Балка перекрытия стальная двутавр

Обновлено: 19.05.2024

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.

Деревянные балки перекрытия: виды, расчет и особенности выбора

Балка – это, в строительстве, не только опора настилов для полов и межэтажных перекрытий, но и элемент, выполняющий функции скрепления всей конструкции строения, придания ей необходимой жёсткости. В перечне применяемых в строительстве материалов и изделий можно найти много возможных вариантов для изготовления балок перекрытий. Но к основным и наиболее часто применяемым видам несущих балок относят металлические, железобетонные и деревянные.

Деревянные балки перекрытия

Балки перекрытия из дерева должны соответствовать таким требованиям, как прочность, жесткость, пожарная безопасность. Расчет балки производится в зависимости от выбранного материала.

Балка - это ключевой фрагмент перекрытия, назначение которого – разделять этажи в доме, а также нести и распределять нагрузку от расположенных вверху составляющих – стен, крыши, коммуникаций, мебели, деталей интерьера.

Преимущества балок из древесины:

низкая трудоёмкость при монтаже в сравнении с металлическими или железобетонными аналогами;
доступность цен на материалы из древесины;
быстрый монтаж без применения дорогостоящих механизмов и инструментов;
эстетичный внешний вид;
малый вес;
ремонтопригодность.

Недостатки балок из древесины:

без специальной защитной пропитки горючи;
низкая прочность по сравнению с железобетонными или металлическими балками;
подвержены воздействию влаги, грибка и живых организмов;
могут деформироваться от перепадов температур.

Виды деревянных балок перекрытий

Деревянные балки перекрытия классифицируют по типу сечения, материалу и размерам.

Длина балок перекрытия зависит от расстояния между стенами. К этой величине нужно прибавить запас для опирания на стену — обычно добавляют 200—250 мм с каждой стороны.

По сечению деревянные балки делят на следующие типы:

квадратные;
прямоугольные;
двутавровые;
круглые или овальные.

Квадратное сечение балки считается самым невыгодным, поскольку оно меньше всех подогнано под эпюру усилий в элементе.

Для справки! Эпюры усилий - графическое отображение изменение внутренних усилий по всей длине бруса. Применяются при расчетах допустимых нагрузок.

Наиболее оптимальным вариантом при выборе деревянных перекрытий являются балки с прямоугольным сечением, при этом их короткую сторону располагают горизонтально, а длинную – вертикально, поскольку на прочность лучше влияет увеличение высоты, чем ширины.

Двутавровое сечение балки перекрытия представляет собой уширенные элементы в нижней и верхней частях, а в середине уменьшенное до максимально возможных размеров. Этот вариант сечения существенно сокращает расход древесины и позволяет рационально ее использовать.

Двутавровые деревянные балки купить будет не так просто, поскольку они отличаются сложной технологией изготовления. По этой же причине их в строительстве можно встретить редко.

Деревянные балки круглого или овального сечения используются, как правило, для устройства чердачных перекрытий. В зависимости от диаметра, круглые балки имеют высокую устойчивость на изгиб. Кроме того, обязательно надо учитывать, что балки перекрытия деревянные, размеры имеют достаточно ограниченные. Их максимальная длина составляет 7,5 п. м.

По материалу деревянные балки перекрытия классифицируют на следующие виды:

из цельного бруса или доски;
из клееного бруса.

Использование досок и цельного бруса в балочной конструкции

Обычная доска или цельный брус могут быть длиной не более чем на 4–6 м, а это почти в два раза меньше расстояния, с которым справляется клееный брус.

Строители часто изготавливают балки из скреплённых между собой досок сразу на объекте. По качеству и прочности они могут намного превосходить цельную балочную конструкцию. Кроме того, можно варьировать толщину балок количеством стягиваемых между собой досок.

Соединения выполняются при помощи болтов с гайками и резиновыми или пластиковыми шайбами. Они предотвратят попадание на металлический крепёж влаги и последующей коррозии и не дадут гайке врезаться в древесину при затягивании.

Клееный брус

Если нужно повысить длину или прочность цельных балок, то их скрепляют между собой и обычно это делается вручную при монтаже перекрытий. Клееный брус изначально состоит из нескольких еще на предприятии склеенных между собой брусков. Толщина клееного бруса задаётся количеством слоёв склеиваемого под прессом материала. Таким способом древесине придаются дополнительные прочностные качества, балка из клеенного бруса может быть длиной до 12 метров.

Все качества древесины после склеивания брус сохраняет, то есть прекрасно гвоздится, пилится, режется. Вот только стоят клееные деревянные балки перекрытия гораздо дороже, поэтому перед тем, как остановить на них свой выбор, надо задуматься - оправдывает ли цель средства. Часто такая разновидность балок используется для создания арочного перекрытия.

Древесина для изготовления балок перекрытия

Для несущих балок перекрытий небольших домов и строений используется в подавляющем большинстве случаев древесина хвойных деревьев.

Но категорически отвергать использование местных пород древесины не стоит. Издавна в степных районах, где хвойных деревьев нет, применяются дуб, акация, клён. Главным требованием к ним является влажность с оптимальными показателями 12–14 %.

В чердачных перекрытиях, где всегда по определению должно быть сухо и обеспечена циркуляция воздуха, балки из древесины местных пород с годами становятся лишь прочнее, по рабочим характеристикам не уступая металлическим балкам.

О качестве и прочности деревянных балок перекрытия

Проектировщики в расчётах балок перекрытия закладывают стройматериалы с заданными характеристиками и нормами эксплуатации, опираясь на законы прикладной механики и сопромата. Зная это, возникает вопрос: как обходились без этих знаний строители индивидуальных домов лет сто назад? При этом построенные ими дома здравствуют и поныне.

Объяснение простое: они оставляли намного больший запас прочности используемым материалам. Чуть позже, советские ГОСТы сознательно рассчитывались и утверждались с большими, иногда до 100% запасами прочности. Это неэкономно, иногда громоздко и вычурно, но надёжность была в приоритете, и всегда останется важнейшим показателем в строительстве. Сегодня подобная практика заменяется точным расчетом деревянной балки - это позволяет не переплачивать за излишнюю, невостребованную прочность.

Сравнение со старыми способами выглядело бы неуместно в описании балок перекрытий, если бы не одно обстоятельство.

Покупая на рынке брус или балку определённого размера, с предварительно рассчитанными характеристиками, частный застройщик без большого опыта зачастую приобретает не тот материал, который гарантирует надёжность.

Множество на первый взгляд незначительных нюансов могут свести на нет все расчёты:

большая влажность;
безответственное хранение;
скрытые дефекты;
пересортица;
плохие линейные геометрические параметры;
заранее обусловленные болезни древесины.

Вывод и выход здесь один: рынок всегда попытается обмануть начинающего строителя, поэтому лучший способ сэкономить - это доверить работу профессионалу.

Основные исходные положения для расчёта размеров

Перед началом монтажа деревянных балок следует их обрезать до необходимых размеров либо провести сращивание.

Торцы балок заглубляются в стены как минимум на 15 см, с заделкой или без неё.

Толщина несущих стен здания обычно не менее одного кирпича, или 25 см, при использовании стеновых блоков – 20 см. Это означает, что опирающиеся на стены торцы балок будут защищены от внешнего атмосферного воздействия.

Для клееной балки можно уменьшить запуск в стены до 10 см. В крайнем случае, балки могут заходить на глубину 7 см, но материал используемого бруса должен быть самого хорошего качества.

Видео описание

Подробнее о том, как произвести расчет деревянных балок перекрытий, смотрите на видео:

Прогоны, пролёты, шаг, анкеровка: 10 основных понятий и условий монтажа

Балки перекрытий являются несущим элементом, это основа прочности всего сооружения.
Схема балок с пролётом (длиной балки) 6 м и менее предполагает нагрузку от веса заполнения между балок и пола.
Балки укладываются в направлении, параллельном меньшей стороне пролёта. Расстояние между балками, называемое шагом, зависит от материала и сечения.
Шаг балок в зависимости от их вида: дощатые – от 60 до 80 см; из бруса – от 60 до 100 см; из бревна и клееного бруса – от 60 до 120 см.
Пролёты более 6 м перекрываются балками (прогонами) с крупным сечением.

Сечение деревянных балок определяется расчётом, на практике его высота находится в диапазоне 4–5% от длины пролёта.
Для скрепления стен и перекрытий концы балок либо анкеруют в стены, либо применяют стальные связи.
Возможен шаг анкеров через одну балку, но не реже.
В помещениях с высокой влажностью балки потолка должны оставаться открытыми.
Для устройства полов по балкам укладываются дощатые либо из бруса лаги, к ним прибиваются доски пола.

Как рассчитать

Чтобы произвести расчет балок перекрытия из дерева, калькулятор онлайн требуется не всегда. Достаточно знать несколько формул и следующие данные:

длину деревянной балки перекрытия (расстояние между несущими стенами);
расстояние между балками (их шаг);
нагрузку на конструкцию.

Расчет балок перекрытия позволит не сомневаться в жесткости и прочности конструкции, определит максимальную длину, допустимую при том или ином сечении.

Почему лопнула балка перекрытия, смотрите на видео:

Для того чтобы узнать нагрузку на конструкцию, необходимо сложить переменное значение и постоянное. Последнее включает в себя предварительную массу самих балок, утепление, подшивку потолка, черновой и чистовой пол. К временной относится масса мебели и людей – примерно 150кг/м2 – согласно нормативным документам жилых помещений.

Для чердака значение временной нагрузки может быть меньшим, но лучше не рисковать, и при расчетах использовать такую же. Так вы обеспечите определенный запас прочности и в будущем при желании сможете оборудовать мансарду в чердачном помещении без реконструкции несущих элементов.

Расчет деревянной балки производят по таким формулам:

q — это нагрузка на кв. м перекрытия, включающая массу конструкций и 150 кг полезного значения. Указанные величины нужно умножить на расстояние между балками, поскольку для вычислений нужно нагружение на погонный метр, а изначально величина рассчитана на квадратный.

l2 — расстояние между несущими стенами, на которые опирается прогон, взятое в квадрате.

Зная Wтреб, можно подобрать сечение перекрытия. W = b*h2/6. Зная W, составляется уравнение с одной неизвестной. Здесь достаточно лишь задать одну геометрическую характеристику b (ширину сечения) или h (его высоту).

Это важно! Несмотря на кажущуюся простоту расчетов, лучше не доверять их людям без профильного образования, так как цена ошибки может быть очень высокой.

Балки металлические: традиционная надёжность

Когда у застройщика возникает возможность и запрос на более амбициозное и габаритное строительство, он применяет металлические балки перекрытия различного сечения: уголок с разными размерами полок, швеллер, тавр, двутавр. Если исключить возможность коррозии металла, то по прочности таким балкам нет замены. Но применение металла в индивидуальном жилищном строительстве ограничено и ещё рядом показателей:

с металлом тяжело работать на высоте;
необходимы специальные механизмы для монтажа;
сварка, резка металла и защита его от коррозии – это дополнительные расходы;
высокая стоимость материала;
балки металлические подлежат утеплению со стороны чердака.

Есть у металлических балок и положительные моменты:

они не горят;
долговечнее;
металлические пролёты можно устраивать длиннее и расстояние между балками перекрытия делать больше;
виды балок металлических отличаются большим разнообразием и позволяют создавать практически любые по сложности конструкции.

Расчет металлической балки в любом случае лучше доверить профессионалам.

Выбор вида перекрытия, материала для балок, тщательная подготовка проекта, расчёт нагрузок, в том числе и с применением онлайн калькулятора – это всё приятные заботы, которые можно смело переложить на плечи профессионалов. И тогда об этих заботах будет приятно вспомнить через года, наслаждаясь уютом и комфортом в хорошем добротном доме.

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.

Виды балок

При возведении любых строений не обойтись без фундамента, стен, потолка, крыши.

Все эти элементы важны, но они не смогут быть надежными без балок перекрытия. Именно поэтому данному элементу в строительстве уделяется большое внимание.

В статье расскажем о всех разновидностях балок перекрытия, каким требованиям они должны соответствовать, как правильно выбрать балочные элементы и сколько составляют средние цена на рынке РФ.

Что означает понятие?

Балка – это конструкция, которой отведена роль скрепления всего строения. Данные межэтажные перекрытия распределяют вес верхних этажей и крыши. Строение не будет крепким и устойчивым без этого элемента, помогающего распределить нагрузку.

Разновидности балочных перекрытий

Для разных зданий и его частей используются разные виды балок. Чаще всего применяются элементы из дерева, металла, бетона и железобетона.

По материалу

Рассмотрим детальнее, какими могут быть балки перекрытий по материалам.

Деревянные

Такие балки применяются, в основном, в частном строительстве при возведении дома из бруса, бревен или каркасных домов. Древесина – материал экологически чистый, стоит недорого, имеет малый вес, поэтому, такие детали проще самостоятельно устанавливать.

Но для использования деревянных элементов имеются определенные ограничения – это длина пролета. Для межэтажных максимальная длина пролета равняется 5 м, а для чердачных не больше 6 м.

Больше информации о деревянных балках здесь.

Металлические

Эти балочные перекрытия тоньше, надежнее, срок их службы больше деревянных, но, несмотря на это используют их реже. Все потому что они тяжелее, имеют более низкие показатели тепло и звукоизоляции. При помощи металлических элементов можно делать пролеты длиннее 6 м, металл не горит, не гниет и не плесневеет, более прочный.

Но железные детали имеют высокую цену и большой вес, который требует применения техники. Металл редко применяют в частном строительстве, но он популярен при возведении многоквартирных зданий.

Более подробная информация о металлических балках в этой статье.

Бетонные и железобетонные

ЖБ элементы перекрытия экономически выгодны при возведении многоэтажных зданий и других крупногабаритных сооружений. Такие балки позволяют делать пролеты выше 7 м и являются высокопрочными. Единственный минус подобных конструкций – это использование тяжелой техники в виде подъемного крана.

В этой статье нашего сайта рассказывается детально о жб и бетонных балках.

По типу конструкций

Выделяют 4 конструкционных типа.

Фермы

Все чаще в строительстве применяют деревянные фермы, которые делают по технологии MiTek, разработанной канадскими специалистами. Это легкие, быстро собираемые и надежные конструкции. Выглядят они как две параллельные балки, скрепленные между собой раскосами при помощи железных зубчатых пластин.

Фермы – это балочные элементы, изготавливаемые в промышленных условиях. Для их производства используется древесина хвойных пород деревьев класса С-22 и С24. В этих элементах не нужно делать отверстия, у них решетчатая структура, что позволяет пропускать сквозь фермы трубы.

При помощи деревянных ферм можно перекрыть пролеты до 8 м длиной и выше. Они не скручиваются и не усыхают.

Подробно о фермах перекрытия можно узнать из этой статьи.

Ригели

Это несущая конструкция, устанавливаемая горизонтально и являющаяся основой под каркас, который собирают из балок. Ригели бывают:

железобетонные;
железные;
деревянные.

Область применения у ригеля шире, чем у обычной балки, его иногда устанавливают на фундамент. При помощи данного элемента можно скрепить части конструкции, не опираясь на основание, соединяя их между собой. Буквальный перевод ригеля – выпрямитель, т.е. деталь, которая способствует выпрямлению и укреплению конструкции.

Двутавровые

Это профиль (металлический или деревянный), сечение которого напоминает букву Н, что делает его более прочным и жестким, чем балки квадратного сечения.

Двутавровые элементы часто используют при:

строительстве мостов;
при монтаже перекрытий;
для армирования шахтных стволов.

Область их применения зависит от его длины, высоты, ширины, радиуса закругления поток и радиуса внутреннего закругления.

О двутавровых балках полная информация здесь.

Сдвоенные

Для усиления несущей способности конструкции применяют сдвоенные балки. Например, два деревянных бруса шириной 50 мм, скрепленные вместе, выдерживают большую нагрузку, чем один брус толщиной в 100 мм. Сдвоенные элементы «не играют» и становятся более прочными и жесткими, поэтому их часто используют для больших пролетов.

По роли в конструкции

Балки делятся по типу конструкции:

Опорные конструкции представляют собой горизонтальные перекладины, закрепленные параллельно одна к другой. Они призваны поддерживать полы верхних этажей. Опорные элементы часто перекрывают помещение от одной стены до другой. Как правило, их оставляют открытыми, монтируют под потолками и обивают деревянными панелями. Опорные балки поддерживают при помощи деревянных блоков, установленных между ними.
Несущие балки – это четырехгранный бревенчатый элемент, выполняющий роль опоры для потолков, полов и плоских крыш. Такие конструкции именуют лагами. Несущие элементы выполняют из дерева, они имеют прямоугольное сечение, где ширина равна 50-160 мм, высота 140-240 мм. Укладывают несущие детали на расстоянии от 0,6 м до 1 м. размер сечения зависит от планируемой нагрузки.
Второстепенные балки – это цельные элементы, которые опираются на главные балки и наружные стены.

Требования по ГОСТу

Для того чтобы удовлетворить всем современным требованиям строителей к каждому типу балочных элементов предъявляются определенные требования.

При выборе железобетонных балок перекрытий важны следующие параметры:

учитывается и подбирается прочность для каждого типа строений: для жилых домов и чердачных помещений максимальная нагрузка должна составлять 105 кг на кв.м, а для межэтажных перекрытий и цокольных этажей – 210 кг на кв.м;
такой параметр, как жесткость, для межэтажных перекрытий должен быть равен 1/250, а для чердачных – 1/200;
соответствовать требованиям и нормам ГОСТ должна тепло и звукоизоляция, при необходимости балки обшивают или подбирают для них подходящий наполнитель.

Размеры и форма балочных перекрытий должны соответствовать ГОСТ 24893.1-81. Марки железобетонных балок состоит из букв и цифр.

Три первые буквы и цифры обозначают сечение и ширину балки, например:

БОП25 – балка прямоугольного сечения шириной 250 мм;
БОВ38 – балка с консольным выступом шириной 380 мм.

Арабскими цифрами (1, 2, 3) обозначается несущая способность. Буквами – вид бетона (П – пористый заполнитель, Т – тяжелый бетон).

К дополнительным характеристикам относится следующее:

проницаемость материала (Н – нормальная проницаемость, П – пониженная);
сейсмостойкость – С;
устойчивость к морозам – М (при зимней температуре ниже минус 40°).

Двутавровые производят двумя способами:

способом сваривания;
на прокатных станах.

Двутавровая конструкция специального назначения, имеющая маркировки К, С и М предназначена для укрепления подвесных путей и армирования стволов шахт.

Стальной тип изготавливается из сортового проката, используя такие ГОСТы:

– специальный прокат; – обычный прокат; – с параллельными гранями; – для автомобильной промышленности; – для вагоностроения; – обыкновенный стальной двутавр.

Самыми востребованными двутавровыми элементами являются:

сталь 3 – производится из углеродистой стали, отличается высокой прочностью, долговечностью и устойчивостью к высоким нагрузкам;
сталь 09г2с – имеет аналогичные характеристики с балкой сталь 3, способна выдерживать температурные нагрузки и имеет повышенные антикоррозийные свойства;
балка металлическая сварная тоже очень популярна, но для того чтобы она долго и надежно служила, перед применением нужны тщательные расчеты по нагрузке.

Требования к деревянным балкам перекрытий регламентируются ГОСТ4981-87.

Материал для изготовления деревянных элементов должен соответствовать следующим требованиям и быть:

прочным, чтобы выдерживать большие нагрузки (как постоянные, так и переменные);
жестким, чтобы иметь способность сопротивляться изгибу;
устойчивым к огню;
обладать хорошей тепло и звукоизоляцией.

Маркировка деревянных балочных элементов зависит от вида используемой древесины – цельной или клееной, а также от количества черепных брусков:

БЦ – балка из цельной древесины;
БК – балка из клееной древесины;
цифры 0, 1 и 2 – количество черепных брусков.

Например:

БЦ0 – элемент из цельной древесины без черепных брусков;
БК1 – элемент из клеевой древесины с 1 черепным бруском.

Как сделать своими руками?

Деревянные двутавровые балочные перекрытия можно изготовить самостоятельно. Это позволяет сэкономить, а также сразу сделать балки нужного размера, чтобы не подгонять материл при установке.

В первую очередь нужно правильно выбрать материал, так как от древесины зависит качество элементов.

Брус. Самый лучший брус – это клееный, потому что он меньше деформируется, реже гниет и разбухает. Это долговечный и крепкий материл, но и он может впитывать влагу.
Лиственница – это идеальное дерево для изготовления балок. Благодаря своей смоле, лиственница при намокании становится только прочнее.

Для стойки подойдет плита OSB или многослойная фанера. OSB – более прочный и долговечный материал. Для скрепления бруса и стойки балок перекрытия жилого дома клей следует выбирать с нетоксичным составом.

Процесс сборки двутаврового вида

Подготовить брусья нужного размера. Вдоль каждого бруса выпиливают пазы для закрепления стойки.
Из плиты OSB выпилить вертикальные стойки. Кромки плит скашивают, чтобы стойка плотно вошла в паз бруса.
Пазы в брусьях смазывают клеем. В паз нижнего бруса вставляется стойка, сверху накрывается вторым брусом, и вся конструкция плотно прижимается.
Сборная конструкция оставляется до полного высыхания клея (согласно его инструкции).

Для более качественной стыковки элементов балки, на бруски накладывают швеллера и стягивают при помощи веревок или ремней до затвердения клея. После этого детали можно использовать для сооружения перекрытий.

Почему важно правильно выбрать тип?

От правильного выбора балочных перекрытий зависит прочность строения, так как эти несущие конструкции призваны распределять нагрузку верхних этажей, чердачных помещений, крыши. Это своеобразный каркас здания.

Поэтому важно правильно выбрать вид элемента, его сечение, рассчитать нагрузку на конструкцию, учитывая расстояние между балок, их размер, количество и расположение.

Полые элементы подходят для сооружения перекрытий в небольших строениях: гаражах, сараях, маленьких навесах.
Цельный брус подойдет для сооружения перекрытий в небольшом деревянном доме.
Тавровые конструкции рассчитаны выдерживать нагрузку в производственных зданиях, многоэтажных дома.
Двутавровые элементы используются на больших стройках, потому что способны выдерживать большую нагрузку на изгиб.

Выбирая балочные элементы, следует опираться на проектно-сметную документацию, в которой должны быть указаны:

форма элемента и площадь его поперечного сечения;
материал балки;
способ монтажа.

Цены на разные виды по РФ

Таблица расценок на балки двутавровые металлические с Н-образным сечением длиной 12 м:

Наименование изделия	Цена за 1 м/п (руб)
№10	890
№ 10Б	650
№ 12Б1	610
№ 12	900
№ 14Б1	750
№ 14	1050
№ 16	1290
№ 16Б1	930
№ 18Б1	1100
№ 20	1550
№ 20Б1	1850
№ 25Б1	2150
№ 30Б1	2750
№ 40	3200

Расценки на железобетонные:

Наименование изделия	Размер (мм)	Масса (т)	Стоимость (руб.)
Б-2	1480х300х200	0, 22	1060
Б-3	1840х300х250	0,25	1510
Б-4	2160х300х300	0,49	1990
Б-5	2650х300х300	0,6	2720
Б-6	2780х600х300	1,2	6010
Б-8	4250х600х450	2,88	11600

Деревянные двутавровые элементы с полками из сухого строганного бруса (до 6 м длиной) размером 65х45 (в зависимости от высоты изделия) стоят от 320 до 420 руб. за погонный метр.

Деревянные двутавровые элементы с полками из LVL бруса (до 13,5 м длиной) размером 64х39 и 89х395 (в зависимости от высоты изделия) стоят от 510 до 800 руб. за погонный метр.

Правильный выбор деталей конструкции важен и должен основываться на проектных расчетах. Выбор элемента покрытия зависит от длины балок, от материала, из которого будет строиться здание, а также от расстояния между частями перекрытия.

Читайте также: