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.

Источник

Межэтажное перекрытие по металлическим балкам

Рассмотрим и разберемся с ними подробнее.

Что это такое и каких размеров бывают?

Балка является одним из основных элементов любой конструкции, ее функции – повысить устойчивость конструкции и укрепить ее. Балка (или ригель) состоит из полок и стенок различного размера, соединенных стыковыми швами с использованием сварки. Изготавливаются элементы на оборудованных предприятиях с использованием специальных станков.

Процедура изготовления осуществляется в несколько этапов, после чего готовое изделие проверяется на соответствие ГОСТам.

Металлические конструкции различаются по размерам, для удобства они имеют номера, с помощью которых можно подобрать необходимый материал для строительства.

«10» — небольшое по размерам изделие, применяется в качестве перекрытия для укрепления подвижных элементов в строительстве. Возможно использовать как направляющую для небольших подъемников.

Сфера применения

Металлические балки для перекрытий нашли свое применение в различных областях. Могут использоваться для:

• Укрепления кровли в жилом и промышленном строительстве.
• Создания межэтажных перекрытий.
• Устройства опор и различных колонн в промышленных сооружениях и архитектурных зданиях.
• Монтажа ангарных каркасов.
• Шахтовых стволов.
• Создания разнообразных железнодорожных вагонов.
• Строительства мостов, эстакад.
• Возведения металлических ферм.

На заметку: балки перекрытий из металла также можно использовать при строительстве малоэтажных частных домов.

Преимущества и недостатки

Современное строительство с успехом применяет монолитное перекрытие по металлическим балкам.

Для того, чтобы продлить срок службы жилого фонда, необходимо деревянные балки заменить на монолитные.

Использование данных строительных жб материалов удешевляет расчет стоимости возведения плиты перекрытия, так как используется меньшее количество металлической арматуры, а кроме того, толщина плиты снижается до 50 мм, снижаются трудозатраты, отпадает необходимость использовать грузоподъемную спецтехнику. Область применения ж/б очень широка: от перекрытия для террас, гаражей, домов в частном строительстве до коммерческого возведения недвижимости и реконструкции деревянного перекрытия в домах старой постройки.

К недостаткам можно отнести только необходимость дополнительной обработки металлических профилей перекрытия пожаростойкими и антикоррозийными составами.

Разновидности

Металлические конструкции отличаются по многим признакам. Это рекомендуется учитывать при выборе изделия.

По назначению

С помощью металлических балок можно создать качественное прочное перекрытие, выбрав один из вариантов.

Монолитное. В опалубку заливается бетон, производится усиление решеткой из арматуры. Поверхность получается бесшовной, отличается высокой прочностью.

Монолитно-сборное. В этом случае помимо металлических балок используются бетонные блоки, которые укладываются на стальной профиль. Участки стыков заливаются бетоном.

Составное. Используется комбинация материалов, то есть на несущие металлические изделия укладываются плиты, доски, панели. Этот вариант предполагает создание дополнительного утепления и звукоизоляции поверхности.

По материалу: стальные и алюминиевые

Металлические конструкции могут изготовляться из разных материалов. Самыми популярными являются стальные и алюминиевые балки для перекрытий.

• Стальные изделия изготавливаются из сплава стали способом холодного или горячего катания. Стальные конструкции бывают нескольких видов: уголок, швеллер, двутавр. Из преимуществ стальных балок можно выделить огнеустойчивость, устойчивость к гниению и внешним факторам, высокую прочность.
  Основными недостатками являются: высокая стоимость, низкие показатели тепло и звукоизоляции, риск образования коррозии. Монтаж стальных конструкций невозможно осуществлять без привлечения специальной техники.
• Алюминиевые балки. При их изготовлении используется не просто алюминий, а его сплавы. В строительстве такие изделия применяются реже, чем стальные аналоги, так как они уступают по показателям устойчивости при сильных нагрузках. Чаще всего алюминиевые балки применяют при строительстве малогабаритных зданий. При возведении промышленных объектов изделия из данного металла применяются только в комбинации со стальными конструкциями.

По конструкции

В современном строительстве применяют несколько разновидностей металлических балок, различных по конструкции.

Тавровые. Основное сечение представляет собой стенку и полку в виде буквы «Т».

Двутавровые. Сечение металлопроката выглядит как буква «Н». Изделие отличается большей жесткостью, чем тавровое, за счет того, что с противоположной стороны имеет дополнительную полку.
Двутавровые элементы подразделяются на несколько видов, каждый из которых имеет маркировку:

Б – стандартные двутавры.

Ш – изделие с широкими полями.

Существуют двутавры не с параллельными, а с наклонными полками. Их классифицируют на специальные и обычные. Их характеристики регламентирует ГОСТ 19425-74.

Швеллер. Сечение элемента представляет собой букву «П». Эти балки считаются универсальными, применяются во всех сферах промышленности.

Применение монолитного перекрытия по металлическим балкам

• 1 Преимущества и недостатки
• 2 Проектные работы
• 3 Монтажные работы
• 4 Требования к бетону
• 5 Реконструкция старого жилого фонда
• 6 Демонтаж жб монолита

Современное строительство с успехом применяет монолитное перекрытие по металлическим балкам.

Для того, чтобы продлить срок службы жилого фонда, необходимо деревянные балки заменить на монолитные.

Использование данных строительных жб материалов удешевляет расчет стоимости возведения плиты перекрытия, так как используется меньшее количество металлической арматуры, а кроме того, толщина плиты снижается до 50 мм, снижаются трудозатраты, отпадает необходимость использовать грузоподъемную спецтехнику. Область применения ж/б очень широка: от перекрытия для террас, гаражей, домов в частном строительстве до коммерческого возведения недвижимости и реконструкции деревянного перекрытия в домах старой постройки.

К недостаткам можно отнести только необходимость дополнительной обработки металлических профилей перекрытия пожаростойкими и антикоррозийными составами.

Проектные работы

Таблица расчета железобетонной балки перекрытия.

Любые строительные работы начинаются с проектирования и составления сметы. Проектирование подразумевает:

• расчет материалов, которые потребуются для возведения металлического остова перекрытия;
• подбор размеров балки и ее тип (двутавр, швеллер, труба с квадратным сечением);
• расчет расхода бетонной смеси для перекрытия;

Чтобы выполнить правильный расчет, необходимо определить местоположение металлической балки. На бетонные перекрытия прямоугольных помещений экономичный вариант подразумевает монтаж параллельно короткой стене. Это поможет сэкономить расход на армирование, тем более что располагать металлические балки можно на максимальном расстоянии 2,5 метра.

Схема строительства монолитно-каркасного дома.

Какого типа будут использоваться балки для жб плиты перекрытия, зависит исключительно от нагрузок, которые они будут испытывать. Здесь учитываются расчет нагрузки на бетонные плиты перекрытия во время периода эксплуатации, а также вес перегородок верхнего этажа, строительных материалов для напольного покрытия и вес самого перекрытия.

Задавая определенный шаг, то есть расстояние между швеллерами, рассчитывается их количество. Монолитные плиты перекрытия по металлическим балкам предусматривают равный шаг для всего жб монолита. Расчет наилучшего соотношения смогут сделать специалисты.

Так как большое расстояние между элементами металлоконструкции перекрытия увеличивает расход бетонной смеси на монолитное жб сооружение, а слишком маленький шаг приведет к перерасходу балочной металлоконструкции.

Производя самостоятельный расчет, ориентируйтесь на правило: отношение длины балки должно быть вдвое больше расстояния между ними.

Монтажные работы

Схема монтажа плиты перекрытия

После того как расчет будет окончен и будут выполнены работы по созданию металлического каркаса, приступают к формированию монолитной жб плиты перекрытия. Сразу надо предупредить, что данные работы выполняются исключительно руками профессионалов, так как требуют определенных навыков.

Если выполнение проектной сметы выполняли профессионалы, то они же делают точный расчет количества и определяют марку бетона, толщину перекрытия. Строительные компании не только подготовят проект, расчет, но и предоставят бригаду строителей для монтажных работ. Выбирая фирму-исполнителя, лучше всего ориентироваться на наличие опыта и положительных отзывов со стороны клиентов.

Требования

Все требования, предъявляемые к балкам из металла, четко обозначены в ГОСТах и СНиПах. Основными требованиями являются:

• Прочность. В зависимости от типа материала, используемого при изготовлении изделия, показатели прочности могут отличаться, но они должны соответствовать значениям, указанным в нормативных документах.
• Период эксплуатации. Металлические конструкции, согласно ГОСТ, должны прослужить минимум 80 лет.
• Устойчивость к коррозии. Готовые элементы должны быть дополнительно обработаны составами, предотвращающими образование коррозии.

Характеристики

Балки перекрытий, в зависимости от технологии производства, имеют различные характеристики.

Двутавры с наклонными полками. Угол уклона 6-12 градусов. Основные параметры:

длина – 10-60 см;

ширина – 5,5-19 см;

толщина полки – 7,2 мм-1,8 см;

толщина стенки – 4,5мм-1,2 см.

Двутавры с параллельными гранями (ГОСТ 26020, СТО АСЧМ 20-93) имеют иные характеристики:

длина — Б-1 – 100 Б-4;

толщина полок – 5,7 мм-3,3 см;

ширина профиля – 55 мм-32 см;

толщина стенки – 4,1 мм-1,95 см.

Широкополочные металлические конструкции имеют следующие характеристики:

длина — 20Ш1- 70Ш5;

ширина профиля – 15-32 см;

толщина стенки – 6,0 мм- 2,3 см;

толщина полок – от 9 мм -3,65 см.

Колонные балки имеют следующие показатели:

длина – 20 К1-40 К5;

ширина профиля – от 20 до 40 см;

толщина стенки – от 6,5 до 2,3 см;

толщина полок – 1-3,55 см.

Расчет

При планировании устройства потолка или пола с помощью металлических балок, рекомендуется грамотно выполнить необходимые расчеты.

Какие показатели учитывать?

При проведении расчетов учитывается одновременно целый ряд факторов:

• площадь строящейся поверхности;
• общий вес;
• расстояние между металлическими балками;
• максимально возможную нагрузку;
• ширину пролета.

Чем больше ширина пролета, тем высота металлических изделий должна быть больше.

Формулы

Расчет производится по прочности и жесткости изделия. Вычислив значения в таблицах ГОСТа можно найти необходимый номер проката.

Линейная нагрузка рассчитывается по формуле q = Q * p и используется в последующих расчетах.

Расчет на прогиб рассчитывается по формуле My = (q * L2) / 8, где:

• q – величина линейной нагрузки;
• p – шаг укладки балок;
• L – длина перекрываемого пролета.

Максимальный момент сопротивления сечения балки (Wy) находится делением изгибающего момента на расчетное сопротивление материала.

Расчет на жесткость осуществлять по формуле f = 5 * q * L4 / (384 * E * Jy), где:

• q – линейная нагрузка на балку;
• L – длина пролета;
• E – модуль упругости материала
• Jy – минимальный момент инерции.

Требования к бетону

Таблица марок бетона.

Марку и класс бетона, который будет использоваться для заливки перекрытия, выбирают еще на стадии создания проекта. Наиболее часто используются марки В15, В20, В25. Класс используемого бетона зависит от расстояния между балками внутри перекрытия. Чем больше шаг, тем выше должен быть класс бетона. Качество бетона зависит также от влагопроницаемости и морозоустойчивости. В частном доме для перекрытия применяют бетон с классом морозоустойчивости F50. В местах повышенной влажности (на открытых террасах, балконах) используют марку морозоустойчивости F75 и влагопроницаемости W2.

Профиль сечения металлических прутьев и марка используемой стали рассчитываются на стадии проектировки. Так как армирование бетона предохраняет перекрытие больших пролетов от растяжения, диаметр нижнего слоя арматуры имеет больший размер, чем верхний слой. Дополнительного усиления требуют места соединений плит с опорами.

Особенности процесса монтажа

Процедура устройства перекрытий с использованием металлических балок имеет определенные особенности, которые необходимо знать и четко соблюдать.

Обязательно наличие четкой схемы постройки с произведенными расчетами на прочность и изгиб изделий.

К боковым граням балок крепятся бруски сечением 60х60, после чего размещается накат из досок.

Накат накрывается слоем утеплителя, выполняющего функции звуко и теплоизоляции.

Шаг между стальными балками не должен превышать 150 см, оптимальное расстояние – 100 см.

Глубина опирания концов металлических конструкций на стены – максимум 25 см.

Чтобы добиться большей звукоизоляции можно использовать не обычные, а пружинные скобы.

Плюсы и минусы применения в зданиях

Конструкции из металла обладают рядом преимуществ, благодаря которым материал широко используется:

• повышенной прочностью;
• огнестойкостью;
• устойчивостью к внешним факторам;
• повышенной надежностью;
• большим периодом эксплуатации;
• возможностью усилить уже построенное здание;
• увеличенной несущей способностью.

Однако такие балки имеют и свои недостатки, которые также следует учитывать:

• сложность проведения строительных работ;
• необходимость задействовать тяжелую технику;
• металл может подвергаться коррозии;
• требуется производить сложные подсчеты, с чем у новичка могут возникнуть серьезные сложности.

Преимущества перекрытий из металла

• Широкий выбор способов заполнения. Сталь комбинируется с деревом, железобетоном, разнообразными видами утеплителей, звукоизоляционных материалов, напольных и потолочных покрытий.
• Универсальность. Металл используется в строениях с любыми стенами (кроме деревянных, где такое решение нецелесообразно).
• Большую несущую способность. При необходимости усиления применяются металлические перекрытия на основе ферм, а также предварительно напряженные системы.
• Долговечность. За счет свойств стали конструкции такого типа служат десятилетиями. В условиях повышенной влажности или в агрессивной среде изделия нуждаются в качественной антикоррозионной защите.

Цены на все виды

В строительстве чаще всего используются двутавровые металлические балки. Средняя стоимость продукции представлена в таблице.

Источник