Деревянные перекрытия с металлическими балками

Обновлено: 17.05.2024

Балки перекрытия – это опорные несущие конструкции в доме, необходимые для распределения различных типов нагрузок от вышележащих элементов и сооружений: предметов интерьера, верхних этажей, крыши. В зависимости от габаритов строения и типа предполагаемой эксплуатации, межэтажные перекрытия возводят либо из металлических двутавров, либо из более дешевых деревянных балок (цельных, клееных).

Для большинства частных домов, перекрытия на основе балок являются более практичной и эффективной альтернативой монолитным перекрытиям.

Что такое балка перекрытия?

Балка перекрытия – закрепленная опорами прямолинейная несущая конструкция с горизонтальным или наклонным расположением. Все получаемые нагрузки от балок переходят к опорам, в роли которых могут выступать стены, колонны, с последующим распространением между прочими конструктивными элементами сооружения. Верхняя часть балки обычно выступает полом для верхнего помещения, нижняя играет роль потолка для комнаты снизу.

Требования к балкам

Надежное перекрытие подразумевает подбор определенных параметров для балок (длина, толщина, шаг. ), которые выводятся теоретическим путем с помощью специальных расчетов и, в свою очередь, зависят от материала, площади и формы поперечного сечения, а также от способа крепления.

Для частного строительства особенно востребованы балки перекрытия из дерева, сочетающие в себе высокую прочность, надёжность и лёгкость монтажа. Стальные, ж/б и комбинированные вариации задействуются, как правило, в промышленном строительстве и при обустройстве объектов, на которых предполагается повышенная нагрузка на балки.

Однако в любом случае, перед началом возведения сооружения необходимо проверить:

Балку на прочность. То есть рассчитать совокупные нагрузки на перекрытие. Стандартные величины для чердачного перекрытия – 105 кг/м 2 , межэтажного – 210 кг/м 2 , в исключительных случаях до 400 кг/м 2 .
Балку на жесткость. То есть рассчитать балку на прогиб и он должен не превышать значений указанных в таблице:

Выполнить подобные операции самостоятельно без профильного образования достаточно сложно, поэтому если вас интересует расчет балки онлайн – вы можете рассчитать все необходимые величины на нашем функциональном калькуляторе. Программа не требует специальных навыков.

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.

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:

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

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.

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

высокая цена;
возможно образование коррозии;
низкие звуко- и теплоизоляционные параметры;
для монтажа требуется специальная техника.

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.

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

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.

отличные прочностные данные;
стойкость к деформированию;
незначительный вес.

высокая цена;
неудобство утепления плитным материалом.

Технические характеристики – как не ошибиться при выборе

Деревянные балки эффективны при закрытии пролёта в 2,5-4 м. Максимальная длина – 6 м, при большей протяжённости не обойтись без монтажа опорных колонн или иных конструкций.

Крепление стропил к балкам перекрытия из дерева осуществляется посредством стальных пластин, уголков и скользящих опор. При определении сечения за стандарт принимают общую нагрузку в 350-400 кг/м 2 для перестраховки. Оптимальное соотношение высоты и ширины изделия 1,4:1. Необходимая длина деревянных балок перекрытия определяется размерами того пролета, который они будут перекрывать, дополнительно нужно учесть размеры заступов на стену — не менее 12 см, для бруса — не менее 15 см.

Ширина доски для балки варьируется в пределах 4-20 см, высота 10-30 см, диаметр брёвен может достигать 11-30 см. В зависимости от габаритов балки, шаг укладки составляет 0,3-1,2 м (как правило, 0,6-1 м).

Расстояние между балками перекрытия из металла колеблется в пределах 1-1,2 м. Номер (размер) балки при нагрузке в 400 кг/м 2 выбирается исходя из длины обустраиваемого пролёта и шага укладки. Так, при пролёте в 6 м и шаге 1-1,2 м оптимален 20 двутавр (высота 20, ширина 10 см); пролёт 4 м, шаг 1-1,2 м - №12 (высота 12, ширина 6,4 см); пролёт 3 м, шаг 1-1,2 м - №10 (высота 10, ширина 5,5 см).

Современная бетонная балка перекрытия способна закрыть проём длиной в 3-7,5 м, а укладка проводится с шагом в 1-1,5 м. Минимальная высота элемента составляет 1/20 часть длины пролёта, ширина рассчитывается исходя из пропорции 5:7 (5 - ширина, 7 - высота).

Размеры балок перекрытия комбинированного типа могут быть самыми разными. Для серии W наибольшая длина составляет 6 м, категория L предусматривает длину до 13,5 м. Основное отличие между группами заключается в типе бруса. В первом случае это струганое изделие, прошедшее камерную сушку, во втором - клееные балки перекрытия, соединённые из отдельных элементов посредством особой технологии, что придаёт итоговому продукту повышенную жёсткость, прочность и надёжность.

Особенности деревянных и металлических двутавровых балок для перекрытий

Двутавровые балки применяются для создания перекрытий между этажами, лестницами, на чердаках, балконах и мансардах.

Их отличие от обычных профильных балок состоит в том, что они имеют более легкий вес и своеобразную форму, за счет чего быстрее происходит их монтаж.

Двутавровые балки перекрытий бывают деревянными и металлическими, но они встречаются также и в виде ЖБИ.

Каковы основные особенности двутавров, из чего состоит их конструкция, какие нормативные требования к изделиям предъявляются, нюансы монтажа и средняя рыночная стоимость в РФ, предлагаем узнать из представленной статьи.

Особенности двутавров

Главной особенностью изделий данного типа является то, что они сделаны в виде горизонтального бруса, который при схематическом изображении толщины (сечения), в разрезе напоминает буку Т на подложке, или, если повернуть балку в другую сторону – толстую букву Н. Также внешний вид некоторые специалисты считают отдаленно похожим на рельсы.

Форма изделий в виде буквы Н сделана для удобства монтажа различных типов конструкций, в которых двутавровым балкам отводится важная укрепляющая и несущая роль. Но особое значение они имеют в качестве одного из элементов основы перекрытий любого возводимого строения.

Стандартный размер двутавра имеет вид: 14,0 х 73 х 7,5 (см), но встречаются и другие его разновидности. Каждое изделие имеет в наличии собственную маркировку, в виде буквенно-цифровых обозначений.

Двутавры обладают хорошим и качественными характеристиками, важными из которых являются прочность, устойчивость и возможность выдержки несущих конструкций.

В строительстве балки устойчивы к высоким нагрузкам и внешним проявлениям атмосферных перепадов. Также они не реагируют на механические воздействия, имеют высокие показатели плотности к сжатию, идеально адгезируются с различными типами веществ. Перечисленные особенности позволяют использовать изделия при постройке конструкционных элементов каркасных зданий и сооружений.

Двутавровые балки широко используются не только в строительстве частных домов, но и при возведении промышленных построек. Изделия незаменимы в работе с ЖБ-плитами, лестницами, пролетами, кровлей.

Двутавры имеют легкий вес, что удобно при транспортировке и монтаже. Для крепления материалов используют уголки, анкеры, заклепки, болты, сварку, металлические крючки, лаги.

Самые распространенные двутавры – металлические и деревянные. ЖБИ выполняют на заказ для панельных домов из монолита и железобетона. Первый тип производят из хороших профилей (качественных марок стали), их делят на:

Горячекатанные балки получают в заводских изделиях путем выплавки при высокой температуре (прокатка стана), из углеродистой и прокатной стали, а также алюминиевых сплавов. Сварные формируют в цехах специальной техникой сварки, которая придает изделиям характерную форму, не подверженную скручиванию.

отсутствие швов (монолитность):
большой выбор типоразмеров;
наличие в продаже (есть на рынке всегда).

Деревянные вырезаются на фабричных станках с помощью плотницких приспособлений. Они бывают как цельные, так и сформированные из трех частей.

Железобетонные двутавры готовят в специальных формах, путем заливки по армированным прутьям состава бетона высокой марки (М300, 400, 500).

Каждый из представленных двутавров, в зависимости от вида, подходит для возведения гражданских и промышленных объектов, поэтому имеет соответствующие технические характеристики, к которым относят прочность, плотность, устойчивость к температурным и механическим воздействиям, воде и огню.

Так, например, изделия из дерева пропитывают специальными составами, которые препятствуют возгоранию, и могут долго не воспламеняться, если в здании начался пожар.

Самая популярная в строительстве двутавровая многоразовая балка из хвойных пород деревьев – БДК-1. Она имеет сечение 40 х 80 (мм), и следующие стандартные размеры:

1 500-4 500 (мм) – длина;
80 (мм) – ширина;
200 (мм) – высота.

При этом врезка зубьев в древесину или плотную фанеру составляет 13 (мм). При этом древесные двутавровые балки крепятся не только на крепежные элементы, но и на клей самой высокой плотности (D4000), например, «KESTOKOL».

Недостатками металлических двутавров считают увеличение веса конструкции и нагрузка на фундамент, у сварных – трудоемкость процесса.

Также по классификации, помимо стандартных (Б), различают двутавры широкополочные (Ш), колонные (К), монорельсные (М), специальные (С), узкополочные (У), дополнительные (Д), которые широко применяются в народном хозяйстве для возведения построек различного характера и сложности.

Основные требования к изделиям

Важные технические требования для двутавров обозначены в технических нормативах, к которым относят:

Перечисленные технические нормативы в начальных разделах всегда предлагают отсылки к другим ГОСТам, СНиПам и СТО. Они касаются используемого материала, расчетов, распределения по размерам, условий хранения и других важных нюансов. Но общим для всех требований является то, что они должны быть:

крепкими и прочными;
маркированными, в зависимости от типа;
устойчивыми после монтажа;
хорошо адгезироваться с различными веществами и элементами крепежа, используемыми для строительных и отделочных работ;
правильно распределять нагрузку, с учетом воздействия на фундаментную основу;
быть пожароустойчивыми, сейсмостойкими, водостойкими и морозоустойчивыми;
использоваться одновременно с пароизоляцией и гидроизоляцией;
иметь различные типоразмеры;
изготавливаться из качественных материалов, произведенных в заводских условиях;
обладать долговечностью при эксплуатации.

Требования могут дополняться и изменяться, так как строительные технологии с каждым годом развиваются и расширяются. Готовые изделия всегда можно приобрести в специализированных магазинах, на сайтах производителей или у их прямых партнеров.

Длина двутавровой балки может достигать 12-15 (м). Если для строительства промышленного объекта нужны двутавры большей длины, предприятие делает для заказчика индивидуальный заказ.

Технические характеристики и размеры

Данные качества касаются таких понятий, как прочность, габариты и вес изделий, требования к которым указаны в нормативных документах – ГОСТах и СНиПах (перечислены в разделе выше). Двутавровые балки по своим техническим характеристикам должны обладать следующими качествами:

Обеспечивать достаточную прочность, устойчивость и жесткость всей конструкции.
Надежно фиксировать отдельные элементы каркаса.
Снижать нагрузку и равномерно распределять ее по отношению к фундаментному основанию.
Быть морозоустойчивыми и пожаробезопасными.
Соответствовать маркировке (Н, Ш, М, К, С, А, В, Б) и распределению длины: мерная, немерная, кратная.
Кривизна двутавровой балки не может составлять более 2% длины.
Прогиб стенки, обозначаемый в расчетах, как f, не может быть более 0, 15 (S).

Таблицу технической характеристики для двутавровой балки можно представить таким образом, как на фото ниже:

На фото указаны длина, ширина, количество изделий в 1 т, сечение, заводской присвоенный номер. По маркировке балки определяется не только высота изделия, но и его работоспособность, а также последовательность расчетов.

Принцип расчета

Проведение расчетов двутавров основано на том, что низ его работает на растяжение, а верхняя – на сжатие. При этом стенки принимают поперечные силовые нагрузки.

Из дерева

Характеристики и показатели деревянных двутавров указаны в приложениях нормативов ГОСТов, и имеют вид таблиц, как на рисунке ниже:

Используя данные таблицы, характеризующие древесину, при расчетах используются следующие величины:

общая высота;
толщина;
модули – растяжения, изгиба, сжатия и упругости;
глубина паза;
длина самого пролета;
шаг балок;
показатель нормативной нагрузки;
процентные условия эксплуатации изделия, зависящие от влажности и других атмосферных величин.

Используются также многочисленные коэффициенты, которые используются профессиональными инженерами. Для двутавров используют такие формулы, как:

Хk – норма прочности;
kmod – коэффициент нагрузки и содержания влаги;
γm – коэффициент, характеризующий материал.

Ed – показатель жесткости;
Emean – средний модуль упругости.

Используемый частный коэффициент (γm), согласно нормативам, чаще всего равен показателю 1,2. Поскольку двутавры различаются друг от друга по показателям качества древесины, то и расчет у них неодинаковый. Большое значение уделяется дополнительным коэффициентам и показателям, например, гибкости элемента двутавра λ, который вычисляется по формуле:

Lc – длина поверхности между сечениями, если происходит сжатие;
b – показатель ширины балки.

Пример:

Рассчитать гибкость полки, если двутавры имеют шаг 1,25 (м). Указано, что у них не между собой промежуточных распорок, за исключением концов.

Согласно условию задачи, длина поверхности между сечениями при сжатии Lc = L = 4 (м). Исходя из общей формулы, определяем коэффициент гибкости полки:

λ = 3.464 * 4 / 0.075 = 185

Ответ: коэффициент равен 185.

Металлических

Для металлических двутавров чаще всего рассчитывают прогиб, а также изгиб, которые применяются для балочных типов, номеров 1-6. Здесь можно воспользоваться удобным калькулятором расчета, при отсутствии времени, по типам двутавров, можно при помощи онлайн-калькуляторов. Так, например, в этом может помочь сайт.

При расчетах металлических двутавров всегда используют показатели:

A и B – расстояния от основной опоры до точки нагрузки;
L – длина пролета (по минимуму);
Fmax – балочный прогиб по максимуму, согласно технической таблице внизу:

В расчетах со стальными двутаврами также используют величины: количество (К), Ry – показатель сопротивления, Fбалки – прогиб и запас (З), сечение (М). Для удобства проведения математических расчетов часто используют онлайн-калькуляторы, один из которых здесь. Данный калькулятор проводит расчеты в отношении консольных и опорных балок, где используется также q – масса изделия в кг/м.

Необходимо вычислить прогиб для балок – максимальный момент сопротивления сечения Му, если L = 4,5 (м) уложена параллельно короткой стены, q = 6, количество балок равно 8.

Согласно формуле, учету веса по таблице СНиПа:

My = (q х L2) /8 = 6 х 4502/8 = 151875 (кгс/см2).

Ответ: 151875 (кгс х см).

Пример 2, который можно соединить с показателем первого примера.

Максимальный момент сопротивления балки Wy, при указанном условием расчетном сопротивлении стали (2150 кгс/см2) рассчитать легко, на основании деления изгибающего момента на показатель сопротивление стали. В соответствии с формулой, это будет выглядеть так:

Wy = 151875 / 2150 = 70,6 (см3).

Ответ: 70,6 (см3) – максимальное сопротивление двутавра данного типа.

Величины, использующиеся в различных расчетах двутавровых балок, имеют следующий вид:

Использовать для работы можно этот калькулятор.

При выборе габаритов двутавра учитываются тип и характеристики возводимого объекта, а также нагрузки на конструкцию здания.

Процесс монтажа своими руками

Этапы монтажа двутавровых балок из дерева по техническим нормам включают в себя следующие шаги:

На цементную стяжку несущих стен или деревянные прокладки, укладывают доски, которые с помощью анкеров крепят к заранее установленным конструкциям (ограждениям).
На них укладывают балки, имеющие шаг 50-60 (см), или другой, согласно проекту, но не менее представленных величин.
Балки прикрепляют к доскам с помощью гвоздей и саморезов, концы их обязательно оборачивают гидроизолятором.
Поперечные связи между изделиями формируют за счет распиливания балки на отрезки.
Низ подшивают OSB листами или плотной фанерой.

Все остальные работы с обустройством слоев проводятся по принятому плану работ. Иногда, в домах из оцилиндрованных бревен балки могут устанавливаться с помощью врезки или врубки. Для этого в стенах формируются проемы заданной глубины и толщины. Укрепляются балки профилированными изделиями, пластинами, анкерными соединениями.

Металлические двутавры устанавливаются чаще в монолитных, кирпичных и панельных домах прямо по армированному поясу, с учетом размеров шагов:

Шов пояса могут приваривать и укреплять крупными болтами по сделанным отверстиям.
Все проходы и отверстия зажимаются хомутами и надежно привариваются к армировке конструкционной стены.
Низ подшивается материалом, который задуман по проекту, или формируется опалубка, и делается черновой пол из монолита.

ЖБ-балки крепятся по типу металлических. Они имеют монтажные петли, с помощью которых их удобно укладывать, а затем их приваривать к армированным прутьям армопояса. Затем занимаются обустройством перекрытия, и формированием слоев пирога чердака.

В процессе работы необходимо строго соблюдать технику безопасности и последовательность действий монтажа. От качества уложенных балок, учета строительных нюансов (маркировки, состава, крепежа) зависит качество формирования черновой поверхности чердачного, межэтажного или лестничного перекрытия.

Плюсы и минусы использования

Многочисленные отзывы на социальных площадках в отношении двутавров позволяют узнать от специалистов и пользователей следующие преимущества любого типа двутавровых балок:

Выдерживание нагрузок и распределение их, без влияния на фундаментную основу.
Прочность, жесткость и долговечность.
Удобство транспортировки.
Несложный монтаж.
Большой выбор изделий, возможность индивидуальных заказов у производителей.
Нулевой крутящий момент.
Устойчивость к механическим, сейсмическим и атмосферным воздействиям.
Монолитность и устойчивость швов у стальных изделий.
Доступность в цене.
Высокая несущая способность.
Отсутствие растрескивания и деформации.

Минусами пользователи считают:

У деревянных – низкий показатель огнестойкости, из-за особенностей материала.
У металлических – склонность к коррозии.
У ЖБ – постепенное разрушение.
Возможность производства изделий только на крупных предприятиях.

Плюсом для двутавров является также то обстоятельство, что монтаж с ними можно проводить круглый год.

Отзывы

По анализу отзывов (большому количеству плюсов) можно сделать вывод о том, что двутавровые балки всегда будут востребованы в строительстве, так как минусов у них практически нет, а имеющиеся связаны больше с периодом эксплуатации.

С мнениями пользователей можно ознакомиться здесь, здесь и здесь.

Средние цены по РФ

Стоимость всех двутавровых балочных изделий на март 2021 г. составляет, в среднем, по РФ:

Стальные:
- за 1 т – 51 700 рублей;
- за 1 м – от 845 до 16 350 рублей.
Деревянные:
- 1 м – от 220, 300, 430 до 900 рублей.
ЖБ:
- 1 шт. – от 850 до 4 500 рублей, до 22 340 – подкрановые, самые большие.

На общую стоимость влияют размеры и количество двутавровых балок. Имеет значение также страна (производитель) и регион РФ. Самые дорогие расценки на двутавры в МО, СПБ и северных областях.

Прайсы с расценками присутствуют на сайтах официальных производителей двутавровых балок.

Заключение

Двутавры выполняют важную роль в установке межэтажных, чердачных, лестничных, мостовых и кровельных перекрытий. Они выполнены из металла, дерева и из ЖБ-материала.

В продаже двутавры продаются только в маркированном виде. Их маркировка включает в себя следующую расшифровку: первые 2 цифры – это высота профиля в сантиметрах, индекс из букв –тип профиля по ширине, рядом ставят шифр производителя, затем – габариты и номер нормативного документа.

Приобретать изделия дешевле всего на специализированных сайтах от прямых производителей. Изделия имеют различное сечение, которое определяется инженером при разработке проекта постройки.

Что такое металлические балки перекрытия, как их рассчитать и смонтировать?

Перекрытия из металла являются конструкцией, используемой в качестве строительного материала при строительстве различных частных и промышленных объектов.

Перед покупкой материала необходимо произвести необходимые расчеты и убедиться, что для строительства объекта подойдут металлические элементы перекрытия.

Рассмотрим и разберемся с ними подробнее.

Что это такое и каких размеров бывают?

Балка является одним из основных элементов любой конструкции, ее функции – повысить устойчивость конструкции и укрепить ее. Балка (или ригель) состоит из полок и стенок различного размера, соединенных стыковыми швами с использованием сварки. Изготавливаются элементы на оборудованных предприятиях с использованием специальных станков.

Процедура изготовления осуществляется в несколько этапов, после чего готовое изделие проверяется на соответствие ГОСТам.

Металлические конструкции различаются по размерам, для удобства они имеют номера, с помощью которых можно подобрать необходимый материал для строительства.

«10» — небольшое по размерам изделие, применяется в качестве перекрытия для укрепления подвижных элементов в строительстве. Возможно использовать как направляющую для небольших подъемников.
«12» — немного больший размер конструкции, выдерживающий большую нагрузку. Применяют за основу рам, используется в механизмах.
«14» — изделия данного размера могут использоваться в промышленном производстве для устройства в ж/б конструкции.
«16» — прочная конструкция, выполняющая роль полноценной опоры, может применяться для передвижения транспорта по цеху.
«18» — надежный опорный элемент, применяется при возведении зданий, обеспечит устойчивость большой площади.
«20» — большой элемент, который может служить основой для колонны или рамы. Часто используется в машиностроении.
«25» — изделие может служить опорой для больших кранов и крупногабаритных подъемных механизмов.
«30» — самая большая конструкция, не используемая в жилом строительстве. Является основой для подъемных механизмов.

Сфера применения

Металлические балки для перекрытий нашли свое применение в различных областях. Могут использоваться для:

Укрепления кровли в жилом и промышленном строительстве.
Создания межэтажных перекрытий.
Устройства опор и различных колонн в промышленных сооружениях и архитектурных зданиях.
Монтажа ангарных каркасов.
Шахтовых стволов.
Создания разнообразных железнодорожных вагонов.
Строительства мостов, эстакад.
Возведения металлических ферм.

На заметку: балки перекрытий из металла также можно использовать при строительстве малоэтажных частных домов.

Разновидности

Металлические конструкции отличаются по многим признакам. Это рекомендуется учитывать при выборе изделия.

По назначению

С помощью металлических балок можно создать качественное прочное перекрытие, выбрав один из вариантов.

Монолитное. В опалубку заливается бетон, производится усиление решеткой из арматуры. Поверхность получается бесшовной, отличается высокой прочностью.
Монолитно-сборное. В этом случае помимо металлических балок используются бетонные блоки, которые укладываются на стальной профиль. Участки стыков заливаются бетоном.
Составное. Используется комбинация материалов, то есть на несущие металлические изделия укладываются плиты, доски, панели. Этот вариант предполагает создание дополнительного утепления и звукоизоляции поверхности.

По материалу: стальные и алюминиевые

Металлические конструкции могут изготовляться из разных материалов. Самыми популярными являются стальные и алюминиевые балки для перекрытий.

Основными недостатками являются: высокая стоимость, низкие показатели тепло и звукоизоляции, риск образования коррозии. Монтаж стальных конструкций невозможно осуществлять без привлечения специальной техники.

По конструкции

В современном строительстве применяют несколько разновидностей металлических балок, различных по конструкции.

Тавровые. Основное сечение представляет собой стенку и полку в виде буквы «Т».
Двутавровые. Сечение металлопроката выглядит как буква «Н». Изделие отличается большей жесткостью, чем тавровое, за счет того, что с противоположной стороны имеет дополнительную полку.

Двутавровые элементы подразделяются на несколько видов, каждый из которых имеет маркировку:

Б – стандартные двутавры.
Ш – изделие с широкими полями.
У – узкополочные конструкции.
Д – среднеполочные изделия.
К – колонные балки. Ширина полки такого элемента может равняться высоте изделия.

Требования

Все требования, предъявляемые к балкам из металла, четко обозначены в ГОСТах и СНиПах. Основными требованиями являются:

Прочность. В зависимости от типа материала, используемого при изготовлении изделия, показатели прочности могут отличаться, но они должны соответствовать значениям, указанным в нормативных документах.
Период эксплуатации. Металлические конструкции, согласно ГОСТ, должны прослужить минимум 80 лет.
Устойчивость к коррозии. Готовые элементы должны быть дополнительно обработаны составами, предотвращающими образование коррозии.

Характеристики

Балки перекрытий, в зависимости от технологии производства, имеют различные характеристики.

Двутавры с наклонными полками. Угол уклона 6-12 градусов. Основные параметры:
- длина – 10-60 см;
- ширина – 5,5-19 см;
- толщина полки – 7,2 мм-1,8 см;
- толщина стенки – 4,5мм-1,2 см.
Двутавры с параллельными гранями (ГОСТ 26020, СТО АСЧМ 20-93) имеют иные характеристики:
- длина — Б-1 – 100 Б-4;
- толщина полок – 5,7 мм-3,3 см;
- ширина профиля – 55 мм-32 см;
- толщина стенки – 4,1 мм-1,95 см.
Широкополочные металлические конструкции имеют следующие характеристики:
- длина — 20Ш1- 70Ш5;
- ширина профиля – 15-32 см;
- толщина стенки – 6,0 мм- 2,3 см;
- толщина полок – от 9 мм -3,65 см.
Колонные балки имеют следующие показатели:
- длина – 20 К1-40 К5;
- ширина профиля – от 20 до 40 см;
- толщина стенки – от 6,5 до 2,3 см;
- толщина полок – 1-3,55 см.

Расчет

При планировании устройства потолка или пола с помощью металлических балок, рекомендуется грамотно выполнить необходимые расчеты.

Какие показатели учитывать?

При проведении расчетов учитывается одновременно целый ряд факторов:

площадь строящейся поверхности;
общий вес;
расстояние между металлическими балками;
максимально возможную нагрузку;
ширину пролета.

Чем больше ширина пролета, тем высота металлических изделий должна быть больше.

Формулы

Расчет производится по прочности и жесткости изделия. Вычислив значения в таблицах ГОСТа можно найти необходимый номер проката.

Линейная нагрузка рассчитывается по формуле q = Q * p и используется в последующих расчетах.

q – величина линейной нагрузки;
p – шаг укладки балок;
L – длина перекрываемого пролета.

Максимальный момент сопротивления сечения балки (Wy) находится делением изгибающего момента на расчетное сопротивление материала.

q – линейная нагрузка на балку;
L – длина пролета;
E – модуль упругости материала
Jy – минимальный момент инерции.

Особенности процесса монтажа

Процедура устройства перекрытий с использованием металлических балок имеет определенные особенности, которые необходимо знать и четко соблюдать.

Обязательно наличие четкой схемы постройки с произведенными расчетами на прочность и изгиб изделий.
К боковым граням балок крепятся бруски сечением 60х60, после чего размещается накат из досок.
Накат накрывается слоем утеплителя, выполняющего функции звуко и теплоизоляции.
Шаг между стальными балками не должен превышать 150 см, оптимальное расстояние – 100 см.
Глубина опирания концов металлических конструкций на стены – максимум 25 см.
Чтобы добиться большей звукоизоляции можно использовать не обычные, а пружинные скобы.

Плюсы и минусы применения в зданиях

Конструкции из металла обладают рядом преимуществ, благодаря которым материал широко используется:

повышенной прочностью;
огнестойкостью;
устойчивостью к внешним факторам;
повышенной надежностью;
большим периодом эксплуатации;
возможностью усилить уже построенное здание;
увеличенной несущей способностью.

Однако такие балки имеют и свои недостатки, которые также следует учитывать:

сложность проведения строительных работ;
необходимость задействовать тяжелую технику;
металл может подвергаться коррозии;
требуется производить сложные подсчеты, с чем у новичка могут возникнуть серьезные сложности.

Цены на все виды

В строительстве чаще всего используются двутавровые металлические балки. Средняя стоимость продукции представлена в таблице.

Наименование балки	Длина	Стоимость
двутавровая № 10	12 м	880
двутавровая № 10 Б-1	12 м	780
двутавровая № 12	12 м	900
двутавровая № 12 Б-1	12 м	660
двутавровая № 14	12 м	1050
двутавровая № 14 Б-1	12 м	740
двутавровая № 16	12 м	1300
двутавровая № 16 Б-1	12 м	980
двутавровая № 18	12 м	1280
двутавровая № 18 Б-1	12 м	1150
двутавровая № 20	12 м	1560
двутавровая № 25 Б-1	12 м	2150
двутавровая № 25 Ш-1	12 м	3500
двутавровая № 30	12 м	2600
двутавровая № 35	12 м	3300
двутавровая № 40	12 м	3500
двутавровая № 45 Б-1	12 м	5200

Использование металлических балок перекрытия рационально и оправдано в области машиностроения и промышленности. В жилищном строительстве применять эти изделия невыгодно и затратно. Если все-таки решили купить металлические конструкции, то лучше выбирать алюминиевые, так как они больше всех подходят для малоэтажного строительства. Очень важно произвести правильные расчеты.

Перекрытия по деревянным и стальным балкам

Перекрытия наряду со стенами являются основными структурными частями здания и в значительной степени определяют уровень его экономичности. Удельный вес стоимости перекрытий и полов достигает 18—20% от общей стоимости здания; трудоемкость устройства перекрытий составляет 20—25 от общих трудовых затрат.

Перекрытия состоят из несущей части, передающей нагрузку на стены или отдельные опоры, и ограждающей, в состав которой входят полы и потолки.

По материалу несущей части различают перекрытия по деревянным и стальным балкам, железобетонные, а также перекрытия армосиликатные и керамические.

Перекрытия должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, огнестойкости, долговечности, звукоизоляции, а также и теплоизоляции, сели они отделяют отапливаемые помещения от неотапливаемых или от наружной среды. Для гражданских зданий перекрытия следует проектировать по возможности минимальной высоты — не более 200—300 мм, поскольку увеличение высоты их влечет за собой увеличение объема здания, а следовательно, и его стоимости.

К некоторым типам перекрытий предъявляют еще специальные требования. Так, перекрытия помещений с мокрыми процессами должны быть водонепроницаемы, а в помещениях с выделением газов — газонепроницаемы.

Основным материалом для устройства перекрытий в современном строительстве является железобетон. Армосиликатные и керамические перекрытия применяют редко.

Железобетонные перекрытия разделяются на сборные, монтируемые из готовых элементов заводского изготовления, и монолитные, бетонируемые в опалубке на месте возводимой конструкции.

В настоящее время применяют почти исключительно сборные перекрытия, полностью отвечающие требованиям индустриализации строительства. Монолитные перекрытия как неиндустриальные применяют в тех случаях, когда из-за формы и размеров типовых изделий, изготовляемых на заводах или полигонах, их невозможно использовать для уникальных зданий.

Современные междуэтажные перекрытия нужно монтировать из сборных укрупненных элементов, имеющих наибольшую степень заводской законченности, чтобы исключить на постройке трудоемкие работы по устройству полов и отделке потолков.

Перекрытия по деревянным балкам применяют в деревянных зданиях и в малоэтажных каменных. ЦК КПСС и Совет Министров СССР постановлением от 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства» запретили с 1957 г. применять деревянные перекрытия в жилых домах высотой в 4 этажа и более, в культурно-бытовых зданиях высотой в 3 этажа и более и в зданиях детских учреждений высотой в 2 этажа. Применять лесоматериалы для перекрытий в указанных зданиях можно только в отдельных случаях в районах, где лес является местным строительным материалом.

Устройство перекрытий по стальным балкам в гражданских зданиях в целях экономии металла в настоящее время запрещено. Однако ознакомление с этими конструкциями необходимо, так как с ними приходится встречаться строителю при эксплуатации и реконструкции ранее выстроенных зданий.

При проектировании конструктивное решение перекрытий принимают в соответствии с конструктивной схемой здания, а также в зависимости от технологических возможностей изготовляющих их предприятий, от грузоподъемности монтажных механизмов, от типов применяемых полов, а также исходя из экономических соображений.

Перекрытия по деревянным балкам

Деревянные перекрытия (рис. 100) обычно состоят из балок, являющихся несущей частью, конструкции пола, междубалочного заполнения, предназначенного для звукоизоляции или теплоизоляции, и отделочного слоя потолка. Верхним слоем междубалочного объема обычно являются звуко- или теплоизоляционные заполнители, нижним — поддерживающий изоляцию настил, называемый накатом.

В качестве балок чаще всего применяют деревянные брусья прямоугольного сечения (рис. 101). Вдоль брусьев к боковым их граням прибивают так называемые черепные бруски для опирания па них наката. Такие бруски размером 40x50 мм должны быть ан-тисептированы и прибиты к брусьям гвоздями d=4,5 мм, 1=125 мм через 300 мм.

Применяют балки двух типов: БД — с черепными брусками, закрепленными с двух сторон (рис. 101, б), и БО — с брусками, прибитыми с одной стороны (рис. 101, в).

Размеры сечения балок зависят от величины нагрузки и пролета, определяют их статическим расчетом. Более употребительные размеры сечения балок для различных пролетов и нагрузки на перекрытия жилых зданий приведены в табл. 26.

Торцы балок скашивают для увеличения поверхности испарения влаги из балок и обеспечения воздушной прослойки между торцами балки и кладкой. Расстояние между осями балок из брусьев принимают от 600 до 1100 мм.

В качестве наката, на которой укладывают изоляцию, рекомендуется применять деревянные щиты. Различают два тина щитов для накатов: ЩС — со сплошным опиранием щита на черепные бруски или полки клееных балок (рис. 102, о) и ЩП — когда щит опирается на балки с помощью поперечных планок (рис. 102, б).

В целях экономии древесины дощатые накаты можно заменять накатами из ребристых или пустотелых гипсовых или легкобетонных блоков. Такие накаты несколько тяжелее деревянных, но зато они невозгораемы и не загнивают.

Для достижения необходимой звукоизоляции от воздушного переноса звука по накату делают глинопесчаную смазку толщиной 20—30 мм, поверх которой укладывают рыхлую засыпку толщиной 60—80 мм из шлака или сухого прокаленного песка.

Смазка и засыпка повышают звукоизоляцию перекрытия. Смазка закрывает щели между досками наката и неплотности в местах примыкания к балкам, а засыпка из пористого материала поглощает часть звуковых волн. В перекрытиях чердачных, а также над холодными подвалами и подпольями засыпка является теплоизоляцией и толщину ее слон определяют теплотехническим расчетом.

Конструкция пола по деревянному перекрытию состоит из дощатого пастила из строганых шпунтованных досок, прикрепляемых гвоздями к лагам из пластин, укладываемых поперек балок на расстоянии 500—700 мм.

Благодаря лагам под всей площадью полз создается сплошная воздушная прослойка, которая сообщается с воздухом помещения через расположение в полу по углам комнат решетки (рис. 103, а). Это обеспечивает вентиляцию подпольного пространства и удаление из него водяных паров.

В местах пересечения лаг с балками укладывают упругие прокладки из двух-трех слоев рулонного материала или полужесткого оргалита, что повышает изоляцию перекрытия от материального переноса звука.

Для уменьшения высоты междуэтажных перекрытий пол можно укладывать непосредственно по балкам. Однако отсутствие лаг несколько ухудшает звукоизоляцию от материального переноса звука и затрудняет во время укладки пола его выравнивание по уровню.

Щели между стеной и полом закрывают деревянными брусками фасонного профиля. Брусок, прибитый к стене, называют плинтусом, а в полу — галтелью. Вентилировать подполье в этом случае можно через щелевой плинтус или вентиляционные решетки в плинтусах (рис. 103, б, в).

Нижнюю поверхность деревянных перекрытий — потолок — обивают листами сухой штукатурки или оштукатуривают по драни.

Для опирания концов деревянных балок па каменные стены в последних обычно оставляют гнезда. Если в холодное время года в гнезда наружных стен будет проникать из помещения влажный воздух, то водяной пар может конденсироваться при соприкосновении с холодными стенками гнезда. Поэтому при опирании деревянных балок на каменные наружные стены предусматривают защиту концов балок от конденсационного увлажнения и загнивания — их антисептируют 3%-ным раствором фтористого натрия на длину 750 мм, а боковые поверхности концов балок для изоляции их от кладки оклеивают толем в 2 слоя на смоле (рис. 104, а).

Гнезда для балок делают таких размеров, чтобы вокруг концов их оставались зазоры шириной 20—30 мм. Эти зазоры плотно заполняют раствором, что предохраняет концы балок от доступа к ним водяного пара из помещения. Торцы балок толем не оклеивают, что дает возможность влаге испаряться из древесины, причем водяные пары выходят ив гнезда сквозь кладку наружу.

Глубину заделки балок принимают равной 180 мм. Между торцом балки и кладкой должен быть оставлен зазор не менее 30 мм, чтобы не было соприкосновения торца балки с кладкой в обеспечивалось испарение ив него влаги.

Для усиления жесткости и устойчивости стен концы балок перекрытий заанкеривают (закрепляют) в стены. Стальной анкер одним концом прикрепляют к балке, а другой конец заделывают в кладку. Анкеры ставят через одну балку.

При опирании балок на внутренние стены (рис. 104, б) концы их антисептируют и изолируют от каменной кладки двумя слоями толя. Зазор между балками и стенками гнезд также рекомендуется заделывать раствором по противопожарным и звукоизоляционным соображениям. Концы балок через каждые 3 балки связынают стальными накладками сечением 50X6 мм.

Для устройства деревянных перекрытий в санитарных узлах (рис. 105, а) по балкам укладывают сплошной настил из шпунтованных брусков толщиной 50—60 мм, по настилу наклеивают гидроизоляционный копер, а по нему настилают чистый пол (большей частью из керамических плиток на слое цементного-раствора, армируемого тонкой проволокой). Для лучшего проветривания балки снизу следует оставлять открытыми. Все деревянные элементы перекрытия антисептируют.

Особенностью чердачных перекрытий по деревянным балкам (рис. 105, б) является наличие теплоизоляции, укладываемой между балками. Иногда снизу наката под штукатуркой устраивают пароизоляцию из рулонного материала, которая предохраняет древесину от загнивания при ее увлажнении в холодное время года вследствие проникания водяных паров из верхнего этажа в чердачное перекрытие.

В целях предохранения теплоизоляции чердаков от смещения и уплотнения при хождении по ней на балки укладывают доски в направлениях вероятного движения.

Перекрытия по стальным балкам. С такими перекрытиями строителям приходится иметь дело при эксплуатации, ремонте и реконструкции существующих зданий. Они могут иметь сгораемое (деревянное) или несгораемое между бал очное заполнение.

В перекрытиях со сгораемым междубалочным заполнением (рис. 106, а) на нижние полки стальных балок обычно укладывали накат из досок, а по нему делали глинопесчаную смазку и засыпку. По верхним полкам балок укладывали деревянные лаги, по которым настилали пол. Нижняя поверхность наката оштукатуривалась по драни.

При устройстве несгораемого междубалочного заполнения по нижним полкам стальных балок устраивали монолитную железобетонную плиту или укладывали сборные плиты (рис. 106, б). По верхним полкам балок раньше укладывали деревянные лаги и дощатый пол или сборные железобетонные плиты и несгораемый пол.

В чердачных перекрытиях по стальным балкам (рис. 106, в) верхние полки балок отеплялись во избежание их промерзания. Для этого их обертывали войлоком и гудронированной бумагой. Кроме того, чердачные перекрытия утеплялись засыпкой шлаком между поставленными вертикально вдоль балок дощатыми щитами, укрепленными поверху деревянными планками.

Читайте также: