Какой швеллер использовать для перекрытия 6м

Особенности двутавра и швеллера и сравнение их прочности

Металлопрокат в виде швеллера и двутавра применяют в разных областях: от машиностроения до создания рекламных щитов. Привлекательность балок заключена в сочетании конструкционных свойств и надежности, обусловленной формой профиля: П- и Н-образной. Благодаря этой особенности металлопрокат выдерживает существенные вертикальные и горизонтальные нагрузки, перераспределяя их по всей своей длине и обеспечивая долговечность сооружению. Что представляет собой каждый из этих материалов и какой прочнее?

Особенности металлопроката швеллерного типа

Балки, имеющие в разрезе П-образное сечение, называют швеллерами. Изготавливают их методом холодной или горячей гибки.

Виды швеллерных балок и их размеры

Холодногнутые профили делают из пластичных заготовок, в состав которых входят сплавы цветных металлов, в том числе алюминий, что повышает сопротивляемость коррозии, но снижает степень прочности.

Горячему воздействию подвергают заготовки из стали. Они прочней и надежней, защищены от влаги цинковым покрытием, но стоят дороже и не изобилуют разнообразием форм.

Высота основания стандартных типоразмеров швеллерных профилей (№5 – 40) 50 – 400 мм, толщина профиля варьируется в пределах 0,4 – 1,5 см.

Они незаменимы при возведении конструкции с многочисленными стыками, когда необходимо обеспечить примыкание поверхностей, также их используют в качестве прогонов в каркасах крыш.

Форма швеллера разного размера

Принципы классификации швеллера

Грани по отношению к основанию могут располагаться параллельно или с уклоном различной степени, ввиду этого существует несколько форм швеллерных профилей:

• С параллельным расположением граней друг к другу и перпендикулярным к основанию. Профиль «П» устойчив к нагрузкам разнонаправленного действия (изгиб, разрыв, сжатие). Поэтому его используют, когда нужно надежное соединение, плотное примыкание элементов.
• Грани имеют уклон 4-10%. Эти изделия маркируют буквой «У». Внешний контур балок сохраняет образ буквы «П», а вот внутри переход граней в основание происходит не по перпендикуляру, а под углом с уклоном. Поэтому стенки у основания утолщены, а само изделие прочнее. Балки с уклоном используют, когда нужен надежный каркас для высоко нагруженной конструкции.
• Балки с маркировкой «Э» тонкостенные, не способны нести на себе большую нагрузку, поэтому стоят дешевле, чем профили «П» и «У». Маркировка «Л» обозначает легкую серию балок, нагружать которые сверх установленных норм нельзя.

Швеллерные изделия маркируют цифровыми и буквенными символами, которые обозначают расстояние между гранями в сантиметрах и принадлежность к определенному сортаменту. Например, 12П – грани параллельны и расстояние между ними 12 см.

Кроме того, грани могут иметь неравную ширину, ввиду чего их подразделяют на равнополочные и не равнополочные.

Тип швеллерной балки выбирают на основе расчетов максимальной нагрузки, которую ей придется выдерживать.

Выполнить их сможет только специалист, основываясь на таких величинах:

• ширина граней швеллера;
• толщина основания;
• расстояние между гранями;

внутренние радиусы закругления.

Перфорированная швеллерная балка

Механические характеристики выбранной марки балки должны быть не ниже расчетных. Лучше выбрать изделие на номер выше, иначе надежность конструкции снизится.

Особенность металлопроката двутаврового типа

Внешне двутавр производит впечатление крепкой конструкции, чему способствует его Н-образный профиль.

Именно такая форма дает наилучшее сочетание важных для строительства характеристик: малого веса и высокой механической прочности.

Двутавровые балки

Применение двутавров в строительстве

Жесткие свойства двутавровых балок делают их устойчивыми к прогибанию, скручиванию и обеспечивают большую надежность конструкции, предотвращая такие эксплуатационные явления, как:

Н-образные балки используют для создания опорных колонн, перекрытий, для армирования опалубки, применяя их можно уширить пролеты без потери качества каркаса.

Для целей строительства двутавровый швеллер иногда изготавливают из дерева. Особенно актуален такой вариант для создания каркаса крыши в жилом доме, так как у дерева меньше уровень теплопроводности. Привлекательна деревянная двутавровая балка и с экономической точки зрения: у нее оптимальное соотношение цены и прочности.

Перекрытия из деревянных двутавровых балок

Металлические профили сильнее, но обойдутся дороже. Востребованы они в крупнопанельном и промышленном строительстве в качестве главных несущих элементов, где они принимают на себя основную нагрузку.

Типы и маркировка двутавровых балок

Выпускают Н-образные балки с параллельными гранями и расположенными с уклоном. Согласно государственного стандарта, двутавровый профиль маркируется следующим образом:

• «Б» балки с нормальной шириной полок. Высота основания от 10 до 60 см. Чтобы полки смогли выдержать поступающее усилие на ребро, их утолщают у основания, что затрудняет расстановку заклепок.
• «Ш» широкополочные. Благодаря хорошей работе на изгиб нашли свое применение в устройстве перекрытий. Широкие полки удобны для посадки в них заклепок. Высота профиля может достигать 1 м.
• «К» колонные (полки и основание одинаковой ширины). Уникальность таких профилей в наличии жесткости во всех направлениях возможной нагрузки.

Основные типы двутавровых профилей

В маркировке балок первые две цифры обозначают высоту профиля в сантиметрах, а следующая за ними буква указывает на ширину полок. На прочность двутавровой балки оказывают влияние следующие характеристики:

• марка стали, для ответственных несущих балок применяют низколегированную сталь;
• толщина ребра жесткости (основания) и граней;
• положение граней (параллельно или с уклоном);
• метод изготовления.

Н-образный металлопрофиль получают двумя способами:

Горячекатанные изделия дешевле и более распространенные, но используемые марки стали требуют дополнительной обработки от коррозии. Несущая способность ниже, чем у сварных аналогов.

Широкополочный металлический двутавр

Сварные конструкции имеют меньшую общую массу, а вот прочностные характеристики у них выше (нагрузку выдерживают большую, чем горячекатанные варианты). Изделие можно создавать с переменной толщиной профиля и из разных видов стали (одна для граней, другая для основания), а также с перфорацией (просечные отверстия), благодаря которой снижается вес балки, но сохраняется прочность. Также возможно создавать балки на заказ любого размера (не по ГОСТу), без строгих размерных соотношений.

Сравнение двутавра и швеллера на прочность

Ввиду высоких показателей жесткости и прочности целесообразно применение профильных балок в качестве основного стройматериала при возведении домов. Из них сооружают прогоны, лаги, несущие элементы, каркасы, стропильные ноги. Швеллер и двутавр по-разному работают на изгиб, потому имеют разные области применения в строительстве.

В перекрытиях и стропильных системах используют балки как с двутавровым, так и со швеллерным сечением.

Однако у них различная реакция на скручивающую силу, и они по-разному реагируют на локальные и распределенные нагрузки. Ответ на вопрос, что прочнее двутавр или швеллер, кроется в форме поперечного сечения балок.

Двутавровые балки разных видов

При одинаковом типоразмере (при идентичных значениях поперечного сечения и массы погонного метра) двутавровый профиль жестче, а значит сопротивляемость нагрузкам и прочность у него выше.

Эту жесткость ему обеспечивают двусторонние ребра. В Н-форме полки выступают по обеим сторонам от основания на одинаковое расстояние, обеспечивая жесткость стенки с двух сторон.

Максимальный объем металла находится в полках и в них возникает напряжение от нагрузок. Весовая нагрузка, воспринимаемая полками, направлена по вертикали, приводит к продольному напряжению и передается на основание в виде сжатия. А вот устойчивость к скручиванию мала.

Распределение нагрузки в швеллере и в двутавре

У швеллерного профиля из-за П-образной геометрической формы его главная ось инерции выходит за область нагрузки (не совпадает со стенкой). Такая балка в состоянии справиться с поперченными нагрузками и лучше работает на изгиб. В швеллере ребра выступают в качестве односторонних рычагов, увеличивающих силы, стремящиеся скрутить балку. Поэтому балки швеллерного типа целесообразно использовать при боковых нагрузках в легких конструкциях.

Много зависит от распределения, направления и силы нагрузки. Оба профиля плохо справляются с нагрузкой, действующей перпендикулярно плоскости их стенки. Для противодействия неустойчивости балки укрепляют привариванием жестких элементов, бетонированием.

Если вы не знаете, что лучше выбрать двутавр или швеллер для конкретной задачи, лучше обратиться за консультацией к специалисту, который поможет выполнить необходимые расчеты.

Установка швеллера — как правильно установить на конструкциях? Что лучше профильная труба или швеллер для перекрытия

Двутавр или швеллер – что прочнее, а что лучше? + Видео

Швеллер или двутавр – этот вопрос озадачивает не только людей, решивших самостоятельно возвести дом либо гараж, но порой и профессионалов своего дела. Что будет рациональнее использовать? Чтобы определиться, профессионалы делают расчеты и анализ конструкции и материалов, из которых она будет изготовлена. Людям, не разбирающимся в данных вопросах, следует обратиться к специалистам, которые сделают нужный объем проектных работ и предоставят несколько вариантов с использованием швеллера и/или двутавра разных типоразмеров – тогда будет ясно, что лучше.

1 Какой профиль прочнее?

Конечно, двутавр. Он жестче и прочнее швеллера. Это обеспечивается за счет того, что у двутавра полки выступают с обоих сторон стенки и на одинаковое расстояние от нее. Благодаря чему нагрузка, воспринимаемая полками, воздействует на профиль в основном вертикально и его стенка работает практически только на противодействие сжатию. Силы, стремящиеся скрутить двутавр, малы или отсутствуют. В швеллере такие усилия, как правило, возникают, и значительной величины, так как полки выступают в роли односторонних рычагов. Многое, конечно, зависит от того, как ляжет и распределится по ним нагрузка. В то же время у двутавра полки обеспечивают жесткость стенки не с одной ее стороны, как у швеллера, а с двух.

Сравнивать, разумеется, следует изделия с одинаковыми типоразмерами (номерами профиля). То есть, чтобы у сравниваемых швеллера и двутавра была одна и та же высота стенки. Кроме того, у них должны быть одинаковые или хотя бы сопоставимые толщина полок и стенки. Это же условие распространяется и на ширину полок. И тогда сравниваемый со швеллером двутавр окажется прочнее его. Но это только если эти изделия используются в качестве несущей балки, установленной, как и положено, вертикально – поверхностью нижней полки на опоры (несущие стены сооружения).

Швеллер и двутавр

Если на сравниваемые профили одного типоразмера и с одинаковыми либо сопоставимыми толщиной стенки и размерами полок нагрузка (усилие) воздействует сбоку (перпендикулярно их вертикальной оси в плоскости поперечного сечения), то прочнее швеллер. Например, когда изделия уложены набок (торцами полок на опорную поверхность или швеллер еще можно положить на его стенку) и выступают в роли поддерживающего элемента для конструкции с небольшим весом. Дело в том, что и швеллер, и двутавр не рассчитаны на большие нагрузки, направленные перпендикулярно плоскости их стенки.

Преимущество швеллера в более высоком сопротивлении боковым нагрузкам обусловлено следующим. Его полки расположены по одну сторону стенки. У двутавра они выступают с обоих его боков, причем на одинаковое расстояние. За счет этого у швеллера центр тяжести находится вне его поперечного сечения. Он смещен относительно стенки в сторону торцов полок. А у двутавра центр тяжести находится точно в центре его поперечного сечения (стенки).

Именно из-за такой разницы в расположении центра тяжести сопротивляемость нагрузкам у этих изделий отличается. Когда речь идет о боковых воздействиях, то прочнее швеллер. Чтобы сравнить какие-либо двутавр и швеллер, в каждом отдельном случае надо принимать во внимание не только типоразмер (высоту стенки), но и основные размерные характеристики поперечного сечения профиля, указанные в таблицах ГОСТов на сортамент этих изделий. Как отмечалось выше, в первую очередь – это толщины стенки и полок изделий. Не меньшее значение имеет и ширина полок. Также на прочность оказывает влияние радиус закругления между стенкой и полками.

2 Как быстро сравнить швеллер и двутавр

Чтобы быстро выяснить, что прочнее, надо в таблицах с размерами ГОСТов сортамента сравниваемых швеллера и двутавра найти величины их моментов сопротивления относительно осей X и Y (Wx и Wy). Изделие, у которого значения этих характеристик выше, и будет прочнее.

Момент сопротивления – геометрический параметр поперечного сечения какого-либо изделия, который характеризует сопротивляемость в рассматриваемом разрезе (сечении) кручению или изгибу относительно выбранной оси. Его используют для последующего расчета сопротивления материалов и в формулах строительной и конструкционной механики.

Для швеллера и двутавра согласно их ГОСТам ось X проходит в плоскости поперечного сечения через середину стенки, перпендикулярно ей и параллельно полкам. Момент сопротивления перпендикулярен оси, относительно которой рассчитывается. Соответственно, Wx двутавра и швеллера определяет их сопротивляемость нагрузкам и усилиям, направленным перпендикулярно полкам и вдоль стенки. То есть, когда эти изделия выполняют роль несущих элементов конструкции и установлены в своем основном положении – на нижнюю полку.

Сопротивляемость двутавра нагрузкам

Ось Y проходит в плоскости поперечного сечения через центр тяжести и перпендикулярно полкам, пересекая при этом осевую линию X и образуя с ней прямой угол. Собственно, в точке пересечения Y с X и находится центр тяжести. Таким образом, у двутавра осевая линия Y располагается точно на вертикальной оси стенки, а у швеллера – параллельна последней и вынесена за ее пределы между полками, так как это изделие имеет смещенный центр тяжести. Смещение обусловлено тем, что у швеллера полки выступают только с одной стороны относительно стенки.

Соответственно, момент сопротивления относительно оси Y (Wy) характеризует сопротивляемость этих изделий усилиям, направленным перпендикулярно стенке и вдоль полок. Для двутавра, когда он опирается на кромки полок с одной своей стороны, а нагрузка давит на противоположные и/или на поверхность стенки. У швеллера может быть два положения. Когда он опирается на поверхность стенки либо, как и двутавр – на кромки полок. Его Wy в обоих случаях одинаковый и противостоит усилиям, направленным со стороны, противоположной опорной поверхности.

Как отмечалось выше, и у двутавра, и у швеллера Wx всегда больше Wy.

Это обусловлено тем, что эти изделия конструктивно рассчитаны на более высокое сопротивление нагрузкам, направленным под прямым углом к полкам и вдоль стенки, то есть перпендикулярно оси X. Поэтому, когда двутавр или швеллер используются в качестве несущих элементов конструкции, они должны монтироваться таким образом, чтобы их стенка располагалась вертикально, а нагрузка воспринималась поверхностью полок.

3 Сравнение некоторых типоразмеров швеллеров и двутавров

На примере нескольких типоразмеров швеллера и двутавра сравним прочность этих изделий. Заодно выясним как она зависит от основных размеров поперечного сечения, о которых шла речь выше.

Сравнение швеллеров и двутавров с одинаковыми типоразмерами придется делать между изделиями с наиболее близкими по значению размерами поперечного сечения, так как часть этих параметров всегда отличается. Эти профили выпускают в таком ассортименте, чтобы они друг друга дополняли, а не замещали.

По приведенной ниже таблице можно сопоставить характеристики (включая моменты сопротивлений) профилей указанных типоразмеров соответствующих ГОСТов.

При строительстве жилых зданий и прочих сооружений каждый сталкивается с необходимостью правильного расчета и монтажа перекрытия. Перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, находящуюся внутри здания, которая делит его на смежные помещения по вертикали (этажи, чердак и т.п.). Кроме того, данная конструкция является несущей, так как она воспринимает все нагрузки, приходящие от мебели, людей, оборудования и самого перекрытия и передает их либо на стены, либо на колонны (зависит от типа сооружения).

Виды перекрытий

По назначению перекрытия можно разделить на:

• цокольные — отделяют первый этаж здания от цокольного этажа или подвала
• межэтажные — направлены на разделение между собой этажей здания
• чердачные. Первые. Из названия второго вида следует, что они. Последние отделяют чердачное помещение от жилого здания.

В зависимости от конструктивных особенностей перекрытия их можно разделить на плиточные и балочные:

• Плиточные перекрытия чаще всего монтируют в крупногабаритных каменных домах с использованием железобетонных плит.
• Балочные перекрытия используются при строительстве малоэтажных жилых домов. Для их монтажа могут применяться металлические или деревянные балки.

Швеллер для перекрытий

Рассмотрим более подробно конструкции из швеллера для перекрытия в качестве несущей основы. Именно они воспринимают всю нагрузку, приходящуюся на полы второго этажа. Если для монтажа перекрытия используется П-образный прокат, то необходимо учесть следующие моменты:

• швеллер необходимо укладывать вертикально, так как момент сопротивления сечения в это направлении в несколько раз превышает значение момента в противоположном
• схема укладки следующая – от середины перекрытия профиль должен быть развернут в противоположном направлении, так как центр тяжести швеллера не принадлежит его стенке

Такая схема укладки необходима для компенсации тангенциальных напряжений. Следует помнить, что швеллеры для перекрытия подвержены изгибным напряжениям.

Расчет на изгиб швеллера для перекрытий

Произведем расчет швеллера для перекрытия исходя из следующих условий. Имеется помещение, размером 6х8 м. Шаг хлыстов швеллера перекрытия составляет р = 2 м. Логично предположить, что швеллер следует укладывать вдоль короткой стены, что позволит снизить максимальный изгибающий момент, действующий на него. Нормативная нагрузка на один квадратный метр составит 540 кг/м2, а расчетная – 624 кг/м2 (согласно СНиП, учитывая коэффициенты надежности для каждой составляющей нагрузки). Пусть швеллер перекрытия с каждой стороны опирается на стену длиной 150 мм. Тогда рабочая длина швеллера будет составлять:

Нагрузка на один погонный метр швеллера составит (нормативная и расчетная соответственно):

• qн = 540∙р = 540∙2 = 1080 кг/м = 10,8 кН
• qр = 540∙р = 624∙2 = 1248 кг/м = 12,48 кН

Максимальный момент в сечении швеллера будет равен (для нормативной и расчетной нагрузки):

• Мн = qн∙L2/8 = 10,8∙6,22/8 = 51,9 кН∙м
• Мр = qр∙L2/8 = 12,48∙6,22/8 = 60 кН∙м

Определим необходимый момент сопротивления сечения по выражению:

Ry = 240 МПа – сопротивление стали С245, расчетное
γ = 1 – коэффициент условий работы

Тогда Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Подбор сечения и проверка на жесткость швеллера

По справочнику (см. ГОСТ 8240-97 или ГОСТ 8278-83) подбираем профиль швеллера, который имеет момент сопротивления больше расчетного. В данном случае подходит швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далее необходимо осуществить проверку на прочность и жесткость на изгиб швеллера (прогиб хлыста).

Проверка на прочность:

σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа

Любые перекрытия под действием собственного веса, статической нагрузки установленных на них конструкций и предметов прогибаются с течением времени. Допустимая величина провисания принимается 1:300, то есть, если трехметровая балка прогнулась на 10 мм, поводов для беспокойства нет, но если эта величина больше, то необходимо принимать меры к устранению деформации и усилению конструкции.

Усиление металлоконструкций

Металлические конструкции, использованные в качестве балок межэтажного перекрытия, можно усилить при помощи дополнительных изделий из металлопроката при помощи сварки или болтового соединения. Для этого разбирается поверхность пола или потолка, если необходимо, под балки перекрытия заводятся регулируемые подпорки для устранения деформации, и производится усиление конструкции стандартными изделиями из металлопроката необходимого сечения, расчет которого выполняется с применением специальных таблиц и методик.

Усиление деревянных элементов

Существующие конструкционные элементы деревянного перекрытия в зависимости от их состояния можно усилить несколькими способами:

1. При помощи накладок из бруса, выполнив несложный математический расчет, когда из табличного значения сечения необходимой балки перекрытия отнимается ширина существующего бруса. Брус и балка скрепляются при помощи болтов с металлическими накладками, препятствующими разрушению древесины в месте крепления и ослаблению конструкции. Существующая балка приподнимается домкратами до получения ровной поверхности пола, после чего накладка и балка скрепляются между собой;
2. Используя в качестве накладок металлические полосы толщиной 10 мм и шириной на 10-20% меньше высоты бруса. Для предотвращения деформации полосы и снижения прочности количество крепежных болтов должно быть увеличено на 25% по сравнению с деревянными элементами. Накладки устанавливаются с одной или двух сторон балки в зависимости от величины нагрузки на несущие элементы пола верхнего этажа;
3. Деревянные балки перекрытия, поврежденные насекомыми или гнилостными бактериями можно усиливать при помощи протезов, сваренных из прутка в виде пространственной фермы, или при помощи из швеллера необходимого размера. Швеллер, устанавливаемый в качестве протеза, подбирается из стандартного ряда металлопроката, а для изготовления пространственной прутковой фермы требуется выполнить достаточно сложный расчет прочности, который под силу только квалифицированному специалисту.
4. Усиление несущей способности межэтажных конструкций можно выполнить путем установки дополнительного количества балок, но эти работы требуют изготовления отверстий в несущих стенах, что в некоторых случаях выполнить затруднительно.

Используя металлические элементы для усиления несущих межэтажных конструкций, особенно это касается разрушенных частей, подлежащих удалению, следует предусмотреть установку элементов, на которые будут закрепляться половые доски верхнего этажа. Крепление должно быть надежным и долговечным, исключающим возможность разбалтывания и появления скрипов.

Усиленные различными способами лаги позволяют увеличить грузоподъемность несущих межэтажных конструкций и общую безопасность эксплуатации существующих строений без значительных капиталовложений и большого объема строительных работ.

Начнем с того, что такое перекрытие?

Перекрытие — это такая конструкция, которая разделяет по высоте смежные помещения.

Говоря простым языком, перекрытие — это конструкция для образование этажей, как для отделения жилого помещения от чердачного и подвального, так и для отделения жилых помещений. Отличают между собой междуэтажное, цокольное, подвальное и величина выдерживаемой нагрузки (ее определяет тип балок и расстояние между балками перекрытия), а также обшивка балок.

Арматурный каркас под монолитное междуэтажное перекрытие

Требования к перекрытиям

Конструкция должна обладать необходимой прочностью для того, чтобы выдерживать не только нагрузку своего веса, а и дополнительную — такую как вес людей, мебели, оборудования. Величина предполагаемой нагрузки на один квадратный м перекрытия определяется в зависимости от того, как используется помещение.

Выполняется соответствующий расчет. Вот какие могут быть нагрузки:

• для цокольного перекрытия и междуэтажного — не менее 210 кг нагрузки на кв. м площади перекрытия.

Исходя из этого, определяется, какой использовать брус, и как его укладывать.

Нагрузка на один квадратный метр цокольного перекрытия должна быть не менее 210 кг.

Перекрытия должны быть достаточно жесткими для того, чтобы не образовывались прогибы. Брус деревянных перекрытий можно использовать как лаги для пола следующего этажа. Чтобы определить, какой использовать брус, необходимо немного соприкоснуться с сопроматом. Выполняют такой расчет лаг, обычно, архитекторы, а те, кто хочет строить своими руками — пользуются таблицами.

При реконструкции или строительстве нового элемента разделения помещений необходимо позаботится о звукоизоляции. Как это сделать и какие к звукоизоляции требования — это определяют нормативные строительные документы. Для этого требуется тщательно закрывать имеющиеся щели на стыках элементов конструкции и применять соответствующие материалы, чтобы заполнить расстояние между балками.

Перекрытия, которые разделяют помещение, имеющие, при этом, разницу в температуре, должны соответствовать теплозащитным требованиям нормативных документов. Для этого используем утеплители, которые укладываются между балками. Их количество определяет расчет. Чтобы лаги не стали мостиками холода, к выбору материала лаг необходимо подходить с соответствующими знаниями.

Схема балочного перекрытия, состоящего из балок и внутреннего заполнения.

Любая конструкция перекрытия должна противостоять длительному огненному воздействию. Предел огнестойкости у различных конструкций колеблется от 15 до 50 минут. Железобетонные перекрытия, в этом смысле — самые стойкие, деревянные — самые слабые. Поэтому, прежде чем использовать деревянный брус, необходимо осуществить пропитку древесины бруса соответствующим огнестойким материалом или использовать оштукатуривание готовой конструкции.

Вернуться к оглавлению

Виды перекрытий

По типу конструкции выделяют два типа перекрытия. Первый тип — это балочное. Оно состоит из балок и внутреннего заполнения. Второй тип — безбалочная конструкция. Безбалочное выполняется из однородных элементов, таких как плиты-настилы или панели-настилы.

Вернуться к оглавлению

Балочные деревянные перекрытия

Каркасом такого перекрытия являются деревянные балки (лаги), которые следует крепить на равномерном расстоянии друг от друга. Расчет этого расстояния производится в зависимости от сечения балки и ширины пролета между опорными стенами.

Специалисты уже давно произвели такой расчет. Расстояние между подскажет таблица:

Какой швеллер использовать для перекрытия. Строительство межэтажных перекрытий в частном доме. Прикидочный способ расчета нагрузки на швеллер

Обеспечивает устойчивость не только надёжным фундаментом, но и системой прочных перекрытий. Они необходимы также в любом для того, чтобы под ним оборудовать подвал или гараж, а над ним возвести крышу. Перекрывающие конструкции занимают до 20 и более процентов всех расходов на строительство. Поэтому их монтаж – дело очень серьёзное и ответственное.

Монтаж межэтажных перекрытий в доме из бруса

Наибольшая нагрузка в доме выпадает на подвал и цоколь. Их горизонтальные перегородки должны выдерживать вес предметов кухонного оборудования, а также тяжесть внутренних стен, разделяющих первый этаж на прихожую, столовую.

Схема для обустройства бетонных межэтажных перекрытий

К тому же они вместе с фундаментом должны обеспечивать устойчивую жёсткость корпуса из любого материала: дерева, кирпича, газобетона. У некоторых возвышается над уровнем земли. Если он отапливаемый, то перекрывающая его конструкция практически ничем не отличается от межэтажных устройств.

У горизонтальной перегородки, призванной разделять этажи, нагрузка сравнительно небольшая: собственный вес, мебель, жильцы. Важно, чтобы для комфортного проживания она имела хорошую звукоизоляцию. или эта проблема не такая уж острая. Для них важным является влогоизоляция и утепление.

Виды перекрытий по материалу

• Деревянные;
• Железобетонные;
• Металлические.

Однако в некоторых случаях при строительстве дома можно обойтись без них, потому что по конструктивному устройству используются следующие виды перекрытий:

Одни перекрывающие системы держатся на горизонтальных балках. Для монтажа других балок они не требуются, достаточно плит нужных размеров, заказанных на заводе. Укладываются в доме с использованием грузоподъёмной техники. А монолитные перекрытия заливаются прямо на стройплощадке. Сборно-монолитные устройства между этажами – это сочетание балочных опор и бетонного монолита.

Кессонные горизонтальные конструкции используются обычно для обустройства потолка. На нижней их стороне имеются рёбра, составляющие прямоугольники, в совокупности напоминают поверхность вафли. В частном домостроении используются очень редко. А шатровое перекрытие – это плоская плита, окаймлённая рёбрами. Обычно её одной достаточно для потолка всей комнаты, под размер которой она изготавливается.

Арочные устройства необходимы тогда, когда требуется перекрыть фигурные пролёты домов. В частных одно и двухэтажных домах используются плиты газобетона. Перекрывающая конструкция из него обладает очень хорошей звукоизоляцией, долго сохраняет тепло, поэтому в межэтажных перегородках дополнительное утепление может быть лишним. Материал лёгкий, без запаха, от него не исходят какие-либо испарения или вредные вещества.

Огнестойкость его также очень высокая. Но ему нужна эффективная гидроизоляция, так как он хорошо впитывает влагу окружающей среды.

В строительной практике используются перегородки со смешением различных материалов. Деревянные балки, чтобы повысить прочность, усиливают металлом. У монолитных конструкций применяется разнообразная не съёмная опалубка. Иногда их основная часть – это пустотелые бетонные панели, а потолок полукруглого эркера – плиты газобетона, которым легко придать любую форму и толщину при помощи ручной пилы.

Вариант конструкции перекрытия из газобетонных блоков

Такое разнообразие материалов расширяет архитектурные возможности перекрывающих устройств, их звукоизоляцию и утепление.

Требования к перекрытиям

Ко всем межэтажным устройствам предъявляются общие требования:

1. Прочность – способность выдержать вес всех элементов здания.
2. Жёсткость, позволяющая не прогибаться под тяжестью собственного веса, тяжёлых вещей на этаже.
3. Эффективная теплоизоляция и звукоизоляция перекрытий.
4. Огнестойкость, которая характеризуется устойчивостью к огню в течение некоторого времени.
5. Срок эксплуатации, соответствующий примерно времени использования всего здания.

Балки из дерева

В строительстве загородных домов имеют широкое распространение лиственничные или сосновые цельные балки. Применяются для монтажа перекрытий шириной в 5 м. А для больших пролётов используются клеёные, прочность которых значительно выше.

Монтаж перекрытий из деревянных балок

Оцилиндрованный брус – замечательный стройматериал для перекрытий. Его укладывают северной стороной книзу, определив её на торце по плотности годичных колец в деревянном бревне. На Руси издавна строили избы более прочным боком кругляка наружу.

Высокой прочностью обладает деревянный двутавр. Его профиль – буква «Н», склеенная в заводских условиях из трёх деталей. Некоторые умельцы собирают его в домашней мастерской или на даче. Межэтажные перегородки с их использованием обеспечивают эффективное утепление и замечательную звукоизоляцию.

Схема конструкции деревянных перекрытий из бревен

Очень удобны не только для подшивки потолка, укладки изолирующих материалов и настила чернового пола, но и для монтажа всех коммуникаций. Ниши в двутавре будто специально предназначены для скрытой прокладки труб водопровода, газопровода и электропроводов.

Используются балки из дерева практически в любом малоэтажном жилище: деревянном, блочном. Но больше всего они подходят строениям из блоков газобетона. Этот материал пористый, по прочности уступает всем другим и не выдерживает точечной нагрузки несущих балок. Поскольку древесина нетяжёлая, её вес вполне выдерживают газоблочные стены. Монтаж перекрывающей конструкции возможен без привлечения сложных технических средств. А обойдётся она застройщику сравнительно недорого.

Укладка деревянных балок

Строители знают о недостатках дерева и стараются свести их к минимуму. Перед монтажом перекрытия все деревянные детали обрабатывают антисептиками, предотвращающими гниение, повреждения насекомыми. Места соприкосновения балок из бруса с кирпичом, бетонными плитами и блоками газобетона изолируют различными материалами.

А чтобы повысить пожарную безопасность, древесину подвергают обработке растворами, не позволяющими ей вспыхнуть сразу же при появлении открытого огня.

Монтаж межэтажных конструкций начинают с заранее подготовленных несущих балок. Они укладываются параллельно короткой стене жилища. Шаг укладки зависит от ширины пролёта, но в среднем он равняется 1 м. Дальше потребуются несложные материалы, обеспечивающие утепление, а также не обойтись без следующих инструментов:

Процесс укладки деревянного перекрытия из балок и досок

• пилы;
• молотка;
• монтажного ножа;
• рулетки;
• строительного степлера.

Балки укрепляют анкерами в нишах кирпичной стены. Но перед закладкой делают косой срез на торцах бруса и пропитывают его антисептиком. Область соприкосновения древесины с кирпичом просмаливают, оборачивают рубероидом. Концы опор в нишах должны закрываться наглухо. Щели можно ликвидировать монтажной пеной.

Затем на несущие балки укладывают лаги для пола, а под них, чтобы уменьшить колебание конструкции, кладут резиновые прокладки. Снизу выполняют подшивку для потолка. Чердачным и подвальным перекрывающим устройствам необходимо утепление. Межэтажным перегородкам без него можно обойтись, но хорошая звукоизоляция обязательна.

Одним их основных конструкционных элементов, применяющихся для устройства перекрытий чердаков или помещений второго этажа в основном в малоэтажном индивидуальном строительстве, является деревянная или металлическая балка, выполняющая одновременно функции лаги пола и основы для крепления потолочных покрытий. Широкому распространению балочных перекрытий способствовали небольшая стоимость исходных строительных материалов и возможность устройства перекрытий без применения грузоподъемных механизмов.

Прогиб лаг

Заходя в некоторые, особенно старые, дома даже невооруженным глазом можно заметить прогиб потолков второго, или, что бывает реже, пола первого этажа, являющийся следствием неправильного расчета несущей способности лаги или превышения допустимой нагрузки на перекрытия. Как позывает практика эксплуатации многоэтажных домов постройки первой половины 50-х годов ХХ века, где использовались деревянные межэтажные перекрытия, к 2000-му году величина прогиба потолков составляла от 70 до 100 мм, что приводило к необходимости проведения капитальных ремонтов здания с усилением несущих элементов перекрытий. И это при условии, что проводится точный инженерный расчет нагрузок и сечения лаг на стадии проектирования. А что говорить об индивидуальной застройке, когда расчет несущей способности лаги производился «на глазок» по совету «грамотных» специалистов.

Очень часто на величину прогиба лаг влияет и качество применяемого материала, избыточная влажность древесины, недостаточная толщина металлопроката, из которого изготовлена балка, и еще множество различных причин, приводящих к провисанию, к примеру, перекрытия второго этажа под нагрузкой. Неверный расчет несущей способности может привести не только к возникновению прогиба лаги, но и полному разрушению конструкции и обрушению этажа вниз, причем когда этого никто не ожидает.

Когда необходимо усиливать лаги?

Если хозяин дома заметил провисание верхнего этажа, то первое, что необходимо сделать, провести несложные измерения и оценить состояние конструкций, величину статической нагрузки, чтобы определить величину провисания потолка или изменения кривизны пола для принятия решения о необходимости усиления лаг.

Любые перекрытия под действием собственного веса, статической нагрузки установленных на них конструкций и предметов прогибаются с течением времени. Допустимая величина провисания принимается 1:300, то есть, если трехметровая балка прогнулась на 10 мм, поводов для беспокойства нет, но если эта величина больше, то необходимо принимать меры к устранению деформации и усилению конструкции.

Усиление металлоконструкций

Металлические конструкции, использованные в качестве балок межэтажного перекрытия, можно усилить при помощи дополнительных изделий из металлопроката при помощи сварки или болтового соединения. Для этого разбирается поверхность пола или потолка, если необходимо, под балки перекрытия заводятся регулируемые подпорки для устранения деформации, и производится усиление конструкции стандартными изделиями из металлопроката необходимого сечения, расчет которого выполняется с применением специальных таблиц и методик.

Усиление деревянных элементов

Существующие конструкционные элементы деревянного перекрытия в зависимости от их состояния можно усилить несколькими способами:

1. При помощи накладок из бруса, выполнив несложный математический расчет, когда из табличного значения сечения необходимой балки перекрытия отнимается ширина существующего бруса. Брус и балка скрепляются при помощи болтов с металлическими накладками, препятствующими разрушению древесины в месте крепления и ослаблению конструкции. Существующая балка приподнимается домкратами до получения ровной поверхности пола, после чего накладка и балка скрепляются между собой;
2. Используя в качестве накладок металлические полосы толщиной 10 мм и шириной на 10-20% меньше высоты бруса. Для предотвращения деформации полосы и снижения прочности количество крепежных болтов должно быть увеличено на 25% по сравнению с деревянными элементами. Накладки устанавливаются с одной или двух сторон балки в зависимости от величины нагрузки на несущие элементы пола верхнего этажа;
3. Деревянные балки перекрытия, поврежденные насекомыми или гнилостными бактериями можно усиливать при помощи протезов, сваренных из прутка в виде пространственной фермы, или при помощи из швеллера необходимого размера. Швеллер, устанавливаемый в качестве протеза, подбирается из стандартного ряда металлопроката, а для изготовления пространственной прутковой фермы требуется выполнить достаточно сложный расчет прочности, который под силу только квалифицированному специалисту.
4. Усиление несущей способности межэтажных конструкций можно выполнить путем установки дополнительного количества балок, но эти работы требуют изготовления отверстий в несущих стенах, что в некоторых случаях выполнить затруднительно.

Используя металлические элементы для усиления несущих межэтажных конструкций, особенно это касается разрушенных частей, подлежащих удалению, следует предусмотреть установку элементов, на которые будут закрепляться половые доски верхнего этажа. Крепление должно быть надежным и долговечным, исключающим возможность разбалтывания и появления скрипов.

Усиленные различными способами лаги позволяют увеличить грузоподъемность несущих межэтажных конструкций и общую безопасность эксплуатации существующих строений без значительных капиталовложений и большого объема строительных работ.

Для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.

В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба .

Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.

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 W_y и минимальные моменты инерции J_y.

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:

M_y = (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 :

W_y = 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.