Виды металлических балок для перекрытий

Главная |Блоки и перекрытия |Перекрытие по металлическим балкам

Дата: 22 января 2018

Коментариев: 0

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:

Читайте также: ПУЛЬСАР-2.1 Ультразвуковой прибор для контроля прочности. Ультразвуковой измеритель прочности бетона

  • 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

Размеры балок

Заказывая или изготавливая своими руками балки из железобетона, следует уточнить заранее их размеры и форму. В этом помогут следующие стандартизированные согласно существующим гост требования:

  1. Длина жби L должна быть больше расстояния между несущими стенами на 40 см;
  2. Высоту H балка бетонная должна иметь не менее 1/20 от своей длины;
  3. Ширину B балки железобетонные должны иметь не меньше соотношения 5:7 к их высоте.

Заводские балки перекрытия изготавливаются согласно гост 24893.1-81, 24893.2-81 и гост 20372-90, поэтому габариты этих изделий известны заранее. Для самостоятельного изготовления балочной конструкции понадобится проводить соответствующие расчеты, которые проще и точнее будет рассчитать, используя онлайн калькулятор или настольную компьютерную программу:


Калькулятор расчета ж/б конструкций

Ж/б изделия имеют не только разные размеры в зависимости от предназначения, но и разное сечение (например, круглая балка, прямоугольного сечения, балка с квадратным сечением, трапециевидные изделия, двутавровые, L- или Т-образными) и функциональность. По наполнению бетоном государственный стандарт предусматривает два подвида изделий: полнотелые и полые. Выбирая типоразмер и назначение балки, следует иметь ввиду, что для межэтажных перекрытий выполненная по гост балка должна выдерживать нагрузку по массе ≥ 205 кг/м2 с жесткостью по сжатию и изгибу ≥ 1/250, для чердачных перекрытий соответствующие значения 105 кг/м2 и 1/200.


Железобетонная балка прямоугольного сечения

Как сформировать балку своими руками

Перед изготовлением ж/б балки самостоятельно формируют деревянную опалубку, в которую будет заливаться бетон. Внутренние поверхности опалубки устилаются гидроизолирующими пленками.

  1. В опалубке собирается каркас из арматуры Ø 12-14 мм, минимальное количество прутьев – 4 шт, нахлест прутьев ≥ 800 мм, соединение – мягкой вязальной проволокой;
  2. Каркас должен быть полностью скрыт под слоем бетона толщиной ≥ 50 мм, чтобы предотвратить коррозию металла;
  3. Марка бетона ≥ M 350;
  4. Объем раствора должен быть достаточным для заливки в один заход;
  5. В течение набора прочности (до 28 суток) бетон держат укрытым под пленкой и периодически увлажняют.


Разновидности ж/б балок
На рисунке выше показаны разные формы и конструкции балок из железобетона:

  1. Балка с прямоугольным сечением (рис. №1);
  2. Балка с T-образным сечением (рис. №2);
  3. Балка с L-образным сечением (рис. №3);
  4. Прогонная балка (рис. №4);
  5. Балка с двутавровым сечением (рис. №5);
  6. Двускатная балка на двух опорах с двутавровым сечением (рис. №6).

Такие ж/б изделия применяются также для перекрытий проемов окон и дверей.


Двутавровая балка

Пример расчета ж/б перемычки

  1. Нужно получить железобетонную перемычку длиной 3 метра, толщиной 0,4 м, на перемычку с обеих сторон должны ложиться пустотные ж/б плиты длиной 6 метров с удельной массой до 350 кг/м2 (общая нагрузка на перемычку – до 700 кг/м2);
  2. Расчетное значение нагрузки на 1 пог. м: 700 х 6 = 4200 кг/ п.м;
  3. Изгибающее усилие балки: 4200 х 32 / 8 = 4725 кг/м.

Расчетные размеры: С минимальной шириной перемычки 0,4 м можно принять ее высоту, как 0,2 м.

  1. Классы арматуры и бетона: А0 = M / b х h20 х Rпр = 4725 / (0,4 х 0,182 х 1450000) = 0,251;
  2. Согласно таблицы ниже определяется η = 0,853 и ξ = 0,293;
  3. Расчетная площадь сечения арматуры: Fa = M / η х h0 х Ra = 4725 / (0,853 х 0,18 х 36000000) = 0,000854 м2 или 8,54 см2;
  4. Армирование проводится четырьмя прутьями Ø 18 мм. Площадь сечения прута – 10,17 см2;
  5. Плотность армирования: μ % = 100 х 0,293 х 145 / 3600 = 1,18 %.


Таблица с данными для расчетов ж/б балок
При применении железобетонных конструкций в индивидуальном или промышленном строительстве можно более эффективно распределить нагрузку по массе, которую производят полы на несущие стены объекта.

Читайте также: Железобетонная стойка СВ 110 5 и другие железобетонные опоры ЛЭП

Необходимые требования к железобетонным балкам

По конструктивным особенностям изделий ж/б балки делятся на:

  1. Обычного типа и двускатные решетчатые железобетонные плиты;
  2. Ж/б односкатные монолитные армированные перекрытия;
  3. Балки стропильные с параллельными рельсовыми фиксаторами для оборудования или других конструкций.

Эти сборные ж/б конструкции выполняются в линейных размерах или в ломаных пропорциях, и предназначены для строительства сверхмощных перекрытий и пролетов с большими нагрузками. Примером могут послужить пролеты для подъемной спецтехники, конструкции для складских или производственных помещений.


Железобетонная балка в крановом цеху

Конструкции в зависимости от области использования балок из железобетона:

  1. Двутавровые высокопрочные балки для железобетонных плит в промышленных или крупнопанельных жилых зданиях;
  2. Балки для обвязки бетонных конструкций, которые применяются только при возведении бетонных перемычек для оконных или дверных проемов между мощными несущими стенами;
  3. Узлы и элементы подкрановых конструкций, служащие для соблюдения балансировки при работе подъемного оборудования;
  4. Решетчатые железобетонные перекрытия широкого диапазона сечения для всевозможных эстакад;
  5. Ж/б балки для стропильных систем при строительстве кровельных конструкций малоэтажных жилых домов;
  6. Фундаментные ж/б элементы, которые применяются при возведении монолитных ленточных оснований.

Маркировка и габариты балок из железобетона

Согласно ГОСТ, сборные конструкции из железобетона, предназначенные для возведения межэтажных, потолочных и других мощных перекрытий, маркируются и имеют свои размеры согласно классификации:

  1. Аббревиатура БСП обозначает конструкции балочных железобетонных стропильных элементов с параллельными армированными поясами;
  2. Балки марки БСО – это стропильные односкатные железобетонные конструкции;
  3. К балкам с маркировкой БСД относятся двускатные стропильные элементы из железобетона;
  4. Подстропильные ж/б балки маркируются кириллическими символами БП.

Буквенные кириллические символы могут дополняться цифровым кодом из различных групп цифр. Например:

  1. Тип балки обозначается буквенным символом, а следующие за ним арабские цифры обозначают типоразмер и пролет, длина которого измеряется в метрах;
  2. Также арабские цифры используются для обозначения категории балки согласно ее нагрузочной способности, для обозначения класса арматуры и марки бетона, из которого сделана балка;
  3. Для обозначения и классификации вспомогательных параметров и данных, например, отличий в конструкции, условий работы, и т.д.

Балочные конструкции из железобетона можно купить на заводе-изготовителе, или залить в отформованную опалубку своими руками, что (второй вариант) иногда просто необходим в силу особенностей конструкции или размеров изделия. Как форму опалубки, так и размеры, форму, характеристики и свойства балки предварительно рассчитывают, отображая результаты в проекте и спецификации. И, если для изготовления самой балки понадобится только арматура и сыпучие материалы, то для монтажа опалубки, возможно, придется использовать какие-либо криволинейные формы и лекала, так как из обычных досок или фанеры сложную опалубку собрать можно не всегда.


Маркировка балок

Армирование потолочных или межэтажных ж/б балок для дома проводится 4-мя арматурными стержнями диаметром до 18 мм, но армирование более мощных конструкций должно проводиться с увязкой нескольких поясов, и из более толстых прутьев. Сварные соединения не допускаются – только связывание мягкой проволокой, так как при прикладывании усилий на растяжение, изгиб или сжатие сварка может лопнуть, что приведет к уменьшению прочности балки и всей строительной конструкции. Чтобы весь армирующий каркас находился в бетоне, его устанавливают на специальные пластмассовые подставки, а по бокам опалубки отступают на 3-5 см.

Чтобы балка получилась прочной и монолитной, без трещин и деформаций, в течение всего времени затвердевания бетона ее поливают водой с последующим укрыванием полиэтиленом. Если не соблюдать это условие, то верхний слой бетона под воздействием ветра и солнца высохнет быстрее, что приведет к неравномерности всего бетонного материала и его растрескиванию.

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.

Читайте также: Особенности монтажа перегородок из газобетонных блоков

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.

Виды и типы

Железобетонные конструкции могут быть нескольких видов. Подразделяется этот материал исходя из способа производства, области применения, а также типа конструкции.

По способу производства классификация следующая:

  1. Железобетонные сборные балки, которые производятся в заводских условиях. Они всегда имеют прямоугольное или же тавровое сечение.
  2. Бетонные балки, которые создаются прямо на строительной площадке. Их применяют для усиления монолитной конструкции.
  3. Сборно-монолитные. Они имеют характеристики и первого, и второго типа.

По типу конструкции ЖБИ могут быть обычными, решетчатыми, односкатными, стропильными с рельсовыми креплениями. Сборные изделия бывают как ломаными, так и криволинейными. В основном их используют для строительства крепких пролётов, которые способны переносить большие нагрузки. Зачастую это цеха, где присутствует крановая спецтехника.

ЧИТАТЬ Когда снимать опалубку после заливки бетона: рекомендации

В различных сферах применяют разные элементы:

  1. Двутавровые. Используют для возведения крупных жилых зданий и промышленных сооружений. Такие перекрытия очень дорогие, но и прочностные характеристики у них на высоком уровне.
  2. Обвязочные. Их применяют только для перемычек.
  3. Подкрановые. Устанавливаются под подъёмные краны.
  4. Решетчатые. Используют при возведении эстакад.
  5. Стропильные. Необходимы для сооружения кровли в одноэтажных промышленных зданиях.
  6. Фундаментные. Из них создаётся ленточный фундамент.

Существует много видов ЖБИ перекрытий, но зачастую применяют только стандартные и трапециевидные. Оба этих типа позволяют очень надёжно укрепить всю конструкцию.

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.

[testimonial_view id=”19″]

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

Балка специальная, параметры ГОСТ 19425-74)

Номер двутавра Размеры Масса 1м, кг Метров в тонне
h b s t
14C 140 80 5,5 9,1 16,9 59,17
20C 200 100 7,0 11,4 27,9 35,84
20Ca 200 102 9,0 11,4 31,1 32,15
22C 220 110 7,5 12,3 33,1 30,21
27C 270 122 8,5 13,7 42,8 23,36
27Ca 270 124 10,5 13,7 47,0 21,28
36C 360 140 14,0 15,8 71,3 14,03
18M 180 90 7,0 12,0 25,8 38,76
24M 240 110 8,2 14,0 38,3 26,11
30M 300 130 9,0 15,0 50,2 19,92
36M 360 130 9,5 16,0 57,9 17,27
45M 450 150 10,5 18,0 77,6 12,89

Балка двутавровая СТО АСЧМ 20-93.

Стандарты на балку двутавровую в России определяются как ГОСТ так и стандартом Нижнетагильского металлургического завода (СТО АСЧМ 20-93). В таблице ниже указаны именно стандарты НТМК

Читайте также: Как укладывать балки перекрытия на газобетон?

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.

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 / м2. К этому надо добавить нагрузку возможных перегородок на верхней стороне перекрытия (75 кгс / м2) и возможную временную нагрузку (200 кгс / м2). В итоге нагрузка, распределенная по площади:

Q = 325 + 75 + 200 = 600 кгс / м2,

а линейная нагрузка

q = Q * p = 600 кгс / м = 6 кгс / см.

Эта величина используется в дальнейших расчетах.

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.

Филонцев Виктор Николаевич

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом. Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных. Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector