Виды и расчёт железобетонных балок перекрытия

О новой технологии частного домостроения

Сегодня производство сварных двутавровых балок запущено по всей стране, и востребовано даже в частном домостроении. А всему этому виной новые дизайнерские и архитектурные решения! Их современные объемные планировочные проекты требуют особого качества несущего каркаса и надежного перекрытия, которое будет наиболее эффективным при больших пролетах – от 7 метров.

Вы наверняка, замечали насколько загородные коттеджные дома и подобные им постройки по своему только внешнему виду отличается от исконно русской избушки. А вот теперь представьте, насколько отличается их архитектура и принципы строительства! Вот почему стальные двутавровые балки сегодня стали активно применяться для перекрытия пролетов от 4 до 18 м, а для их производства используется как углеродистая, так и низколегированная сталь, которая гарантирует нужные качества и прочность.

Для изготовления таких балок даже существует свой ГОСТ и необходимые сертификаты. Касательные напряжения у них принимаются сплошными стенками, а сжимающие и растягивающие напряжения равномерно распределяются по длине. Чтобы вам было более понятно, роль у такой вертикальной стенки по сути та же, что у зигзагообразной решетки в металлической ферме. Хотя на первый взгляд такие балки не выглядят слишком прочными или монолитными:

Особенности изготовления двутавровой деревянной балки

1. После подготовки брусьев в них делаются выпилы для последующей установки стойки. Она должна располагаться строго вертикально, поэтому особое внимание – точности разметки (ведется от продольной оси заготовок).
2. Каждая плита перед использованием тщательно осматривается. Малейший дефект (а он скажется на несущей способности двутавровой балки) – причина для отбраковки. Кромки отобранных плит немного скашиваются, чтобы образцы лучше входили в пазы.
3. Выпилы в брусьях промазываются клеящим составом; в нижний вставляется стойка, после чего накладывается верхний и прижимается.
4. Сборка оставляется в таком положении до полного просыхания клея. Это время указывается в инструкции по применению состава.

Качественную стыковку всех элементов двутавровой балки можно обеспечить отрезками швеллера аналогичной длины. Они накладываются на бруски и стягиваются импровизированными хомутами (веревка, ремни с карабинами и тому подобное), до полного отвердевания клея. И только после этого деревянную балку-двутавр  можно использовать для обустройства перекрытия.

Процесс изготовления опор из древесины, как и выбор материалов, особых сложностей не представляет. Работа, выполненная своими руками, экономит и время, и деньги. Но это оправдано лишь в том случае, если расчеты нагрузок проведены на профессиональном уровне. Если нет полной уверенности, что это получится сделать самостоятельно, рисковать не стоит. Перекрытие – ответственная часть любой конструкции, и никакая экономия не может служить оправданием нарушению проектных параметров.

Особенности применения и преимущества изделий

Балки, в зависимости от технических параметров и габаритов, применяются при строительстве сооружений различных типов. Чаще всего они используются при возведении многоэтажных объектов. Популярны монолитные изделия, так как на них можно укладывать плиты, имеющие различные габариты и формы: то есть не только гладкие, но и ребристые.

Ключевые достоинства железобетонных балок перекрытия:

• высокая физическая, механическая и химическая прочность;
• изделия не поддерживают процесс горения;
• балки, выполненные из такого материала, устойчивы к сжимающим, изгибающим, а также вибрационным и растягивающим усилиям;
• изделия, изготовленные в соответствии с нормами ГОСТа, подходят для эксплуатации во влажной среде. Более того, в таких условиях они лишь увеличивают степень своей прочности.

Преимущества и недостатки по сравнению с плитами перекрытия

Деревянные балки могут похвастаться своей легкостью и простотой в установке. Бытует ошибочное мнение, что под легкие перекрытия из дерева не нужен армирующий слой. Это в корне не верно.

Важно!Для газобетонных стен в независимости от вида перекрытия всегда необходим армопояс!

В случае с деревянными перекрытиями его возведение распределит нагрузку от балок по всему периметру стен и предотвратит растрескивание газобетона от точечных нагрузок.

Плюсами деревянных балок являются:

1. Экологичность, так как дерево — это возобновляемый натуральный материал.
2. Небольшая масса.
3. Низкая теплопроводность по сравнению с бетонными конструкциями.
4. Невысокая цена по сравнению с другими видами перекрытий.
5. Большой ассортимент в выборе.
6. Простота установки балок.

Отрицательные стороны у древесины тоже имеются:

1. Недолговечность. Рано или поздно даже самые хорошие перекрытия могут начать гнить.
2. Малопрочность — дерево не сможет выдержать столько веса, сколько смогло бы перекрытие из бетона.
3. Горючесть (натуральные материалы легко воспламеняются).

Важно!Несмотря на такие значительные отрицательные качества, дерево все равно выбирают намного чаще, и вот почему: специальные составы для пропитки древесины смогут продлить срок службы, уберечь от гниения и воспламенения. А малая прочность искореняется благодаря использованию большего количества балок и уменьшения шага прокладки.

Теперь рассмотрим бетонные перекрытия и их недостатки:

1. Первым и наиболее существенные минусом является дороговизна перекрытия из бетона. Мало того, что сами перекрытия стоят недешево, для их установки и перевозки потребуется и специальная техника (кран). Так что и за установку придется выложить определенную денежную сумму. У деревянных перекрытий этот минус отсутствует — установку можно произвести самостоятельно. Если балки небольшие, то достаточно будет и двух-трех человек. Чем они тяжелее и массивнее, тем большее количество людей придется задействовать.
2. Высокий вес. Мы уже говорили, что для монтажа потребуется специальная техника. А ещё потребуется более дорогой фундамент.

Как видите, все недостатки связаны лишь с ценой. Чтобы принять окончательное решение, ознакомьтесь со статьей про плиты перекрытия в газобетонном доме.

Технология строительства перекрытий по балкам

Любое перекрытие обычно опирается на спаренные швеллеры, квадратную трубу или двутавры. Двутаврами называются несущие элементы составных балок из профильной стали, которые служат дополнительным усилением конструкции.

Укладку балочных перекрытий производят в несколько вариантов:

1. перпендикулярное положение балок между собой;
2. если плита не гладкая, а ребристая – балки ложатся перпендикулярно ребрам.

Балки есть разные:

• основные;
• второстепенные (они уступают в диаметре).

Железобетонное перекрытие может состоять из нескольких слоев и рядов.

Расположение стальных балок тоже может быть разное: они могут просто подпирать перекрытие, а могут быть частью плиты, находясь внутри. Монолитные перекрытия двутавр часто используют при установке каркасов с большими пролетами. Номер проката (10, 12, 14…) указывает размер и разновидность двутавра.

Схема несъемной двутавровой опалубки

Соответственно ГОСТу 8239-89, толщина двутавра для пролета составляет 4.5 мм (№10) – 12 мм (№60).

Схемы укладки балочных монолитных перекрытий:

• балка на 2-х опорах, нагрузка распределена;
• балка на двух опорах, но локализация нагрузки в центре;
• консольная балка с распределением нагрузки;
• консольная балка, нагрузка падает на конец балки.

Преимущества монолитного перекрытия на двутаврах

Металлический двутавр в монолитном перекрытии имеет ряд преимуществ:

• при выборе балки 30Б общий вес конструкции способен уменьшиться на 10%;
• бистальная балка (совмещение высококачественной прочной стали с малоуглеродистой) стоит дешевле;
• точность расчетов тоже позволяет сэкономить расходы.

Очень важно грамотно составить проект. Устройство монолитного перекрытия на двутаврах должны производить профильные специалисты, тогда надежность конструкции не вызовет малейших сомнений. Обратившись в компанию «ПрофСопСтрой» вы сможете оговорить все пожелания, относительно планировки здания создания индивидуального дизайна. В конечном итоге конструкция будет отвечать всем строительным нормам. Оформить заявку можно в режиме онлайн.

Виды монолитных плит

При выборе платформы монолитного типа посмотрите на ее вид (обозначается буквами). Немного о маркировке:

• плита перекрытия (ПК);
• плиты настила облегченные (ПНО);
• настил внутренний (НВ).

Также, согласно поперечному сечению, может отличаться структура:

• пустотные;
• ребристые;
• сплошные.

Утепление и надежную звукоизоляцию в помещениях обеспечит использование многопустотной плиты, которая, в свою очередь, может быть:

• круглой;
• овальной;
• вертикальной.

Делая выбор, следует учитывать разницу между плитами, климат того района, где планируется постройка.

Классификация и сфера применения

Двутавр с высокой точностью прокатки

По точности прокатки двутавр подразделяется на обычный (обозначается литерой Б) и с высоким значением параметра (буква А).

По целевому назначению и особенностям строения профили бывают нескольких типов:

• Нормальные двутавры – высота превосходит ширину полок. Их можно использовать во всех основных сферах применения данного профиля.
• Колонные двутавры, применяющиеся в роли вертикальных опорных элементов при возведении многоэтажных сооружений. Полки у них параллельны друг другу и имеют повышенную толщину.
• Широкополочные двутавры предназначены для конструкций, работающих в первую очередь на изгиб: мостовых сооружений, лестничных пролетов, перекрытий. Переменное сечение повышает несущие качества металлоконструкции на всем протяжении. Использование таких изделий также помогают сэкономить (расходы при производстве ниже). Приобретая продукцию, важно учитывать толщину полки.
• Профили для подвесных путей, к которым предъявляются специальные требования. Наклон внутренних граней у них не должен превышать 12%. Такие изделия востребованы при обустройстве некоторых промышленных предприятий. Профиль у них может иметь высоту 0,25-0,45 м.
• Свайные профили, обладающие повышенной несущей способностью. Используют их для компонентов сооружений, работающих на сжатие (иногда в комбинации с изгибом) и растяжение.

Двутавровые конструкции широко применяются в разных сферах строительства:

• возведение и реконструкция зданий
• опорные элементы мостовых конструкций и эстакад;
• подкрановые балки в промышленных и складских помещениях;
• при обустройстве проходов шахт как усиливающий компонент;
• при создании кровель;
• пролетные балки в зданиях любого назначения;
• для ограничения котлована при фундаментных работах;
• для крепления перекрытий.

Расчетная схема второстепенной балки (а) и огибающая эпюра изгибающих моментов (б)

Нагрузки на главную балку считаются приложенными в виде сосредо­точенных сил от веса второстепенных балок, плит g и временной нагрузки Р, собираемой с соответствующих грузовых площадей. Для упрощения рас­чета собственный вес главных балок также приводят к сосредоточенной нагрузке, приложенной в осях второстепенных балок. Расчетная схема главной балки также представляет собой неразрезную конструкцию с рас­четными средними пролетами, принимаемыми равными расстоянию между осями опор (рис. ниже, а). Расположение временной нагрузки (через пролет или в смежных пролетах) рассматривается в нескольких комбинациях с целью выявления максимальных пролетных и опорных изгибающих момен­тов в сечении главной балки (рис. ниже, 6).

Использование двутавра в строительстве потолочного перекрытия

Из деревянных двутавровых балок перекрытия своими руками монтируют стропильные системы и сооружают перемычки между этажами.

Этот современный материал выпускается по международным стандартам с применением передовой технологии, позволяющей получить отличный строительный продукт нового поколения. Это прекрасное решение для частного строительства всех типов конструкций, начиная от каркасного дома или блочной постройки и заканчивая деревянным теремом из сруба.

Двутавровые балки перекрытия: особенности конструкции из металла

Ни один строительный объект, каким бы ни было его назначение, не обходится без применения балок перекрытия.

Ее функция как инженерной конструкции – в успешном перераспределении вертикальных и горизонтальных нагрузок в процессе собственной работы на изгиб.

Двутавровые балки перекрытия представляют собой тип фасонного проката, изготовленного из высококачественной стали. Сталь может быть либо низколегированной, либо углеродистой.

Этот тип сортового проката имеет форму бруса, ориентированного горизонтально или наклонно.

Или, говоря простым языком, стальная двутавровая конструкция – это прокат определенной формы, изготовленный из профильной стали специального исполнения. Форма определяется его конструктивными особенностями.

Чаще всего она внешне похожа букву «Н». Такая форма усиливает прочность элементов конструкции и придает дополнительную жесткость. Где же используются двутавровые балки перекрытия?

Балка двутавровая: применение ↑

Балка металлическая двутавровая из стали больше известна как элемент перекрытий каркасов промышленных зданий, имеющих большие пролеты.

Их используют также при возведении мостов и других подвесных путей, колонн и другого во всех тех местах, где присутствуют повышенные нагрузки и им необходимо противостоять.

Они воспринимают нагрузку от вертикального поперечного воздействия, которая одновременно отражается на стенах, колоннах и других опорах.

Деревянный аналог стального двутавра используется в каркасном домостроении. Следует отметить, что в последнее время его нередко стали использоваться в оформлении строений как элемент дизайна.

Их правильный расчет обеспечивает большую эффективность металлоемкости, нежели этот показатель у обычной горячекатаной конструкции.

При установке двутавра уменьшается масса несущих конструкций, что позволяет сократить затраты на строительство.

Незначительный вес при чрезвычайно высокой жесткости делает их идеальным вариантом для использования в качестве основы под высоконагруженные строения.

Интересно

Отметим,что двутавры значительно жестче, нежели квадратные профили и уголки.

Виды двутавровых балок ↑

В конструкциях двутавров внутренние грани полок могут располагаться наклонно либо параллельно.

Сортамент, который имеет балка двутавр, характеристики, габариты в основном определяются расстоянием между параллельными (П) или наклонными (У) внешними гранями.

Типоразмеры и ГОСТы: ↑

• Балка двутавровая ГОСТ 26020 83 характеризуется параллельными гранями полок. Под этот стандарт входят двутавры, имеющие высоту 10–100 см и ширину полок – 5,5–40 см. По последнему параметру классифицируют на: узкополочные (У), нормальные (Б), среднеполочные (Д), широкополочные (Ш) и колонные (К). Колонные двутавры отличаются почти одинаковой высотой профиля и шириной полки.

Двутавры, характеризующиеся наклонными гранями, классифицируются на:

• обычные (ГОСТ 8239 89) – ограничения на величину уклона внутренних граней составляют порядка 6–12%;

• специальные (ГОСТ 19425 74) – М: подвесные пути, имеющие угол наклона не больше 12% и С: для армированных шахтных стволов, имеющих угол наклона до 16 %.

колонные двутавры (К) по ГОСТ 26020-83

Изделие выполненное по ГОСТ полностью соответствует параметрам чертежа, то есть имеет заданное поперечное сечение, размеры полок (высота, ширина и толщина) и другое.

Маркировка: как расшифровать ↑

Начнем с двух цифр в начале маркировки. Они отмечают высоту в сантиметрах конкретной группы профилей.

Монтаж кровли

В качестве стропил используют деревянные двутавровые балки. Каркас кровли монтируют следующим образом:

• по периметру стен вверху укладывают брус, который крепят с помощью монтажных деталей дюбелями и саморезами;
• устанавливают под наклоном ДДБ, соединяя их вверху металлическими накладками;
• монтируют горизонтальные связи из бруса, обеспечивающие жесткость каркаса кровли;
• на балки укладывают обшивку из доски и укрывают мягкой кровлей;
• изнутри крыши пространство между двутаврами заполняют теплоизоляционными материалами (минеральной ватой, пенопластом или пенополиуретаном);
• внутреннюю поверхность кровли защищают гидроизоляцией и обшивают доской или вагонкой.

Установка опалубки

Есть два варианта сооружения горизонтальной опалубки: аренда пластиковой или металлической опалубки, а также выполнение работ по монтажу опалубки под плиту самостоятельно.

Готовим поверхность для заливки

После сооружения каркаса необходимо подготовить поверхность для заливки. Для этого на каркас укладываются доски или фанера (первый вариант дешевле, но благодаря второму можно достичь ровной поверхности потолка нижнего этажа). Эти доски должны вплотную примыкать к стене, чтобы не было щелей. После этого необходимо с помощью опорных стоек выровнять поверхность по уровню так, чтобы верх опалубки точно совпадал с краем выложенной из кирпича или пеноблока стены.

Таким образом, опалубка готова и дальше можно приступать к дальнейшим этапам подготовки плиты к заливке бетоном.

Укладка

Для проведения монтажных работ по укладке необходима бригада в составе трех рабочих монтажников. В обязанности двоих входят задачи строповки и правильной укладки плит, третий обеспечивает их соединение и корректировку при опускании. Большая часть железобетонных изделий предназначена для монтажа посредством применения шарнирной технологии.

Ее суть заключается в том, чтобы опирание производилось исключительно с коротких торцов. При этом под плиту укладывается раствор толщиной не менее 20 мм в густой консистенции, а крановщик обеспечивает натяжение тросов, позволяющее производить корректировку положения при помощи лома. Обычные плиты готовы длительно выдерживать вертикальные нагрузки.

• 70 мм для железобетонных перекрытий с длиной до 4-х метров;
• 90 мм для ЖБИ с длиной свыше 4-х метров.

В ряде случаев напуск может достигать 250 мм, обеспечивая жесткую фиксацию к опорной конструкции. При подсчете дистанции между стенами в расчет берет длина плиты за вычетом 240 мм, что обеспечивает 120 мм опирания с каждой стороны, которые гарантируют надежный монтаж даже при наличии небольших отклонений при установке изделий.

Для изделий марки ПТ величина минимально необходимого опирания согласно технической документации составляет 80 мм. При этом точки опоры должны быть выставлены по всем четырем сторонам изделия.

В том случае, если глубина опирания оказывается недостаточной, с течением времени могут проявляться дефекты конструкции в виде появления трещин в стене или на плите перекрытия, которые впоследствии могут повлечь за собой их полной разрушение.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Установка раздвижных дверей как установить своими руками крепление правильная инструкция по монтажу межкомнатных дверей

При кладке кирпича оптимальной толщиной для стен считается значение 380 мм. Данный параметр также формируется исходя из нагрузки, которая реализуется плитами перекрытия с двух сторон на длине 240 мм. Еще 140 мм пространства стены необходимо, чтобы соорудить стандартный канал вентиляции. Таким образом, стены позволяют производить монтаж следующих этажей с комфортной установкой перекрытий.

Если размеры возводимого здания по ширине не соответствуют размерам ширины плит, наилучшим решением будет сведение промежутков в один общий зазор, который перекрывается за счет применения монолитной технологии. Порой, без монолитных участков в перекрытиях обойтись сложно или, попросту невозможно. Даже в тех случаях, когда проекты предусматривают все необходимые размеры плит и соотношения габаритов меду стенами, может появиться необходимость монтажа дополнительных вентиляционных каналов и прочих систем, корректирующих размеры.

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.