Металлические балки перекрытия: виды и свойства

Деревянные перекрытия применяют в основном в малоэтажных зданиях и в районах, где лес является местным материалом. Этот вид перекрытия прост в устройстве и имеет сравнительно невысокую стоимость. Недостатками деревянных перекрытий является недостаточная долговечность, сгораемость, возможность загнивания и относительно малая прочность.

Сбор нагрузок некоторый дополнительный расчет

Сбор нагрузок и расчет прочности монолитных плит перекрытия часто сводится к сравнению двух факторов между собой:

  • усилий, которые действуют в плитах;
  • прочностью армированных ее сечений.

Первое в обязательном порядке должно быть меньше, чем второе.

Определение в нагруженных сечениях моментных усилий. Моментных, потому что изгибающие моменты будут определять на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения — середина пролета или, выражаясь другими словами, центр плиты.

Изгибающие моменты в квадратной плите, которая не защемлена по контуру (пример — на кирпичные стены) по каждому направлению X и Y могут определяться: Mx = My = ql^2 / 23.

Для частных случаев можно получить некоторые определенные значения:

  1. Плита в плане 6х6 м — Mx = My =
  2. Плита в плане 5х5 м — Mx = My =
  3. Плита в плане 4х4 м — Mx = My =

При проверке прочности считается, что в сечении имеется сжатый бетон сверху, а также растянутая арматура снизу. Они способны образовать силовую пару, которая воспринимает моментное усилие, приходящее на нее.

Железобетонные перекрытия.

Основным материалом для устройства перекрытия в современном строительстве является железобетон.

Железобетонные перекрытия разделяются на сборные, монтируемые из готовых элементов заводского изготовления, монолитные, бетонируемые в опалубке на месте возводимой конструкции и сборно-монолитные.

До освоения и внедрения в практику строительства сборных конструкций железобетонные перекрытия выполнялись монолитными.

перекрытия – неиндустриальны, трудоемки, требуют расхода лесоматериалов на опалубку и большого количества стали. В современном строительстве монолитные перекрытия применяют в случае, когда они являются основным элементом, обеспечивающим пространственную жесткость здания, в зданиях сложной формы (в плане), а также при значительных динамических нагрузках на перекрытия.

В зависимости от нагрузки пролеты до 3м можно перекрывать гладкой плитой толщиной 60-100мм. При пролетах более 3м устраивают ребристые перекрытия (рис. 9.5), состоящие из плиты (3); главных балок (прогонов) (1); и второстепенных балок (ребер) (2). Расстояние между главными балками от 4 до 6м, а между ребрами при толщине плиты 70-100мм – от 1,5 до 3м. балки многопролетных перекрытий представляют собой неразрезную конструкцию. Опорами главных балок являются колонны (или несущие стены), опорами ребер (второстепенных балок) – главные балки (прогоны).

Для получения гладкого потолка при ребристом перекрытии устраивают штукатурку по стальной сетке, прикрепляемой к ребрам снизу, или крепят листы сухой штукатурки на специальных подвесках, так называемый подвесной потолок. На верхнем этаже гладкий потолок может быть получен устройством монолитного железобетонного перекрытия ребрами вверх. Ребристые перекрытия имеют прямоугольную сетку колонн.

Рис. 9.5. Монолитные железобетонные перекрытия. 1 – главная балка; 2 – второстепенная балка; 3 – плита.

В случае, когда расстояния между колоннами в обоих направлениях перекрываемого помещения одинаковы, перекрытия могут быть кессонного типа, т.е. главные и второстепенные балки имеют одинаковую высоту сечения.

Рис. 9.6. Общий вид железобетонного монолитного кессонного перекрытия.

В этом случае на потолке образуются прямоугольные или квадратные углубления, по-французски – кессоны. Экономически кессонные перекрытия менее выгодны, чем обычные ребристые, и применение их оправдывается главным образом архитектурными соображениями.

Преимущество монолитных железобетонных перекрытий заключается в эффекте увеличении жесткости благодаря образованию сплошного диска. Минимальная высота плиты сплошного сечения должна составлять 1/35 пролета. Железобетонные однопролетные плиты сплошного сечения экономичны только при пролетах до 4,5м; они же выгодны и в акустическом отношении из-за большой массы.

Читайте также:  Как производят демонтаж плит перекрытия?

монолитные железобетонные плиты армируются в одном или двух направлениях стальными сетками. Верхняя арматура краев плиты служит для предохранения ее опорных частей от смятия вышерасположенной нагрузки или для заделки в стену. Верхняя арматура над опорами в неразрезных перекрытиях служит для восприятия растягивающих усилий от отрицательных изгибающих моментов.

В настоящее время достатка бетона полной заводской готовности на строительную площадку осуществляется в автомобилях, что приводит к отсутствию дорогого бетоносмесительного оборудования на строительной площадке, гарантирует качество бетонной смеси, устраняет со строительной площадки источники шума. Монтаж перекрытий из бетона, доставляемого на место работ, стал существенно экономичным благодаря развитию эффективных систем опалубки.

К монолитным перекрытиям можно отнести перекрытия по стальным балкам с монолитным заполнением (рис. 3).

Рис. 9.7. Монолитные перекрытия по стальным балкам: а – ребристые; б – арочные; 1 – стальная балка; 2 – монолитный железобетон; 3 – затирка поверхности.

Перекрытия монолитного типа

Перекрытия монолитного типа бывают плитными, балочными, ребристыми и с вкладышами. Данные перекрытия изготавливают непосредственно по месту, отливая в специализированную опалубку.

Поскольку монолитные перекрытия являются очень ответственной конструкцией, изготавливать их необходимо строго по проекту и силами квалифицированных мастеров.

Чаще всего применяют монолитное плитное перекрытие. Участки опирания данной конструкции на несущие стены должны составлять не меньше 10 см и при этом превышать толщину самой плиты. Арматурный каркас размещают с нижней части плиты (в участке растяжения конструкции).

Концы арматуры должны располагаться на расстоянии 3 см — 5 см от опалубки. Изготавливая монолитные консоли, армирующий слой размещают с верхней части конструкции.

Для монолитного перекрытия максимальная длина пролета не должна быть более 3 м. Если же расстояние больше, тогда используют монолитное балочное перекрытие. В такой конструкции осуществляют монтаж железобетонных балок, соединяют выпуски арматуры этих балок с арматурой монолитной плиты.

На несущие стены опирание балок должно составлять не меньше 20 см — 25 см. Сечение же и шаг установки балок указывается проектом. По несущим стенам создают армированные монолитные пояса, к ним анкерами крепят балки.

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.

Элементы и виды конструкции

Форма для монолитных перекрытий может быть съёмной и несъёмной. Съёмные щиты по завершению работ демонтируют.

При распалубливании несъёмной опалубки убирают только стойки и ригели. Горизонтальные щиты, или палуба, остаются единым целым с перекрытием. Материал, из которого изготовлена несъёмная форма для бетонирования, часто придаёт железобетону недостающие эксплуатационные качества.

К методу замоноличивания при помощи несъёмной опалубки относятся:

  • монолитное перекрытие по профнастилу;
  • использование ламинированной влагостойкой фанеры;
  • применение в опалубке листов ОСП;
  • бетонирование пенополистирольных панелей.

Профнастил формирует ребристую поверхность, создаёт достаточное количество рёбер жёсткости. Толщину перекрытия уменьшают (почитайте: устройство монолитного перекрытия по профнастилу).

Элементы и виды конструкции

Ламинированная фанера и ОСП экономят затраты. Плиты легко крепятся к несущим деревянным балкам, по гладкой, ровной поверхности легче выполнять окончательную отделку.

Пенополистирол обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, железобетон меньше проводит вибрации и звук.

Читайте также:  Перекрытие между этажами: особенности монтажа, какой вид выбрать

Объемные стойки

Стойки – опорная часть конструкции.

Стойка телескопическая (она же винтовая стойка, стойка-домкрат) применяется для выполнения работ на отметке не более 4,8 м.

Толщина перекрытия при этом не должна превышать 400 мм. При превышении этих параметров, стойки дополнительно усиливают ригелями, применяя объёмную опалубку.

Высота стойки меняется по принципу домкрата, с помощью выдвижения внутренней трубы. Труба выдвигается на нужную величину перемещением наружной резьбовой муфты, фиксируется замком. Телескопический механизм опирается на треногу. Тренога, или юбка, частично воспринимает динамическую нагрузку в производстве работ. Опора имеет подвижное крепление, без труда размещается возле стен и в углах.

В зависимости от сечения балок опалубки выбирается форма унивилки. Унивилка – элемент стойки, соединяющий трубу с горизонтальной балкой, фиксирующий балку в заданном положении. Изготавливается из металла толщиной не меньше 5 мм, крепится верхней гайкой стойки.

Влагостойкая фанера

Влагостойкая фанера применяется в индивидуальном и малоэтажном строительстве для экономии затрат. Строя своими руками, применять промышленные высокопрочные металлические щиты нерентабельно. Фанерная палуба даёт прекрасный результат при небольшом вложении средств.

Элементы и виды конструкции

Для щитов используют клееную влагостойкую фанеру, ламинированную фанеру, толщиной листа 18-21 мм. Фанера производится путем склеивания 5-6 слоёв древесного шпона с укладкой каждого следующего слоя поперёк волокон, за счёт чего достигается достаточная прочность панели. Ламинированная фанера дополнительно покрывается фенольной плёнкой под высоким давлением.

Перед бетонированием листы пропитывают составами, снижающими адгезию, сцепление между бетоном и фанерой.

Необработанные торцы ламинированной фанеры впитывают воду, они также нуждаются в обработке водоотталкивающими пропитками.

Защитная плёнка панелей водонепроницаемая, износостойкая, плохо сцепляется с бетонной смесью. При распалубливании получают гладкую поверхность перекрытия.

Виды и особенности деревянных перекрытий

Любые перекрытия могут быть межэтажными, цокольными и чердачными. Для каждого из них есть своя инструкция по устройству, учитывающая нюансы их местоположения и эксплуатации.

Межэтажные

Виды и особенности деревянных перекрытий

Межэтажные перекрытия в доме из газобетона отделяют друг от друга жилые отапливаемые помещения с примерно одинаковым микроклиматом.

Состоят они обычно из следующих слоев:

Схема межэтажного перекрытия

  • Накат из досок или деревянных щитов, подшитых к балкам или уложенных на черепные бруски, прибитые к нижней части балок. В случае использования двутавровых балок доски настилаются в нишу между ними, черепные бруски не нужны.
Виды и особенности деревянных перекрытий

Накат из плит ОСП по двутавровым балкам

  • Слой шумоизоляции, уложенный на дощатый накат.
  • Прибитые поперек балок лаги.
  • Деревянный пол или выравнивающий настил под другие виды напольного покрытия: линолеум, ламинат, плитка, паркет и т.д.

Схема пирога межэтажного перекрытия

Совет. Пространство под полом должно проветриваться, поэтому между ним и слоем шумоизоляции необходимо оставить вентиляционный зазор.

Виды и особенности деревянных перекрытий

Отделка перекрытия снизу может осуществляться любыми потолочными материалами – вагонкой, гипсокартоном, панелями. Но иногда балки оставляют открытыми, если этого требует стиль интерьера. В этом случае на них сверху настилают черновой пол, а затем укладывают все остальные слои.

Деревянное межэтажное перекрытие газобетонного дома с открытыми балками

Цокольные

Технология устройства перекрытия над неотапливаемым подвалом мало отличается от уже описанной.

Виды и особенности деревянных перекрытий

Но имеет свои важные особенности:

  • Пристальное внимание уделяется антисептированию всех деревянных элементов, которые могут пострадать от идущей снизу сырости и конденсата.
  • Слой теплоизоляции должен быть достаточным для поддержания в жилых помещениях комфортной температуры. Его толщина зависит от климатических условий и температуры в цокольном этаже.
  • Под утеплитель необходимо уложить гидроизоляционную пленку, чтобы не допустить проникновение в него из подвала влаги, снижающей теплоизоляционные свойства материала.

Устройство гидроизоляции

  • Сверху утеплитель закрывают пароизоляцией, чтобы предотвратить образование в нем конденсата, возникающего из-за разницы температур в холодном подвале и теплой комнате.
Виды и особенности деревянных перекрытий

Устройство пароизоляции

Для справки. Чтобы не допустить увлажнения утеплителя, его всегда изолируют гидроизоляционными материалами с холодной стороны и пароизоляционными – с теплой.

Чердачные

Как вы уже поняли, при устройстве своими руками чердачного перекрытия гидро- и пароизоляция тоже нужны, но располагаются они иначе: первая над утеплителем, вторая под ним.

Виды и особенности деревянных перекрытий

Схема устройства чердачного перекрытия

Читайте также:  Какой высоты должны быть потолки в доме из бруса?

Ещё одно отличие заключается в том, что на чердаке нет нужды устраивать сплошное напольное покрытие, если он не используется в качестве хозяйственного помещения. Достаточно уложить на балки доски или устроить трапы на случай ревизии элементов кровли.

Слой утеплителя также должен быть достаточно толстым, дабы теплый воздух из жилых помещений не покидал их через перекрытия.

Виды и особенности деревянных перекрытий

Заливка бетона

Монолитные железобетонные перекрытия создаются с помощью бетона марки М200 и выше. Компонентами раствора являются вода, щебень фракции 5-20 мм и чистый, просеянный песок. Правила заливки следующие.

Заливка бетона
  1. Монолитное перекрытие своими руками заливается в один прием: в противном случае прочность конструкции обеспечена не будет.
  2. Раствор равномерно наносят на днище опалубки. Толщину слоя раствора ограничивают с помощью маяков.
  3. Воздух из бетонной массы удаляют с помощью глубинного вибратора. При его отсутствии используют металлический прут, которым часто протыкают раствор по всей площади заливки.
  4. Уложенный бетон следует накрыть полиэтиленовой пленкой на несколько дней: это обеспечит равномерное застывание и предотвратит растрескивание.
  5. Спустя 28 суток опалубку демонтируют, можно продолжать строительство. При необходимости возведения стен следующих ярусов раньше, работы выполняют, не разбирая опалубку.

Монтаж балок перекрытия

Деревянные изделия используют для пролетов до 5 м при междуэтажном перекрытии и до 6 м при перекрытии чердачном. Концы должны опираться только на несущие стены. Шаг балок принимают в пределах 0,6 — 1 м. В прямоугольном помещении конструкции укладывают параллельно короткой стене, если длинные стены несущие.

Схема монтажа балок перекрытия.

Начинают монтаж перекрытия с установки 2 балок у противоположных стен. Их располагают на расстоянии более 5 см от края стены. Расположение изделий в одной горизонтальной плоскости проверяют водным уровнем. Натягивают между крайними брусьями маячный шнур и, ориентируясь по нему, укладывают остальные изделия на равномерном расстоянии друг от друга, но не больше расчетного.

Для регулировки балок по высоте ее конец можно подтесать, если надо опустить вниз, или подложить цельный кусок древесины при необходимости поднятия вверх. Подкладывать щепки нельзя, поскольку при усыхании древесины они могут сместиться и выпасть. Чтобы конструкции не двигались, их можно временно закрепить до обустройства настила. Пространство между концами на стене закладывают кирпичом или блоками.

Торец балки междуэтажного перекрытия не должен доходить до наружного края стены 20-30 см.

Схема металлической балки.

Это позволит положить изделие в сухой зоне, не проходя «точку росы», где образовывается конденсат, пагубно действующий на древесину. Для защиты концы брусьев закрывают рубероидом или обрабатывают специальным защитным раствором. Но в случае установки балок чердачного перекрытия их концы могут быть выпущены за пределы наружных стен и служить основанием карниза крыши.

При строительстве деревянного дома из брусьев балки перекрытия могут крепиться к стенам с помощью специальных упорных кронштейнов, не нарушая целостности стены. Если сквозь перекрытие проходит труба печного или каминного отопления, то в целях пожарной безопасности расстояние от трубы до балки должно быть не менее 40 см.

Как залить?

Перед заливкой устанавливается опалубка для всех технологических отверстий, выставляются маячки для контроля толщины конструкции.

Последовательность действий:

Как залить?
  • заливке подлежит заводской или самостоятельно приготовленный при помощи одной или нескольких бетономешалок бетон;
  • если перекрытие находится высоко, раствор подается при помощи подъемных механизмов;
  • весь арматурный каркас должен быть равномерно покрыт раствором. Работы должны быть проведены быстро;
  • далее производится трамбовка, впоследствии поверхность требует ухода.

Бетонирование монолита – заливка монолитного перекрытия своими силами

Для обеспечения прочности и однородности железобетонной поверхности необходимо залить монолитную плиту перекрытия в один прием. Учитывая увеличенную потребность в бетоне, целесообразно приобрести готовый раствор, доставляемый в строительном миксере.

Заливка перекрытий своими руками выполняется по следующему алгоритму:

  1. Подается бетонный раствор в опалубку и равномерно распределяется по всей площади.
  2. Производится уплотнение с помощью глубинного или поверхностного вибратора.

После трамбовки выравнивается поверхность массива, твердеющего на протяжении четырех недель.