Расчет нагрузки
Перед началом расчета нам необходимо узнать силы, действующие на двутавровую балку. В зависимости от продолжительности воздействия, силы могут быть временными или постоянные.
Давайте посмотрим, что это за силы в таблице ниже:
Постоянные | Собственная масса балки и перекрытия. В упрощенном варианте вес межэтажного перекрытия без цементной стяжки с учетом массы балки принимают равным 350 кг/м2, с цементной стяжкой – 500 кг/м2 | |
Длительные | Полезные | Зависят от назначения здания |
Кратковременные | Снеговые, зависят от климатических условий региона | |
Особые | Взрывные, сейсмические. Для балок, работающих в стандартных эксплуатационных условиях, не учитываются. В онлайн-калькуляторах обычно не учитываются |
Выделяют два типа нагрузки:
- Нормативные. Их устанавливают по строительным нормам и правилам;
- Расчетные равны нормативной величине, умноженной на коэффициент надежности.
Давайте рассмотрим примеры.
При усилии менее 200 кг/м2 коэффициент обычно принимают равным 1,3, при более 200 кг/м2 – 1,2.
Шаг между балками принимают равным 1 м. В некоторых случаях, если это допустимо в конкретных эксплуатационных условиях, в целях экономии материалов я советую увеличивать шаг до 1,1 или 1,2 м.
При расчетах берите во внимание марку стали. Например, для использования в условиях высоких нагрузок и при минусовых температурах востребованы двутавровые балки, изготовленные из низколегированных сталей.. Способы выбора оптимального размера сечения профиля
Способы выбора оптимального размера сечения профиля
Наиболее точным вариантом подбора номера и типа двутаврового профиля будет проведение профессиональных расчетов. Именно этот способ я использую при проектировании ответственных крупногабаритных объектов. Для обеспечения надежности строения рекомендую отдавать предпочтение профилю с большим номером.
Для примерного определения размера профиля можно воспользоваться таблицей соответствия номера двутавровой балки максимально допустимой нагрузке:
Общая нагрузка, кг/ м2 | Длина пролета | ||||||||
3м при шаге: | 4 м при шаге: | 6м при шаге: | |||||||
1м | 1,1м | 1,2м | 1м | 1,1м | 1,2м | 1м | 1,1м | 1,2м | |
300 | 10 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 16 | 16 | 16 |
400 | 10 | 10 | 10 | 12 | 12 | 12 | 20 | 20 | 20 |
500 | 10 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 20 | 20 | 20 |
Из этой таблицы видно, что для двутавровой балки номер 10 максимальная длина пролета составляет 4 м при шаге 1,2 м, нагрузка – 400 кг/м2, для номера 16 длина пролета может достигать 6 м, нагрузка, которую он может выдержать, – 300 кг/м2, для профиля 20 – 6 м и нагрузка 400 кг/м2.
И так для того, чтобы выбрать оптимальный размер металлического двутавра, тщательно рассчитывайте размеры и нагрузки на перекрытия. Чтобы увеличить срок эксплуатации здания, покупайте качественные строительные материалы.
Компания «УралСибМет» вот уже более 10 лет поставляет высококачественный металлопрокат, по доступным ценами и с возможностью доставки по Иркутской области, Бурятии и Забайкальскому краю.
А опытные сотрудники «УралСибМет» помогут сделать расчет и подобрать всех необходимых строительных материалов.
Цены на все виды
В строительстве чаще всего используются двутавровые металлические балки. Средняя стоимость продукции представлена в таблице.
| Наименование балки | Длина | Стоимость |
| двутавровая № 10 | 12 м | 880 |
| двутавровая № 10 Б-1 | 12 м | 780 |
| двутавровая № 12 | 12 м | 900 |
| двутавровая № 12 Б-1 | 12 м | 660 |
| двутавровая № 14 | 12 м | 1050 |
| двутавровая № 14 Б-1 | 12 м | 740 |
| двутавровая № 16 | 12 м | 1300 |
| двутавровая № 16 Б-1 | 12 м | 980 |
| двутавровая № 18 | 12 м | 1280 |
| двутавровая № 18 Б-1 | 12 м | 1150 |
| двутавровая № 20 | 12 м | 1560 |
| двутавровая № 25 Б-1 | 12 м | 2150 |
| двутавровая № 25 Ш-1 | 12 м | 3500 |
| двутавровая № 30 | 12 м | 2600 |
| двутавровая № 35 | 12 м | 3300 |
| двутавровая № 40 | 12 м | 3500 |
| двутавровая № 45 Б-1 | 12 м | 5200 |
Основы вычислений
Для начала следует понять, что именно требуется рассчитать. Дело в том, что деревянный брус или доска балки под нагрузкой способно изогнуться до определенного предела – эта величина называется пределом прочности – и при дальнейшем увеличении нагрузки сломаться. Под действием нагрузки изогнувшаяся балка может также выскользнуть из креплений. Чтобы избежать этого или хотя бы снизить риск такой неприятности, деревянные балки стараются заделать в кладку дома или прикрепить с помощью кронштейнов, уголков и других видов деталей к деревянной стене дома. Используют также врубку балки в венец стены. Все такие виды фиксации считаются жесткой заделкой.
Вот так примерно выглядит расчетная схема для однопролетной балки, то есть изделие, у которого закреплены только концы. Здесь L – пролет балки, расстояние между опорными точками, Q – распределенная нагрузка, f – величина прогиба.
Основой для расчета предельно допустимого прогиба, как и источником других данных о работе деревянных конструкций, является СП 64.13330.2011. Согласно этому документу, предельный прогиб балки для межэтажных перекрытий не должен превышать 1/250 часть длины пролета.
То есть для балки с длиной 6 м допустимый прогиб составит 24 мм. Если же брать более строгие значения (для штукатурки на потолке и требующих строгой плоскости пола второго этажа напольных покрытий, например, плитки) – 1/350, допустимый прогиб уменьшается до 17 мм.
В целом для вычислений используют формулу f=L/350, при этом длину пролета указывают в миллиметрах.
Таблица 1.1. Допустимый прогиб деревянных конструкций.
Соответственно, при расчете балки на прочность в онлайн-калькуляторе или вручную следует уменьшать сечение только до тех пределов прогиба, которые меньше вычисленного значения.
На иллюстрации выше показана расчетная схема для распределенной нагрузки, то есть такой, которая равномерно распределяется по всей балке. Обычно в жилых помещениях используется именно эта схема. Однако при размещении в комнате мебели или оборудования большого веса, особенно не возле стены (на которую опирается край балки), а на некотором удалении от нее, иногда бывает разумнее использовать схему расчета для сосредоточенной нагрузки.
Вот так примерно создается сосредоточенная нагрузка на балку.
Таблица 1.2. Схемы расчета деревянных балок с одной сосредоточенной нагрузкой.
Здесь и далее Е – модуль упругости древесины Е=100 000 кгс/м2), I – осевой момент инерции балки.
Таблица 1.3. Схемы расчета деревянных балок с двумя сосредоточенными нагрузками.
Таблица 1.4. Расчет балки с двусторонним жестким защемлением при равномерно-распределенной нагрузке.
В зависимости от того, куда именно приложены нагрузки и в каком количестве, используется расчетная схема соответствующего типа.
Для бруса, защемленного в стене только одним концом (консольное крепление), используются другие формулы расчета деревянной балки на прочность. Обычно такие вычисления нужны при проектировании навесов на деревянных балках-опорах, больших вылетов крыши и других подобных случаях.
Таблица 1.5. Расчет консольной балки при одной сосредоточенной нагрузке.
Таблица 1.6. Расчет консольной балки при одной неравномерно-распределенной нагрузке.
Таблица 1.7. Расчет консольной балки при одной равномерно-распределенной нагрузке.
Формулы кажутся громоздкими и сложными, но фактически обычному пользователю при расчете деревянных балок перекрытия важно просто представлять себе характер распределения действующих на балку сил и понимать – чтобы соблюсти условия прочности, необходимо правильно выбрать схему приложения нагрузок
Расчет длины балок перекрытия.
Размеры пролета, который необходимо перекрыть и размер заделывания балок перекрытия в стены определяет длину балок. Длина замеряется рулеткой. Глубина заделывания балки в стену в каждом случае должна определяться индивидуально, исходя из того материала, из которого изготовлены стены. В кирпичные или бетонные стены балки перекрытия устанавливаются в пазы глубиной около 100 мм, если балка перекрытия изготовлена из доски и на глубину 150 мм, если балка из бруса. В деревянных стенах вырубают специальные зарубки, глубина которых должна составлять не менее 70 мм. В случае крепления балок перекрытия к деревянным стенам при помощи специальных металлических креплений, в качестве которых используют уголки, кронштейны, хомуты, длина балок такая же, как и расстояние между стенами. В некоторых случаях на деревянные балки перекрытия монтируют стропильные ноги крыши и тогда необходимо выпустить балки за стену на 30-50 см, чтобы сформировать свет будущей крыши.
Балки перекрытия в зависимости от того из какого материала или древесины они изготовлены могут перекрывать разный размер пролетов. При этом необходимо учитывать, что оптимальным является длина пролета в 2,5–4 м. При длине до 6 м может быть использована балка перекрытия из обрезной доски или бруса. От 6 до 12 м уже необходимо применять балки перекрытия из клееного бруса, которые могут быть прямоугольными или двутавровыми. В случае же использования обычных балок перекрытия необходимо опирать их на промежуточные опоры, в качестве которых выступают стены или колонны. Вместо балок, если длина пролета составляет более 6 м, можно использовать деревянные фермы.
Какие есть типы перекрытий
Чаще всего в частном домостроительстве применяют следующие перекрытия:
- Балочные – несущими элементами выступают балки из дерева или металла. Пространство между балками заполняют теплоизоляцией и звукоизоляцией.
- Безбалочные – выполнены их однородных материалов. В данный раздел входят перекрытия монолитные и из бетонных плит.
Расчет толщины перекрытия делается на основе предполагаемой нагрузки. Перекрытия чердачные делают из расчёта нагрузки 100 килограмм на квадратный метр, а межэтажные – примерно на 200 килограмм.
В частных домах часто используются облегченные плиты перекрытия типа 1,6ПБ, 3,1ПБ и ПНО, толщина которых в пределах 16 сантиметров, и обычные плиты ПБ и ПК, толщина которых достигает 22 см.
Плиты с обозначением ПБ производят без применения опалубки, эта более новая технология, а плиты ПК делают с применением опалубки.
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.
Максимальный момент сопротивления сечения балки (Wy) находится делением изгибающего момента на расчетное сопротивление материала.
Опыт участников портала по устройству безопорных монолитных перекрытий по профлисту
Winder
Перекрытие по профлисту может быть и без двутавровых балок или швеллеров.
Вместо балочного каркаса используют несущий профлист с высотой волны от 60 мм, толщиной от 0,7 мм, и усиленное армирование – нижнее, верхнее, поперечное и сетку. В этом случае профилированный лист является несъемной опалубкой, а основные нагрузки воспринимает усиленный арматурный каркас. Листы укладываются узкой гофрой вниз и так же, как в способе с балками, ориентируются волнами поперек длинной стороны пролета. Получается разновидность ребристого монолитного перекрытия, только ребра формируются не съемной опалубкой, а гофрами. В отличие от сталежелезобетонной плиты с опорой на балки, эту плиту не рекомендуется заливать легкими бетонами, а класс прочности на сжатие стоит увеличить до В22,5 (М300).
Winder
Нагрузку держит именно железобетон, ни пенобетон, ни керамзитобетон не обладают необходимой прочностью. Усиление армирования в этом случае бесполезно.
При заливке обязательно тщательное вибрирование раствора. При необходимости снизу ставят подпорки, которые снимают после набора бетоном прочности.
Один из наших умельцев решил задействовать профлист не только в качестве опалубки, но и как дополнительный силовой каркас.
worodew
Делаю монолитное перекрытие по профлисту Н75, толщиной 0,7 мм. Чтобы не терять его несущей способности, после заливки решил включить его в совместную работу с бетоном. Сделал так: перфоратором (сверло 6 мм) в каждом гребне пробил отверстия через метр и вставил в них отрезки проволоки толщиной 6 мм, длиной 10 мм, и на нее вместо звездочек положил и привязал арматуру, плюс сверху сетка. Даже жесткости прибавилось, сравниваю до и после вязки арматуры.
Пролеты по 3,6 и 2,0 м, в волне арматура 12 мм, сверху – сетка из проволоки толщиной 5 мм, с ячейкой 100×100 мм. Снизу волны закрыл обрезками газоблока и загерметизировал щели монтажной пеной, одного баллона хватило на 70 м². Настил опирается только на внешние стены и на несущую стену посередине. Плиту заливал бетононасосом, толщина перекрытия – 130 мм, площадь 76 м², ушло около 7 м³ раствора (М300). Через несколько часов можно было срезать бугры, ориентируясь на правило, на следующий день смочил плиту и отшлифовал.
Систему теплого пола обычно монтируют в чистовой стяжке, но при желании можно совместить теплый пол и монолитное перекрытие по профилированному листу.
Тоха71
Есть ли возможность монтажа труб ТП прямо в заливаемую плиту? Не ослабит ли такое перекрытие наличие в ней труб ТП? И если можно, сколько толщины добавить под 20 трубу? Я так понял, что ТП надо располагать между слоями армирования, чтобы верхний слой арматуры в бетоне не «утопить» для его нормальной работы? Хотелось бы один раз постараться и залить бетон ровно, чтобы остался только финишный наливной пол и не пришлось нагружать плиту дополнительной стяжкой.
Способ имеет право на жизнь, при условии увеличения толщины перекрытия и наличия определенного опыта.
Winder
Добавьте 20 мм, за счёт того, что плита будет толще, прочность ее увеличится, что скомпенсирует ослабление от труб. Сами трубы нужно расположить примерно по центру плиты. А вообще, закладывать ТП в перекрытие имеет смысл только в том случае, если уверены, что сможете залить плиту очень ровно, чтобы потом стяжкой не пришлось выравнивать. Если стяжка все равно будет, то проще в ней ТП разместить.
Если дом сезонного проживания и отапливаться в холода будет периодически, то на профлисте будет образовываться конденсат, как, впрочем, и на других поверхностях. В такой ситуации поможет утепление.
Winder
Решение для такого потолка – вспененный полиэтилен толщиной 5-10 мм с тщательным проклеиванием швов, между потолком и перекрытием.
В помощь всем, кто собирается заливать облегченное монолитное перекрытие по профилированному листу без балочного каркаса, Winder выложил сводную таблицу. Она незаменима, когда нет проекта и сделанных профессионалами расчетов. Нагрузочная способность приведенных перекрытий составляет 550 кг/м².
Также умелец поделился схемами перекрытия.
Что касается экономичности, в плане финансов такое перекрытие обойдется практически столько же, сколько пустотные плиты, возможно и несколько дороже. Тем не менее, это адекватная альтернатива пустоткам, если есть проблемы с подъездом тяжелой техники.
Unogroup
Я строюсь на участке, застроенном со всех сторон, туда и миксер с трудом заезжает, а о платформе с краном можно и не мечтать. По сравнению с грузовым вертолетом, чтобы доставить плиты на последние 40 метров и положить, монолитное перекрытие по профлисту копейки стоит.
Расчет металлической балки перекрытия
Бывают случаи, когда деревянные балки для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.
В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба.
Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.
Исходные данные
Условия эксплуатации:
Длина пролета (L) – расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.
Шаг балок (Р) – шаг по центру балок, через который они укладываются.
Вид перекрытия – в случае, если на последнем этаже Вы жить не будете, и он не будет сильно захламляться милыми Вашему сердцу вещами, то выбирается “Чердачное”, в остальных случаях – “Междуэтажное”.
Длина стены (Х) – длина стены, на которую опираются балки.
Характеристики балки:
Длина балки (А) – самый большой размер балки.
Вес 1 п.м. – данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).
Расчетное сопротивление Ry – данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:
- С235 – Ry = 230 МПа;
- С255 – Ry = 250 МПа;
- С345 – Ry = 335 МПа;
Но обычно в расчете используется Ry = 210 МПа для того, чтобы обезопасить себя от разного рода “форс-мажерных” ситуаций. Все-таки в России живем – привезут металлопрокат из стали не той марки и все…
Модуль упругости Е – этот параметр зависит от вида металла. Для самых распространенных его значение равно:
- сталь – Е = 200 000 МПа;
- алюминий – Е = 70 000 МПа.
Нагрузка:
Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие.
Цена за 1 т – стоимость 1 тонны металлопроката.
Результат
Расчет по прочности:
Wтреб – требуемый момент сопротивления профиля. Находится по сортаменту (есть ГОСТах на профили). Направление (х-х, y-y) выбирается в зависимости от того, как будет лежать балка. Например, для швеллера и двутавра, если Вы хотите их поставить (т.е. больший размер направлен вверх – [ и Ι), нужно выбирать “x-x”.
Расчет по прогибу:
Jтреб – минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и Wтреб.
Другие параметры:
Количество балок – общее количество балок, которое получается при укладки их по стене X с шагом P.
Общая масса – вес всех балок длиной А.
Стоимость – затраты на покупку металлических балок перекрытия.
Сбор нагрузок
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
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.
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
Основная часть работы
Схема монолитного перекрытия.
- армирующий прут А500С;
- проволока;
- раствор 400-500 марки (1 цемента, 3 песка, воды по необходимости);
- лопата штыковая;
- лопата совковая;
- полиэтиленовая пленка;
- вода;
- лом.
Создание армирующей части.В такого рода перекрытиях уже не требуется использование двойной обрешетки, а достаточно одинарной. Обрешетка делается с шагом в 0,5 м и закрепляется на уровне середины плиты (при двойной обрешетке нижняя прокладывается на уровне 25 мм от опалубки и столько же сверху, но тут следует выбирать нейтральный вариант). Для ее закрепления потребуется использовать металлические скобы, которые можно изготовить вручную из того же прута (ее можно рассчитать отдельно как 0,4*площадь/4). Все связи производятся мягкой проволокой намертво. После окончания крепления следует проверить арматуру на подвижность – по возможности она не должна приводиться в движение.
Заказ раствора. Не стоит даже пытаться делать его своими руками, т.к. заливку желательно производить за один раз. Причиной для этого служит равномерность застывания – если этого не будет, то износ может быть более скорым. Раствор должен быть марки 400-500, но не ниже, т.к. прочность все равно потребуется, несмотря на балочные перекрытия
Когда производится расчет, следует уделить внимание одному аспекту – в один автомиксер входит в среднем 8-9 м³ раствора. Также следует позаботиться, чтобы миксер был с рукавом для подачи на второй этаж
Расчётная схема перекрытия по металлическим балкам.
Во время заливки желательно иметь одного или двух помощников, чтобы не прерывать процесс. Они должны будут перепахивать раствор, чтоб выпустить попавший воздух. Меньше воздуха – меньше поводов для тревоги. Но при этом не стоит забывать про уложенный в п.5 толь, который не должен быть поврежден. Заливка производится в постоянном движении, чтобы не создавать лишнюю нагрузку на несущие конструкции. К тому же это обеспечит равномерность работы и возможность помощникам делать свое дело независимо и максимально эффективно. Если делать все правильно, то заливка осуществляется за полдня.
По завершению работы следует все накрыть полиэтиленовой пленкой и оставить на 28 дней. При этом следует регулярно смачивать плиту водой.
Спустя месяц поддерживающая система удаляется, при помощи лома демонтируется опалубка, полиэтилен убирается вручную и можно любоваться основной частью работы.
Завершающий этап
На этом этапе следует позаботиться о том, чтобы спрятать двутавры. Для этого есть 2 варианта развития – использование любой строительной смеси (что сделает почти весь расчет на экономию тщетным), либо подвесной\натяжной потолок. Чаще всего в загородных домах в данном случае используют именно подвесной потолок из гипсокартона, т.к. его будет очень удобно смонтировать, при этом совершенно не пострадают габариты комнаты. Также будет очень удобно с проводкой, т.к. балки вполне можно просверлить без ущерба для прочности.
