Совместная работа монолитного перекрытия и стальных балок

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:

• 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

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.

1. 
   Монолитное. В опалубку заливается бетон, производится усиление решеткой из арматуры. Поверхность получается бесшовной, отличается высокой прочностью.

2. Монолитно-сборное. В этом случае помимо металлических балок используются бетонные блоки, которые укладываются на стальной профиль. Участки стыков заливаются бетоном.
3. 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.

1. 
   Тавровые. Основное сечение представляет собой стенку и полку в виде буквы «Т».

2. 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.

3. У – узкополочные конструкции.
4. Д – среднеполочные изделия.
5. К – колонные балки. Ширина полки такого элемента может равняться высоте изделия.

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

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

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.

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.

• «12» — немного больший размер конструкции, выдерживающий большую нагрузку. Применяют за основу рам, используется в механизмах.
• «14» — изделия данного размера могут использоваться в промышленном производстве для устройства в ж/б конструкции.
• «16» — прочная конструкция, выполняющая роль полноценной опоры, может применяться для передвижения транспорта по цеху.
• «18» — надежный опорный элемент, применяется при возведении зданий, обеспечит устойчивость большой площади.
• «20» — большой элемент, который может служить основой для колонны или рамы. Часто используется в машиностроении.
• «25» — изделие может служить опорой для больших кранов и крупногабаритных подъемных механизмов.
• «30» — самая большая конструкция, не используемая в жилом строительстве. Является основой для подъемных механизмов.

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.

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

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.

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

Деревянные перекрытия

Перекрытие представляет собой набор деревянных балок из бруса и дощатого настила, выполненного по этим балкам. Для балок используется брус 150 на 100 мм, 200 на 100 мм, 200 на 200 мм, сшитые доски или другие подходящие по расчету сечения. Также используют клееный брус. Это дороже, но предпочтительнее из за более высокой прочности и отсутствию дефектов натуральной древесины. Дощатый настил выполняют из досок толщиной 40 или 50 мм.

Преимущество деревянного перекрытия — возможность сделать его без подъемных механизмов вручную. Другое возможное преимущество — низкая стоимость в регионах с дешевой древесиной.

• Большие прогибы и вибрация;
• Пожароопасность;
• Большая трудоемкость;
• Подверженность гниению и воздействие насекомых. Особенно во влажных зонах, где находятся ванные, душевые или проходят стояки водоснабжения.

Технология

В конструкции стен оставляют гнезда для опор балок перекрытия. При этом, после установки балки в проектное положение, у торца должно оставаться пространство для обеспечения вентиляции. Влага со временем выходит через поры дерева по месту распила. Она должна удаляться во избежании гниения балки. В месте контакта балки со стеной, она оборачивается гидроизоляционным материалом, например рубероидом или пергамином. Но, торец балки должен оставаться неприкрытым.

После установки балок, набивается дощатый настил. Вдоль стен оставляется зазор не менее 20 мм для случая разбухания дерева. Иначе, настил может выдавливать стену наружу.

В пространство между малками закрепляется звукоизоляционный материал. После этого, перекрытие подбивается снизу, досками толщиной 20 мм.

Таким образом готово перекрытие с черновым полом сверху и черновым потолком снизу. Далее, по деревянному дощатому настилу выполняется пол на лагах или с использованием строительных смесей. Потолок можно выполнить например из гипсокартона, прикрепляя подвесы его каркаса к нижнему дощатому настилу перекрытия.

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

Цены на все виды

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

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.

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.

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.

Бетонные межэтажные перекрытия больших размеров должны точно соответствовать расчетному проекту. Умение работать не только со строительными материалами, но и с технической документацией, говорит о высоком профессионализме рабочих. Не стоит доверять строителям, которые заявляют о ненужности проектных документов для перекрытия и работают, опираясь исключительно на свой опыт. Монолитное бетонное перекрытие должно быть полностью безопасным.

Не забудьте поинтересоваться, знаком ли строителям технологический процесс создания монолитного перекрытия. Ведь недостаточно просто развести бетонные смеси, залить и ждать до полной просушки. Хорошие специалисты знакомы с рядом профессиональных нюансов в монтаже перекрытия. Профессионалу должны быть знакомы термины “толщина защитного слоя”, “крепеж армированных стержней”, “монтаж опоры для монолита”, “местоположение швов”, “вибрирование бетона” и другие. Только точное соблюдение всех пунктов проекта позволит получить качественное и надежное перекрытие.

Ошибки и сложности при устройстве

Риски при монтаже монолитного перекрытия связаны с некоторыми недостатками профлиста. Перечень непредвиденных моментов, с которыми можно столкнуться в процессе работ:

• потребность в увеличении количества бетонного раствора;
• снижение жесткости конструкции;
• сдвигание сроков строительства;
• превышение сметной стоимости.

На что следует обратить внимание:

1. Качество расчета. Не следует экономить на услугах проектировщиков. Если расчет проведен неправильно, то несущие профлисты могут не выдержать увеличенную массу бетона.
2. Качество инструмента и комплектующих. Инструмент необходимо брать удобный с высокой прочностью.
3. Скорость работ. Профлист нагревается очень быстро и сушит бетон. При задержке это усложнит работу.

При соблюдении рекомендаций и технологии, прочность конструкции будет соответствовать нужным значениям.

Надежность разных опор

Перекрытия делятся на балочные, плитные и монолитные. От их свойств зависит конструкция.

Балочные

В балочных перекрытиях несущими элементами являются прочные балки: деревянные, металлические, железобетонные.

Деревянные балки

Деревянные балки встречаются в старых малоэтажных домах. Промежутки между балками закрыты деревянным накатом. «Черный» слой выполняют на лагах, которые укладывают поперек балок. Снизу на балки нашивают потолок нижерасположенной квартиры. К сожалению, ремонт деревянных балок без нарушения потолка нижних соседей невозможен.

Металлические и железобетонные балки

Металлические и железобетонные балки таврового или двутаврового сечения использовались в домах советской постройки до семидесятых годов двадцатого века. На нижние полки балок мог помещаться настил в виде сплошных гипсовых или пустотных бетонных вкладышей, или сборные железобетонные плиты. «Черный» пол в этом случае можно делать на обрешётке или на стяжке. А так как при ремонте приобрести сборные плиты удается не всегда, их заменяют монолитной железобетонной плитой на все помещение, отливаемой на месте поверх балок. В качестве опалубки и арматуры иногда используют высокопрофилированный стальной лист.

В домах постройки семидесятых-восьмидесятых, известных серий II-29, П-3, П-44, П-46, П-55 с их модификациями, применяются плитные железобетонные перекрытия. Они могут иметь ширину от 1,2 до 3,6 м, номинальную длину от 2,4 до 6,6 мм. На них можно создавать «черные» полы на лагах или на стяжке. Реже встречаются многопустотные плиты толщиной 220 мм. Они есть в старых сериях, например, II-68, и в новых: И-155. Обеспечивают лучшую звукоизоляцию, чем сплошные плиты.

Реконструкция старого жилого фонда

Деревянные перекрытия со временем приходят в негодность: они отсыревают от повышенной влажности, подвержены воздействию грибков, насекомых и микроорганизмов. Деревянные балки в доме старой постройки заменяются на монолитные перекрытия больших пролетов. Это позволяет продлить срок службы жилого фонда. Реконструкция и полная замена межэтажного перекрытия требует проведения подготовки. Необходимо очистить в доме соприкасающиеся этажи от мебели и жителей. На нижнем этаже под перекрытие устанавливаются стойки и балки. Только после соответствующего укрепления можно приступать к демонтажным работам: снимается напольное покрытие, удаляются деревянные лаги, изоляционная засыпка, доски чернового потолка, демонтируется электропроводка, защищаются оконные рамы и отопительная система от случайного повреждения, а затем только разбираются деревянные старые перекрытия.