Виды и расчёт железобетонных балок перекрытия

Размеры балок

Сечение балок принимают в зависимости от ширины перекрываемого пролета, расстояния между балками, нагрузки от 1 м2 перекрытий (собственная масса), нормативной и временной нагрузки.

Оптимальная ширина перекрываемого пролета для деревянных балочных перекрытий равна 3—4 м. При пролетах свыше 4—4.5 м сечения балок непропорционально увеличиваются до нестандартных размеров, а само перекрытие становится зыбким.

Расстояние между балками принимают в зависимости от конструктивного решения перекрытия. Если по балкам непосредственно настилают пол (в цокольном и междуэтажном перекрытиях), то расстояние между ними определяется толщиной досок пола (при шпунтованных досках пола толщиной 30 мм оно не должно превышать 50 см), если для балок используют брусья и бревна большого сечения, по которым укладывают лаги и настилают пол, то расстояние между такими балками увеличивают до 1 м.

Наиболее экономичными по расходу древесины являются дощатые балки толщинок 5 и высотой 15—20 см. При расстоянии между ними 40—60 см и минераловатном утеплителе из дощатых балок можно устраивать цокольное, междуэтажное и чердачное перекрытия пролетом до 4 м практически в любом климатическом районе России.

Применяемый для балок лесоматериал (доски, брусья и бревна) не должен иметь дефектов, ослабляющих конструкционную прочность древесины (большое число сучков, косослой, свилеватость). Для защиты от биологического разрушения балки очищают от коры и антисептируют, бревна отесывают на 2—4 канта. Концы балок, опираемые на каменные, кирпичные и бетонные стены, оборачивают рубероидом или синтетической пленкой (не закрывая торцов), а пространство ниши вокруг балки заполняют эффективным утеплителем (минеральная вата, пенопласт). Длина опорных концов балок должна быть не менее 12 см.

Фрагмент перекрытия по деревянным балкам с "черновым" полом:

1. Кирпичная стена
2. Лаги
3. Настил для пола
4. Пол
5. Рубероид
6. Утеплитель
7. Плинтус
8. Доски пола
9. "Черный" пол

Утеплитель между балками

При укладке утеплителя в межбалочное пространство перекрытия его необходимо защитить от увлажнения и внутренней стороны дома. .В цокольном перекрытии слой пароизоляции ( пергамин или синтетическая пленка) укладывают сверху утеплителя, под досками пола, а в чердачном — непосредственно под утеплителем. В ванных комнатах балки потолка должны быть открытыми, без подшивки.

Утеплитель между балками укладывают обычно либо на доски или щиты, уложенные по чердачным брускам, либо на доски, подшитые к балкам снизу. Первый конструктивный вариант применяют при относительно высоких балках (15—20см) и небольшой толщине утеплителя (10—12 см), второй — когда толщина утеплителя близка к высоте несущих балок. В междуэтажном перекрытии пространство между балками оставляют пустым или частично заполняют (для лучшей звукоизоляции) слоем сухого песка толщиной 4—6 см, уложенного на синтетическую пленку или стропильную слой утеплителя на чердаке необходимо защитить от механических повреждений глино-соломенной, известково-песчаной или цементно-песчаной стяжкой.

Виды крепежных элементов

Среди опытных кровельщиков не стихают споры, чем эффективнее выполнять крепление стропил к балкам перекрытия и мауэрлату. Однако, в большинстве случаев загвоздка в том, что в данных условиях практичнее использовать – гвозди или саморезы. Оба эти крепежные элемента обладают своими достоинствами и недостатками:

• Гвозди хороши тем, что для их забивания необходим только молоток, который есть в каждом хозяйстве. Однако, некоторые мастера сетуют на то, что забивать их вручную слишком долго. Стоит напомнить, что для фиксации стропил используются специальные зазубренные гвозди, которые надежно сцепляются с древесиной.
• Для сборки стропильного каркаса используют оцинкованные саморезы, которые не боятся коррозии. За счет резьбы они прочно ввинчиваются в толщу древесины, надежно фиксируя элементы между собой. Завинчивать их быстро и удобно с помощью портативного шуруповерта. Минус этого вида крепежа в том, что при демонтаже удалять саморезы из дерева долго и муторно.

Большинство опытных кровельщиков сходятся на том, что для фиксации стропильных ног лучше использовать оцинкованные ершенные гвозди, длина которых на 5-3 мм превосходит толщину пиломатериалов. Правильно подобранные крепежные элементы – залог качественной и долговременной фиксации каркаса крыши, которой будет не страшны ни механические воздействия, ни ветровая нагрузка.

Расчет стоек для горизонтальной опалубки перекрытия

Система позволяет возводить и прямые, и наклонные перекрытия (в качестве которых можно использовать ламинированную фанеру). В промышленном строительстве расчет стоек выполняется на стадии проектирования в составе ПОС и ППР. Контроль расчета количества и необходимых параметров выполняется по таблице:

В частном домостроении опалубка для устройства перекрытий используется реже, но можно выполнить самостоятельный расчет, опираясь на следующую формулу:

Количество опорных осей Ко:

К0=(Ш/Д+1) Х (д/Др+1), где

• Ш – ширина заливки бетоном (в см);
• Д – длина заливки (в см);
• Др – длина ригеля, соединяющего конструкцию в горизонтальной плоскости.

Количество унивилок и опор вычисляется также. Обычно, для нормального запаса прочности достаточно 1-й стойки на 1,5 перекрытия, толщиной до 300 мм.

Для заливки бетоном, толщиной свыше 300 мм, лучше не экономить на числе треног для поддержки, и использовать по одной треноге на каждую. Для невысоких и тонких перекрытий можно устанавливать треногу через одну стойку.

Правила укладки балок перекрытия

Если возводится кирпичное здание, то для устройства в нем межэтажных перекрытий в стенах оставляют специальные отверстия, которые предусмотрительно оставляют во время кладки стен. Если дом строится деревянный, то отверстия, в которые впоследствии будут прокладываться балки, просто вырубаются в нужных местах. Укладка балки должна быть произведена таким образом, чтобы опорная длина концов, заходила на в проемы не менее, чем на 15 см.

Горизонтальность укладки проверяется уровнем или ватерпасом. Чтобы выдержать точное расстояние между устраиваемыми балками, можно использовать отрезок рейки нужной длины. Она и будет служить показателем того расстояния, через которое следует установить следующую балку. Крепить эти опорные элементы следует через каждые два бруса. Производятся они с помощью анкеров.

Для выравнивания балок по горизонтали в проемы, в которые они укладываются, можно подкладывать под их концы деревянные плашки. Не следует забывать и об утеплении при производстве этих работ. Все свободное пространство, которое остается в проемах после устройства в него балки. следует заполнить утеплителем. Обычно в этих целях используется стекловата.

Также важно сделать гидроизоляцию. Поэтому в каждый проем прокладываются куски рубероида в два слоя или плотного полиэтилена. Расположить балки можно как в параллельном, так и перекрестном направлении. Но последнее довольно сложно в монтаже, и на практике используется редко.

Расчет балок перекрытия

В основу расчета сечения бруса, который послужит опорной балкой, заложено следующее правило: сечение опоры должно быть не меньше 1/25 его длины. Например, если длина бруса составляет 6 метров, то толщина его должна быть не менее 25 см. Форма помещения, над которым возводится перекрытие зачастую прямоугольной формы.

Целесообразнее укладывать балки таким образом, чтобы длина их была наименее короткой. То есть опорой для их концов должны служить проемы в самых длинных стенах этого помещения. Например, если его размеры 3/6 метров, то балки следует устанавливать длиной в три метра. Но это условная цифра, так как она обозначает только ширину пролета.

Сама же балка должна быть больше на 50-60 см. по той причине, что должна опираться на стены обоими концами не менее, чем на 25 см. Далее, чтобы произвести правильный расчет балок перекрытия следует учесть весовую нагрузку. Для жилых зданий ее средняя величина 400 кг/м2

Для чердачного перекрытия эта величина может быть вдвое меньшей. Далее в расчет закладывается расстояние между балками. Оно может быть как 1 метр, 75 см. или другое. Оптимальная ширина пролета для деревянных балок — 2,5- 4 метра. Лучшая форма бруса — прямоугольная, с соотношением высоты балки к ее ширине 1,4:1.

Далее по специальной формуле рассчитывается максимальный изгибающий момент. Если расстояние между балками будет 1 метр, то он составит 80000 кг/см. Существуют специальные таблицы, в которых приведены средние показатели для некоторых пород дерева, учтено процентное соотношение влажности древесины, коэффициент срока ее службы и многие другие показатели.

Все это можно найти на специализированных сайтах или в литературе по строительству домов. В том случае, если на балки перекрытия будут сначала опираться лаги, а потом уже доски, то следует рассчитать и сечение лаг.

Смотрите также:

Кому грозит штраф за выращивание картофеля?

Дача на селе. Садоводческим землям могут сменить статус земли

Конституционный суд разрешил садоводам и дачникам разводить домашнюю живность на своем участке

Дачную амнистию продлили на пять лет

Чем зелёные фрукты полезнее красных?

Правда ли, что с 1 января жителям частных домов запретят разжигать костры?

Основные требования к балкам перекрытия

1. Балки изготавливают из древесины хвойных деревьев: она обладает достаточной прочностью. Влажность материала не должна превышать 14%: превышение этого параметра может стать причиной прогиба лаг под нагрузкой.
2. Не допускаются пороки древесины, такие как синюшность, поражение плесенью, насекомыми-вредителями и грызунами.
3. Перед укладкой балки обрабатывают антисептическим составом.
4. Балка будет устойчива к изгибу, если ее стороны имеют соотношение по размерам как 7:5 (для брусьев).
5. Прочность на изгиб определяется высотой лаг: чем больше значение этого параметра – тем большую нагрузку без прогиба выдержит балка.
6. Чтобы перекрытие оставалось ровным даже под воздействием нагрузки, следует вытесать строительный подъем. Потолок нижнего яруса в этом случае будет иметь небольшой подъем в центральной части, но с увеличением нагрузки на перекрытие, он выровняется.
7. При частой укладке лаг брусья и бревна допускается заменять досками, уложенными на ребро.
8. Расход древесины будет более экономичным при изготовлении балок толщиной 50 и высотой 150… 180 мм. Ширина шага укладки при этом должна быть 400… 600 мм (это удобно для укладки плит утеплителя).

В заключение – видеоурок с подробным изложением методики расчета балок перекрытия и других конструкционных элементов.

Расчёт сечения

Чтобы произвести расчёт железобетонной балки, нужно учитывать технические характеристики не только изделия, но и возводимой конструкции. Основными показателями, на которые в любом случае обращается внимание, являются высота, ширина и сечение. Алгоритм расчёта ЖБ балки состоит из таких пунктов:

1. Сначала замеряется пролёт балки.
2. Затем рассчитываются прочностные характеристики изделия.
3. Определяется подходящая высота ЖБИ.
4. Подсчитываются все высоты участка бетонирования.
5. Выявляются значения максимального момента.
6. Составляется формула, показывающая расчётные нагрузки на здание.

Эти характеристики являются основополагающими при выборе железобетонных конструкций подходящего размера. Балки прямоугольной формы применяются в качестве опор во многих сооружениях и зданиях любого назначения. Их сечения выбирается исходя из высоты будущей конструкции.

На стройплощадке монтаж зачастую происходит параллельно со стенами. Так гораздо проще сформировать задание. Все нагрузки идут не на торцевую часть, а на верхнюю, что позволяет значительно увеличить прочность и стойкость сооружения

Как все устроено

Дерево хвойных пород является наиболее востребованным материалом для строительства межэтажных и чердачных перекрытий в частном доме. Основная причина очевидна — невысокая по сравнению с монолитным железобетоном или готовыми плитами цена.

Кроме того: перекрытие по деревянным балкам, в отличие от плитного, может быть смонтировано без услуг погрузочной техники, что тоже обеспечивает существенную экономию. От монолитного оно выгодно отличается тем, что не требует сооружения опалубки.

1. Обеспечить их достаточную несущую способность при расчетных долговременных нагрузках;
2. Выполнить эффективную межэтажную шумоизоляцию;
3. Если речь идет о перекрытии над неотапливаемым подвалом или под неэксплуатируемым чердаком — организовать достаточно эффективную теплоизоляцию, соответствующую требованиям климатической зоны, в которой вы проживаете.

Первая задача решается подбором оптимальных сечения и шага балок. Максимальная длина деревянной балки перекрытия обычно ограничена 6 метрами — длиной поставляемого производителями бруса камерной сушки; при большем пролете сооружаются промежуточные несущие стены или опорные колонны.

Длина бруса ограничена размерами камер сушки.

Для решения второй и третьей задач межбалочное пространство заполняется утеплителем — стекло- или минеральной ватой, пенополистиролом, эковатой и прочими материалами. Их выбор — тема для отдельного исследования; на нем мы не станем заострять свое внимание.

Типичная конструкция утепленного перекрытия такова:

• На боковые поверхности балок в их нижней части набиваются черепные бруски сечением от 40х40 мм .

Крепление черепных брусков.

• По ним без крепления укладываются доски толщиной от 25 мм.
• По настилу расстилается пароизоляционная пленка . Она перекрывает и доски настила, и балки.
• Между балками укладывается утеплитель .
• Сверху он застилается гидроизоляцией (чаще всего в этой роли выступает обычный полиэтилен с проклеенными швами между полотнами).
• По гидроизоляции настилается черновой пол — непосредственно по балкам (при достаточной толщине половой доски) или по перпендикулярным им лагам. В первом случае между балками и настилом набивается контробрешетка — рейка толщиной 20 мм, оставляющая под настилом просвет для вентиляции.

Структура утепленного перекрытия.

Укладка балок перекрытий в стену

Укладка балок перекрытий в стену не менее важный процесс, чем расчет самих конструкций и от того насколько все будет сделано правильно зависит не только целостность всего дома, но порой и жизнь его обитателей.

Причем это касается как деревянных балок перекрытия, так и металлических: и те, и другие подвержены в местах стыковок выпадению конденсата, образования плесени и грибков (для деревянных балок), усиленной коррозии в торцах балок из металла.

Все это способствует ослаблению материала и может привести к его разрушению, повлекшее за собой обвал межэтажного перекрытия дома. Поэтому все действия по защите торцов балок перекрытий, включая и балки (лаги) при устройстве пола, сводятся к тому чтобы защитить эти части от конденсата и пагубного влияния жучков-паразитов (для деревянных балок).

Укладка деревянных балок перекрытий в стену

В большинстве случаев деревянные балки заводятся в стену в специально подготовленные для этого гнезда, которые сооружаются в процессе кладки. Размер опорных участков балок должен быть не менее 150 мм. Концы, опирающиеся на стены, срезаются по углом в 60º, обжигаются, обрабатываются антисептиком и оборачиваются в два слоя рубероидом.

Крепление деревянных балок перекрытия к стене

Однако, торцы балок оставляют обязательно оставляют открытыми для того чтобы они постоянно обтекались потоками воздуха, предотвращая таким образом образования конденсата на поверхности торцов.

Кроме того, концы балок должны находиться в гнездах чтобы со всех сторон между стеной и балкой оставалось свободное пространство в 40–50 мм, которое по окончанию монтажа заполняется утеплителем, например, минеральной ватой.

Диффузия водяного пара в деревянной балке

В домах из сруба или оцилиндрованного бревна концы балок заводят в гнезда на размер не менее 70 см для чего в стенах вырезаются специальные пазы. Во избежание скрипов в места укладки балок перекрытий в стену закладывается гидроизоляционный материал.

Следует отметить, что в случае подрубки концов балок допускается уменьшение размера на одну четвертую высоты балки, иначе под нагрузкой в этом месте могут образоваться трещины что существенно ослабит прочность перекрытия.

В случае с каркасными домами концы балок крепятся к брусу обвязки с помощью гвоздей или металлических скоб.

Укладка металлических балок перекрытий в стену

В отличие от деревянных балок концы металлических балок перед заделкой их в стену покрывают горячим битумом или суриком после чего их (концы) оборачивают минеральной ватой или войлоком, защитив их таким образом от промерзания.

При возведении стен из керамического кирпича, дойдя до уровня балок, определяют места и укладывают опорные подушки, установку которых проверяют по уровню или нивелиру.

Концы металлических балок после укладки крепят металлическими анкерами Т-образной формы.

Опирание металлических балок

В качестве опорных подушек используют листовой металл толщиной около 20 мм или крупный уголок величиной 160 х 160 х 12. Не исключено применение опорных подушек сверху и снизу конца металлической балки. В принципе конструкций опорных подушек может быть много, но предназначение во всех одинаковое: уложить и надежно закрепить металлическую балку (балки) перекрытий в стену.

Достоинства и недостатки такого металлопроката

В этом пункте суммируем все плюсы, которыми обладают двутавровые балки. Прежде всего стоит отметить их отменные прочностные характеристики, благодаря которым этот материал можно использовать даже в качестве перекрытия очень длинных пролетов. При этом монтаж элементов не составит огромного труда, да и при необходимости вы всегда сможете обработать поверхность. Такой прокат не подвержен ни деформации, ни усадке. Его по праву можно назвать универсальным, ведь такая балка встречается как в конструкции потолка, так и стен.

Еще достоинства и недостатки элементов во многом зависят от их вида. Например, горячекатаные конструкции монолитные, и нет необходимости применять дополнительную арматуру, даже если речь идет об очень сильных нагрузках. К тому же они более просты в изготовлении и экономичны. Сварной профиль имеет дополнительные ребра жесткости, благодаря которым можно снизить толщину стенок и соответственно себестоимость изделия. Плюс такие элементы изготавливают по индивидуальным заказам, и их размеры устанавливает клиент. Это позволяет минимизировать отходы во время строительства. Также по требованию заказчика конструкция может быть усеченной, равно- либо неравнополочной, иметь перфорацию, фланцевые соединения.

А вот к минусам монолитного проката стоит отнести высокую емкость металла, вызванную утолщением стенок, а также вес и размеры конструкции. Дело в том, что такие двутавровые балки изготавливаются только в соответствии с ГОСТом, а значит, их параметры, в том числе и длина, должны полностью соответствовать размерам, указанным в документации. Поэтому очень часто мы вынуждены самостоятельно резать элемент, а излишки приходится списывать в отходы, что нерационально. Недостатками сварных изделий можно назвать необходимость использования дополнительной арматуры для создания ребер жесткости, что увеличивает трудозатраты.

Ограждение балкона

Ограждение деревянного балкона должно иметь такую конструкцию, чтобы здоровью детей и взрослых не был нанесен ущерб по причине падения за ограждение или застревания в нем.

Если балкон расположен на высоте ≤ 0,5 м от уровня земли, то высота ограждения должна быть не менее 1 м. В многоэтажных зданиях высота балконного ограждения должна быть не менее 1,1 м. Балконы, находящиеся на высоте более 10 м должны быть оборудованы ограждением высотой не менее 1,2 м. Высота ограждения измеряется от верхнего уровня балконного пола или деревянных щитов, если они имеются. См. рис. 53.

Крепление стоек ограждения должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать расчетную горизонтальную нагрузку 0,4 kN/м2.  Шаг стоек ограждения должен быть не более 1,2 м.

Между стойками ограждения выполняют вертикальное либо горизонтальное заполнение. Чтобы уберечь детей от падения за ограждение, расстояние между вертикальными элементами ограждения должно быть не более 100 мм. Зазор между балконным полом и ограждением должен быть не более 50 мм. Чтобы дети не забирались на ограждение, расстояние между горизонтальными элементами ограждения должно быть не более 20 мм (первые 700 мм от уровня пола). См. рис. 53.

Чтобы обеспечить горизонтальную жесткость и прочность балконного ограждения, поверх стоек монтируется массивный поручень. В местах угловых соединений поручень собирается с помощью металлических уголков или фанерных накладок таким образом, чтобы внешне это было незаметно. Балконное ограждение должно жестко крепиться к наружной стене, стойки ограждения в таком случае крепятся к балконным балкам как показано на Если закрепить ограждение к стене невозможно или его длина составляет от 8 до 10 м, то каждую вторую стойку ограждения нужно закрепить к балконной балке с помощью диагональной связи. См. рис. 54b.

Рис. 53. Примеры ограждения балкона. Ограждение балкона жестко закреплено к наружной стене.  

  Рис. 54a. Брусок для крепления досок балконного пола. Ограждение балкона жестко закреплено к наружной стене. 

В качестве альтернативного средства крепления стоек ограждения к балконным балкам, можно использовать 2 болта Ø12мм с двусторонней шайбой типа «Bulldog / Tag washer» Ø48мм, зажимаемой между скрепляемыми балкой и стойкой. Под гайку и болт нужно подложить обычные плоские шайбы.

Рис. 54b. Пример ограждения балкона. Стойки ограждения крепиться к балконной балке с помощью диагональной связи.