Где применяются двутавровые металлические балки?

Обустройство балочного типа перекрытия очень важно осуществлять, ориентируясь на несущую часть изделия. Перекрытие по металлическим балкам, производится во время осуществления ремонта и возведении частных малоэтажных домов, производственных зданий и промышленных комплексов.

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.

Материал для балки

Эти балки изготавливаются из различного материала и в описание двутавровых балок составной частью входит запись, из чего они изготовлены. Наука, изучающая металлоконструкции в основном базируется на результатах практического испытания образцов балок. В результате все конструкторы пришли к выводу, что форма двутавра (Н) самая экономичная по расходу металла.

Материал для балки

Металл – сплав железа и углерода и другими примесями в определенных пропорциях, полученный плавлением в мартеновских печах. Стальные балки изготавливаются из металла групп А, Б и В. В описании маркируются балка двутавр Б 20.

Материал для балки

Группа «А» (Ст0, Ст1, Ст2, Ст3) для использования в конструкциях только с механической обработкой металла балки. Группы «Б», «В» по химическому составу может подвергаться электросварочному воздействию без потери прочности.

Материал для балки

Сталь поставляется горячекатаной – сортовой, фасонной, толстолистовой, тонколистовой, широкополосной и холоднокатаной – тонколистовой и проволоки. Для каждой партии необходимо составлять паспорт с указанием необходимых для расчетов данных, согласно государственным нормам и ГОСТ.

Материал для балки

Составлены таблицы с параметрами всех размеров двутавровых балок и данными для расчета несущей способности. За основной параметр принят момент инерции площади поперечного сечения относительно центра.

Материал для балки

Расчет стальных балок

Проектирование металлических конструкций любого сечения, обоснование принятия меньшего сечения (облегченние) проверками согласно СНиП (СП) металлоконструкций. Детальный расчет стальных балок, монтажных узлов и стыков всех основных видов:

  • Переменного под длине сечения
  • Подкрановые или кран-балки
  • Балки перекрытий и покрытий
  • Стальные перемычки над проёмами
  • Стропильные конструкции
  • Обрешётка по ограждающие конструкции
Расчет стальных балок

Проектирование металлических балок включает в себя:

Расчет стальных балок
  1. Рассмотрение конструктивной схемы:
    1. принятие расчётной схемы работы (разрезная, неразрезная)
    2. определение связей из плоскости изгиба
  2. Определение вида сечения балки
  3. Задание марки стали
  4. Проверка сечения — собственно сам расчёт расчет стальной балки
  5. Конструирование узлов опирания
Расчет стальных балок

Конструктивные схемы работы балок

Расчет стальных балок
Расчётная схема: а) Шарнирно-опертая балка (длина балки = расстоянию между опорами) б) Консольная балка (жестко-защемлённая балки водной опоре) в) Неразрезная балка (на одну балку приходится более 2-х опор)
По виду работы балки: а) Прямой изгиб (наличие связей при больших пролётах уменьшает сечение — тавровое сечение) б) Косой изгиб (для тавровых сечений: обычно требуется наличие связей из плоскости, не менее 2-х, при малый пролётах используется замкнутое сечение)  
Расчет стальных балок

Основные сечения стальных балок

Расчет стальных балок
Сечение конструкции Название / описания работы
Профильная труба Примеряется в качестве обрешетки, ветровых прогонов
  Швеллер Самый распространённый вид балки, экономично применять при профилированном настиле, который скрепляет её
  Двутавр Балочный — хорошо работает когда сосредоточенная нагрузка на балку передается через балку, которая является связью. Профиль дорогой но устойчивый. Применяется что бы уменьшить высоту перекрытия. Широкополочный — тяжелый вариант балки, применяется когда есть потребность уменьшить высоту балки по архитектурным соображениям
  ЛСТК Хорошо применять при пролётах до 2,0м. Нет программ для расчёта, сложный расчёт по СП Конструкции стальные тонкостенные
  Балка с перфорированной стенкой Минус — требуется изготовление балки на заводе (увеличивается стоимость) Плюс — при пролётах 9-13м, при относительно небольшой нагрузки (снеговая) и при больших объемах можно получается экономический эффект
  С гибкой стенкой балка применяется балка при пролётах 12-18м Легче балка по сравнению с устойчивой стенкой
Балка с устойчивой стенкой применяется балка при пролётах 12-18м.
Бистальная балка с устойчивой стенкой применяется балка при пролётах 12-18м при увеличенных нагрузках. Суть балки -пояса изготавливаются из высококачественной стали, а стенка из обычной
Расчет стальных балок

В общем расчет стальных балок из прокатного профиля, расположенного вертикально — самый простой алгоритм. Тут справляется простые программы. Но как дело доходит до сварных конструкций, то тут и передовой софт отстаёт. Нет множество проверок устойчивости стенки и пояса и при этом нет предупреждений явных. Так же к прогонам, расхоложенных на наклонной плоскости, при отсутствии профнастила, также требует хорошего понимания его работы.

Читайте также:  Демонтаж плит перекрытия: технология и особенности

Монтаж перекрытий по металлическим балкам

Алгоритм работ при монтаже такой конструкции, как перекрытие по металлическим балкам, следующий:

— необходимо убедиться, что высота балки находится в соотношении 1:16 к ширине пролета, а ширина швеллера составляет не менее одной третей ширины расчетного пролета; — выбрать балки, при соотношении сторон 7:5 они являются наиболее прочными; — к боковым граням балок фиксируем черепные бруски, сечение брусков должно составлять 60*60 или 50*50 мм; — затем размещают накат, состоящий из отдельных досок или плит OSB; поверх наката прокладывают слой утеплителя для дополнительной теплоизоляции и звукоизоляции; — и в последнюю очередь крепят по лагам настил из досок в несколько слоев или размещают только плиту OSB.

Стальные (металлические) двутавровые балки перекрытий

Двутавровая металлическая балка перекрытий обладает рядом неоспоримых преимуществ, только при одном недостатке — высокой стоимости. Металлической двутавровой балкой можно перекрыть большие пролеты со значительной нагрузкой, металлическая стальная балка негорюча и устойчива к биологическим воздействиям. Однако, металлическая балка может корродировать при отсутствии защитного покрытия и наличия в помещении агрессивных сред. При пожаре металлические балки "текут" и прогибаются — поэтому их необходимо закрывать теплоизоляционными еегорючими базальтовыми плитами.

Вес одного метра двутавровой балки можно посмотреть в таблице веса двутавровых балок

В большинстве случаев в самодеятельном строительстве при расчетах в вышеуказанной программе или других ей подобных, следует считать, что металлическая балка имеет шарнирные опоры (то есть концы не фиксированы жестко — например, так как в каркасной стальной конструкции). Нагрузку на перекрытие со стальными двутавровыми металлическими балками с учетом собственного веса следует расчитвать как 350(без стяжки) -500 (со стяжкой) кг/м 2

Шаг между двутавровыми металлическими балками рекомендуется делать равным 1 метру. В случае экономии возможно увеличение шага между металлическими балками до 1200 мм.

Таблица для выбора номера двутавровой металлической балки при различном шаге и длине прогонов

Общая нагрузка, кг/м2

Пролет 6 м. № двутавра при шаге, мм

Пролет 4 м. № двутавра при шаге, мм

Пролет 3 м. № двутавра при шаге, мм

1000 1100 1200 1000 1100 1200 1000 1100 1200
300 16 16 16 10 12 12 10 10 10

400

20 20 20 12 12 12 10 10 10

500

20 20 20 12 12 12 10 12 12

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.

Читайте также:  Как правильно утеплить перекрытие между этажами чердаком?

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.

Преимущества и недостатки металлических двутавровых балок

Металлическая двутавровая балка отличается высоким уровнем прочности, пространственной жесткости. При этом она имеет относительно легкий вес, приемлемую стоимость. Преимущества и недостатки металлических двутавровых балок определяются прежде всего их непосредственным назначением. Плюсы использования двутавров из стали заключаются в следующем:

  • оптимальные показатели прочности, износостойкости;
  • легкость монтажа. Изделия монтируются посредством сварки, болтовых соединений, заклепок;
  • способность выдерживать значительные нагрузки;
  • высокая степень механической прочности, огнестойкости.

Использование стальных двутавровых балок позволяет снизить общую массу готовой металлоконструкции, что в свою очередь существенно уменьшает нагрузку на фундамент и сокращает общие строительные затраты.

Двутавры производятся согласно требованиям ГОСТ, что гарантирует высокое качество готовых изделий. К недостаткам данного типа металлопроката относится большая емкость металла, а также увеличенный объем трудозатрат при производстве, повышающий конечную стоимость продукции. Заказать металлические двутавровые балки можно без труда в режиме онлайн.

Сращивание и усиление

Как нарастить деревянную балку перекрытия, если приобретенный вами брус имеет длину меньше необходимого пролета?

Первое и основное: при любом способе сращивания полученная балка будет иметь намного меньшую прочность, чем цельнодеревянная. Идеальным решением будет строительство дополнительной несущей стены с уменьшением пролета. Как вариант – под места сращивания устанавливаются подпорные колонны.

Сращивание и усиление

Подпорная колонна в середине пролета резко уменьшает нагрузку на изгиб.

Как удлинить деревянную балку перекрытия, если нагрузка на нее незначительна (например, наверху находится неэксплуатируемый чердак)?

Наиболее надежный способ – соединение двух брусьев без уменьшения толщины каждого из них. Элементы просто соединяются стальными шпильками с широкими шайбами внахлест; дополнительно усилить соединение можно, проклеив его казеиновым, альбуминовым клеем или обычным ПВА.

Сращивание нахлестом.

Сращивание и усиление

Важно: места сращивания при о тсутствии подпорных стен или колонн располагаются вразбежку, со смещением от балки к балке. В этом случае несущая способность перекрытия будет максимальной.

Еще одно неплохое решение – сооружение сборных балок из трех широких досок небольшой толщины (25 – 50 мм). И в этом случае соединения досок встык внутри каждой балки и между смежными балками располагаются вразбежку; доски проклеиваются по длине и дополнительно стягиваются шпильками.

Сборные балки из трех тонких досок.

Как усилить деревянные балки перекрытия при возросших требованиях к их несущей способности (например, при превращении холодного чердака в мансарду)?

Сращивание и усиление

Способов не так уж много:

  1. Возведение подпорных колонн или стен с уменьшением пролета;
  2. Подшивка к каждой балке дополнительной доски или бруса по всей длине, от стены до стены.

В последнем случае полезно знать одну тонкость:

  • Подшивка бруса того же сечения сбоку увеличивает несущую способность балки вдвое.
  • Увеличение высоты балки в 2 раза (подшивка такого же бруса снизу или сверху) увеличит несущую способность уже вчетверо.
Сращивание и усиление

Наращенные по высоте балки дают максимальное увеличение несущей способности.

Читайте также:  Заделка швов между плитами перекрытия на потолке – советы и методы

Так как укрепить деревянные балки перекрытия путем подшивки к ним дополнительной доски или бруса?

  1. Ставим в середине пролета под каждую вторую балку временные подпорки из бруса, убирая прогиб перекрытия.
  2. Свободные от колонн балки усиливаем накладками из бруса или доски. Расположение и толщина накладки выбирается с учетом расчетных нагрузок и высоты помещения; способ крепления – клеевой шов с дополнительной фиксацией шпильками с широкими шайбами или оцинкованными накладками.
  3. Переставляем подпорные колонны и повторяем операцию с оставшимися балками.

Любопытно, что значительно увеличить жесткость балок можно с помощью обыкновенной фанеры толщиной 18 – 22 миллиметра. Она нарезается полосами шириной, равной высоте балок, и после устранения прогиба перекрытия подпорными колоннами приклеивается к каждой балке с обеих сторон с фиксацией гвоздями или саморезами с шагом 15 – 25 сантиметров.

Сращивание и усиление

Разумеется, и здесь обязательна разбежка поперечных швов – и на каждой отдельной балке, и между смежными балками.

Балка с усилением фанерой.

Расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб

Замкнутые профили, какими являются квадратные, прямоугольные и круглые трубы, — это вариант для тех, у кого нет возможности использовать деревянные конструкции, но есть желание предать будущему сооружению хорошую эстетичность. Например, каркас козырька, сваренный из квадратных труб, выглядит более эстетично, чем тот же козырек, сваренный из уголков.

2. Инструкция к калькулятору

На данной странице Вам представлен калькулятор способный подбирать сечение квадратной трубы по прочности и деформациям. Другими словами, с помощью данного калькулятора Вы можете произвести расчет квадратной трубы на прогиб и изгиб по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные для строительных конструкций».

Рассчитать квадратную трубу можно для следующих расчетных схем:

  • Тип 1 — балка с одним пролетом с приложенной на нее равномерно распределенной нагрузкой.
  • Тип 2 — жестко защемленная консоль с равномерно распределенной нагрузкой.
  • Тип 3 — балка лежащая на двух опорах с выведенной консолью с одной стороны.
  • Тип 4 — однопролетная шарнирно опертая балка с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.
  • Тип 5 — то же самое, что и тип 4, только с двумя сосредоточенными нагрузками.
  • Тип 6 — консоль с жестким защемлением с приложенной на нее сосредоточенной нагрузкой.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Инструкция к калькулятору

Обращаю ваше внимание, что в нецелых числах необходимо ставить точку, а не запятую, то есть, например, 5.7 м, а не 5,7. Также, если что-то не понятно, задавайте свои вопросы через форму комментариев, расположенную в самом низу.

Исходные данные

Длина пролета (L) — пролет через который переброшена балка или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки, опирающейся на 2 опоры.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается квадратная труба. Рассчитать их можно с помощью следующих материалов:

Fmax — максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Максимальный прогиб для некоторых конструкций согласно СНиП.

Усиление армированием

Армировать можно монолитные перекрытия, которые создаются на месте, а также готовые плиты перекрытия.

Усиление армированием

Для этого устраивается отверстие в железобетонной плите перекрытия в зоне расположения пустотного канала. То есть пробивается полка и монтируется арматурный каркас. Такое укрепление решает сразу две задачи: производится дополнительное усиление с помощью армирования и увеличивается высота сечения изделия, так как поверх перекрытия устраивается набетонка.

Площадь соприкосновения старого и нового бетона увеличивается. Для обеспечения способности к их совместной деформации поверхность плиты требуется тщательно очистить. В большинстве случаев для этой цели сначала используется продувка сжатым воздухом, а затем – промывка струей воды. Что позволяет одновременно увлажнить поверхность, подготовив ее к заливке бетоном. Во время промывки важно не избегать образования луж воды.