Перекрытие по металлическим балкам

Перекрытие по металлическим балкам

  • Конструктивные варианты перекрытия по металлическим балкам
  • Применяемые материалы и оборудование
  • Достоинства и недостатки перекрытия по металлическим балкам
  • Расчет перекрытия по металлическим балкам
  • Перекрытие по двутавровым металлическим балкам – подготовительные работы
  • Монтируем перекрытие монолитное по металлическим балкам
  • Подводим итоги

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.

Особенности двутавровой балки и сферы ее применения

Данный материал является видом фасонного проката, выполненного из углеродистой или низколегированной стали. Параметры балки определяются, исходя из номеров, которые указывают на расстояние между наружными гранями, располагающиеся под наклоном или параллельно.

Двутавровая балка используется:- при возведении жилых домов;- строительства промышленных зданий;- для возведения шахт, тоннелей, мостов. Наибольшее применение данный материал нашел в конструкциях, подверженных действию повышенных нагрузок и в возведении потолков в домах из бруса. Особенности конструкции состоят в том, что они эффективно распределяют нагрузки, действующие как вертикально, так и горизонтально. Балка обладает достаточной жесткостью, что необходимо при работе на изгиб.

В качестве материала наибольшее распространение получили различные виды стали и нержавеющие сплавы, которые особенно часто применяются в условиях повышенной коррозии.

Подготовка к установке перекрытия

На первоначальном этапе разрабатывают чертеж поверхности, который позволит получить наилучшее представление о будущем строении. В качеств периметра здания необходимо брать внешнюю сторону стены, поскольку она будет выступать в качестве опоры для балок.

Монтаж перекрытия по двутавровым балкам

Установка балок осуществляется с помощью уровня, это позволит избежать в дальнейшем проблем с опалубкой. В некоторых случаях может понадобиться сращивание двутавров. Так, сращивание проводят в местах соединения балок со стеной. Расстояние между укладываемыми балками должен быть равен 1-2,5 метра. Промежуток зависит от финансовых возможностей, так как, чем больше будет установлено двутавров, тем прочнее будет перекрытие дома или пристройки. Параллельно расположению верхней линии двутавров производят крепление фанеры, которая будет выступать в качестве опалубки. Необходимо обеспечить максимальную прочность при креплении материала, при этом важно сохранить возможность его демонтажа. При устройстве опалубки, необходимо помнить, что в этом случае монтируется не обычный монолит, составляющий 0,3 метра, а усиленный, потому его можно уменьшить примерно в два раза. Поэтому при обустройстве бортов можно оставить 0,15 м.

Следующим шагом является установка поддерживающей системы. Это может быть выполнено путем использования балок из древесины или же с помощью металлических распорок. Распорки монтируют по одной штуке на два квадратных метра, а при использовании балок придется использовать по одной штуке на каждый квадратный метр. После того, как будет проведен монтаж поддерживающих балок, необходимо будет проверить прочность каждой из них, осуществив расчет на падающий цемент массой в 500 кг. Расчету чаще подвергаются распорки, поскольку металл способен сразу же деформироваться, а древесина сможет более длительное время сохранять свои свойства. Установив балочную систему, необходимо проверить ее прочность. Для этого можно просто пройтись по ней, при этом шагать следует, надавливая на покрытие, стараясь обнаружить любое колебание.

Далее необходимо замаскировать двутавры. Для этого используют строительные смеси, что является экономически невыгодным, или прибегают к установке подвесных потолков и утеплению крыши. Наибольшее распространение получили потолки из гипсокартона, которые просты в монтаже, эксплуатации и не уменьшают размеры помещения.

Достоинства решения

Металл позволит создать практически не подверженную влиянию внешних факторов несущую основу. Такие каркасы не боятся огня, практически не подвержены воздействию влаги и очень прочны. Кроме того, металлическими деталями можно произвести усиление плит перекрытия в уже построенном здании, хотя, процесс это непростой.

При создании монолитного варианта не потребуется использовать тяжёлую технику для перевозки бетонных панелей – они отливаются прямо на месте. То же самое можно сказать и про межэтажные плиты, сделанные на основе профлиста – сами листы не слишком тяжелые, а бетон заливается уже на месте.

Если же техника есть и разделительная межэтажная плита будет состоять из отдельных железобетонных панелей, то скорость возведения постройки значительно возрастет, по сравнению с монолитными основаниями, но, без техники будет уже не обойтись.

Небольшим недостаткам считается сложность выполнения работ. Вес у балок приличный и поднимать их придется краном, да и разрезать их проблематично, поэтому заказывая перекрытия на предприятии, размеры с пролетов снимаются максимально точно. Если вы самостоятельно выполняете все работы и не уверены в расчетах, подумайте лучше о деревянном или плитном перекрытии, потому что даже минимальная ошибка будет дорого стоить.

Еще одним недостатком некоторые называют коррозийность металла. Но с этим можно поспорить. При любом раскладе дел, все металлические элементы при строительстве окрашиваются, а учитывая толщину балок, чтобы перекрытие прогнило насквозь, понадобится не менее 20 лет при условии, что с крыши на них постоянно будет течь вода. А в жилом помещении это просто невозможно.

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Задача перекрытий в здании — выполнять несущую и ограждающую функции, обеспечивать пространственную жесткость сооружения, его устойчивость, разделять этажи, соединять между собой стены, передавая им нагрузку. В малоэтажном строительстве есть несколько вариантов обустройства межэтажных перекрытий. Один из них – перекрытие по металлическим балкам. Их можно также использовать для устройства чердачных и подвальных перекрытий.

Преимущества металлических перекрытий

Металлоконструкции в отличие от деревянных балок надежнее в плане пожаробезопасности, стойкости к биологической угрозе (плесень, грибок). Они:

  • значительно прочнее деревянных балок, при меньшей толщине выдерживают большие нагрузки. Их использование позволяет сэкономить место, дать больше полезного пространства;
  • могут быть уложены на пролеты до 24 метров. Двутавровое (швеллерное) сечение металлопроката сохраняет статичность, устойчиво к изменениям амплитуды перекрытий, не подвержено прогибам.

К недостаткам металлических перекрытий многие относят невысокие теплоизоляционные, звукоизоляционные параметры, а также вероятность коррозии. Предотвратить последнюю можно путем тщательной антикоррозийной обработки металла перед монтажом. Чтобы устранить недостатки по звукоизоляции, концы двутавров оборачивают войлоком, наглухо заделывают в кирпичные стены цементным раствором, фиксируют анкерными болтами.

Большой вес металла, возможно, потребует применения крана при монтаже конструкции. Изменить размеры балок, обрезать или нарастить их, используя сварочный аппарат, будет очень трудно. Вследствие этого надо очень точно снимать размеры пролетов, прежде чем заказать металлопрокат на предприятии.

Единственные ограничения в применении перекрытий по металлическим балкам – финансовая сторона, а также размер, тип строения. Несущая часть постройки, стены здания должны выдерживать вес металлопроката, поэтому прежде, чем покупать материалы, надо рассчитать нагрузки на балочные перекрытия.

Расчет балочных перекрытий

При выборе сечения двутавровых балок, швеллера или уголка учитывают шаг установки (не больше одного метра), ширину пролета, суммарную нагрузку от кровли и наката. Для чердачного перекрытия расчетное значение 75 кг/кв. м. При устройстве межэтажного и цокольного перекрытий рабочая нагрузка увеличивается практически вдвое (150 кг/кв. м), поэтому сечение сортового проката также увеличивают. Он должен обладать достаточной несущей способностью.

Читайте также  Как шпаклевать стену под обои

Виды межэтажных перекрытий по металлическим балкам

При строительстве частных домов, коттеджей накаты на перекрытие по металлическим балкам делают:

  • деревянными, когда проемы между швеллерами заполняют досками. Это вариант сгораемого заполнения;
  • с использованием облегченной железобетонной плиты (несгораемое наполнение);
  • монолитными;
  • монолитными на несущий профнастил, последний имеет высокий профиль и дополнительные ребра жесткости.

Устраивая деревянный настил по металлическим балкам, между двутаврами укладывают деревянные щиты. Снизу к ним прибивают дранку и оштукатуривают потолок нижнего этажа. Для обустройства пола верхнего этажа на стальные балки кладут деревянные лаги, а на них пол. В пространстве между полом и щитами устраивают гидроизоляцию соответствующих элементов, насыпают шумоизоляционный материал.

При использовании сборных железобетонных плит их укладывают на верхние и нижние полки двутавра, делая зачеканку цементным раствором нижних ж/б плит и насыпав на них звукоизоляцию. К балкам снизу приваривают сетку, по которой оштукатуривают потолок. Сверху можно положить ОСП, а затем пол.

Ж/б монолит имеет лучшие характеристики в сравнении с ж/б плитами. Благодаря монолитной структуре, у него лучше параметры теплоизоляции и шумопоглощения. Приступая к расчетам монолитного перекрытия по металлическим балкам, за основу берите наружный периметр несущей стены. Для создания опалубки используйте водостойкую фанеру, удерживайте ее с помощью временных опор. Чтобы самостоятельно рассчитать толщину плиты, выбрать сортамент арматуры либо сетки для армирования, воспользуйтесь соответствующими справочниками и пособиями по проектированию и армированию железобетонных конструкций, СНИПами.

Изготовление монолитного перекрытия по профлисту – относительно новая технология. Поверх стальных балок крепят саморезами профнастил (несъемную опалубку), ими же крепятся листы между собой. Чтобы устранить проседание профлистов под них ставят временные опоры. Для увеличения прочности конструкции в пазы профлиста помещают армирующие стержни.

Правильные расчеты, соблюдение технологии монтажа и качество материалов – все это определяет качество междуэтажного перекрытия.

Проведение монолитных работ по устройству перекрытия по металлическим балкам обеспечивает безопасность и надежность зданию. Стальные и бетонные несущие конструкции не подвержены процессу горения. Они полностью соответствуют своей стоимости: прочностные характеристики и эффективность конструктивных элементов не уменьшается с годами.

При выборе стальных балок необходимо провести следующие расчеты:

  • расчет на сечение;
  • полная нагрузка на балки;
  • шаг двутавров;
  • желаемая полезная нагрузка;
  • марка бетона плиты перекрытия;
  • длина пролета.

Устройство монолитного перекрытия выполняется путем заливки бетона в опалубку. Конструкция дополнительно усиливается арматурными стержнями. Получившаяся система устанавливается на стальные балки. Данная технология увеличивает срок службы здания, препятствует образованию трещин, появляющихся при сжатии и расширении в результате частых колебаний температуры наружного воздуха.

Расчет

Чтобы произвести выбор металлического бруса для той или иной конструкции, которая будет нести определённую нагрузку, необходимо произвести расчёт балки на прочность при изгибе. Это можно сделать, рассчитав все параметры самостоятельно по известной методике или воспользоваться онлайн-калькулятором.

Для выбора балки перекрытия, делают проверку из условия на прочность, где максимальная прочность стали должна быть больше суммы отношений максимального изгибающего момента в точке действия той или иной нагрузки к осевому моменту, и поперечных сил и площади поперечного сечения в максимально нагруженной точке.

Для определения всех неизвестных параметров этого условия, вычисления проводят поочерёдно.

Сначала определяют максимально нагруженный участок балки. Для этого, строят эпюру поперечных сил и изгибающих моментов. Чтобы построить эпюру, необходимо вычислить все суммарные изгибающие моменты и поперечные силы, действующие на балку, по участкам.

Как правило, в случае металлического бруса перекрытия, расчётную схему заменяют балкой, лежащей на двух шарнирных опорах. В этих опорах возникают реакции сопротивления, у которых необходимо определить их условия:

Когда реакции определены, балку разбивают на участки по опорам. Первый участок находится от одного конца балки до опоры, второй участок располагается между опорами, третий за последней опорой и так далее. Необходимо знать, что если на одном участке имеется точка изменения нагрузки, то её нужно выделить в отдельный участок.

После того, как участки определены, строятся эпюры поперечных сил и изгибающий моментов, и определяется нагруженный участок. Далее, вычисляется осевой момент сопротивления сечения:

По вычисленному параметру производят выбор номера двутавра из сортамента. На этом расчёт балки считается оконченным.

Онлайн

Рассчитывать металлическую балку и производить её выбор вручную довольно трудоёмко и занимает время, которое не всегда можно выделить занятому человеку. Поэтому, стоит довериться расчётам профессионалов.

Но, если заказчик строительства сомневается в экономической целесообразности произведённого строителями расчёта, можно произвести быстрый автоматический расчёт при помощи сайтов, предлагающих данный товар.

Одним из примеров такого калькулятора может быть портал http://svoydomtoday.ru/building-onlayn-calculators/111-raschet-metallicheskoy-balki-perekritiya.html, который предлагает, находясь на сайте, рассчитать расход материала и выбрать балку из сортамента.

Данный калькулятор требует введения следующих исходных данных:

  1. Сначала нужно ввести условия эксплуатации металлической балки.
  2. После этого характеристики предварительно выбранной металлической балки.
  3. Указать нормативную и расчётную нагрузку на балку и произвести расчёт.

В результате, получается минимально возможный при заданных условиях момент сопротивления балки. Из полученного момента можно выбрать балку по таблице сортамента.

Как заливают перекрытия

В упрощенном виде процесс обустройства перекрытия можно представить так. На заранее выполненную армированную железобетонную перемычку (армопояс) укладываются металлические балки. Железобетонное основание может быть обустроено как:

  • монолитная плита. В качестве опор выступают металлические балки, на них возводится опалубка, точно повторяющая нужную геометрическую форму перекрытия, выполняются работы по армированию. После заливки бетонного раствора получается единая железобетонная конструкция. Таким способом заливают тонкие перекрытия без потери несущей способности;
  • монолитно-сборное перекрытие. В этом случае на несущие металлические профили укладываются блоки из ячеистого бетона или железобетонные панели. Выполняется армирование, затем стыковые участки заливаются бетонной смесью.

Расчет необходимых материалов

Схема устройства монолитного перекрытия на двутаврах.

Объем необходимого раствора на монолитное межэтажное перекрытие высчитывается по формуле площадь*высоту опалубки – 5% (армирование). К примеру, для 100 м² при высоте в 15 см – это будет 15 м³ раствора (итог расчета равен 14,25, но лучше взять немного больше).

Расчет количества армирующего прута: длина*высота*4(обрешетка предполагает под собой 2 сплетенных слоя), т.е. для площадки 10*10 – это будет 400 м.

Расчет прута для скоб (прут на данном месте можно использовать самый простой, гораздо тоньше армирующего) – 0,4*площадь/4, где 0,4 м – это длина прута на 1 шт., каждая из них ставится в центр отдельно взятого квадрата в 4 м².

Расчет количества балок производится индивидуально в зависимости от шага.

При расчете монолитных панелей он производится аналогично, а смущающие распорки можно принять за ноль, т.к. их все равно придется накрывать.