Расчет перекрытия по двутавровым металлическим балкам

Как правильно произвести расчеты металлической балки?

Несмотря на бушующий в мире экономический кризис, который, к сожалению, затронул и нашу страну, строительство объектов различной важности продолжает производиться. При этом, в последнее время получило новый толчок развития именно промышленное строительство, однако, потребность жителей страны в жилых квадратных метрах не уменьшилось.

  • Описание ↓
  • Область применения ↓
  • Расчет ↓
  • Онлайн ↓
  • Пример расчета ↓

Сегодня в строительстве промышленных и гражданских объектов повсеместно применяются металлические балки перекрытия, которые повышают несущую способность всей конструкции.

Описание

Стальные балки перекрытия представляют собой металлический брус определённой длины и определённой формы поперечного сечения. Как правило, металлические балки исполняются из высокопрочной стали марки Ст 5 с формой поперечного сечения типа двутавр и швеллер.

Балки производятся именно в таких формах поперечного сечения, потому что расчёт показывает, что такая форма является более экономически выгодной по сравнению с другими геометрическими фигурами.

Кроме того, расчёты показывают, что балка именно двутаврогого сечения лучше всего воспринимает давление и такие нагрузки, как изгиб, кручение и их совместное действие.

Продолжая перечислять преимущества двутавровых балок, можно отметить немаловажный факт того, что такая форма сечения помогает уменьшить вес конструкции.

Это помогает снизить нагрузку, например, на стены и фундамент здания, если в межэтажном перекрытии использовать металлические балки перекрытия. Также, из преимуществ можно отметить простоту монтажа любой конструкции из балок, скорость выполнения работ.

Все значения площадей и массы профиля представлены в таблицах ГОСТ 8239-72. Чтобы её произвести, необходимо произвести расчёт профиля по прочностным характеристикам и вычислить подходящую площадь. Точная методика представлена ниже.

Таким образом, видно, что в качестве бруса перекрытия стоит использовать именно стальные балки, так как они во многом выигрывают по сравнению с конкурирующими материалами.

Область применения

Чаще всего, двутавровые балки применяются в промышленном строительстве, а именно, в случае возведения зданий с большими пролётами между опорами.

Благодаря своим механическим характеристикам и стойкости к динамическим воздействиям, металлический брус используют при возведении дорог и мостов и в других случаях необходимости возведения конструкций, выдерживающих большие нагрузки подобного характера.

В последнее время, стальные двутавровые балки стали применять в качестве элемента декора в квартирах и офисах. После покраски, металлическая балка может выглядеть эстетично и иметь практическое применение в бытовом хозяйстве.

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.

Пример расчета

Металлической балки перекрытия:

Предварительно подбираем профиль балки №12, у которого масса 1 м.п. составляет 11,5 кг, длина балки – 6 м, расчётное сопротивление принимаем равным 210 МПа, а модуль Юнга 200000 МПа. Нормативную нагрузку примем согласно СНиП «Нагрузки и воздействия» равной 240 кг/кв.м., расчётная будет равна 300 кг/кв.м. Стоимость одной тонны металлического фасонного профиля в среднем составляет 25000 рублей.

Итоговый результат можно увидеть на рисунке выше.

Полученные результаты показывают, что в таких условиях эксплуатации двутавровая балка сортамента №12 не подойдёт. Исходя из полученного момента инерции, выбираем профиль №18.

Расчет несущей способности:

  1. Чтобы рассчитать несущую способность одной балки нужно из таблицы сортамента выбрать момент осевого сопротивления и по формуле вычислить максимально допустимый изгибающий момент:
  2. Отсюда можно вычислить максимально допустимую равнораспределённую нагрузку на однопролётную балку.

Расчет сечения металлических балок:

  1. Для расчёта необходимого сечения металлической балки можно воспользоваться формулой расчёта момента сопротивления сечения.
  2. После вычисления результата, определить площадь сечения нужно по сортаменту фасонного профиля, выбрав при этом номер двутавра с ближайшим большим значением момента сопротивления.

При расчёте металлической балки пролёта необходимо отнестись ко всему ответственно и внимательно, потому что от расчёта зависит срок эксплуатации здания и его возможная нагрузка. Здания, построенные по ошибочным расчётам, могут разрушиться в любой момент, унеся за собой много жизней.

Эти примеры помогут сделать расчет металлической балки без напряга

Металлические балки двутавровые

Кроме повсеместно ведущегося строительства многоэтажных зданий с большим числом квартир, широкое распространение получило сооружение частных домов, причем не только небольших одноэтажных, но и довольно крупных, с двумя и более этажами, иногда и с мансардой наверху или обитаемым чердаком. Для таких домов уже не подходит каркасный метод; материалом часто служит, вместо дерева, кирпич или железобетон. Возведение крупных частных домов должно вестись по всем правилам строительной науки, так как ошибки при проектировании или воплощении проекта могут привести к нежелательным последствиям.

Если строящийся дом представляет собой капитальное здание – из бетона, кирпича, шлакоблока, то для потолочных перекрытий, межэтажных и чердачных, целесообразно применить железобетонные плиты. Наиболее подходящий тип каркаса, способный выдержать вес таких перекрытий, – это каркас, элементом которого является металлическая балка двутаврового профиля.

Именно этот вид проката, установленный своей стенкой вертикально, обладает наибольшей несущей способностью. Естественно, фундамент и стены дома при этом должны быть достаточной прочности, чтобы выдерживать дополнительный вес от 0,5 до 1 тонны – столько металла, в зависимости от количества балок и номера профиля может понадобиться для потолочного перекрытия.

Чтобы избежать лишних затрат и лишнего веса каркаса потолка, а также не допустить обрушения или значительного прогиба балок, необходимо заранее рассчитать их параметры и по результатам расчета подобрать нужный прокат. Расчет сводится к вычислению следующих величин: требуемого момента сопротивления и минимального момента инерции сечения балки, а исходя из последнего – максимального относительного прогиба.

Расчет ведется по двум характеристикам – на прочность и на жесткость. По полученным значениям момента сопротивления и момента инерции в таблицах ГОСТ находят требуемый номер проката.

Исходные данные для расчетов

Для каркаса потолочных перекрытий малогабаритных частных домов обычно используется двутавр 10 – 20 номеров. Характеристики этих профилей приводятся в ГОСТ 8239-72 – их линейные размеры, площади сечения, максимальные моменты сопротивления по вертикали Wy и минимальные моменты инерции Jy.

Необходимо знать тип плит, которые будут опираться на балочный каркас, а также размеры несущего периметра дома. Можно применить пустотные железобетонные плиты ПК-12-10-8 (1180 х 990 мм, масса 380 кг), а размеры дома взять 4,5 х 6 м. Балки укладываются вдоль короткой стены; шаг укладки при таком размере плит равен 1000 мм (стыки плит совпадают с продольными осями балок, при минимальном зазоре 1 см). Это потребуется для расчета распределенной нагрузки, и исходя из нее – линейной нагрузки на балку, вес самой балки по сравнению с распределенной нагрузкой мал, и при вычислении линейной нагрузки им можно пренебречь.

Распределенная нагрузка при таком типе плит будет равна 325 кгс / м 2 . К этому надо добавить нагрузку возможных перегородок на верхней стороне перекрытия (75 кгс / м 2 ) и возможную временную нагрузку (200 кгс / м 2 ). В итоге нагрузка, распределенная по площади:

Q = 325 + 75 + 200 = 600 кгс / м 2 ,

а линейная нагрузка

q = Q * p = 600 кгс / м = 6 кгс / см.

Эта величина используется в дальнейших расчетах.

Расчет на прогиб

Изгибающий момент для каждой балки вычисляется, исходя из величины линейной нагрузки q, шага укладки балок p и длины перекрываемого пролета L. Так как балки укладываются вдоль короткой стороны, то L = 4,5 м = 450 см (конечно, сами балки длиннее – около 5 м, так как опираются на стены, но шарнирными опорами для них служат именно внутренние края стен).

Искомая величина момента, в таком случае:

My = (q * L 2 ) / 8 = 6 * 450 2 / 8 = 151875 кгс * см.

Максимальный момент сопротивления сечения балки можно рассчитать, разделив изгибающий момент на расчетное сопротивление стали – например, марки С235, равное 2150 кгс / см 2 :

Читайте также  Торцевое соединение сварка

Wy = 151875 / 2150 = 70,6 см 3 .

Это полученное значение надо сравнить с величиной момента сопротивления сечения двутавровой балки. Из таблицы ГОСТ 8239-72 видно, что вычисленный показатель примерно соответствует (с запасом) моменту сопротивления для профиля 14 (81,7 см 3) . Следовательно, этот номер проката будет удовлетворять требованиям к прочности балок.

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:

  1. Определитесь с материалом, который предполагается использовать для изготовления перекрытия помещения, а также изучите последовательность действий.
  2. Разработайте рабочий чертеж, предоставляющий полную информацию о конструктивных особенностях перекрытия и сортаментах применяемых материалов.
  3. Выполните расчеты, подтверждающие прочностные характеристики строительной конструкции и необходимый для длительной эксплуатации запас прочности.
  4. Рассчитайте потребность в строительных материалах, оцените объем расходов, а также подготовьте инструменты.
  5. Смонтируйте двутавровые балки, соблюдая интервал между опорными элементами, равный 1–2 м и проконтролируйте правильность установки с помощью уровня.
  6. Соберите по нижнему уровню двутавра щитовую разборную опалубку, используя ламинированную фанеру или строганные доски, обеспечьте отбортовку высотой 15–20 см.
  7. 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:

  1. Проверьте отсутствие щелей в деревянной опалубке и, если необходимо, загерметизируйте их.
  2. Соберите арматурный каркас, применяя металлические прутки с размером сечения 10–12 мм.
  3. Уложите каркас в опалубку, обеспечив постоянный интервал до поверхности будущей бетонной плиты 4–5 см.
  4. Залейте бетонную смесь в опалубку и тщательно уплотните бетонный массив с помощью вибратора.
  5. 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.

Расчет балок перекрытий – формулы и калькуляторы

Зачем знать, как рассчитать нагрузку на балку перекрытия? Без этого этапа вам вряд ли удастся сделать больше одного этажа даже в самом простом доме. Поэтому давайте разберем все необходимые формулы и их значение, также мы предложим вам надежный калькулятор.

Что такое «балка перекрытия»?

Любая стройка начинается с расчетов, потому что без них построить удастся только красивый штабель из досок, кучку из металлических деталей и баррикаду из мешков с цементом. Не зная, как будут вести себя несущие конструкции, сооружение рискует превратиться в декорации фильма про войну в найкратчайшее время, вопреки вашим планам и возлагаемым ожиданиям.

Красивый штабель из досок

В любом доме есть пол и потолок. На потолок принято вешать люстры, приделывать лепнины. По полу ходят люди, на нем стоит различная мебель, которую жильцы к тому же любят периодически двигать. Представьте себе, что вы купили диван, принесли его домой, втащили в квартиру, а пол под ним вдруг прогнулся и обвалился, а сам предмет мебели весело полетел вниз, по пути пробивая потолки квартир, забирая с собой предметы интерьера соседей… Представили? Вот такая картина ожидала бы вас, если б не было балок перекрытия.

Балки перекрытия дома

Издавна уж так повелось, что плоскости между верхними и нижними ярусами жилища должны поддерживаться прочным «скелетом». До ХХ века эту основу делали из дерева и металла, начиная с прошлого столетия – еще и из железобетона. Не поменялось только название. Подобные «ребра» назывались балками перекрытия в те времена, продолжают так именоваться и сейчас. Эти самые балки выступают основными опорными элементами, а потому их прочность должна быть достаточна не только для того, чтобы держать плоскости в виде пола или потолка, но еще и людей, мебель, а в многоэтажном доме – вес вышерасположенных этажей и конструкций здания.

Деревянные конструкции и их укладка

Балки из дерева можно подразделить на 4 основных вида:

  • из цельного бруса;
  • из клееных досок:
  • из клееного бруса (LVL);
  • из бревна.

Деревянные балки из клееного бруса

В зависимости от прочности каждого из видов решается вопрос, какую балку перекрытия применять. Основная область, где используются такие элементы конструкции, дачное строительство. Так как их основное предназначение – укрепление здания, балки кладут не сразу, а после того, как возведены несущие части здания.

При возведении домов из дерева, для элементов перекрытия прорубаются специальные отверстия, а если это кирпичный дом, то отверстия под балки оставляются в ходе возведения стен.

Специальные отверстия для элементов перекрытия

Укладку «ребрышек» в подготовленные отверстия стоит производить чуть ли не с ювелирной точностью, потому что малейший перекос ведет к серьезному риску: со временем нагрузка может постепенно перераспределиться, что грозит либо перекосом стен, либо вообще обрушением всего дома. Именно поэтому при укладке активно применяются нивелир, отвес, уровень, а укладываться концы балки в отверстия должны не менее чем на 15 см.

Металлические балки и сферы применения

При изготовлении этого вида балок используются металлические сплавы усиленной плотности. В связи с тем, что вес изделий довольно-таки большой (да и стоимость побольше, чем у деревянных), широкого распространения при возведении загородных зданий подобный вид не приобрел.

Читайте также  Гайка с фиксатором резьбы

Изделия из металлических сплавов усиленной плотности

Видов подобных балок перекрытия довольно много. Основные из них:

  • широкая;
  • колонная;
  • двутавровая;
  • сварная;
  • специальная.

Двутавровые профили из металла

В свою очередь, и эти виды имеют свои градации, но особо про них упоминать не будем, иначе придется использовать не только много места для описания, но еще уйму времени для прочтения. Используются балки перекрытия из металла в промышленном и гражданском строительстве. Вы прекрасно можете их рассмотреть во время проезда по металлическим мостам, или во время посещения заводских зданий. Наиболее популярны двутавровые изделия, сечение которых похоже на букву «Н». Естественно, здесь тоже действуют стандарты, в соответствии с которыми производятся расчеты.

Железобетонные ребра жесткости для дома

Согласно стандартам, имеется целых 16 видов балок из железобетона! Наиболее часто используются четыре: стропильная, с параллельными поясами; односкатная; двускатная; подстропильная. Особенность подобных «ребер» в том, что их можно изготавливать не только на производстве, но и самостоятельно. Однако тут есть тоже свои стандарты при расчетах:

  • армирование идет по схеме: диаметр прута 12–14 мм, укладка в 4 ряда – 2 сверху, 2 снизу;
  • заливка непрерывная, в один прием;
  • высота изготовленной балки не ниже 5 % от длины проема;
  • пропорция ширины – 7 единиц высоты к 5 единицам ширины.

Стропильная перемычка из железобетона

Помимо преимуществ (оптимальное распределение нагрузки, надежность, неподверженность коррозии, долговечность), есть и существенные недостатки, ограничивающие применение подобных перекрытий. Это необходимость использования специальных приспособлений и большой вес.

Расчет нагрузки на балку – что должен знать калькулятор?

Если начинать расчет нагрузки для балок перекрытий, то прежде всего надо руководствоваться «золотым» правилом, которым пользуются строители еще с незапамятных времен: сечение несущей опоры должно быть не меньше 1 /25 от ее длины. К примеру, длина балки перекрытия 4 метра, значит, ее толщина – 4/25 = 0,16 м, или 16 см. С этим разобрались.

Второй критический момент состоит в том, что, согласно всем правилам природы и Всемирного тяготения, короткая палка прочнее длинной. Отсюда вывод: в прямоугольном помещении (а, как правило, все квартиры у нас такие) опоры надо устанавливать между стен, которые длинней. Кстати, и сами балки должны иметь запас не менее 50 см, чтобы уверенно опираться на стены (по половине запаса на каждую стену). Как уже говорилось выше, для деревянных перекрытий это расстояние должно быть не менее 15 см (значит больше – лучше).

Установка опор между стен

Теперь переходим к самому ответственному моменту – к формулам. Чаще всего расчеты с различной степенью подробности помогают сделать онлайн-калькуляторы. Но мы разберем все необходимые формулы с теоретической стороны. На основании многолетнего опыта известно, что стороны балки должны относиться друг другу в пропорции 7:5. Предположим, что некто решил пренебречь опытом предков и допустил отклонение высоты или ширины балки. Что произойдет в этом случае? А получится либо ее прогиб, либо искривление. Нагрузка увеличится, и много лет люди в помещении могут слышать потрескивания и поскрипывания потолка, веря в то, что наверху проживает домовой.

Чтобы не произошло как крупных, так и мелких неприятностей, берется калькулятор и производится расчет нагрузки на балку. Ее прогиб – дело обычное, но пределы этой деформации должны находиться в допустимых рамках: 2 сантиметра на каждые 4 метра, то есть, в соотношении 1:200. Теперь давайте всю эту кашу разложим на составляющие, подставив данные в формулу. Пусть прогиб будет обозначен буквой F, длина пролета – L, а допустимое расстояние, в рамках которого прогиб может «злодействовать», определим в 200 см. Таким образом, величина деформации будет следующей: F = L/200.

Надо отметить, что такой расчет идеален для деревянных балок. С железобетонными конструкциями формула немного другая. Тут добавляется величина распределенной нагрузки, которую обычно обозначают буковкой Q, и значение ее составляет 400 кг /м 3 . И этот «ужас» приобретает следующий вид: F = (Q x L)/8. Помимо формулы, следует еще принять во внимание и количество арматуры в бетоне, ее массу и площадь поперечного сечения каждого стержня. Учет этого параметра высчитывается уже с помощью таблицы, где указаны все эти значения.

Распределение нагрузки на железобетонные конструкции

Для расчета нагрузки для металлических балок перекрытия есть своя особенность, и не все онлайн-калькуляторы готовы предупреждать об этом пользователей. Вначале необходимо знать момент сопротивления (W). Он должен быть больше, либо совпадать с отношением максимального изгибающего момента (F) к расчетному сопротивлению (R). Последний параметр обычно берется из соответствующего справочника. В целом формула выглядит так: W > F /R.

И, наконец, последнее вычисление, которое применяется к прямоугольным балкам. Точнее, это те же самые вычисления, но по другой формуле, так как эти элементы перекрытия в большинстве имеют подобную форму. Обозначим высоту балки Н, ширину буквой В, а момент сопротивления назовем W. Формула будет выглядеть следующим образом: W = B x H 2 .

При использовании калькуляторов на специализированных сайтах приготовьтесь к тому, что придется ввести много предварительных значений. Поэтому нужно немного владеть вопросами характеристик балок и планируемого помещения в строящемся доме. Если калькулятор требует одно-два значения и готов вывести цифру, не спешите радоваться и ищите другой алгоритм расчетов или обратитесь к специалистам.

Использование специализированного калькулятора

Все перечисленные формулы хоть и не так просты для понимания, но все равно кажутся довольно незамысловатыми. Но так все выглядит в идеале. Но на деле вышеназванными вычислениями все не кончается. Надо еще узнать, какое количество утеплителя будет применяться, какую нагрузку испытают детали перекрытия чердака во время снежного покрова… Но это, как говорится, совсем другая история.

Расчет балок перекрытий

Деревянные балки перекрытий

Деревянные балки перекрытий часто являются наиболее экономичным вариантом. Деревянные балки легки в изготовлении и монтаже, имеют низкую теплопроводность по сравнению со стальными или железобетонными балками. Недостатки деревянных балок — более низкая механическая прочность, требующая больших сечений, низкая пожаростойкость и устойчивость к поражению микроорганизмами и термитами (если они водятся в вашей местности). Поэтому, деревянные балки перекрытий требуется тщательно обрабатывать антисептиками и антипиренами, например ХМ-11 или ХМББ производства фирмы Антисептик (С-Петербург).

Как расчитать необходимое сечение деревянной балки перекрытий?

Оптимальный пролет для деревянных балок — 2,5- 4 метра. Лучшее сечение для деревянной балки — прямоугольное с соотношением высоты к ширине 1,4:1. В стену балки заводят не менее чем на 12 см и гидроизолируют по кругу, кроме торца. Желательно закрепить балку анкером, заделанным в стену.

При выборе сечения балки перекрытия учитывают нагрузку собственного веса, которая для балок междуэтажных перекрытий, как правило стоставляет 190-220 кг/м2, и нагрузку временную (эксплуатационную), её значение принимают равной 200 кг/м2. Балки перекрытия укладывают по короткому сечению пролёта. Шаг монтажа деревянных балок рекомендуется выбирать равным шагу установки стоек каркаса.

Для расчета минимального и оптимального сечения деревянной балки перекрытия можно воспользоваться он-лайн калькулятором Романова для деревянных балок перекрытий

Ниже приведены несколько таблиц, со значениями минимальных сечений деревянных балок для различных нагрузок и длинн пролетов:

Таблица сечений деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки, при нагрузке 400кг/м2. — рекомендуется расчитывать именно на эту нагрузку

Если вы не используете утеплитель или не планируете нагружать перекрытия (например, перекрытие необитаемого чердака), то можно использовать таблицу для меньших значений нагрузок деревянных балок перекрытий:

Таблица минимальных сечений деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и нагрузки, при нагрузках от 150 до 350 кг/м2.

Если вы используете вместо балок прямоугольного сечения круглы бревна, можно пользоваться следующей таблицей:

Минимальный допустимый диаметр круглых бревен, используемых в качестве балок междуэтажных перекрытий в зависимости от пролета при нагрузке 400 кг на 1 м2

Если вы хотите перекрыть большие прогоны, то рекомендуем воспользоваться опытом с сайта Околоток.

Стальные (металлические) двутавровые балки перекрытий

Двутавровая металлическая балка перекрытий обладает рядом неоспоримых преимуществ, только при одном недостатке — высокой стоимости. Металлической двутавровой балкой можно перекрыть большие пролеты со значительной нагрузкой, металлическая стальная балка негорюча и устойчива к биологическим воздействиям. Однако, металлическая балка может корродировать при отсутствии защитного покрытия и наличия в помещении агрессивных сред.

Для расчета параметров двутавровой металлической балки можно воспользоваться хорошей программой расчета Beam

Вес одного метра двутавровой балки можно посмотреть в таблице веса двутавровых балок

В большинстве случаев в самодеятельном строительстве при расчетах в вышеуказанной программе или других ей подобных, следует считать, что металлическая балка имеет шарнирные опоры (то есть концы не фиксированы жестко — например, так как в каркасной стальной конструкции). Нагрузку на перекрытие со стальными двутавровыми металлическими балками с учетом собственного веса следует рассчитывать, как 350 (без стяжки) -500 (со стяжкой) кг/м2
Шаг между двутавровыми металлическими балками рекомендуется делать равным 1 метру. В случае экономии возможно увеличение шага между металлическими балками до 1200 мм.

Таблица для выбора номера двутавровой металлической балки при различном шаге и длине прогонов

Железобетонные балки перекрытий

При устройстве железобетонных балок нужно использовать следующие правила (по Владимиру Романову):

  1. Высота железобетонной балки должна быть не менее 1/20 длины проема. Делим длину проема на 20 и получаем минимальную высоту балки. Например при проеме в 4 м высота балки должна быть не менее 0,2 м.
  2. Ширину балки рассчитывают исходя из соотношения 5 к 7 (5 — ширина, 7 — высота).
  3. Армировать балку следует минимум 4 прутками арматуры d12-14 (снизу можно толще) — по два сверху и снизу. Таблицы соотношения длины и массы арматуры различного сечения. Бетонировать за один раз, без перерывов, чтобы ранее уложенная порция раствора не успела схватиться до укладки новой порции. С бетономешалкой бетонировать балки сподручнее, чем заказывать миксер. Миксер хорош для быстрой заливки больших объемов.
Читайте также  Простой способ пайки алюминия

Вес строительной арматуры или сколько метров арматуры в тонне. Вес арматуры длиной 11,75 м. Вес арматуры диаметром от 5,5 до 32 мм.

Вес двутавра и количество метров в тонне двутавра

Монолитное перекрытие на двутаврах

Перекрытия на основе двутавров

Каждый человек хочет, чтобы в его доме все было сделано на совесть, но не каждый знает, как этого добиться.

Так для создания перегородок используется множество материалов, но всего один из них обладает повышенным прочностным коэффициентом – это перекрытие по металлическим балкам.

Металлические балки являются надежнее и прочнее, не имеющие ограничения и позволяют перекрывать большие пролеты (4-6 м и более), чем деревянные. Такая конструкция не подвержена огню. Однако при использовании металлических балок возникают значительные финансовые затраты.

Большинство людей считает, что обыкновенное монолитное перекрытие может обеспечить непревзойденную прочность, которая не потеряет своих качеств с годами. Но при этом они даже не пытаются подсчитать, сколько уходит денег и времени на его создание, тогда как вполне можно организовать альтернативный вариант, который будет дешевле, на него уйдет меньше материала, а по свойствам он будет не хуже. Это перекрытия по железобетонным балкам, которые являются практически тем же монолитом, только гораздо тоньше и прочнее.

Для того чтобы монолит был прочным, нужно четко и ясно определить область работы, но с учетом данной поправки на балки это сделать будет гораздо проще обычного. Для начала потребуется собрать ряд инструментов, который есть почти в каждом доме, а уже затем можно начинать пошагово исполнять каждый из пунктов. Тут не стоит бояться даже перекрытий больших пролетов, т.к. конструкция обладает гораздо большей прочностью.

После того как закончен расчет, следует обязательно учитывать данные прогноза погоды, т.к. в ближайшие 1-2 недели осадков быть не должно ни под каким предлогом. Все деревянные конструкции от этого тут же потеряют свои свойства на довольно длительный период. Балочная система будет проминаться, опалубка из фанеры размокнет, а лить бетон во влажном месте будет просто бесполезно.

Подготовка к монолитному межэтажному строительству

Схема перекрытия по металлическим балкам.

  • лист А3;
  • карандаш с ластиком;
  • рулетка;
  • уровень;
  • сварочный аппарат;
  • балки;
  • перфоратор;
  • ламинированная фанера от 20 мм и толще;
  • молоток с гвоздями;
  • поддерживающая система (балочные подпорки 100*100 и больше, либо распорки металлические с толщиной стали от 2 мм – не стоит делать расчет на одну систему, лучше чередовать);
  • толь либо другой гидроизолятор.

Тут потребуется создать точный чертеж поверхности, который обеспечит детальное представление о будущей работе, которую только предстоит проделать. За периметр в чертеже стоит брать внешнюю сторону стены, т.к. именно она и будет являться опорой.

Производится монтаж балок (двутавров) – делать это стоит под уровень, чтоб с опалубкой проблем не было. Тут следует учесть, что временами приходится их сращивать посредством сварочного аппарата. Если перекрытие устанавливается над отдельно взятым помещением, которое является частью целого, то следует балки срастить с уже готовой стеной при помощи перфоратора и того же сварочника. Размер шага между двутаврами от 1 до 2,5 м в зависимости от бюджета проекта, ибо чем больше балок и чем они ближе, тем надежнее будут перекрытия по железобетонным балкам.

Схема усиления металлических балок А, Б — накладками. В — обетонированием. Г — шпренгелем. Д, Е — заделкой на опорах. Ж, З —сопряжением балок на опорах.

Параллельно верхней линии двутавра монтируется фанера, которая будет нести функции опалубки. Крепление должно быть максимально прочным. Тем не менее, оно не должно перестать быть съемным. При монтаже опалубки важно не забывать, что в данном случае идет не стандартный монолит в 0,3 м, а усиленный, который можно сократить в 2 раза без каких либо потерь, поэтому борта можно сделать всего 0,15-0,2 м.

Далее монтируется поддерживающая система. Тут есть 2 варианта – деревянные балки и металлические распорки. Балки ставятся в соотношении 1 шт. на 1 м², тогда как распорки 1 шт. на 2 м². После монтажа следует проверить каждую в отдельности на устойчивость, т.к. расчет на падающий цемент в среднем 500 кг, а выдержать его надо обязательно так, чтобы балка даже не пошевелилась. На балочные подпорки расчет делается гораздо чаще, т.к. металл может подвергнуться деформации, а дерево будет стоять до последнего.

После того как балочные системы проверены, можно взобраться на опалубку и прогуляться по ней. Во время прогулки следует шагать максимально тяжелым шагом и пытаться уловить под собой малейшее колебание. Далее можно стелить толь, расчет стоит делать на весь периметр, а по возможности и про запас.

Основная часть работы

Схема монолитного перекрытия.

  • армирующий прут А500С;
  • проволока;
  • раствор 400-500 марки (1 цемента, 3 песка, воды по необходимости);
  • лопата штыковая;
  • лопата совковая;
  • полиэтиленовая пленка;
  • вода;
  • лом.

Создание армирующей части.В такого рода перекрытиях уже не требуется использование двойной обрешетки, а достаточно одинарной. Обрешетка делается с шагом в 0,5 м и закрепляется на уровне середины плиты (при двойной обрешетке нижняя прокладывается на уровне 25 мм от опалубки и столько же сверху, но тут следует выбирать нейтральный вариант). Для ее закрепления потребуется использовать металлические скобы, которые можно изготовить вручную из того же прута (ее можно рассчитать отдельно как 0,4*площадь/4). Все связи производятся мягкой проволокой намертво. После окончания крепления следует проверить арматуру на подвижность – по возможности она не должна приводиться в движение.

Заказ раствора. Не стоит даже пытаться делать его своими руками, т.к. заливку желательно производить за один раз. Причиной для этого служит равномерность застывания – если этого не будет, то износ может быть более скорым. Раствор должен быть марки 400-500, но не ниже, т.к. прочность все равно потребуется, несмотря на балочные перекрытия. Когда производится расчет, следует уделить внимание одному аспекту – в один автомиксер входит в среднем 8-9 м³ раствора. Также следует позаботиться, чтобы миксер был с рукавом для подачи на второй этаж.

Расчётная схема перекрытия по металлическим балкам.

Во время заливки желательно иметь одного или двух помощников, чтобы не прерывать процесс. Они должны будут перепахивать раствор, чтоб выпустить попавший воздух. Меньше воздуха – меньше поводов для тревоги. Но при этом не стоит забывать про уложенный в п.5 толь, который не должен быть поврежден. Заливка производится в постоянном движении, чтобы не создавать лишнюю нагрузку на несущие конструкции. К тому же это обеспечит равномерность работы и возможность помощникам делать свое дело независимо и максимально эффективно. Если делать все правильно, то заливка осуществляется за полдня.

По завершению работы следует все накрыть полиэтиленовой пленкой и оставить на 28 дней. При этом следует регулярно смачивать плиту водой.

Спустя месяц поддерживающая система удаляется, при помощи лома демонтируется опалубка, полиэтилен убирается вручную и можно любоваться основной частью работы.

Завершающий этап

На этом этапе следует позаботиться о том, чтобы спрятать двутавры. Для этого есть 2 варианта развития – использование любой строительной смеси (что сделает почти весь расчет на экономию тщетным), либо подвеснойнатяжной потолок. Чаще всего в загородных домах в данном случае используют именно подвесной потолок из гипсокартона, т.к. его будет очень удобно смонтировать, при этом совершенно не пострадают габариты комнаты. Также будет очень удобно с проводкой, т.к. балки вполне можно просверлить без ущерба для прочности.

Перекрытия между этажом и подвалом либо чердаком

Схема перекрытия металлическими балками между этажом и подвалом.

  • балки (двутавры);
  • ламинированная фанера 20 мм и толще;
  • поддерживающая система;
  • молоток с гвоздями;
  • бетономешалка;
  • раствор (1 цемента, 3 песка, воды сколько попросит);
  • толь;
  • армирующий прут (можно тоньше среднего);
  • сварочный аппарат с электродами;
  • глиняный раствор (Глина и конский навоз 2 к 1, вода);
  • лопата совковая;
  • шпатель;
  • мастерок.

Такие монолитные перекрытия по металлическим балкам изготавливаются похожим образом и из тех же материалов, как и расчет. Он создается почти по тем же формулам, но сама технология изготовления отличается существенно:

  1. Опалубка монтируется не под верхнюю черту балки, а под нижнюю, чтобы заливка производилась именно в пространство между ними.
  2. Арматура крепится сварочным аппаратом к балкам либо во время заливки укладывается вручную.
  3. Не потребуется заказывать автомиксер, т.к. для таких объемов (каждое пространство между балками льется раздельно, но монтаж арматуры сварочником стоит делать заранее) можно сделать раствор самому в бетономешалке.
  4. Таким образом получаются монолитные фиксированные панели, которые будут обладать немалыми прочностными показателями и при этом не терять своих теплоизоляционных свойств (стяжку на пол все равно лучше постелить либо поднять уровень пола над самими балками, т.к. все равно металл будет прохладным). Некоторые полы на чердаке и потолки в подвале промазывают глиняным раствором, лучше которого не сможет удержать тепло ни один самый современный материал.

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.