Двутавровая балка металлическая для перекрытий частного дома

Обновлено: 04.10.2024

Перекрытие по металлическим балкам

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

Конструктивные варианты перекрытия по металлическим балкам

На основе стального профиля можно сделать прочное перекрытие, используя различные варианты:

перекрытие монолитное по металлическим балкам. Формируется путем заливки бетона в опалубку, дополнительно усиливается арматурной решеткой. Это проверенный на практике вариант, отличающийся комплексом преимуществ. Главные плюсы, привлекающие застройщиков – повышенная прочность бесшовной поверхности и отсутствие неровностей;
монолитно-сборную конструкцию. Для ее обустройства применяются блоки из ячеистого бетона, изготовленные на промышленных предприятиях. Они укладываются краями на поверхность стального профиля. Сооружается теплоизолированные опалубка, производится армирование и заливаются бетонным раствором стыковые участки;
составную конструкцию из различных материалов. Могут применяться стандартные панели, деревянные доски, плиты. Элементы основы устанавливаются на несущие стальные балки. Для обеспечения комфортных условий эксплуатации важно утеплить и звукоизолировать сформированную поверхность, а также заделать зазоры между элементами.

В зависимости от финансовых возможностей и наличия материалов, застройщики в равной мере используют указанные варианты.

К качеству и прочности перекрытий в здании любой конструкции предъявляются особенно жесткие требования

Применяемые материалы и оборудование

В качестве несущих балок используют различные виды металлического проката:

двутавр номер 16 или 20;
швеллер высотой до 20 см;
уголок, сваренный в силовой каркас.

Для формирования выбранного конструктивного варианта, помимо несущих элементов, потребуются следующие материалы:

бетонная смесь для формирования цельной основы;
стандартные блоки из ячеистого бетона для сборно-монолитного варианта;
строганные доски или готовые бетонные панели для составной конструкции.

Для усиления применяются арматурные прутки, диаметр которых соответствует результатам выполненных расчетов.

Сооружение опалубки потребует применения следующих стройматериалов:

деревянных щитов или влагостойкой фанеры толщиной 2 см и более;
полиэтиленовой пленки для гидроизоляции бетонного массива;
подпорок из металла или древесины, обеспечивающих устойчивость опалубки.

Для разных типов домов используют как перекрытия по металлическим балкам, так и по деревянным, а также железобетонным

Следует также подготовить оборудование:

бетоносмеситель, ускоряющий процесс приготовления рабочего состава;
сварочный аппарат, предназначенный для сварки арматурного каркаса.

Специальный инструмент для строительных мероприятий не требуется. Используется набор инструментов, имеющийся в арсенале каждого домашнего умельца.

Достоинства и недостатки перекрытия по металлическим балкам

Конструкция с несущими элементами из стального проката обладает рядом достоинств:

повышенной надежностью;
высоким запасом прочности;
длительным ресурсом эксплуатации;
увеличенной несущей способностью.

Применяя металлоконструкции из стального профиля можно перекрывать пролеты увеличенных размеров, правильно подобрав номер используемого проката.

Наряду с преимуществами, имеются и слабые стороны:

трудоемкость монтажных работ, связанная с повышенной массой металлоконструкций и необходимостью их транспортировки с помощью специальных устройств;
необходимость выполнения сложных инженерных расчетов, подтверждающих нагрузочную способность сооружаемых оснований на основе стальных профилей.

К недостаткам также относится подверженность металла воздействию коррозионных процессов, уменьшающих прочность конструкций. Однако с помощью специальных покрытий можно надежно защитить металл, и обеспечить долговечность металлоконструкций на протяжении всего периода эксплуатации здания.

Перекрытия по металлическим балкам очень прочны и надежны

Расчет перекрытия по металлическим балкам

Необходимо ответственно подходить к выполнению расчетов, приняв решение сделать пол или потолок на основе стальных профилей.

При этом необходимо учитывать комплекс факторов:

общий вес;
нагрузочную способность;
площадь формируемой поверхности;
расстояние между балками;
ширину пролета.

Выбор подходящего номера металлопроката, соответствующего высоте профиля, осуществляется с учетом воспринимаемой нагрузки.

Несущая способность составляет:

0,075 т/м2 – для перекрытий чердачных помещений;
0,150 т/м2 – для цокольной основы и межэтажных оснований.

С возрастанием ширины пролета увеличивается высота стальных балок:

прочность при шестиметровом пролете обеспечивает двутавр № 20 с высотой профиля 200 мм;
при уменьшенном до 4 м расстоянии между стенами можно использовать двутавр № 16 с высотой 160 мм.

Зная площадь монолитной поверхности, несложно рассчитать потребность в бетоне. Для этого следует умножить площадь на высоту бетонного массива. Имея чертеж арматурной решетки можно вычислить потребность в стальных прутках для усиления основы. Все расчеты производятся на основании предварительно разработанной проектной документации или рабочего эскиза.

Однако есть у них и недостаток – они подвержены коррозии

Перекрытие по двутавровым металлическим балкам – подготовительные работы

На подготовительном этапе выполните следующие мероприятия:

Определитесь с материалом, который предполагается использовать для изготовления перекрытия помещения, а также изучите последовательность действий.
Разработайте рабочий чертеж, предоставляющий полную информацию о конструктивных особенностях перекрытия и сортаментах применяемых материалов.
Выполните расчеты, подтверждающие прочностные характеристики строительной конструкции и необходимый для длительной эксплуатации запас прочности.
Рассчитайте потребность в строительных материалах, оцените объем расходов, а также подготовьте инструменты.
Смонтируйте двутавровые балки, соблюдая интервал между опорными элементами, равный 1–2 м и проконтролируйте правильность установки с помощью уровня.
Соберите по нижнему уровню двутавра щитовую разборную опалубку, используя ламинированную фанеру или строганные доски, обеспечьте отбортовку высотой 15–20 см.
Закрепите деревянные брусья или стальные распорки для обеспечения неподвижности опалубочной конструкции, которая должна выдержать массу бетона.

При монтаже опор устанавливайте деревянные балки по одной штуке на каждый квадратный метр площади, а металлические элементы в 2 раза реже. Применение стоек телескопического типа существенно облегчит работы по фиксации опалубочной конструкции. Закончив подготовительные мероприятия, приступайте к основной работе.

Правильный расчет перекрытия по металлическим балкам очень важен

Монтируем перекрытие монолитное по металлическим балкам

Застройщиков привлекает цельная конструкция, изготовленная из бетона, усиленного арматурной решеткой.

После установки металлических балок, сооружения опалубки и обеспечения ее устойчивости производите работы по формированию монолитной плиты из железобетона по следующему алгоритму:

Проверьте отсутствие щелей в деревянной опалубке и, если необходимо, загерметизируйте их.
Соберите арматурный каркас, применяя металлические прутки с размером сечения 10–12 мм.
Уложите каркас в опалубку, обеспечив постоянный интервал до поверхности будущей бетонной плиты 4–5 см.
Залейте бетонную смесь в опалубку и тщательно уплотните бетонный массив с помощью вибратора.
Не подвергайте твердеющий раствор нагрузкам на протяжении 4 недель и затем демонтируйте опалубку.

Обратите внимание на размер опорной поверхности по периметру плиты, который должен составлять более 150 мм.

Подводим итоги

Перекрытие по двутавровым металлическим балкам обеспечивает повышенный запас прочности. Важно правильно выполнить расчет перекрытия по металлическим балкам и придерживаться технологических рекомендаций. Квалифицированный совет профессионалов поможет при выполнении работ.

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.

Для чего нужны деревянные балки перекрытия: область применения, особенности установки и виды

Дом без перекрытий построить невозможно.

У застройщика возникает резонный вопрос — будет ли дерево наиболее выгодным материалом в процессе работы и эксплуатации?

Чтобы получить ответ, необходимо рассмотреть все достоинства деревянных балок и способы их монтажа. Об этом подробно написано в статье ниже.

Определение понятия

Перекрытие – это несущая горизонтальная конструкция, разделяющая строение по высоте. Его основная функция состоит в распределении нагрузки. Балка является главной опорой, она скрепляет всю конструкцию строения и обеспечивает необходимую жесткость.

Область применения

Балочные деревянные перекрытия применяются в:

домах на дачных участках, рассчитанных на эксплуатацию в летнее время;
каркасных и рубленых зданиях из древесины;
быстровозводимых постройках сборно-разборного вида;
строениях хозяйственного назначения – мастерская, баня, сарай, хозблок.

Если мощность фундамента не рассчитана на тяжелые перекрытия, то деревянные балки принято размещать между этажами в домах из кирпича, газосиликатных блоков.

Балочные перекрытия не только принимают часть усилия непосредственно на себя, но и передают его на фундамент через стены. Их можно сравнить с диафрагмами жесткости, обеспечивающими сооружению необходимую прочность.

В зависимости от разделяемых помещений, перекрытие бывает:

Цокольное или подвальное. Для такого вида помещений важна предельная прочность балок, поэтому выбираются элементы с мощным сечением. Также нужен слой надежной теплоизоляции и гидроизоляционная подложка. Можно уложить деревянное перекрытие на балки из металла или уменьшить междубалочное расчетное расстояние.
Межэтажное. Здесь балки являются лагами для пола и служат перегородкой между этажами. Между ними обязательно прокладывается тепло- и звукоизоляция.
Чердачное. Перекрытие отделяет жилые помещения от неотапливаемого чердака. Основное требование – обеспечение теплоизоляции. Чтобы избежать конденсата влаги в толще утеплителя, необходима укладка пароизоляционной пленки.

Важно! Чердачное балочное перекрытие оборудуется только при возведении скатной крыши. Для плоской рекомендуется плиточное.

По породе дерева

Для изготовления балок обычно выбирают хвойные породы деревьев:

Наиболее качественные характеристики у лиственницы. Однако, стоимость этого сырья достаточно высокая. Самым доступным материалом считается сосна.

Для улучшения технических и эксплуатационных параметров, древесина должна быть тщательно просушена и обработана специальными составами.

По типу обработки древесины

Балки делятся на два типа:

Цельные. Изготавливаются из древесины лиственных или хвойных пород деревьев. Имеют ограничение по ширине пролета (не более 5 м). Преимущества – бюджетная цена, экологичность.
Клееные. Прочность подобной конструкции намного выше, поэтому допустимая ширина перекрытий увеличивается до 20 м.

Различаются элементы по форме (сечению):

Квадратные.
Прямоугольные.
Овальные.
Круглые.
Двутавровые.

Прямоугольные балки считаются лидером по частоте применения. Это сечение лучше всего подходит для любого вида перекрытий.
Овальное или круглое сечение имеют бревна разного диаметра. Этот материал используется для обустройства мансардных или чердачных перекрытий. Бревно также служит декоративным элементом, такой потолок не требует подшивки.
Квадратное сечение почти не используется, оно меньше других подогнано под эпюру внутренних усилий балки.
Двутавры предназначены для межэтажных конструкций.

Брус клеёный

Толщина бруса зависит от количества слоев склеиваемого материала. Процесс производится методом прессования. Преимущества технологии – повышение прочности и возможность изготовить балки переменного и гнутого сечения.

Клеёный брус отлично пилится, гвоздится и режется. Кроме этого, обладает целым перечнем преимуществ:

небольшой вес;
простота монтажа;
возможность работать с большими пролетами;
пожарная безопасность;
долгий срок эксплуатации;
стойкость к деформации.

Гладкая поверхность клеёного бруса позволяет его не зашивать, создавая стильный декор помещения. Нужно отметить недостаток балок. При производстве используется клей на основе формальдегида, что снижает экологичность.

Более подробно о клеёных балках перекрытия можно прочитать в этой статье.

Фанера

Применение фанеры позволяет исключить скручивание балки. Материал используется при изготовлении двутавровых балок перекрытия. Из фанеры выполняется заготовка, которая в конструкции служит ребром жесткости. В деревянной балке фрезеруют паз нужной формы, затем детали соединяют.

Основные характеристики:

размер 80 мм/200 мм;
длина от 1,5 м до 6 м (стандартная 3 м);
полка выполнена из бруса (древесина хвойная);
ребро жесткости – фанера березовая ФСФ 24 мм – 27 мм;
вес 5,5 кг/ пог. м.

Преимущества применения фанеры – экономичность сырья, хорошая несущая способность балки, отсутствие скручивания элементов. Недостатки – в материале могут встречаться небольшие пустоты, сучки или внутренние воздушные карманы.

ОСБ/ОСП

Еще один вариант – использование Н-образных балок из ОСБ/ОСП. Такие конструкции отличаются малым весом. Например, 6-метровая двутавровая балка весит не более 6 кг.

Второй плюс – подобные балки намного легче транспортировать и монтировать. Следствием является снижение затрат и уменьшение сроков ведения работ.

Прочность балки с вертикальным ребром жесткости из OSB намного выше, чем у конструкции из бруса. Стенка из ОСБ не имеет расслоений, гигроскопичности и внутренних воздушных карманов.

Коэффициент набухания у плиты ОСБ всего 15%. Даже при погружении в воду на сутки, она сохраняет все характеристики прочности. Плита имеет повышенную пожаробезопасность, экологичность и биологическую стойкость. Крепление материала производится скобами и винтами.

Из досок

Доска уступает клеёному брусу по длине перекрываемого расстояния. Она может быть не более 4-6 м. Преимущество досок состоит в том, что их можно сращивать и менять толщину балки.

Соединение элементов происходит с помощью болтовых соединений в комплекте с резиновыми или пластиковыми шайбами. Шайбы предупреждают вдавливание гайки в древесину в момент затяжки, также исключают воздействие влаги на крепеж и образование коррозии. Для перекрытия используются доски шириной 100-200 мм и толщиной 50 мм.

Следует выделить два основных типа деревянных конструкций перекрытия – балки и фермы. Балки используются длиной до 6 м и применяются для пролетов от 2,5 м до 4 м. Если длина пролета больше, то для монтажа рекомендуется брать материал из клееного бруса или установить деревянную ферму.

Конструкция фермы состоит из горизонтальных балок, расположенных на разном уровне. Соединяются брусья наклонными и вертикальными связями из дерева. Ферма обладает повышенной устойчивостью к прогибам, облегчает конструкцию и снижает расход материалов. Фермы перекрытия различаются по:

очертаниям внешнего контура;
типу решетки;
типу опирания;
назначению.

Основные преимущества конструкции с большим пролетом – высокая жесткость, снижение нагрузки на фундамент и стены, возможность сборки на земле, быстрый монтаж без дополнительных механизмов.

Требования и нормативные документы

К деревянным балкам предъявляются определенные требования, закрепленные в нормативных документах. Изготовление производится согласно ГОСТ 4981–87. Элемент должен обладать:

Высокой прочностью и жесткостью. Конструкции необходимо выдерживать нагрузки переменного и постоянного характера. Например, оборудования, мебели, веса строительных элементов дома. Также не должно быть прогибов под расчетной нагрузкой.
Звукоизолирующими свойствами и хорошей теплоизоляцией. В межбалочное пространство производится закладка современных материалов, обладающих данными характеристиками.
Высоким уровнем пожаробезопасности. Для этого древесину необходимо пропитать антипиренами несколько раз.

Внимание! В балках необходимо контролировать отсутствие дефектов и повреждений.

Условия изготовления и эксплуатации изложены в:

описаны нормы проектирования, характеристики используемой древесины, условия эксплуатации. устанавливает методы определения влажности деталей. содержит описание классификации, терминов, способов измерения видимых пороков древесины. посвящен правилам и требованиям к изготовлению деревянных клеевых конструкций. – технические условия на пиломатериалы лиственных пород. устанавливает технические требования к пиломатериалам хвойных пород.

Государственные стандарты регулируют все аспекты использования балок перекрытия.

Основные характеристики и размеры

Важный показатель для элемента – максимальная длина без опор. Она зависит от размера пролета.

При сооружении деревянного перекрытия используют брус и доску ходовых параметров. Например, 50×150 мм, 50×200 мм, 100×150 мм. Эти размеры соответствуют нормам при перекрытии проёмов не более 4 м.

Минимальные размеры бруса – 10×7 см. Такой элемент используется для длины пролета 2 м.

Максимальное значение 25×18 см нужно для пролета 7 метров. Самые ходовые размеры, используемые в строительстве перекрытий — 150×100 мм или 150×150 мм. Прочность перекрытия зависит от высоты балки.

Существующие стандартные размеры балок:

100x150x4,50 м;
100x200x4,50;
150x150x4,50;
150x200x4,50;
100x150x6,00;
100x200x6,00;
150x200x6,00;
200x200x6,00.

Максимальный уровень нагрузки:

цокольных и межэтажных перекрытий составляет 210 кг/1 кв. м;
чердачных – 105 кг/1 кв. м.

Важно! Предельный уровень прогиба равен 0,004 м/1 п. м. Если расчетное значение будет больше, то перекрытие использовать опасно.

Для определения сечения нужно произвести расчет. На практике его высоту берут в диапазоне 4–5% от длины пролёта. Пролёты свыше 6 м, в том числе 8 метров, перекрывают прогонами с крупным сечением.

Калькуляция должна выполняться на этапе проектирования. Чтобы провести расчет, необходимы входные данные – длина балки, расстояние между двумя элементами, воздействующие нагрузки.

Для определения длины нужно измерить пролет, к полученному значению прибавить напуск для задела в стены. Например, для несущих стен из строительных блоков и кирпича глубина задела равна 150 мм, для деревянного строения – 70 мм.

Если строение прямоугольное, то балки рассчитываются для короткой стороны. Расстояние между элементами и количество зависит от шага укладки. Оптимально – от 40 см до 110 см.

Нагрузки

Есть два типа нагрузок – постоянные (вес конструкции) и временные (предметы и люди). Точный расчет делают проектировщики, в частном строительстве выбирают усредненные показатели.

Для чердачных нежилых помещений показатель равен 150-200 кг/ 1 кв. м. При хранении на чердаке материалов или вещей, показатель нагрузки следует увеличить до 250 кг/ 1 кв. м. Для мансардного, подвального или межэтажного перекрытия нагрузка выбирается в пределах 350–400 кг/1 кв. м.

Сечение подбирается с помощью таблиц в зависимости от расстояния между балками и расчетной нагрузки.

Округления нужно делать в большую сторону.

Примеры и формулы

Проверка на прочность выполняется по формуле:

М – изгибающий момент (кгс/м);
W – момент сопротивления (куб. см);
Rд = 130 кгс/1 кв. м (сопротивление на изгиб для хвойной древесины).

Для вычисления расчетного изгибающего момента есть своя формула:

Приняты исходные данные:

длина пролета – 4 м;
шаг между балками – 600 мм;
сечение несущей балки — 0,15×0,2 м;
временная нормативная нагрузка — 250 кг/1 кв.м;
нормативная нагрузка от веса перегородок — 75 кг/1 кв.м.

Вычисление собственного веса 1 кв. м перекрытия:

600×0,05+15×0,1+600×0,019+1000×0,01=52,9 кг/1 кв.м.

Вес 1 погонного метра — 0,15×0,2×600 = 18 кг/1 кв.м.

Нагрузка на 1 погонный метр балки равна: gн = 377,9×0,6+18 = 244,74 кг/п.м.

Изгибающий момент балки. М = 244,74×42 / 8 = 489.48 кг/м.

W = 489,48×100/130=376.523 куб.см.

Для определения сечения составлены таблицы:

В примере подходит балка прямоугольного сечения 12×15 см (W = 450 куб. см).

Теперь нужно определить прогиб балки по формуле:

g — нормативная нагрузка, кгс/м;
E — модуль упругости древесины, кгс/1 кв. м (100000);
J — момент инерции балки, см^4 (3345).

До начала расчета размерности необходимо привести в соответствие:

gн = 244,74 кг/п.м = 2,4474 кгс/см.
l = 4 м = 400 см.

Подставить значения в формулу и получить результат:

f = (5/384)x(2.4474×400^4)/(100000×3345) = 2.4388 см.

Сравнить его с предельным прогибом по таблице.

fпр = (1/250)x400 = 1,6 см.

Вывод – необходимо увеличить сечение до 12×18 см (J = 5830). Повторить расчет:

f = (5/384) x (2.4474×400^4) / (100000×5830) = 1.3992 см. Результат меньше предельного значения. Нужное сечение 12×18 см.

Видео о расчетах:

Как делать монтаж?

При монтировании деревянных перекрытий следует:

Начинать установку с крайних балок, а затем продолжать промежуточными.
Располагать элементы строго горизонтально.
Четко выдерживать параллель и шаг между двумя брусьями.
В местах соприкосновения с несущими поверхностями использовать изолирующие материалы.
Выполнить срез концов бруса под углом в 60°-70°.
Каждую 3-ю балку фиксировать к стене анкерным болтом.

Для процесса крепления элементов необходимо использовать крепежный инструмент:

Металл для изготовления крепежа должен быть прочным и стойким к окислению.

Важно! Уголки нужно брать с запасом прочности не менее 2. Элемент должен выдерживать вес в 2 раза больше рассчитанного.

Способ крепежа выбирается в зависимости от материала стен и требований конструкции:

Крепление балок из бруса на армопоясе выполняют с помощью анкерных пластин с антикоррозионным покрытием.
Для крепления бруса к кирпичным и бетонным конструкциям используют уголковый крепеж. При этом саморезы и гвозди заменяют механическими анкерами. Для бетона понадобится взять под саморезы прочные дюбеля (пластмассовые) и дрель с функций перфоратора.
Чтобы зафиксировать брус к стене из дерева, нужны перфорированные элементы крепежа (плоские или уголковые). Также понадобятся шурупы, саморезы и гвозди.
Если стена выполнена из гипсокартона или газобетона, то следует приготовить шурупы с резьбой по всей длине. Второй вариант – химические или механические анкеры.
При подвесном методе крепления нужны металлические накладки.

Достоинства и недостатки

Среди основных плюсов элемента следует выделить:

небольшой собственный вес;
при укладке не требуется грузоподъемное оборудование;
экономия времени на монтаж;
возможность проведения ремонтных работ в период эксплуатации;
экологичность;
сравнительно низкая стоимость.

Минусы:

горючесть и, как следствие, потребность в обработке антипиренами;
меньшая, чем у металлических конструкций, прочность;
деформация и усадка материала при перепадах температуры или влажности;
подверженность воздействию патогенной микрофлоры.

Дополнительно следует отметить необходимость точного расчета.

Средние цены

Цена двутавровой балки длиной 6 м из сухого строганого бруса от 310 руб. до 360 руб. за пог. м. Если балка обработана биозащитой, цена возрастает от330 руб. до 380 руб. за за пог. м.

Стоимость балки с:

Деревянной полкой OSB (длина до 6 м) от 265 руб. до 355 руб. за пог. м.
Деревянной полкой OSB (длина до 12 м) от 365 руб. до 455 руб. за пог. м.
Полкой из ЛВЛ бруска (длина до 12 м) от 425 руб. до 465 руб. за пог. м.
Широкой полкой из ЛВЛ бруска (длина до 12 м) от 525 руб. до 585 руб. за пог.м.

сечение 185×120 мм, 185×160 мм, 185×202 мм, 185×240 мм, 140×202 мм, 140×160 мм – 36 000 руб./куб. м;
сечение 240×202 мм, 240×240 мм, 280×202 мм, 280×240 мм, 240×202 мм, 280×202 мм — 38 000 руб./куб.м.

Выполнить перекрытие из деревянных балок может даже один человеку. Это зависит от размеров постройки. Главное, правильно сделать расчет, подготовить все материалы, ознакомиться с технологией укладки и крепежа.

Читайте также: