут производиться различные связи.
Арматура не должна иметь возможности двигаться, поэтому закрепить ее необходимо основательно.
Опытный строитель знает, что пробовать делать такой раствор самостоятельно не имеет смысла, так как процесс заливки должен оставаться непрерывным и производиться за один раз, его проще заказать. Быстрота износа также зависит от равномерности застывания раствора, в случае несоблюдения необходимых норм, износ будет довольно скорым.
Цемент должен быть марки не ниже 400-500, так как прочность все-таки необходима, несмотря на балочные перекрытия. Балочные конструкции имеют свою дополнительную прочность, которая не должна зависеть от посторонних показателей. Следующие 28 дней вся поверхность будет плотно накрыта полиэтиленовой пленкой, а поверхность постоянно смачиваться водой. По истечении этого срока пленка удаляется, а опалубки демонтируются при помощи лома.
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.
Нагрузка от веса перегородок (желательно балки располагать под перегородками, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на облегченное перекрытие),
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.
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.
Собираем нагрузки на 1 м 2 переркытия.
|
Вид нагрузки: |
нормативная, кг/м 2 |
коэффициент надежности |
расчетная, кг/м 2 |
|
Нагрузка от веса перегородок (усредненная) |
|||
|
Собственный вес перекрытия 2500*0,08 |
|||
Для расчета перекрытия необходимо найти максимальный изгибающий момент, который возникает в крайнем пролете плиты, и равен: М = qL 2 /11 (см. формулу 6.169 справочник «Проектирование железобетонн ых конструкций», Голышев А.Б.).
В нашем случае, q = 6241 м, L = 2,5 м - расстояние между балками, значит М = 624* 2,5 2 /11 = 355 кг*м.
Для перекрытия, армированного сеткой в нижней зоне (без верхней арматуры), должно выполняться условие:
αm > αR (см. п. 3.18 Пособия по проектированию бетон ых и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения). Значение α R находим из таблиц ы 18 пособия. Для арматуры класса АIII (А400С) и бетона класса В15 αR = 0,440.
Находим α m = М/R b bh 0 2 = 355/(770000*1*0,045 2) = 0,228, где
b = 1 м - ширина полос ы перекрытия, для которой выполняется расчет;
h 0 = 0,08 - 0,035 = 0,045 м - расстояние от верхней зоны плиты до центра тяжести рабочей арматуры.
Условие αm = 0,228 < αR = 0,440 выполняется. Из таблицы 20 пособия при αm = 0,228 находим значение
Найдем площадь рабочей арматуры плиты:
Аs = М/ (R s * ζ*h 0) = 355/(36500000*0,87*0,045) = 0,000248 м 2 = 2,48 см 2 . Принимаем арматуру диаметром 8 мм с шагом 200 мм (5 стержней на 1 метр плит ы, площадью 2,52 c м 2).
Для самопроверки можно воспользоваться таблицей из справочника Линович Л.Е. для подбора толщины и армирования перекрытия в зависимости от нагрузки. В данной таблице даны результаты для однопролетных плит. Наша же плита считается многопролетной (количество пролетов равно количеству шагов балок), и работает за счет многопролетности она значительно лучше. Поэтому результаты расчета по примеру должны быть лучше (экономичней), чем в таблице из справочника.
Переходим к расчету балки (см. книгу Я.М. Лихтарников «Расчет стальн ых конструкций» стр. 60-61 или книгу Васильев А.А. «Металлические конструкции» §24). В первую очередь, необходимо определить погонную нагрузку на каждую балку. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия у нас получилась 540 (624) кг/м 2 , а шаг балок мы приняли 2,5 м. Тогда нагрузка на 1 погонный метр балки равна:
нормативная 540*2,5 = 1350 кг/м;
расчетная 624*2,5 = 1560 кг/м.
Пролет балки в свету 6 м. Глубина опирания с каждой стороны - 0,2 м. Тогда расчетная длина балки равна 6 + 2*2*0,2/3 = 6,3 м.
Найдем максимальный момент в сечении балки по формуле М = qL 2 /8, где q - нагрузка на 1 погонный метр балки, L - расчетная длина балки.
Нормативный момент М н = 1350*6,3 2 /8 = 6698 кг*м,
расчетный момент М р = 1560*6,3 2 /8 = 7740 кг*м.
Определим требуемый момент сопротивления:
W тр = М р /1,12R = 7740/(1,12*21) = 329 см 3 . По сортаменту (например справочник Я.М. Лихтарников Расчет стальн ых конструкций, приложение VI ) подбираем двутавр №27 (момент сопротивления W = 371 см 3 , момент инерции I = 5010 см 4).
Проверяем прочность балки из условия:
σ= М/1,12W = 7740/(1,12*371) = 18 кН/см 2 , что меньше R = 21 кН/см 2 - условие обеспечено.
Проверим жесткость балки.
М н *L /(10EI ) = 6698*630/(10*21000*5010) = 0,004 = 1/250 - условие выполняется (хотя на пределе).
Таким образом, подобранная балка проходит по расчету. Но она получилась довольно мощной. Чтобы уменьшить сечение балки, нужно задаться меньшим шагом балок и пересчитать задачу с начала. Чем меньше шаг балок (расстояние между балками), тем меньше нагрузка на них приходится, а значит тем меньше сечение получится.
,Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел "БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ" .
В этом разделе Вы можете задать вопросы и получить на них ответы. Комментарии в этой статье я закрываю. Если есть замечания к содержанию статьи, пишите на адрес Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
