Деревянные двутавровые балки перекрытия и стропильной системы

Плиты перекрытия предназначены для разделения здания на уровни (этажи). Если плиты расположены между этажами, то это перекрытие, если над последним этажом, то покрытие. Разница заключается только в несущей способности. К данным строительным конструкциям предъявляются повышенные требования к прочности и надежности, так как они являются основными несущими элементами и воспринимают нагрузку от всего этажа, включая полы, перегородки, оборудование, мебель и временные нагрузки.

Особенности изготовления двутавровой деревянной балки

  1. После подготовки брусьев в них делаются выпилы для последующей установки стойки. Она должна располагаться строго вертикально, поэтому особое внимание – точности разметки (ведется от продольной оси заготовок).
  2. Каждая плита перед использованием тщательно осматривается. Малейший дефект (а он скажется на несущей способности двутавровой балки) – причина для отбраковки. Кромки отобранных плит немного скашиваются, чтобы образцы лучше входили в пазы.
  3. Выпилы в брусьях промазываются клеящим составом; в нижний вставляется стойка, после чего накладывается верхний и прижимается.
  4. Сборка оставляется в таком положении до полного просыхания клея. Это время указывается в инструкции по применению состава.

Качественную стыковку всех элементов двутавровой балки можно обеспечить отрезками швеллера аналогичной длины. Они накладываются на бруски и стягиваются импровизированными хомутами (веревка, ремни с карабинами и тому подобное), до полного отвердевания клея. И только после этого деревянную балку-двутавр  можно использовать для обустройства перекрытия.

Процесс изготовления опор из древесины, как и выбор материалов, особых сложностей не представляет. Работа, выполненная своими руками, экономит и время, и деньги. Но это оправдано лишь в том случае, если расчеты нагрузок проведены на профессиональном уровне. Если нет полной уверенности, что это получится сделать самостоятельно, рисковать не стоит. Перекрытие – ответственная часть любой конструкции, и никакая экономия не может служить оправданием нарушению проектных параметров.

Классификация монолитных плит перекрытия

Монолитное перекрытие бывает балочным, безбалочным и ребристым (кессонным).

Балочное перекрытие укладывают двумя способами, в зависимости от типа плиты: ребристая она или гладкая. Если плита ребристая, то балки укладывают перпендикулярно ребрам. Если гладкая, то для достижения большей жесткости балки укладывают перпендикулярно друг другу.

Используют два типа балок: главные (с большим диаметром сечения) и второстепенные (с меньшим диаметром). Балки делают стальными или монолитными. Монолитные балки, в свою очередь, могут иметь разные схемы устройства. Они могут быть уложены в несколько рядов или слоев. Иногда плиту дополнительно усиливают в месте балки дополнительной арматурной сеткой. Стальные балки подпирают само перекрытие или могут находиться в самой монолитной плите. Несущий элемент в балке — двутавр.

При устройстве безбалочного перекрытия используют колонны с капителями. Последние выполнены в виде перевернутой пирамиды. Сечение арматурных штырей 8−12 мм. Капители имеют выпуски штырей с двух сторон, которые входят в сами плиту и укрепляют конструкцию. Плиты имеют каркас в два слоя арматуры. В этом случае плиты имеют толщину от 1/35 до 1/30 длины пролета. В последнее время распространена технология одновременного бетонирования колонн и плит.

Кессонное перекрытие отличается от ребристого количеством направлений ребер: они располагаются в обоих направлениях. Преимущества такого устройства перекрытия в легкости конструкции и прочности на изгиб из-за сетки ребер. При строительстве широкого пролета на месте стыка колонны и перекрытия устанавливается дополнительное арматурное усиление. Штыри колонны проникают в полость опалубки. Кессонное устройство предполагает верхний ряд сплошной арматурной сетки. Диаметр сечения штырей 8 мм.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия

Прежде, чем приступить к изготовлению плиты, желательно сделать ее расчет. Дальше будет выполнен пример расчета плиты междуэтажного перекрытия на прогиб.

Исходные данные для расчета

Размер здания с монолитным перекрытием возьмем размером 6х6 м разделенными по центру внутренними стенами (пролет 3м). Толщину перекрытия примем 160 мм, при этом рабочая высота сечения перекрытия будет 13 см. Для изготовления плиты будет использоваться бетон класса В20 (Rb=117кг/см2, Rbtn=см2, Eb=3.1*10^5 кг/см2) и стальная арматура А-500С (Rs=4500кг/см2, Ea=2.0*10^6 кг/см2).

Сбор нагрузок на перекрытие

Нагрузка на перекрытие будет состоять из веса: плиты перекрытия (в нашем случаи 160 мм), цементной стяжки толщиной 30 мм, керамической плитки, нормативного веса перегородок и полезной нагрузки. Все данные сведены в таблице ниже с учетом коэффициентов.

Читайте также:  Как сделать перекрытие между этажами и потолочное

Расчет плиты по деформациям на прогиб

Схема работы перекрытия:

Теперь нам нужно подобрать сечение арматуры, для этого определим максимальный момент:

и коэффициент Aо при ширине участка плиты b=1(м):

Требуемая площадь сечения арматуры будет равна:

Поэтому для армирования 1 погонного метра плиты перекрытия можно применить 5 стержней диаметром 8 мм с шагом 200 мм. Площадь сечения арматуры при этом будет As=2,51см2.

Мы подошли в плотную к расчету плиты по деформациям на прогиб. С исходных данных нам известно, что постоянная нагрузка на перекрытие равна м² ивременная нагрузка на перекрытие равна м².

Вычисляем максимальный момент от действия длительной нагрузки:

И максимальный момент от действия кратковременной нагрузки:

Находим коэффициент, учитывающий вид нагрузки и схему нагружения S=5/48 – для балок с постоянной равномерно распределенной нагрузкой (табл. 31, «Руководствопо проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона»). y’=y=0 (табл. 29 «Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона»).

Коэффициент для определения: k1кр ; k1дл ; k2дл.

Считаем кривизну оси при одновременном действии кратковременных, длительных и постоянных нагрузок:

Теперь осталось нам определить максимальный прогиб в середине пролета:

Условие выполняется, значит принятое нами армирование Ø8 A-500С с шагом 200 мм верно!

Типы монолитных перекрытий

Балки и ригели, элементы балочного перекрытия, становятся одним целым с монолитной конструкцией.

Выделяют балочные и безбалочные системы плит. Балочный тип характеризуется наличием ригелей, которые располагаются либо поперек строения, либо крест-накрест. не имеет выступающих ребер. Как показывает практика, целесообразней всего применять поперечное расположение ригелей. Но все-таки окончательный вариант зависит от назначения возводимого монолитного перекрытия, направлением в помещениях технологических потоков, характером размещения нагрузок, методом устройства жесткости каркаса, можно разместить крупногабаритное оборудование на ригелях конструкции непосредственно, на отдельный ригель нагрузка снижается. При устройстве монолитной конструкции балки и ригели становятся одним целым с плитами.

У безбалочного типа монолитного перекрытия отсутствуют выступающие ребра ригелей. Вместо них выступают участки плит 0,2-0,3 от места, где находится пролет. Им отведена роль плитных плоских ригелей, которые работают между колоннами в пролет по схеме балок. Из-за этого исключается устройство отверстий и проемов в участках междуколонных плит монолитного перекрытия, в этом качестве может применяться срединная часть монолитной плиты. Принимаются монолитные конструкции толщиной, которая примерно равна 1/32 самого большого пролета, и если пролет не превышает 6 м, проще изготавливать плиты монолитного перекрытия плоскими.

Крепление балки к кирпичной стене

Главным показателем прочности, долговечности, безопасности перекрытия на зданиях считается правильно выполненное опирание балки на кирпичную стену. Зачастую во время обустройства перегородки используют стальные балки либо опорные элементы из дерева. Монтаж важно выполнять с соблюдением всех правил. Чтобы конструкция была надежной, используются специальные крепления — стальные анкера.

Узел опирания

При опирании металлических балок перекрытия на кирпичные стены опорного предназначения сначала важно определиться с планом конструктивного обустройства расположения узлов.

Подбор методов формирования узлов зависит от показателя давления опоры, образующегося под концом перегородки.

Металлическая балка должна опираться на кирпичные стены через металлические либо железобетонные подушки распределения нагрузки.

Шарнирный узел опирания предусматривает обустройство перекладины прямо на основание из кирпича через 15-сантиметровую подушку цементно-песчаной массы. При этом максимальное давление под вмонтированным в стенку концом перегородки распределяется на стеновую основу через стальные опорные плиты, имеющие высоту 2 см.

Когда опорная нагрузка превышает 10 тонн, железобетонные перекрытия обустраивают распределительной подушкой, минимальная толщина которой 10 см. Кроме этого, проводится укрепление перекладины двойной армосеткой. Опирать несущую стальную балку на саму стену из кирпича в подобных условиях запрещено. При таком методе обустройства опорные узлы формируются жесткими.

Пустотные железобетонные плиты имеет смысл использовать, когда возводится многоэтажка.

Правильно выполненное минимальное опирание плиты перекрытия на кирпичную стену обеспечивает прочность, а также долговечность готовой конструкции.

При возведении многоэтажного здания между этажами проводится укладка пустотных железобетонных плит. Толщина плиты колеблется в пределах 16—33 мм, длина — 1,5—12 м.

В этом случае минимальная длина опирания торцевой части пустотной плиты на основание из кирпича равна 9 см. Для получения более точных данных производится расчет.

Разновидности перегородок

Перекрытие являет собой конструкцию. По предназначению оно бывает:

  • междуэтажное;
  • чердачное;
  • мансардное.

По конструктивным характеристикам различают 2 типа перекрытия:

  • Сборное. Его составляют продольные деревянные брусья и поперечные элементы.
  • Монолитное. Обустраивается с использованием монолитной плиты.

Если постройка возводится из такого камня, то перекрыть ее целесообразно деревом.

В кирпичном доме целесообразно устройство деревянного перекрытия, состоящее из прочных бревен двутавра или швеллера и досок. Чтобы опирание деревянной балки на кирпичную стену отвечало нормативам, рекомендуется соблюдать стандартные размеры экземпляров:

  • высота 15—30 см;
  • ширина — 10—25 см.

Чтобы продлить срок эксплуатации деревянных перекрытий, рекомендуется каждый брус по всей длине пропитать антисептиком и олифой.

Перекрытия по металлическим балкам целесообразно использовать для усиления межэтажной горизонтальной конструкции в многоэтажном здании.

Читайте также:  Как армировать плиту перекрытия и зачем это делать?

Монолитное перекрытие представляет собой железобетонную пустотелую плиту с ребристой поверхностью. Состоит такая плита из арматуры и бетона.

Размеры таких изделий стандартные, расчет межэтажного перекрытия должен учитывать общий вес конструкции, площадь готовой поверхности, расстояние между перекладинами.

Крепление

Данные элементы конструкции необходимо правильно закрепить в стене.

Чтобы здание получилось безопасным и крепким, важно определить минимальное опирание плит перекрытия на кирпичную стену. После этого проводится установка и заделка консольных балок в кирпичной кладке. Каждый брус устанавливается в заранее сформированное углубление, глубина которого — 150 мм.

Концы рекомендуется стесать под углом в 60 градусов, а затем обработать антисептическим средством и смолой, обернуть гидроизолирующим материалом. Далее брусья укладывают в стену, а получившийся зазор заполняют утеплителем. Оптимальное расстояние между балками — 650—1500 см. В качестве крепежных элементов опытные мастера строители советуют использовать стальные анкера.

Нарушение конструкции и последствия

Даже если сделать монтаж перегородок своими руками, это не гарантирует полного отсутствия дефектов. Чаще всего встречаются такие нарушения при обустройстве стропильных ферм и балок:

  • укладка балки на кирпичную стену без обустройства специальной подушки;
  • использование перекрытий с имеющимися видимыми дефектами;
  • неправильное выполнение соединения перегородки с основой.

Следствием таких нарушений монтажа является снижение несущих способностей опоры. В результате на кладке образуются трещины, а балки под нагрузкой начинают разрушаться. Конструкция становится аварийно опасной, поэтому дальнейшая ее эксплуатация невозможна. Важно помнить, что самостоятельная замена таких параметров, как диаметральный размер и количество брусьев, запрещена.

ГОСТы и СНиП на двутавровые балки

Использование опорных изделий в строительстве регламентируется государственными стандартами и нормативами.

При этом разработаны и применяются следующие документы:

ГОСТ 30244-94. «Стройматериалы и комплектующие изделия».

СНиП «Дома для проживания».

ГОСТ 8486-86Е. «ТУ на материалы пород из хвойных деревьев».

СНиП II-25-80. «Конструкции из дерева».

При изготовлении деревянных балок применяются материалы из пород хвойных деревьев по ГОСТу 8486.

ГОСТ 8486. Изготовление черепных заготовок из хвойного материала.

ГОСТ 2695. 1.3.2. Брус из лиственных пород (ольхи, осины).

СНиП II-25. Расчетные параметры древесины балок, при этом она должна быть не ниже 2-го сорта. Для черепных брусков допускается применять древесину 3-го сорта.

ГОСТы и СНиП на двутавровые балки

Использование опорных изделий в строительстве регламентируется государственными стандартами и нормативами.

При этом разработаны и применяются следующие документы:

ГОСТ 30244-94. «Стройматериалы и комплектующие изделия».

СНиП «Дома для проживания».

ГОСТ 8486-86Е. «ТУ на материалы пород из хвойных деревьев».

СНиП II-25-80. «Конструкции из дерева».

При изготовлении деревянных балок применяются материалы из пород хвойных деревьев по ГОСТу 8486.

ГОСТ 8486. Изготовление черепных заготовок из хвойного материала.

ГОСТ 2695. 1.3.2. Брус из лиственных пород (ольхи, осины).

СНиП II-25. Расчетные параметры древесины балок, при этом она должна быть не ниже 2-го сорта. Для черепных брусков допускается применять древесину 3-го сорта.

Металлические перекрытия: изготовление и монтаж

Металлические перекрытия применяются в качестве строительных элементов для возведения зданий различных типов, в том числе и в многоуровневых квартирах и частных многоэтажных домах. Используя металлические балки перекрытия различных типов, можно добиться существенной экономии средств на строительство, без ущерба общей прочности конструкции. К тому же такие изделия из стали весят намного меньше аналогов, а их монтаж выполняется очень быстро — это и цену продукции снижает, и сроки реализации проекта существенно сокращает.

Типы и особенности металлических перекрытий

Металлоконструкции перекрытий изготавливаются в нескольких типах, в зависимости от их целей использования. Выбор зависит, в первую очередь, от назначения постройки – крупное производственное помещение, многоуровневая квартира, дом, либо просто временное сооружение.

1. Перекрытия из сортового металлопроката

Такие металлические перекрытия хоть и считаются универсальными, но чаще всего используются при возведении крупных объектов, как правило, промышленного назначения. Двутавровое сечение обеспечивает равномерное распределение нагрузки и высокую жёсткость, поэтому проектирование перекрытий промышленных объектов можно проводить с допусками повышенного давления на полы верхних этажей.

Подобные варианты универсальны тем, что существует широкий выбор видов проката, в зависимости от предполагаемых целей использования. В качестве разновидностей чаще всего применяются холодно- или горячекатаный прокат либо просечно-вытяжные листы.

2. Перекрытия с несущими стальными балками

Такие металлические перекрытия довольно просты как в изготовлении, так и в монтаже. Прочность обеспечивается за счёт выдерживания существующих норм по жёсткости материала, а также по правилам распределения нагрузки. На эти металлоконструкции перекрытий можно легко уложить любой тип настила, а сами конструкции могут быть сварными или катаными, в зависимости от сферы применения.

Стальные балки широко используются при возведении высотных зданий большой площади. Применение такого материала увеличивает оперативность создания постройки и позволяет широко использовать возможности по внедрению нестандартных проектов, поскольку балки, в отличие от, например, железобетонных плит, более удобны для работы.

Читайте также:  Как правильно утеплить чердак старого дома

3. Монолитные металлические балки перекрытия

Этот вариант представляет собой набор балок, поверх которого укладываются листы определённого профиля. Использование различных вариантов решетчатых ферм вместо балок, позволяет снизить общий вес конструкции, что очень хорошо подойдёт для строительства домов или перепланировке квартир. Выполняя монтаж перекрытия в квартире можно рассчитывать на общую экономию стройматериалов и в первую очередь бетона и армирующего материала без экономии на прочности.

Изготовление балок перекрытия в виде монолитных конструкций позволяет добиться высокой степени жёсткости при небольшом весе, причём такая технология позволяет оперировать множеством видов профильных форм. Учитывая то, что проект перекрытия в квартире может подразумевать разные степени нагрузки на полы верхних этажей, подобный вариант очень популярный именно для жилых помещений.

Достоинства и недостатки перекрытий из металла

Металлические перекрытия, изготовление которых в последнее время ведётся с использованием современных технологий, отличаются высокой прочностью и простотой в монтаже. В отличие от классических бетонных или деревянных, такие варианты позволяют снизить затраты на стройматериалы, поскольку при повышенных технических характеристиках они значительно меньше в объёмах и проще в изготовлении.

Особенно стоит выделить металлические перекрытия, монтаж которых ведётся в жилых домах или многоуровневых квартирах. Как правило, такие помещения имеют нестандартную планировку, особенно если говорить о таком популярном в последнее время проекте, как постройка лофтов.

Деревянные варианты могут быть неприемлемы по тем или иным причинам, а железобетонные и вовсе не удобны в монтаже для комнат с необычным дизайном и планировкой. Именно поэтому как раз металлические перекрытия завоевали большую популярность в подобной сфере использования.

Среди недостатков можно выделить практически единственный – строительные нормы требуют противопожарной защиты подобных элементов. Впрочем, особенной проблемы такое требованием не составляет и все производители могут выполнить не только покрытие изделий огнестойкими сплавами, а и провести антикоррозийную защиту, что значительно увеличит срок службы элементов строительной конструкции.

Устройство полов деревянными двутаврами

Весьма эффективно использование деревянных двутавровых балок при устройстве полов. На качество полов существенно влияет правильный подбор балок и их опирание, вместе с грамотным монтажом несущих конструкций и сопутствующих элементов в соответствии со СНиП. Настил пола двутаврами делается за меньший срок, узлы конструкции получаются жесткими, а пол не скрипучим. Для устройства чернового пола рекомендуется использовать толстую половую доску, это повысит качество и снизит вибрацию. К двутаврам легко прибиваются все элементы настила, а их конструкция улучшает характеристику полов в доме и срок их эксплуатации. При использовании двутавровых балок с шагом один метр встает проблема чернового пола ОСБ. Плита и аналогичные ей материалы не подходят из-за вероятности слома или больших прогибов. Настил будет пружинить и раскачиваться. Для расстояний между балками в 1 метр лучше изготавливать обрешетку из толстой доски или бруса. Другой вариант усиления настила устройства – несколько слоев перекрытий, что значительно удорожает работы.

Совет!Наиболее оптимальным для полов с двутавровыми балками считается расстояние между ними в 400-600 мм. Тогда возможна замена на двутавры с меньшей высотой сечения.

Крепление к двутавровой балке

Не рекомендуется использование саморезов, особенно черных, для крепления настила или других элементов к двутавровым балкам. Сталь, используемая для изготовления саморезов, не выдерживает нагрузок срезания и скалывания. Для фиксации чернового пола и прочих элементов специалисты рекомендуют гвозди и шурупы, желательно оцинкованные, они обеспечат длительный срок службы. Рассверливание балок не требуется, соединения пояса со стойкой надежные и жесткие, прибить или прикрутить к двутаврам элементы пола несложно. В заключение еще несколько слов о защите двутавров от огня, влаги и насекомых. Как правило, основная обработка происходит при изготовлении двутавровых балок. Биозащитными и огнеупорными составами хороший производитель, имеющие специальные службы, пропитывает изделия во время производства. От воздействия влажности и гниения рекомендуется дополнительно покрывать деревянные элементы краской или лаком, особенно, если двутавры используются во внешних конструкциях, не защищенных гидро- и пароизоляцией. Двутавровые балки из дерева.

План плит перекрытий

Важным этапом составления схемы является расчёт количества плит. Показатель определяется как сумма площадей перекрытий и площадь одной плиты. При разделении может получиться нецелое значение, округление проводится в большую сторону.

При рассмотрении плана можно выбирать несколько типов перекрытий для разных этажей. Отличия часто закладываются в отношении помещений ниже планировочной отметки земли, но изменения можно вносить для каждого этажа по отдельности.

Лучше черчение схемы плана перекрытий отдать в руки профессионалу. Сами работы под силу новичку или неквалифицированному рабочему, но чертёж требует понимания свойств ЖБ плит и правильных расчётов. Любая ошибка может обернуться разрушением строения. Архитектор учтёт особенности здания и поможет определить лучший план.