Усиление металлических балок перекрытия /инструкция с фото

междуэтажные‭ ( ‬разделяющие жилые этажи,‭ ‬включая и мансардный‭)‬,‭ ‬подвальные‭ ( ‬отделяющие подвал от жилого этажа‭), цокольные‭ (‬отделяющие жилой этаж от холодного подполья‭) ‬и чердачные‭ (‬отделяющие жилой этаж от неотапливаемого чердака‭)‬.‭

Замена ветхих перекрытий

Чаще прибегают к полной замене старых перекрытий. Конечно же, на глаз не определить несущие способности существующих конструкций, и нужно делать расчеты, но как правило именно замена ветхих перекрытий на новые и является единственным безопасным вариантом при ремонте в старом фонде.

В строениях старого фонда, в основном, использовались перекрытия двух типов: с металлическими несущими балками, обычно это двутавры разного сечения и с деревянным и несущими балками из бруса или бревна. Несущие балки монтировались с шагом от 0,8 до 1,5м., пространство между ними, так называемый «накат» выполнялся из деревянных досок или горбыля большого сечения. Большинство домов старого фонда в Москве реконструировалось и перестраивалось, поэтому встречаются комбинированные перекрытия из деревянных и металлических балок.

Причиной деформации как металлических так и деревянных балок перекрытий в домах старого фонда является неправильная влажность и тепловой режим, протечки, изначально неправильный конструкционный расчет. Это и многое другое приводят к грибковым поражениям древесины балок, то есть к гниению, и к медленному разрушению с потерей несущей способности. Как правило гниение балок обнаруживает себя в местах захода их в стены а так же посередине.

При обследовании конструкций для составления технического заключения, особое внимание необходимо обращать именно на эти места.

Металлические балки под воздействием выше перечисленных факторов поддаются коррозии вплоть до потери несущей способности, чаще это происходит в местах санузла, ванны и кухни.

Большой возраст домов старого фонда и неблагоприятные факторы, которым за это время балки подвергались, приводят к потери несущей способности, частичным разрушениям или повреждениям здания. Кроме того, большее количество существующих балок перекрытий в жилье старого фонда не соответствует требованиям современных СНиП, поэтому почти всегда, выполняется замена перекрытий или их усиление.

Причины ослабления балок

Необходимость укрепления балок может возникнуть в ряде случаев:

  • естественный износ правильно установленного изделия;
  • повреждение балки вследствие ошибок при изготовлении и монтаже;
  • изменение назначения помещения, связанное с усилением нагрузки на перекрытия.

Рассмотрим данные причины подробнее. Итак, балка может прийти в неудовлетворительное состояние вследствие воздействия разных факторов, в том числе повышенного уровня влажности, резких температурных перепадов, в результате жизнедеятельности вредителей, а также простого физического износа с дальнейшим появлением трещин.

Не следует сбрасывать со счёта недобросовестность или некомпетентность строителей. Хозяин дома не в состоянии проверить качество и правильность установки элементов скрытого монтажа. Проблемы выявляются позже — уже в процессе эксплуатации помещения при ходьбе на верхнем этаже полы вибрируют или скрипят.

К основным ошибкам на этапе изготовления и монтажа балок относятся следующие:

  • применение недостаточно или неверно просушенной древесины. После высыхания таких балок они покрываются трещинами;
  • использование слишком тонкого бруса, что приводит к вибрации балок;
  • слишком большие пролёты между балками;
  • сборка балок из нескольких частей.

Если же идёт речь об изменении назначения помещения — к примеру, чердак планируется превратить в мансарду или жилой блок, то в данном случае нагрузки на перекрытие увеличатся. Очевидно, это потребует увеличения несущей способности балок.

Определить необходимость укрепления балок может неспециалист. Основным показателем при этом, кроме упомянутых вибраций или видимых повреждений, служит уровень прогиба, возникающего как под нагрузкой, так и под собственным весом балки. Прогиб может увеличиться после наращивания нагрузки — установки паркета на верхнем этаже или после завоза мебели. В таком случае балки начинают провисать, что не только чревато вибрацией перекрытий, но и может угрожать их обрушением.

Читайте также:  Монолитная плита перекрытия своими руками

Предельно допустимый прогиб балки несложно рассчитать самостоятельно. Самая простая методика — это вычисление показателя в зависимости от длины балки. В частности, уровень прогиба не должен превышать примерно одной трёхсотой части от длины изделия. К примеру, если прогиб составляет 8–10 миллиметров при длине балки в 2,5 метра — это норма. Если же он оказался большим, то, значит, пришло время укрепить или заменить балку.

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Иногда в частном домостроении применяется такой вариант перекрытий – монолитное железобетонное, опирающееся на металлические балки (спаренные швеллеры, двутавры, труба квадратная и т.д.). Плюсами такого перекрытия является то, что за счет довольно часто расположенных балок (от 1 м до 2,5 м в среднем) само перекрытие можно сделать довольно тонким (но не менее 50 мм). Армируется такое перекрытие в один слой, что тоже дает немалую экономию.

Основным минусом является то, что по требованиям пожарной безопасности металлические конструкции нужно покрывать специальным огнезащитным составом, а это недешевое удовольствие.

В данной статье мы рассмотрим два вопроса: как выполнить железобетонное перекрытие и как подобрать металлические балки.

С чего следует начать? С анализа перекрытия в плане. Допустим, у нас перекрытие размером 4х8 м. Рациональней расположить балки вдоль короткой стороны плиты, т.е. длина балок будет 4 метра (не считая глубины опирания на стены). Чем короче балка, тем меньше металла мы на нее потратим, и тем реже эти балки можно расставить. Конечно, это не жесткое правило, а просто рациональный совет.

Далее необходимо собрать нагрузки на 1 м 2 перекрытия. Как собирать нагрузки, подробно изложено в статье «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома». При этом учитывается:

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

– временная нагрузка на перекрытие,

– нагрузка от веса перегородок (желательно балки располагать под перегородками, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на облегченное перекрытие),

– нагрузка от веса полов,

– собственный вес перекрытия.

Затем нужно задаться шагом металлических балок. Здесь на первый план выходит монолитное перекрытие. Если сделать шаг балок слишком частым, мы рискуем вызвать перерасход как металла, так и железобетона. Если расстояние между балками, наоборот, слишком большое, это вызовет увеличение арматуры в плите, увеличение толщины этой плиты (при этом значительно возрастет нагрузка на балки), а значит увеличится и сечение балок. Поэтому всегда перед началом расчета нужно анализировать и подбирать оптимальное расстояние между балками перекрытия. Изложенные ниже расчеты применимы при условиях: между всеми балками должно быть одинаковое расстояние; должно выполняться условие L 1/ L 2 > 2, где L 1 – длина балки, L 2 – расстояние между соседними балками.

В принципе, есть несколько путей расчета перекрытия такого типа.

Первый путь (более трудоемкий, особенно без достаточного опыта, но иногда необходимый). Можно задаться профилем металлических балок (допустим, у вас уже есть в наличии металл конкретного профиля); затем, задавшись толщиной перекрытия и шагом балок, можно собрать нагрузки и выполнить расчет балки. При этом, выполняя расчет, вы за несколько подходов можете определить максимально допустимое расстояние между балками, при котором выполняются условия прочности и деформативности. После этого можно перейти к расчету перекрытия и определить его толщину и армирование. Если все прошло – хорошо. Если толщина оказалась большей, чем вы задавали, расчет нужно будет повторить с начала – пока не сойдутся все части задачи.

Второй путь. Расчет начинается с железобетонного перекрытия. Задаемся шагом балок и толщиной плиты, собираем нагрузки и выполняем расчет плиты. При необходимости, корректируем шаг балок и толщину плиты до наиболее экономичных результатов. Собираем нагрузку на балку с получившегося пролета и подбираем сечение балок.

Второй путь мы рассмотрим на примере.

Монолитное перекрытие по металлическим балкам

Расчет ведется для условно выделенной полосы плиты шириной 1 м.

Необходимо перекрыть помещение размером в плане 6х10 м. Над перекрытием будут жилые комнаты – временная нагрузка 150 кг/м 2 . Материалы плиты: бетон класса В15, расчетное сопротивление бетона Rb = 7,7 МПа, арматура горячекатаная периодического профиля класса А400С, расчетное сопротивление арматур ы Rs = 365 МПа.

Минимальная толщина перекрытия должна быть больше, чем L /35, где L – расстояние между балками.

Задаемся шагом балок – 2,5 м, направление балок – вдоль короткой стороны помещения, толщина ж.б. перекрытия – 80 мм (что больше, чем 2,5/35 = 0,071 м = 71 мм), расстояние от нижней грани плиты до рабочей арматуры – 35 мм.

Читайте также:  Где применяются двутавровые металлические балки?

Особенности

В подобных разделяющих этажи плитах важнейшую роль играет каркас, собираемый из металлических составляющих и расчёт возникающих нагрузок. В зависимости от величины нагрузки выбирается вид создаваемой межэтажной перегородки. Они могут быть следующих видов:

  • Монолитная, на основе силового каркаса из металла.
  • Деревянное перекрытие по металлическим силовых элементам.
  • Железобетонные сборные основания из плит.

Каждая разновидность имеет свои собственные плюсы и минусы. Однако, из всех названных типов деревянные будут как самыми легкими, так и наименее прочными. Если говорить об остальных двух типах, то монолитное основание по балкам из металла будет несколько сложнее собрать, но, оно позволит избежать использования тяжелой подъемной техники. Основания из железобетона будут собираться быстрее, но, использования тяжелого крана не избежать.

Как выявить повреждения деревянных балок?

Обнаружить дефекты балочного перекрытия можно несколькими способами:

  • визуальный осмотр балки. Самый простой и надежный способ. Применим в том случае, если балки открыты. Чтобы удостоверится в том, что балка прослужит еще не один десяток лет нужно провести по ней отверткой с нажимом. Если остается слегка видимый след, значит все в порядке. Если отвертка оставляет бороздку – балка нуждается в ремонте. И чем глубже бороздка, тем быстрее нужно приступать к ремонтным работам;
  • выявление внешних признаков деформации — проседание (провисание) балочного перекрытия заметно даже под отделкой;
  • простукивание. Если от удара слышен глухой звук, это означает, что балка нуждается в ремонте, т.е. она теряет свою несущую способность. Подтвердить подозрения можно путем высверливания отверстия в балке. Далее по нему можно оценить качество деревянного перекрытия.

Особенно важно оценить состояние деревянных перекрытий в местах примыкания к стене. Большинство случаев повреждения приходится именно на эти места.

Деформация балок и лаг

В классическом случае применения балок межэтажного перекрытия и лаг полов второго этажа, конструкция будет иметь следующий вид:

  1. Балки перекрытия из цельного дерева, прямоугольной формы, без сочленений (сечение зависит от длины пролета – ширины комнаты) являются основой конструкции межэтажного перекрытия;
  2. Торцы балок закреплены в массив противоположных несущих стен и зафиксированы при помощи металлических шпилек или на саморезах и металлических перфорированных крепежных элементах;
  3. Поверх балок установлены лаги пола второго этажа. Они установлены перпендикулярно балкам на одинаковом расстоянии и имеют форму и сечение, обеспечивающие надежное крепление досок чистового пола;
  4. Пространство между балками и лагами заполнено утеплителем для шумо- и теплоизоляции помещений.
Деформация балок и лаг

Конструкция межэтажного перекрытия

В такой конструкции, рассчитанной на полезную нагрузку в 400-450 кг на 1 квадратный метр, естественным считается деформация на прогиб в 1/300 длины балки. Проще говоря, при длине балки в 6 метров прогиб балки максимально может иметь величину около 2 см. Если балка прогнулась на большее значение, конструкция требует дополнительного усиления и укрепления.

Сами балки выдерживают на себе два вида нагрузки: первая – это статическая нагрузка от веса остальных элементов перекрытия и установленных предметов мебели и оборудования на них. Вторая — динамическая нагрузка — возникает от перемещения по поверхности пола второго этажа людей и временной установки мебели в центральной части, когда балки и лаги имеют наибольшую нагрузку.

Выдерживать различные виды нагрузок и не поддаваться деформации конструкции межэтажного перекрытия помогают правильно подобранные материалы, их качество, и метод установки, в том числе расстояние между балками и лагами.

Деформация балок и лаг

Зависимость (в милиметрах) сечений лаг и шагов между ними от толщины половых досок

Оптимальным считается двутавровая форма составных лаг для пола и составная форма балок для межэтажного перекрытия. При этом, для любых видов лаг и балок, основным видом деформации, влияющим на всю конструкцию дома, выступает прогиб в центральной части. И именно поэтому чаще всего осуществляется усиление балок и лаг, расположенных в центре.

Читайте также:  Виды плит перекрытий, особенности их применения

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ усиления опорных участков балок, включающий подготовку поверхности, ее обработку адгезионным составом, проведение в случае необходимости ремонтных работ, отличающийся тем, что усиление осуществляют за счет крепления к опорным участкам балки, по крайней мере, с одной стороны относительно поперечного сечения балки гофрированных металлических листов с постоянными параметрами гофров или переменно-гофрированных металлических листов, расположение гофров может быть поперечным или наклонным, во все или только в некоторые полости, образованные между гофрированными листами и балкой, нагнетают или не нагнетают дефектоустраняющий раствор.

2. Способ усиления опорных участков балок по п.1, отличающийся тем, что на опорных участках балки устраивают дополнительные внутренние и/или наружные усиливающие элементы, шаг и направление которых согласовывают с шагом и направлением гофров металлических листов.

3. Способ усиления опорных участков балок по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве нагнетаемого дефектоустраняющего раствора применяют цементно-песчаную смесь, обладающую после затвердения несущей способностью.

4. Способ усиления опорных участков балок по п.1 или 2, отличающийся тем, что балку усиливают поясными и/или торцевыми элементами.

Коротко о главном

Половые лаги и балки перекрытия между этажами могут оказаться недостаточно надежными из-за ошибок, допущенных при строительстве дома, а также вследствие старения древесины, её порчи, увеличения нагрузки на несущие конструкции. Они начинают прогибаться, что со временем может привести к обрушению перекрытий. В таких случаях необходимо срочно решать, как усилить пол в деревянном доме. Для этого применяют разные способы: укрепляют балки деревянными и металлическими накладками, армируют углеволокном, устанавливают стальные фермы и вертикальные подпорки или увеличивают количество лаг. Какой из них выбрать, решают в индивидуальном порядке в зависимости от трудоемкости способа, его стоимости, необходимости демонтировать внутреннюю отделку.

Оценок 0

Прочитать позже

Первое знакомство с двутавром

Что собой представляет двутавр? Это профиль, сечение которого по форме напоминает букву «Н». Такое решение самым благоприятным образом отразилось на характеристиках изделия. Например, если сравнивать двутавр со стандартными конструкциями квадратного сечения, то его жесткость и прочность выше в 30 и 7 раз соответственно. Наиболее распространенными считаются металлические изделия, однако такие конструкции также изготавливают и из дерева.

Первое знакомство с двутавром

Этот профиль очень часто используется при монтаже перекрытия и возведении мостовых сооружений. Кроме того, встретить двутавровые балки можно в автомобильной промышленности, вагоностроении, еще они незаменимы, если речь идет об армировании шахтных стволов. Основными характеристиками этого вида металлопроката считают высоту самого двутавра, ширину, среднюю толщину, а также радиус закругления полок. Еще учитывается и радиус внутреннего закругления. Все эти показатели и определяют дальнейшее применение элемента. Например, для поверхностных путей используют балки серии М с уклоном внутренних граней полок равным 12°. Если речь идет о прокате серии С, применяемом для армирования шахтных стволов, то этот параметр увеличивается и составляет 16°.

В каких случаях требуется крепление к стропилам

Необходимость прикрепить стропильные ноги к балкам перекрытия может возникнуть в следующих случаях:

  • Нужно увеличить площадь чердака. В такой ситуации укладывают перекрытия с выносом за пределы стен. Подобная потребность обычно возникает при строительстве мансардных крыш, которые планируется использовать в качестве жилых помещений. Также вынос перекрытия за пределы стен может потребоваться при строительстве дома с террасой или верандой, расположенной под одной крышей с домом;
В каких случаях требуется крепление к стропилам

Вынос перекрытия за пределы стен позволяет увеличить площадь мансарды

  • Необходимо разгрузить стропило. В этом случае стропильная нога крепится обычно к мауэрлату, но для ее разгрузки используется подстропильная нога или стойка (иногда стойки и подстропильные ноги применяются одновременно). Они передают нагрузку от ската перекрытию.

Крепление балок перекрытия к стене, если на них укладываются стропила, осуществляется так же, как крепление мауэрлата — они просверливаются и фиксируются анкерами. Если же стены деревянные, для фиксации могут использоваться уголки и саморезы.

Закрепить балки на деревянных стенах можно стальными уголками

В каких случаях требуется крепление к стропилам

Далее рассмотрим оба варианта крепления.