Все эти элементы важны, но они не смогут быть надежными без балок перекрытия. Именно поэтому данному элементу в строительстве уделяется большое внимание.
В статье расскажем о всех разновидностях балок перекрытия, каким требованиям они должны соответствовать, как правильно выбрать балочные элементы и сколько составляют средние цена на рынке РФ.
Разновидности балочных перекрытий
Для разных зданий и его частей используются разные виды балок. Чаще всего применяются элементы из дерева, металла, бетона и железобетона.
По материалу
Рассмотрим детальнее, какими могут быть балки перекрытий по материалам.
Деревянные
Такие балки применяются, в основном, в частном строительстве при возведении дома из бруса, бревен или каркасных домов. Древесина – материал экологически чистый, стоит недорого, имеет малый вес, поэтому, такие детали проще самостоятельно устанавливать.
Но для использования деревянных элементов имеются определенные ограничения – это длина пролета. Для межэтажных максимальная длина пролета равняется 5 м, а для чердачных не больше 6 м.
Больше информации о деревянных балках здесь.
Металлические
Эти балочные перекрытия тоньше, надежнее, срок их службы больше деревянных, но, несмотря на это используют их реже. Все потому что они тяжелее, имеют более низкие показатели тепло и звукоизоляции. При помощи металлических элементов можно делать пролеты длиннее 6 м, металл не горит, не гниет и не плесневеет, более прочный.
Но железные детали имеют высокую цену и большой вес, который требует применения техники. Металл редко применяют в частном строительстве, но он популярен при возведении многоквартирных зданий.
Более подробная информация о металлических балках в этой статье.
Бетонные и железобетонные
ЖБ элементы перекрытия экономически выгодны при возведении многоэтажных зданий и других крупногабаритных сооружений. Такие балки позволяют делать пролеты выше 7 м и являются высокопрочными. Единственный минус подобных конструкций – это использование тяжелой техники в виде подъемного крана.
В этой статье нашего сайта рассказывается детально о жб и бетонных балках.
По типу конструкций
Выделяют 4 конструкционных типа.
Фермы
Все чаще в строительстве применяют деревянные фермы, которые делают по технологии MiTek, разработанной канадскими специалистами. Это легкие, быстро собираемые и надежные конструкции. Выглядят они как две параллельные балки, скрепленные между собой раскосами при помощи железных зубчатых пластин.
Фермы – это балочные элементы, изготавливаемые в промышленных условиях. Для их производства используется древесина хвойных пород деревьев класса С-22 и С24. В этих элементах не нужно делать отверстия, у них решетчатая структура, что позволяет пропускать сквозь фермы трубы.
При помощи деревянных ферм можно перекрыть пролеты до 8 м длиной и выше. Они не скручиваются и не усыхают.
Подробно о фермах перекрытия можно узнать из этой статьи.
Ригели
Это несущая конструкция, устанавливаемая горизонтально и являющаяся основой под каркас, который собирают из балок. Ригели бывают:
- железобетонные;
- железные;
- деревянные.
Область применения у ригеля шире, чем у обычной балки, его иногда устанавливают на фундамент. При помощи данного элемента можно скрепить части конструкции, не опираясь на основание, соединяя их между собой. Буквальный перевод ригеля – выпрямитель, т.е. деталь, которая способствует выпрямлению и укреплению конструкции.
Двутавровые
Это профиль (металлический или деревянный), сечение которого напоминает букву Н, что делает его более прочным и жестким, чем балки квадратного сечения.
Двутавровые элементы часто используют при:
- строительстве мостов;
- при монтаже перекрытий;
- для армирования шахтных стволов.
Область их применения зависит от его длины, высоты, ширины, радиуса закругления поток и радиуса внутреннего закругления.
О двутавровых балках полная информация здесь.
Сдвоенные
Для усиления несущей способности конструкции применяют сдвоенные балки. Например, два деревянных бруса шириной 50 мм, скрепленные вместе, выдерживают большую нагрузку, чем один брус толщиной в 100 мм. Сдвоенные элементы «не играют» и становятся более прочными и жесткими, поэтому их часто используют для больших пролетов.
По роли в конструкции
Балки делятся по типу конструкции:
- Опорные конструкции представляют собой горизонтальные перекладины, закрепленные параллельно одна к другой. Они призваны поддерживать полы верхних этажей. Опорные элементы часто перекрывают помещение от одной стены до другой. Как правило, их оставляют открытыми, монтируют под потолками и обивают деревянными панелями. Опорные балки поддерживают при помощи деревянных блоков, установленных между ними.
- Несущие балки – это четырехгранный бревенчатый элемент, выполняющий роль опоры для потолков, полов и плоских крыш. Такие конструкции именуют лагами. Несущие элементы выполняют из дерева, они имеют прямоугольное сечение, где ширина равна 50-160 мм, высота 140-240 мм. Укладывают несущие детали на расстоянии от 0,6 м до 1 м. размер сечения зависит от планируемой нагрузки.
- Второстепенные балки – это цельные элементы, которые опираются на главные балки и наружные стены.
Виды перекрытий
Перекрытие – это горизонтальная несущая конструкция из балок, разделяющая здание по высоте на функциональные зоны или этажи и поддерживающая прочность всего строения. При строительстве дома применяют следующие виды перекрытий:
- цокольное или подвальное перекрытие;
- межэтажное перекрытие;
- чердачное перекрытие.
Чердачное перекрытие
Естественно, самые прочные – металлические балки в виде швеллера, уголка или двутавра, изготовленные из высокопрочной стали. Их лучше всего использовать для цокольного перекрытия, так как оно несёт наибольшую нагрузку. Из стальных балок можно устраивать длинные пролёты с большим расстоянием между балками. Они устойчивы к механическим повреждениям и гниению. Однако из-за большого веса с ними тяжело работать, а высокая цена металла увеличивает расходы на строительство.
Железобетонные балки перекрытия выдерживают большие нагрузки и подходят для строительства многоэтажных домов. Но для их монтажа понадобится специальная техника.
В основном при строительстве частных домов для перекрытий используют деревянные балки. Дерево – надёжный и экологически безопасный материал, который не навредит жильцам дома. Балки из дерева относительно недорого стоят и имеют небольшой, по сравнению с предыдущими видами вес, поэтому их легко устанавливать. Однако дерево огнеопасно, подвержено гниению и поражению короедом, поэтому требует предварительной обработки.
Требования по ГОСТу
Для того чтобы удовлетворить всем современным требованиям строителей к каждому типу балочных элементов предъявляются определенные требования.
При выборе железобетонных балок перекрытий важны следующие параметры:
- учитывается и подбирается прочность для каждого типа строений: для жилых домов и чердачных помещений максимальная нагрузка должна составлять 105 кг на кв.м, а для межэтажных перекрытий и цокольных этажей – 210 кг на кв.м;
- такой параметр, как жесткость, для межэтажных перекрытий должен быть равен 1/250, а для чердачных – 1/200;
- соответствовать требованиям и нормам ГОСТ должна тепло и звукоизоляция, при необходимости балки обшивают или подбирают для них подходящий наполнитель.
Размеры и форма балочных перекрытий должны соответствовать ГОСТ 24893.1-81. Марки железобетонных балок состоит из букв и цифр.
Три первые буквы и цифры обозначают сечение и ширину балки, например:
- БОП25 – балка прямоугольного сечения шириной 250 мм;
- БОВ38 – балка с консольным выступом шириной 380 мм.
Арабскими цифрами (1, 2, 3) обозначается несущая способность. Буквами – вид бетона (П – пористый заполнитель, Т – тяжелый бетон).
К дополнительным характеристикам относится следующее:
- проницаемость материала (Н – нормальная проницаемость, П – пониженная);
- сейсмостойкость – С;
- устойчивость к морозам – М (при зимней температуре ниже минус 40°).
Двутавровые производят двумя способами:
- способом сваривания;
- на прокатных станах.
Двутавровая конструкция специального назначения, имеющая маркировки К, С и М предназначена для укрепления подвесных путей и армирования стволов шахт.
Стальной тип изготавливается из сортового проката, используя такие ГОСТы:
- 19425-74 – специальный прокат;
- 8239-89 – обычный прокат;
- 26020-83 – с параллельными гранями;
- 8240-89 – для автомобильной промышленности;
- 1-90 – для вагоностроения;
- 11474-76 – обыкновенный стальной двутавр.
Самыми востребованными двутавровыми элементами являются:
- сталь 3 – производится из углеродистой стали, отличается высокой прочностью, долговечностью и устойчивостью к высоким нагрузкам;
- сталь 09г2с – имеет аналогичные характеристики с балкой сталь 3, способна выдерживать температурные нагрузки и имеет повышенные антикоррозийные свойства;
- балка металлическая сварная тоже очень популярна, но для того чтобы она долго и надежно служила, перед применением нужны тщательные расчеты по нагрузке.
Требования к деревянным балкам перекрытий регламентируются ГОСТ4981-87.
Материал для изготовления деревянных элементов должен соответствовать следующим требованиям и быть:
- прочным, чтобы выдерживать большие нагрузки (как постоянные, так и переменные);
- жестким, чтобы иметь способность сопротивляться изгибу;
- устойчивым к огню;
- обладать хорошей тепло и звукоизоляцией.
Маркировка деревянных балочных элементов зависит от вида используемой древесины – цельной или клееной, а также от количества черепных брусков:
- БЦ – балка из цельной древесины;
- БК – балка из клееной древесины;
- цифры 0, 1 и 2 – количество черепных брусков.
Например:
- БЦ0 – элемент из цельной древесины без черепных брусков;
- БК1 – элемент из клеевой древесины с 1 черепным бруском.
Составные балки
В тех случаях, когда требуются конструкции, жесткость и несущая способность которых превышает возможности прокатных профилей, используют составные балки. Они могут быть сварными и клепаными, но последние применяют исключительно редко. Наибольшее применение получили балки двутаврового симметричного, реже несимметричного сечений. Такие балки состоят из трех элементов — верхнего и нижнего поясов, объединенных тонкой стенкой. Перспективными являются сечения в виде двутавров, в качестве полок которого используют прокатные тавры и холодногнутые профили.
Как сделать своими руками?
Деревянные двутавровые балочные перекрытия можно изготовить самостоятельно. Это позволяет сэкономить, а также сразу сделать балки нужного размера, чтобы не подгонять материл при установке.
В первую очередь нужно правильно выбрать материал, так как от древесины зависит качество элементов.
Брус. Самый лучший брус – это клееный, потому что он меньше деформируется, реже гниет и разбухает. Это долговечный и крепкий материл, но и он может впитывать влагу.- Лиственница – это идеальное дерево для изготовления балок. Благодаря своей смоле, лиственница при намокании становится только прочнее.
Для стойки подойдет плита OSB или многослойная фанера. OSB – более прочный и долговечный материал. Для скрепления бруса и стойки балок перекрытия жилого дома клей следует выбирать с нетоксичным составом.
Процесс сборки двутаврового вида
- Подготовить брусья нужного размера. Вдоль каждого бруса выпиливают пазы для закрепления стойки.
- Из плиты OSB выпилить вертикальные стойки. Кромки плит скашивают, чтобы стойка плотно вошла в паз бруса.
- Пазы в брусьях смазывают клеем. В паз нижнего бруса вставляется стойка, сверху накрывается вторым брусом, и вся конструкция плотно прижимается.
- Сборная конструкция оставляется до полного высыхания клея (согласно его инструкции).
Для более качественной стыковки элементов балки, на бруски накладывают швеллера и стягивают при помощи веревок или ремней до затвердения клея. После этого детали можно использовать для сооружения перекрытий.
Бистальные балки
Снижение металлоемкости может быть достигнуто за счет использования в одной конструкции двух различных марок сталей. Балки, выполненные из двух марок сталей, называют бистальными. В них целесообразно наиболее напряженные участки поясов выполнять из стали повышенной прочности с Ry = Ry1 (низколегированные стали), а стенку и малонапряженные участки поясов — из малоуглеродистой стали с Ry = Ry2.
В расчетном сечении такой балки при достижении в фибровых волокнах поясов σ = Ry1 в примыкающей к поясам зоне стенки напряжения достигнут предела текучести σw(y>|a|) = Ry1. Центральная часть стенки и пояса находятся в упругой стадии, периферийные зоны стенки — в пластической (условия ограниченной пластичности).
Авторы норм рекомендуют при расчетах прочности таких балок руководствоваться одним из двух критериев.
— Предельных пластических деформаций: пластические деформации допускаются не только в стенке, но и в поясах; вводится ограничение на величину интенсивности пластических деформаций в стенке εip,w ≤ >εip,lim.
— Предельных напряжений в поясах балки: пластические деформации допускаются лишь в стенке; работа поясов ограничена упругой стадией σƒ ≤ > Ry1.
В зависимости от нормы предельной интенсивности пластических деформаций и расчетного критерия, бистальные балки классифицируют по четырем группам.
1. Подкрановые балки под краны с режимом работы 1К-5К (ГОСТ 25546-82), для которых расчеты на прочность выполняют по критерию предельных напряжении в поясе при расчетном сопротивлении стали поясов Rƒ = Ru / γu < Ry, здесь γu = 1,3.
2. Балки, воспринимающие подвижные и вибрационные нагрузки (балки рабочих площадок, бункерных и разгрузочных эстакад. транспортерных галерей и др.), — εip,lim = 0.1 %.
3. Балки, работающие на статические нагрузки (балки перекрытий и покрытий; ригели рам, фахверка и другие изгибаемые, растянуто-изгибаемые и сжато-изгибаемые балочные элементы), — εip,lim = 0,2 %.
4. Балки группы 3, но не подверженные локальным воздействиям, не имеющие продольных ребер жесткости, обладающие повышенной общей и местной устойчивостью, — εip,lim = 0,4%.
В группы 2…4 объединены балки, для которых расчеты на прочность выполняют по критерию ограниченных пластических деформаций.
Почему важно правильно выбрать тип?
От правильного выбора балочных перекрытий зависит прочность строения, так как эти несущие конструкции призваны распределять нагрузку верхних этажей, чердачных помещений, крыши. Это своеобразный каркас здания.
Поэтому важно правильно выбрать вид элемента, его сечение, рассчитать нагрузку на конструкцию, учитывая расстояние между балок, их размер, количество и расположение.
- Полые элементы подходят для сооружения перекрытий в небольших строениях: гаражах, сараях, маленьких навесах.
- Цельный брус подойдет для сооружения перекрытий в небольшом деревянном доме.
- Тавровые конструкции рассчитаны выдерживать нагрузку в производственных зданиях, многоэтажных дома.
- Двутавровые элементы используются на больших стройках, потому что способны выдерживать большую нагрузку на изгиб.
Выбирая балочные элементы, следует опираться на проектно-сметную документацию, в которой должны быть указаны:
- форма элемента и площадь его поперечного сечения;
- материал балки;
- способ монтажа.
Расчет несущей способности и прогиба деревянных балок: Инструкции +Фото и Видео
Расчет несущей способности и прогиба деревянных балок. Для строительства деревянного дома потребуется провести расчет несущей способности деревянной балки. Не менее важное значение в терминологии строителей уделяется определению прогиба. Без хорошего математического анализа каждого из параметров невозможно выстроить красивый и надежный дом из бруса. Именно по этой причине перед началом строительства очень важно, чтобы был правильно рассчитан прогиб балок из дерева.
Такие расчеты будут залогом того, что ваша постройка будет надежной и качественной.
Что требуется для правильного расчета?
Расчет деревянной балки на прогиб и несущей способности не такая простая задача, как может показаться кому-то вначале. Чтобы понять, какое количество досок вам потребуется, а также, какого они должны быть размера, следует потратить много времени, или же просто использовать специальную программу-калькулятор для расчета.
Для начала следует замерить пролет, который вы хотите перекрыть деревянными балками, а после уделить особое внимание способу фиксации. Очень важно, как глубоко будут заходить в стену фиксирующие элементы. Только после проведения всех подобных операций вы сможете заняться расчетом несущей способности и прогиба деревянных балок и остальных параметров, которые не менее важны при строительстве.
Длина
Перед началом расчета прогиба и несущей способности узнайте, какова длина каждой доски из дерева. Такой параметр определен длиной пролета, и все же это еще не все. Все подсчеты должны быть выполнены с определенным запасом.
Обратите внимание, что, если деревянные балки будут заделаны в стены, это будет влиять на их длину и остальные расчеты.
Материал
При проведении подсчета немаловажное значение имеет материал, из которого вы хотите построить дом. Если вы выбрали в качестве основного материала кирпич, доски должны будут быть вмонтированы в гнезда, и приблизительная глубина при этом должна быть от 10 до 15 см. если же речь идет о постройке из дерева, параметры, которые описаны в СНиП, кардинально меняются. В таком случае будет достаточно глубины в 7-9 см. Но учтите, что из-за этого изменится конечная несущая способность.
Если при монтаже будут использованы кронштейны или хомуты, то длина досок и бревен должна соответствовать проему. Если говорить проще, вам нужно рассчитать расстояние от одной стены до другой и тогда вы узнаете, какова несущая способность конструкции в целом.
Важно! При создании ската крыши за стены следует выносить бревна на 0,3-0,5 метра. Это обязательно нужно будет учитывать при подсчете способности конструкции противостояния различным нагрузкам.
Но не все зависит от того, что хочет воплотить архитектор, если дело касается одной лишь математики. Для обрезной доски допустима максимальная длина в 600 см., иначе несущая способность ухудшится и прогиб станет только больше.
Клееный брус
Не редкость, что у домов есть пролеты от 10 до 12 метров. Для осуществления этого используют клееный брус. Он бывает прямоугольным или двутавровым. Еще для надежности можно использовать опоры, и для этого идеально подойдут колоны или дополнительные стены.
Полезный совет! Большинство строителей, если требуется перекрыть длинный пролет, используют фермы.
Методология расчета – общая информация
При расчете деревянной балки на прогиб следует помнить, что для малоэтажного строительства не редкость использование однопролетных балок. Длина всех элементов может быть разной и в большом диапазоне. Чаще всего она зависит от того, какие параметры строения, которое вы хотите возвести.
Обратите внимание, что калькулятор на расчет деревянной балки на прогиб, который есть в конце этой статьи, даст возможность высчитать каждое из значений без временных затрат. Для использования программы введите все известные базовые данные.
В качестве несущих элементов конструкции используют деревянные бруски, у которых высота сечения от 14 до 25 см, а толщина от 5,5 до 15,5 см. Эти параметры используются чаще всего при расчете. Очень часто строители-профессионалы для усиления конструкции используют такое прекрасное дополнение, как перекрестная схема монтажа балок. Такая методика дает самые лучшие результаты при небольших временных и материальных затратах.
Если рассмотреть длину идеального пролета при выведении значения несущей способности деревянных балок, то ограничьте фантазию вашего архитектора параметрами от 2,5 до 4 метров.
Важно! Оптимальным вариантом сечения для деревянной балки считается та площадь, у которой соотношение высоты к ширине как 1,5 к 1.
Расчет прогиба и несущей способности
Хочется отметить, что за много лет строительства был выработан следующий алгоритм расчета, который используют чаще всего для расчета несущей способности деревянных балок: М/W В этой формуле значения переменных таковы:
- Буква М – это изгибающий момент, который измеряется к кг/с*м.
- W является значением момента сопротивления, и его единица измерения – это см 3 .
Расчет прогиба – это та часть, указанная выше формулы, и на этот показатель указывает переменная М. для того, чтобы узнать этот параметр, используют такую формулу: М=(ql 2 )/8
В этой формуле для расчета есть две основные переменные, но они и определяют какова будет несущая способность балки из дерева:
- Обозначение q указывает на нагрузку, которую доска в состоянии выдержать.
- А вот буква l является длиной одной из деревянных балок.
Обратите внимание, что расчет прогиба и несущей способности деревянной балки во многом зависит от выбранного материала и метода его обработки.
Насколько важны параметры расчета
Описанные выше параметры очень важны для прочности конструкции в целом. Все дело в том, что одно й лишь стойкости бруса не хватит для обеспечения надежной и долгой службы, так как со временем прогиб из-за нагрузки может возрасти.
как прописать продать земельный участок по доверенности
А он, в свою очередь, не просто будет портить красивый внешний вид перекрытия. Если этот параметр будет больше, чем 0,004 об всей длины перекрытия, то вероятность образования аварийного положения возрастает в несколько десятков раз.
Для чего нужен калькулятор
Установленный ниже калькулятор поможет рассчитать прогиб за пару секунд, а также несущую способность балки из дерева и многие другие параметры. С вас лишь требуется ввести данные, и вы мгновенно получите все расчеты по вашему будущему дому.
Цены на разные виды по РФ
Таблица расценок на балки двутавровые металлические с Н-образным сечением длиной 12 м:
| Наименование изделия | Цена за 1 м/п (руб) |
| №10 | 890 |
| № 10Б | 650 |
| № 12Б1 | 610 |
| № 12 | 900 |
| № 14Б1 | 750 |
| № 14 | 1050 |
| № 16 | 1290 |
| № 16Б1 | 930 |
| № 18Б1 | 1100 |
| № 20 | 1550 |
| № 20Б1 | 1850 |
| № 25Б1 | 2150 |
| № 30Б1 | 2750 |
| № 40 | 3200 |
Расценки на железобетонные:
| Наименование изделия | Размер (мм) | Масса (т) | Стоимость (руб.) |
| Б-2 | 1480х300х200 | 0, 22 | 1060 |
| Б-3 | 1840х300х250 | 0,25 | 1510 |
| Б-4 | 2160х300х300 | 0,49 | 1990 |
| Б-5 | 2650х300х300 | 0,6 | 2720 |
| Б-6 | 2780х600х300 | 1,2 | 6010 |
| Б-8 | 4250х600х450 | 2,88 | 11600 |
Деревянные двутавровые элементы с полками из сухого строганного бруса (до 6 м длиной) размером 65х45 (в зависимости от высоты изделия) стоят от 320 до 420 руб. за погонный метр.
Деревянные двутавровые элементы с полками из LVL бруса (до 13,5 м длиной) размером 64х39 и 89х395 (в зависимости от высоты изделия) стоят от 510 до 800 руб. за погонный метр.
Допустимая нагрузка
Важнейший показатель при выборе стройматериала для несущих конструкций – допустимая нагрузка на деревянную балку перекрытия. Этот параметр показывает, какую эксплуатационную нагрузку смогут выдержать элементы без утраты функциональных свойств.
Показатели допустимой нагрузки различаются в зависимости от расположения балок. Если они используются в качестве чердачного перекрытия, то постоянная нагрузка на элементы будет небольшой – в пределах 50 кг/м2. При этом эксплуатационная нагрузка будет 90 кг/м2. Для строений, где балки выполняют роль пола для второго этажа, нагрузка составляет 150 – 250кг/м2.
Однако это лишь усредненные показатели, которые нельзя применять в качестве объективных данных. Для каждого сооружения требуется профессиональный расчет, учитывающий все параметры нагрузки и прочие факторы влияния.
Классификация горячекатаного двутавра
По форме сечения горячекатаный двутавр разделяют на две группы: с уклоном внутренних граней полок (изготавливается по ГОСТам 8239-89 и 19425-74 для специальных видов) и с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83).
Двутавровая балка с уклоном внутренних граней полок
Продукция, производимая по ГОСТу 8239-89, имеет допустимый уклон граней не более 12%. Точность прокатки: повышенная («Б») и обычная («В»).
Балки специального назначения (ГОСТ 19425-74) используются для:
- «М» – сооружения подвесных путей (уклон внутренних граней полок не более 12%);
- «С» – армирования шахтных стволов (уклон может достигать 16%).
