Металлические балки перекрытия: виды и свойства

Многие считают, что бетонное перекрытие или бетонный пол в деревянном доме сделать нельзя.

Размеры балок и способы их монтажа

Итак:

Крепление балок хомутамиВариант крепления чердачного перекрытия

Обратите внимание! Максимальная длина балок из бруса или обрезной доски, составляет 6м. Если нужно перекрыть пролёт большего размера, лучше отдать предпочтение металлическим двутавровым балкам, или уже вместо балок придётся использовать деревянные фермы. Но вообще, для деревянного перекрытия и шесть метров многовато – самый оптимальный вариант – пролёт в пределах 3-4м.

Нагрузки

Нагрузка, которую воспринимает перекрытие, складывается из двух составляющих: собственный вес конструкции, и эксплуатационная нагрузка (люди, мебель, оборудование). Подсчитать её можно по упрощённой схеме.

Например, собственный вес чердачного перекрытия с лёгким минераловатным утеплителем, традиционно составляет 50 кг/м2.

Итак:

  • По нормам, эксплуатационная нагрузка для нежилого чердака, в котором не складируются вещи, составляет не более 70 кг/м2. Она умножается на коэффициент запаса, принимаемый как 1,3, и суммируется с постоянной нагрузкой. После всех манипуляций, в итоге получается 130 кг/м2. Эту цифру требуется округлить в большую сторону — то есть, до 150 кг/м2.

Нежилой чердак

  • Но для утепления чердака может использоваться и более тяжёлый материал, например, керамзит – и естественно, его вес нужно тоже учитывать. Картина резко меняется, если чердак превращается в жилую мансарду. В этом случае, нормативная эксплуатационная нагрузка составляет уже не 70, а 150 кг/м2.
  • Сюда нужно прибавить ещё и вес монтируемого в нижнем помещении подвесного потолка, и закладываемых в него инженерных коммуникаций — а это ещё, как минимум, 15-25 кг. Учитывать следует и вес напольного покрытия, и вес зонирующих перегородок, если таковые будут возводиться в верхнем помещении.

Все дополнительные нагрузки, должны быть приплюсованы к нагрузке нормативной, а вот собственный вес перекрытия, и коэффициент запаса принимаются те же. Расчёт нагрузок производится аналогично, по той же формуле, о которой было сказано выше.

Идеальный вариант, если цокольное и междуэтажное перекрытие будет рассчитано на 400кг/м2 – тогда оно с лёгкостью выдержит и массивную мебель, и фортепиано, и наплыв гостей.

Сечения

После того, как вы рассчитали длину балок и воспринимаемые ими нагрузки, можно приступать к подбору сечения. Удобнее всего для этой цели использовать брус прямоугольного сечения – при этом оптимальным считается соотношение сторон 1,35:1.

Так как в конструкцию перекрытия закладывается плитный утеплитель, то ориентироваться нужно по его толщине, плюс небольшой вентиляционный зазор.

  • Шаг между балками, опять же должен быть соотнесён с размером теплоизоляционных плит, только теперь с их шириной. Но если быть более точными, то скорее наоборот, утеплитель подбирается под конструкцию перекрытия. Расстояние между балками и их сечение, можно подобрать по такой вот таблице, которую мы приводим далее.

Нормативная таблица подбора элементов балочного перекрытия

Это упрощённый способ подбора, поэтому не стоит забывать, что страховка никогда не мешает. Поэтому всегда лучше увеличить запас, и все значения округлять в большую сторону.

Шаг между балками определяется с таким расчётом, чтобы крайний брус оказался не вплотную к стенам или мауэрлату, а между ними оставалось расстояние не менее 20 см.

Особенности монтажа деревянных балок перекрытий в газобетонном доме

Основной несущий элемент любых деревянных перекрытий – это брус, толстая обрезная доска, поставленная на ребро, или двутавровая балка. Будем называть его просто балкой. Она принимает на себя основную нагрузку и передает её на стены.

Определение сечения балки

Проектируя перекрытие дома из газобетона, в первую очередь следует рассчитать сечение балок в соответствии с планируемой нагрузкой как от самой конструкции, так и от веса мебели, предметов обстановки и людей.

При крупномасштабном строительстве специалисты выполняют расчеты, учитывая прочность и жесткость материала. В частном же домостроении допускается приблизительный подбор по следующей таблице. В ней приведены рекомендуемые размеры балок при шаге между ними 0,6 метра.

Таблица подбора сечения для балок перекрытия

Обратите внимание! Длина пролета не должна превышать 6 метров, а максимально допустимый шаг укладки балок – 1,2 метра. При увеличении шага сечение балок должно пропорционально увеличиваться.

Сращивание балок по длине допускается производить только на несущих стенах

Технология монтажа

Строя дом из газобетона, перекрытия нужно планировать заранее. Это связано с хрупкостью блоков, с их недостаточной прочностью на сжатие. Они могут не выдержать точечной нагрузки и раскрошиться под концами несущих балок.

Проект укладки балок перекрытия

Поэтому, на уровне будущих перекрытий устраивается монолитный армирующий железобетонный пояс. Именно на него и будут опираться балки, для крепления которых в армопояс при заливке закладываются металлические пластины или анкера.

Устройство армированного бетонного пояса

Совет. Если это не было сделано, балки можно фиксировать к железобетонному основанию стальными уголками с помощью дюбелей. В любом случае весь металлический крепеж должен быть с антикоррозионным покрытием.

Схематично технология монтажа балок перекрытия в газобетонном доме выглядит так:

  • Балки нарезаются по длине с учетом того, что глубина их опирания на стены должна быть не менее 12-15 см. То есть, при длине пролета 200 см длина балки составит 225-230 см.
  • Торцы балок срезают под углом 60-70 градусов, чтобы обеспечить к ним свободный доступ воздуха.

Схема монтажа балки

  • Готовые элементы обрабатываются антисептическими и антипиреновыми составами для защиты от гниения и возгорания.
Читайте также:  Как покрыть крышу профлистом: пошаговая инструкция, обработка узлов

Это важно! При использовании пропиток на масляной основе ими нельзя покрывать торцы, так как они закроют поры в древесине и не позволят ей «дышать».

  • Несущие элементы укладываются на стены на слой гидроизоляции, в качестве которой могут выступать рубероид, толь, линокром. Или обмазочные материалы – битум, гидроизол.
  • Между опорной частью балки и стенками ниши, в которую она укладывается, должен оставаться зазор в 2-3 см с каждой стороны.
  • Между торцом и наружной частью стены обязательно прокладывается слой утеплителя.

Начинают монтировать деревянное перекрытие в газобетонном доме с двух крайних балок, которые укладываются с отступом 2-3 см от продольных стен. Впоследствии этот зазор заполняется утеплителем.

Монтаж крайнего элемента

После проверки горизонтального уровня крайних элементов между ними с заданным шагом укладываются по уровню промежуточные балки.

Несущие балки монтируются одновременно с возведением стен

Этапы изготовления межэтажного перекрытия

После того как расчеты выполнены, материал закуплен, можно переходить непосредственно к монтажу деревянного перекрытия. Процесс его изготовления – дело не очень сложное, но, чтобы облегчить работу, желательно делать все с помощником, особенно это актуально при изготовлении перекрытий большой ширины.

Монтаж балок

Оптимальным вариантом для жилого дома с полноценным вторым этажом можно считать установку балок в пазы. Проделать пазы можно как на этапе строительства, что гораздо проще, так и после возведения здания. Работу начинают с крайних балок, которые будут расположены в непосредственной близости от боковых стен.

Из бруса вырезают заготовку нужной длины, концы подрезают дисковой пилой или ручной ножовкой под углом примерно в 60 градусов. Особая точность не нужна, важно создать древесине условия для дыхания.

Обратите внимание! Часть бруса, которая будет скрыта в стене, пропитывается битумной мастикой (за исключением торца) и обматывается рубероидом.

Балку вводят в паз, под нее подкладывают дощечку толщиной 20–30 мм. С помощью уровня контролируют правильность установки, балка должна лежать строго горизонтально. Первую и каждую пятую балку дополнительно фиксируют с помощью анкерных болтов или стальных накладок.

Данную процедуру повторяют с другой крайней балкой. Чтобы контролировать плоскость, между крайними балками временно укладывают доску, поверх нее – обычный строительный уровень. Благодаря этой простой конструкции легко подобрать толщину подкладки к каждому последующему брусу.

Черепной брусок

Черепной брусок – рейки с сечением примерно 50 х 50 мм, которые крепят с обеих сторон балки. Его задача удерживать накат, используемый в качестве чернового потолка. Использовать брусок целесообразно только в том случае, когда монтаж потолка ведется сверху.

Рейки вырезают по длине балки, фиксируют с помощью саморезов. На них крепят накат. Подобный способ отличается простотой и не требует чрезмерных физических усилий, нет необходимости держать детали чернового потолка на весу, но он существенно уменьшает пространство внутри перекрытия, которое можно использовать для укладки утеплителя и звукоизоляции.

Если перекрытие монтируется снизу, технологию работы можно существенно упростить, обойтись без черепного бруска, тогда накат будет крепиться с помощью саморезов непосредственно к балкам.

Создание чернового потолка

В большинстве случаев для создания основы потолка удобно использовать листовой материал на древесной основе. Его просто крепить, он прочный. Для работы достаточно вооружиться шуруповертом и саморезами.

При использовании черепного бруска материал режут на полосы, шириной равные пролету, укладывают, фиксируя саморезами. Если черепной брусок не устанавливается, можно использовать материал произвольного размера, единственное условие – надо следить за тем, чтобы соседние плиты сходились на балке.

Теплоизоляция и пароизоляция

Даже если создается перекрытие между жилыми этажами, внутри стоит проложить теплоизоляционный материал, лучше всего минеральную вату. Она полностью заполнит пространство, сбережет тепло и станет хорошей защитой от шума.

Под утеплитель, особенно если на нижнем этаже расположена кухня, ванная или другое помещение с высокой влажностью, нужно уложить слой пароизоляции. Она убережет перекрытие от попадания пара, защитит дерево от влаги, которая будет конденсироваться внутри. Листы укладывают внахлест, стыки дополнительно фиксируют строительным скотчем.

Гидроизоляция

Поверх готового изоляционного пирога укладывают пленку гидроизоляции. Ее задача – преградить путь влаге сверху, не дать ей просочиться к уплотнителю. Края пленки должны заходить друг на друга не менее чем на 10 см с каждой стороны. Дополнительную защиту от возможных протеканий, как в случае с пароизоляцией, обеспечит строительный скотч.

Черновой пол следующего этажа

Для создания основы под напольное покрытие могут быть использованы доска, многослойная фанера, листы ОСП, ДСП достаточной толщины. Под выбранный материал подбирают крепеж, для плит это саморезы, для досок подойдут гвозди. Работая с листовым материалом, как и при создании чернового потолка, нужно следить за тем, чтобы плиты стыковались только на балках.

Основные требования к сращиванию балок перекрытия

  • Что такое перекрытия на самом деле
  • Основные требования к перекрытиям
  • Балочные перекрытия. Особенности
  • Сращивание балок и некоторые характеристики
  • Нюансы, которые присутствуют при устройстве

Когда основное строительство домов – возведение капитальных стен – практически закончено, нужно подумать и об организации перекрытий, а также внутренней и внешней отделке частного дома. Часто к этому моменту уже основные материальные ресурсы владельцев участков исчерпаны или подходят к концу. А иногда бывает и так, что остается множество строительного материала, который хорошо было бы использовать в строительстве. Тогда настоящим спасением может стать сращивание балок перекрытия.

Балки чаще всего представляют собой деревянные брусья прямоугольного сечения.

Это значит, что для получения одной полноценной балки необходимо соединить несколько кусков одинакового сечения. Конечно, это соединение должно быть крепким, чтобы получившийся элемент мог быть использован для реализации перекрытий частных домов. Конечно, возведение дома – это сложная долгосрочная работа.

Некоторые владельцы, которые не могут себе позволить возведение капитальных стен, используют каркасные варианты строения стен. Что это значит? Каркасные стены возводятся из толстых несущих балок, как деревянных, так и металлических. Они крепятся по краям, а также в местах, где будут смонтированы перекрытия. Каркасные стены обязательно нуждаются в заполнении. Для этого, как правило, используются сыпучие материалы или же минеральная вата.

Читайте также:  Как правильно кладутся керамзитные блоки на фундамент

1. Конечно же, на первом месте находится прочность.

Перекрытия не только должны выдерживать свой вес, им необходимо еще и нести определенные нагрузки. А если опорами для перекрытий будут каркасные стены, это имеет большое значение.

Так, по всем правилам, любые междуэтажные перекрытия. организованные в жилых зданиях, обязаны выдерживать общую, но равномерную по всей площади нагрузку в размере около 200 кг/м{amp}amp;sup2; на практике обычно строят перекрытия, готовые и к более высоким нагрузкам. Зато чердачные перекрытия менее прочные. Усиливать ли перекрытия или нет – это зависит от того, что именно будет находиться в комнате – рояль, шкаф, тренажеры и т.д.

При монтаже перекрытия должна предусматриваться достаточная степень его звукоизоляции,‭ ‬величина которой устанавливается нормами или специальными рекомендациями по проектированию зданий того или иного назначения.‭

Устройство деревянных перекрытий в газобетонных домах

Газобетон – достаточно теплый и легкий материал. Его увеличивающаяся популярность объясняется тем, что газобетонные блоки хорошо удерживают тепло и имеют низкую стоимость.

Но важно помнить, что этот материал не обладает высокой прочностью. Это необходимо учитывать при выборе остальных несущих конструкций.

Если говорить о перекрытиях, то деревянные перекрытия в таком доме из газобетона станут самым лучшим вариантом.

Виды конструкций

Чтобы разделить межэтажное пространство можно применять следующие виды конструкций:

  • перекрытие по балкам;
  •  плитное перекрытие;
  •  монолитное перекрытие.

Применение в газобетонном доме тяжелых металлических или железобетонных элементов нежелательно, поэтому выполнение перекрытия по деревянным балкам – самый распространенный и разумный вариант.

Сборное железобетонное

Схема опирания ж/б перекрытий

К положительным сторонам данного вида конструкции можно отнести:

  • высокая скорость монтажа;
  • надежность и прочность;
  • негорючесть.

Недостатков у данного типа намного больше. Особенно они заметны при строительстве частного дома из газобетона:

  • ограниченное количество типоразмеров;
  • большая масса элементов;
  • необходимость использования грузоподъемной техники;
  • невозможность применения при сложной форме помещения;
  • необходимость наличия большой площади для складирования.

Монолитное железобетонное

Монолитное перекрытие позволяет использовать его в помещениях сложных форм и с нетиповыми пролетами. Существует два типа таких перекрытий для частного дома:

  • по деревянным балкам и влагостойкой фанере;
  • по металлическим балкам и профлисту.

Второе для газобетонного дома сразу же отпадает из-за высокой массы и слишком больших различий в характеристиках материала. Монолитное перекрытие с использованием деревянных балок подходит для зданий с небольшими пролетами, поскольку при увеличении расстояний между стенами, увеличивается толщина бетонного слоя.

Устройство бетонных перекрытий значительной толщины создает слишком большие нагрузки на хрупкие газобетонные стены.

К положительным характеристикам данного вида конструкции можно отнести:

  • возможность заливки площади любой формы;
  • нет необходимости в сложной технике;
  • прочность и надежность.

К минусам относятся:

  • трудоемкость процесса;
  • необходима установка опалубки и специальных опорных стоек;
  • сложность технологических режимов при укладке смеси;
  • большая масса конструкции.

Технология производства балок

В отличие от металлических балок, двутавр выполняется по совершенно другому принципу. Ни сварка, ни литье не применяются. Деревянные балки собираются подобно конструктору из таких элементов: верхняя планка, нижняя планка, стенка. Каждый элемент изготавливается отдельно. Наличие пазов упрощает процесс сборки, для дополнительной фиксации используется клей.

Практически все производители в процессе изготовления используют следующие виды станков и насадок:

  1. Фрезеровочный станок. Позволяет выполнить канавку под крепление (до 10% длины балки). Естественно, позволить себе фрезер может далеко не каждый частный пользователь. Заменить его можно циркулярной либо ручной дисковой пилой.
  2. Станок для нарезки. Важно не только нарезать заготовки по размерам, но и выполнить максимально точные срезы под углом 45 градусов.
  3. Установка для склейки. Упрощает и существенно ускоряет процесс нанесения клея перед сборкой.
  4. Пресс для склейки. Когда сборка закончена, готовое изделие сушится под прессом. 5 минут будет вполне достаточно.

Выбор балок

Выбор балок для перекрытий основан на их основном назначении и максимальных предполагаемых нагрузок. Наиболее распространёнными считаются балки из деревянного бруса прямоугольного сечения с высотой от 120 до 240 мм и толщиной от 50 до 160 мм. Расстояние между ними при укладке обычно составляет от полуметра до метра. При выполнении изоляции пространства между балками контакт материалов обеспечивается наиболее плотно без дополнительных действий, в отличие от брёвен.

Рисунок 1. Монтаж дощатого перекрытия чердачного типа.

Бревенчатые перекрытия наиболее выгодны с точки зрения выдерживания перпендикулярных нагрузок и поперечных сдвигов. Если есть возможность самостоятельно заготавливать лес, то на его обработку потребуется минимум усилий. Основная проблема состоит в процессе естественного высушивания, чтобы предотвратить растрескивание или коробление, в течение одного года. Для монтажа подойдут такие балки, которые имеют идеальную геометрию, отсутствует сучковатость и области поражения вредителями.

В каркасных домах допускается выполнять перекрытия из досок с толщиной не менее 25 мм. Это обусловлено тем, что более массивные балки способны вызвать повышенные нагрузки на основание и стены. Также доски используют в целях максимального удешевления конструкции, но не за счёт снижения планки прочности здания ниже допустимого уровня.

Выбор балок из лиственных пород крайне не рекомендуется, так как они не всегда способны выдерживать изгибающие нагрузки. Специалисты рекомендуют хвойные породы, качественно очищенные и обработанные антисептиками.

Совместная работа стальных балок и монолитного перекрытия

При расчете конструкций зданий и сооружений инженер выполняет построение расчетной модели из конечных элементов и, как правило, модель подходит только для одного расчетного случая. В заметке рассмотрим сложности при работе со стальной балочной клеткой, на которую опирается монолитная железобетонная плита.

Совместная работа стальных балок и монолитного перекрытия

Представим задачу: необходимо выполнить расчет несущей способности стальной балки, если известны конструкция балок (длина, шаг) и конструкция покрытия. По большинству рекомендаций инженер без труда вычислит грузовую площадь, составит расчетную схему в виде балки, приложит нагрузку и получит изгибающий момент, который и пойдет для проверки сечения.

Читайте также:  Опирание плит перекрытия на стены

Рис. 1 Грузовая площадь балки

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Иногда в частном домостроении применяется такой вариант перекрытий – монолитное железобетонное, опирающееся на металлические балки (спаренные швеллеры, двутавры, труба квадратная и т.д.).

Плюсами такого перекрытия является то, что за счет довольно часто расположенных балок (от 1 м до 2,5 м в среднем) само перекрытие можно сделать довольно тонким (но не менее 50 мм). Армируется такое перекрытие в один слой, что тоже дает немалую экономию.

Основным минусом является то, что по требованиям пожарной безопасности металлические конструкции нужно покрывать специальным огнезащитным составом, а это недешевое удовольствие.

В данной статье мы рассмотрим два вопроса: как выполнить железобетонное перекрытие и как подобрать металлические балки.

С чего следует начать? С анализа перекрытия в плане. Допустим, у нас перекрытие размером 4х8 м. Рациональней расположить балки вдоль короткой стороны плиты, т.е. длина балок будет 4 метра (не считая глубины опирания на стены). Чем короче балка, тем меньше металла мы на нее потратим, и тем реже эти балки можно расставить. Конечно, это не жесткое правило, а просто рациональный совет.

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Далее необходимо собрать нагрузки на 1 м 2 перекрытия. Как собирать нагрузки, подробно изложено в статье «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома». При этом учитывается:

– временная нагрузка на перекрытие,

– нагрузка от веса перегородок (желательно балки располагать под перегородками, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на облегченное перекрытие),

– нагрузка от веса полов,

– собственный вес перекрытия.

Затем нужно задаться шагом металлических балок. Здесь на первый план выходит монолитное перекрытие. Если сделать шаг балок слишком частым, мы рискуем вызвать перерасход как металла, так и железобетона. Если расстояние между балками, наоборот, слишком большое, это вызовет увеличение арматуры в плите, увеличение толщины этой плиты (при этом значительно возрастет нагрузка на балки), а значит увеличится и сечение балок. Поэтому всегда перед началом расчета нужно анализировать и подбирать оптимальное расстояние между балками перекрытия. Изложенные ниже расчеты применимы при условиях: между всеми балками должно быть одинаковое расстояние; должно выполняться условие L 1/ L 2 > 2, где L 1 – длина балки, L 2 – расстояние между соседними балками.

В принципе, есть несколько путей расчета перекрытия такого типа.

Первый путь (более трудоемкий, особенно без достаточного опыта, но иногда необходимый). Можно задаться профилем металлических балок (допустим, у вас уже есть в наличии металл конкретного профиля); затем, задавшись толщиной перекрытия и шагом балок, можно собрать нагрузки и выполнить расчет балки. При этом, выполняя расчет, вы за несколько подходов можете определить максимально допустимое расстояние между балками, при котором выполняются условия прочности и деформативности. После этого можно перейти к расчету перекрытия и определить его толщину и армирование. Если все прошло – хорошо. Если толщина оказалась большей, чем вы задавали, расчет нужно будет повторить с начала – пока не сойдутся все части задачи.

Второй путь. Расчет начинается с железобетонного перекрытия. Задаемся шагом балок и толщиной плиты, собираем нагрузки и выполняем расчет плиты. При необходимости, корректируем шаг балок и толщину плиты до наиболее экономичных результатов. Собираем нагрузку на балку с получившегося пролета и подбираем сечение балок.

Второй путь мы рассмотрим на примере.

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Расчет ведется для условно выделенной полосы плиты шириной 1 м.

Необходимо перекрыть помещение размером в плане 6х10 м. Над перекрытием будут жилые комнаты – временная нагрузка 150 кг/м 2 . Материалы плиты: бетон класса В15, расчетное сопротивление бетона Rb = 7,7 МПа, арматура горячекатаная периодического профиля класса А400С, расчетное сопротивление арматур ы Rs = 365 МПа.

Минимальная толщина перекрытия должна быть больше, чем L /35, где L – расстояние между балками.

Задаемся шагом балок – 2,5 м, направление балок – вдоль короткой стороны помещения, толщина ж.б. перекрытия – 80 мм (что больше, чем 2,5/35 = 0,071 м = 71 мм), расстояние от нижней грани плиты до рабочей арматуры – 35 мм.

Монтаж водяного теплого пола в деревянном доме без стяжки

В деревянных домах перекрытия устраиваются так же из дерева – это либо лаги, либо специально изготовленные деревянные балки. В любом случае это облегченные конструкции и в 99 случаях из 100 даже простую стяжку не станет делать никто. А общая толщина стяжки водяного теплого пола не должна быть тоньше 5-7 см, что дополнительно даст просто колоссальную нагрузку на деревянные перекрытия.

Но в начале статьи мы уже касались вопроса, что без устройства стяжки теплоэффективность любых теплых полов будет ниже, так как дерево плохо проводит тепло.

Бетонная стяжка прогревается равномерно. А вот нагреваемый деревянной пол станет похож на так называемую «тепловую зебру», то есть с ярко выраженными теплыми и холодными зонами. Поэтому правильное и эффективное устройство водяного пола без стяжки потребует определенных мер

    Первая – это желательное уменьшение шага между трубками. Хотя тут уже все зависит от шага перекрытий пола, так что эта мера ограничена еще и конструкцией самого и, пожалуй, самое главное – это устройство отражающих поверхностей (дефлекторов) под трубками теплого водяного пола.

Поскольку первый этаж дома тоже наш, нас не интересуют теплопотери второго этажа в сторону первого, значит и в устройстве теплоизоляцииперекрытия между первым и вторым этажами нет необходимости.

Но для того, чтобы деревянный пол второго этажа прогревался равномерно, в верхней части пола устраивается подложка из фольги или оцинкованного листового железа, которая будет нагреваться и уже равномерно распределять тепло под всей комнатой.