Характеристика перекриттів та їх монтаж. Будівництво міжповерхових перекриттів у приватному будинку Як зробити перекриття зі швелерів

Одним з основних конструкційних елементів, що застосовуються для влаштування перекриттів горищ або приміщень другого поверху в основному в малоповерховому індивідуальному будівництві, є дерев'яна або металева балка, що виконує одночасно функції лаги підлоги та основи для кріплення стельових покриттів. Широкому поширенню балкових перекриттів сприяли невелика вартість вихідних будівельних матеріалівта можливість влаштування перекриттів без застосування вантажопідйомних механізмів.

Прогинання лаг

Заходячи в деякі, особливо старі, будинки навіть неозброєним оком можна помітити прогин стель другого, або, що буває рідше, підлоги першого поверху, що є наслідком неправильного розрахунку несучої здатностілаги чи перевищення допустимого навантаженняна перекриття. Як практика експлуатації багатоповерхових будинків будівлі першої половини 50-х років ХХ століття, де використовувалися дерев'яні міжповерхові перекриття, до 2000-го року величина прогину стель становила від 70 до 100 мм, що призводило до необхідності проведення капітальних ремонтівбудівлі з посиленням несучих елементів перекриттів І це за умови, що проводиться точний інженерний розрахунок навантажень та перерізу лаг на стадії проектування. А що говорити про індивідуальну забудову, коли розрахунок несучої здатності лаги проводився «на око» за порадою «грамотних» фахівців.

Дуже часто на величину прогину лаг впливає і якість матеріалу, що застосовується, надмірна вологість деревини, недостатня товщина металопрокату, з якого виготовлена балка, і ще безліч різних причин, що призводять до провисання, наприклад, перекриття другого поверху під навантаженням. Неправильний розрахунок несучої здатності може призвести не тільки до виникнення прогину лаги, а й повного руйнуванняконструкції та обвалення поверху вниз, причому коли цього ніхто не очікує.

Коли потрібно посилювати лаги?

Якщо господар будинку помітив провисання верхнього поверху, то перше, що необхідно зробити, провести нескладні вимірювання та оцінити стан конструкцій, величину статичного навантаження, щоб визначити величину провисання стелі або зміни кривизни підлоги для ухвалення рішення щодо необхідності посилення лаг.

Будь-які перекриття під дією власної ваги, статичного навантаження встановлених на них конструкцій та предметів прогинаються з часом. Допустима величина провисання приймається 1:300, тобто, якщо триметрова балка прогнулась на 10 мм, приводів для занепокоєння немає, але якщо ця величина більша, то необхідно вживати заходів щодо усунення деформації та посилення конструкції.

Посилення металоконструкцій

Металеві конструкції, використані як балки міжповерхового перекриття, можна посилити за допомогою додаткових виробівз металопрокату за допомогою зварювання або болтового з'єднання. Для цього розбирається поверхня підлоги або стелі, якщо необхідно, під балки перекриття заводяться регульовані підпірки для усунення деформації, і робиться посилення конструкції стандартними виробами з металопрокату необхідного перерізу, розрахунок якого виконується із застосуванням спеціальних таблиць та методик.

Посилення дерев'яних елементів

Існуючі конструкційні елементи дерев'яного перекриттяв залежності від їх стану можна посилити кількома способами:

За допомогою накладок із бруса, виконавши нескладний математичний розрахунок, коли з табличного значення перерізу необхідної балки перекриття забирається ширина існуючого бруса. Брус і балка скріплюються за допомогою болтів із металевими накладками, що перешкоджають руйнуванню деревини в місці кріплення та ослаблення конструкції. Існуюча балка піднімається домкратами до отримання рівної поверхніпідлоги, після чого накладка та балка скріплюються між собою;
Використовуючи як накладки металеві смуги товщиною 10 мм і шириною на 10-20% менше висоти бруса. Для запобігання деформації смуги та зниження міцності кількість кріпильних болтів має бути збільшена на 25% порівняно з дерев'яними елементами. Накладки встановлюються з однієї або двох сторін балки в залежності від величини навантаження на несучі елементипідлоги верхнього поверху;
Дерев'яні балки перекриття, пошкоджені комахами або гнильними бактеріями, можна посилювати за допомогою протезів, зварених з прутка у вигляді просторової ферми, або за допомогою зі швелера необхідного розміру. Швелер, що встановлюється як протез, підбирається зі стандартного ряду металопрокату, а для виготовлення просторової пруткової ферми потрібно виконати досить складний розрахунок міцності, який під силу лише кваліфікованому фахівцю.
Посилення несучої здатності міжповерхових конструкційможна виконати шляхом встановлення додаткової кількості балок, але ці роботи вимагають виготовлення отворів у несучих стінах, що у деяких випадках виконати важко.

Використовуючи металеві елементи для посилення несучих міжповерхових конструкцій, особливо це стосується зруйнованих частин, що підлягають видаленню, слід передбачити встановлення елементів, на які закріплюватимуться дошки верхнього поверху. Кріплення має бути надійним і довговічним, що виключає можливість розбовтування та появи скрипів.

Посилені у різний спосіблаги дозволяють збільшити вантажопідйомність несучих міжповерхових конструкцій та загальну безпекуексплуатації існуючих будівель без значних капіталовкладень та великого обсягу будівельних робіт.

Для міжповерхових або горищних перекриттіввикористовувати економічно невигідно. Наприклад, коли проліт занадто великий і тому для його перекриття потрібні дерев'яні балкивеликого перерізу. Або коли у Вас є добрий знайомий, який торгує не пиломатеріалом, а металопрокатом.

У будь-якому випадку не зайвим буде знати скільки може обійтися перекриття, якщо використовувати металеві балки, а не дерев'яні. І в цьому Вам допоможе цей калькулятор. З його допомогою можна розрахувати необхідний момент опору та момент інерції, які для підбору металевих балок для перекриття за сортаментами з умови міцності та прогину.

Розраховується балка перекриття на вигин як однопрогонова шарнірно-оперта балка.

Калькулятор

Калькулятори на тему:

Інструкція до калькулятора

Початкові дані

Умови експлуатації:

Довжина прольоту (L)- Відстань між двома внутрішніми гранями стін. Іншими словами, проліт, який перекривають балки, що розраховуються.

Крок балок (Р)- крок по центру балок, якими вони укладаються.

Перекриття- у разі, якщо на останньому поверсіВи жити не будете, і він не буде сильно захаращуватися милими Вашому серцю речами, то вибирається "Горищеве", в інших випадках - "Міжповерхове".

Довжина стіни (Х)- Довжина стіни, на яку спираються балки.

Характеристики балки:

Довжина балки (А)- самий великий розмірбалки.

Вага 1 п.м. - цей параметр використовується як би на другому етапі (після того, як Ви вже підібрали потрібну балку).

Розрахунковий опір R y -Цей параметр залежить від марки сталі. Наприклад, якщо марка стали:

С235 – Ry = 230 МПа;
С255 – Ry = 250 МПа;
С345 – Ry = 335 МПа;

Але зазвичай у розрахунку використовується Ry = 210 МПа для того, щоб убезпечити себе від різного роду"форс-мажерних" ситуацій. Все-таки в Росії живемо - привезуть металопрокат із сталі не тієї марки і все...

Модуль пружності Е- Цей параметр залежить від виду металу. Для найпоширеніших його значення одно:

сталь – Е = 200 000 МПа;
алюміній – Е = 70 000 МПа.

Значення нормативного та розрахункового навантаженьвказуються після їх збору на перекриття.

Ціна за 1 т- Вартість 1 тонни металопрокату.

Результат

Розрахунок за міцністю:

W потреб -потрібний момент опору профілю. Знаходиться за сортаментом (є ГОСТи на профілі). Напрямок (х-х, y-y) вибирається залежно від того, як лежатиме балка. Наприклад, для швелера та двотавра, якщо Ви хочете їх поставити (тобто. більший розмірспрямований вгору - [ і Ι ), потрібно вибирати "x-x".

Розрахунок по прогину:

J потреб -мінімально припустимий момент інерції. Вибирається за тими ж сортаментами і за тими ж принципами, що й W потріб.

Інші параметри:

Кількість балок- загальна кількість балок, яка виходить під час укладання їх по стіні Xз кроком P.

Загальна маса- вага всіх балок завдовжки А.

Вартість- Витрати на купівлю металевих балок перекриття.

Як правильно вибрати швелер для перекриттів, знаючи розрахунки його на вигин

При будівництві житлового будинку, гаража, літніх будиночківна дачній ділянці, інших будівель та споруд кожен стикається з необхідністю правильного розрахунку та монтажу перекриття. Перекриття є горизонтальною конструкцією, що знаходиться всередині будівлі, яка ділить його на суміжні приміщенняпо вертикалі (поверхи, горище тощо). Крім того, дана конструкція є несучою, тому що вона сприймає всі навантаження, що приходять від меблів, людей, обладнання та самого перекриття і передає їх або на стіни або на колони (залежить від типу споруди).

Види перекриттів та швелер для перекриття від APEX metal

За призначенням перекриття можна поділити на: цокольні, міжповерхові та горищні. Перші відділяють перший поверх будівлі від цокольного поверхучи підвалу. З назви другого виду випливає, що вони спрямовані на поділ між собою поверхів будівлі. Останні відокремлюють горищне приміщеннявід житлового будинку.

Залежно від конструктивних особливостейперекриття їх можна розділити на плитні та балкові. Плиткові перекриття найчастіше монтують у великогабаритних кам'яних будинкахіз використанням залізобетонних плит. Балочні перекриттянайчастіше використовуються для будівництва малоповерхових житлових будинків. Для їх монтажу можуть застосовуватися металеві або дерев'яні балки та матеріал наповнювач.

Розглянемо докладніше конструкції зі швелера для перекриття як несучу основу. Саме вони сприймають все навантаження, що припадає на підлогу другого поверху. Якщо для монтажу перекриття використовується П-подібний прокат, необхідно врахувати наступні моменти:

по-перше, його необхідно укладати вертикально, тому що момент опору перерізу в цьому напрямку в кілька разів перевищує значення моменту протилежному;
по-друге, схема їх укладання наступна – від середини перекриття профіль повинен бути розгорнутий у протилежному напрямку, оскільки центр ваги швелера не належить його стінці.

Отже, така схема укладання необхідна компенсації тангенціальних напруг. Слід пам'ятати, що швелери для перекриття схильні до згинальних напруг.

Розрахунок на вигин швелера від APEX metal, що використовується для перекриттів

Зробимо розрахунок швелера для перекриття виходячи з наступних умов. Є приміщення, розміром 6х8 м. Крок хлистів швелера перекриття становить р=2 м. Логічно припустити, що швелера слід укладати вздовж короткої стіни, що дозволить знизити максимальний згинальний момент, що діє на нього. Нормативне навантаження на один квадратний метрстановитиме 540 кг/м2, а розрахункова – 624 кг/м2 (відповідно до СНиП, враховуючи коефіцієнти надійності для кожної складової навантаження). Нехай швелер перекриття з кожного боку спирається на стіну завдовжки 150 мм. Тоді робоча довжина швелера складатиме:

Навантаження на один погонний метршвелера складе (нормативна та розрахункова відповідно):

qн=540∙р=540∙2=1080 кг/м=10,8 кН
qр=540∙р=624∙2=1248 кг/м=12,48 кН

Максимальний момент у перерізі швелера дорівнюватиме (для нормативного та розрахункового навантаження):

Мн = qн∙L2/8=10,8∙6,22/8=51,9 кН∙м
Мр = qр∙L2/8=12,48∙6,22/8=60 кН∙м

Визначимо необхідний момент опору перерізу за виразом:

Ry = 240 МПа - опір сталі С245, розрахунковий
γ=1 – коефіцієнт умов роботи

Розрахунок на вигин швелера – підбір перерізу та перевірка на жорсткість

За довідником (ГОСТ) підбираємо профіль швелера, який має момент опору більше за розрахунковий. У разі підходить швеллер 27П, Wx=310 см3, Ix=4180 см4. Далі необхідно здійснити перевірку на міцність та жорсткість на вигин швелера (прогин хлиста).

Перевірка на міцність:

σ=Мр/(γ∙Wx)∙1000=60∙1000/(1∙310)=193 МПа

Перевірка на жорсткість, вигин швелера де відносний прогин f/L повинен бути менше 1/150 і визначається за виразом:

Умова жорсткості забезпечується. Отже, даний швелера можна використовувати для перекриття за описаною схемою. Зменшити номер швелера можна, якщо хлист укладати з меншим кроком.

http://apex-metal.ru

1. Збір навантажень

Перед початком розрахунку сталевої балки необхідно зібрати навантаження, що діє на металеву балку. Залежно від тривалості дії навантаження поділяють на постійні та тимчасові.

власна вага металевої балки;
власна вага перекриття тощо;

тривале навантаження (корисне навантаження, що приймається залежно від призначення будівлі);
короткочасне навантаження ( снігове навантаження, приймається в залежності від географічного розташуваннябудівлі);
особливе навантаження (сейсмічна, вибухова і т.д. В рамках даного калькулятора не враховується);

Навантаження на балку поділяють на два типи: розрахункові та нормативні. Розрахункові навантаження застосовуються для розрахунку балки на міцність та стійкість (1 граничний стан). Нормативні навантаження встановлюються нормами та застосовується для розрахунку балки на прогин (2 граничний стан). Розрахункові навантаження визначають множенням нормативного навантаження на коефіцієнт навантаження за надійністю. У межах даного калькулятора розрахункове навантаження застосовується щодо прогину балки в запас.

Після того як зібрали поверхневе навантаження на перекриття, що вимірюється в кг/м2, необхідно порахувати скільки з цього поверхневого навантаження на себе бере балка. Для цього треба поверхневе навантаження помножити на крок балок (так звана вантажна смуга).

Наприклад: Ми порахували, що сумарне навантаження вийшло Qповерхн. = 500кг/м2, а крок балок 2,5м. Тоді розподілене навантаженняна металеву балку буде: Qраспр. = 500кг/м2 * 2,5 м = 1250кг/м. Це навантаження вноситься до калькулятора

2. Побудова епюр

Далі проводиться побудова епюри моментів, поперечної сили. Епюра залежить від схеми навантаження балки, виду спирання балки. Будується епюра за правилами будівельної механіки. Для найчастіше використовуваних схем навантаження і спирання існують готові таблиці з виведеними формулами епюр і прогинів.

3. Розрахунок по міцності та прогину

Після побудови епюр проводиться розрахунок за міцністю (1 граничний стан) та прогину (2 граничний стан). Для того, щоб підібрати балку за міцністю, необхідно знайти необхідний момент інерції Wтр і з таблиці сортаменту вибрати відповідний металопрофіль. Вертикальний граничний прогин fult приймається за таблицею 19 зі СНиП 2.01.07-85* (Навантаження та дії). Пункт2.а в залежності від прольоту. Наприклад, граничний прогин fult=L/200 при прольоті L=6м. означає, що калькулятор підбере перетин прокатного профілю (двутавра, швелера або двох швелера в коробку), граничний прогин якого не перевищуватиме fult=6м/200=0,03м=30мм. Для підбору металопрофілю по прогину знаходять необхідний момент інерції Iтр, отриманий з формули знаходження граничного прогину. І також з таблиці сортаменту підбирають відповідний металопрофіль.

4. Підбір металевої балки з таблиці сортаменту

З двох результатів підбору (1 та 2 граничний стан) вибирається металопрофіль з великим номером перерізу.

При будівництві житлових будівель та інших споруд кожен стикається з необхідністю правильного розрахунку та монтажу перекриття. Перекриття є горизонтальною конструкцією, що знаходиться всередині будівлі, яка ділить його на суміжні приміщення по вертикалі (поверху, горище і т.п.). Крім того, дана конструкція є несучою, тому що вона сприймає всі навантаження, що приходять від меблів, людей, обладнання та самого перекриття і передає їх або на стіни або на колони (залежить від типу споруди).

Види перекриттів

За призначенням перекриття можна поділити на:

цокольні - відокремлюють перший поверх будівлі від цокольного поверху чи підвалу
міжповерхові - спрямовані на поділ між собою поверхів будівлі
горищні. Перші. З назви другого виду випливає, що вони. Останні відокремлюють горищне приміщення від житлового будинку.

Залежно від конструктивних особливостей перекриття їх можна розділити на плиткові та балкові:

Плиткові перекриття найчастіше монтують у великогабаритних кам'яних будинках із використанням залізобетонних плит.
Балкові перекриття використовуються для будівництва малоповерхових житлових будинків. Для їх монтажу можуть застосовуватись металеві або дерев'яні балки.

Швелер для перекриттів

швелер необхідно укладати вертикально, тому що момент опору перерізу в цьому напрямку в кілька разів перевищує значення моменту в протилежному
схема укладання наступна – від середини перекриття профіль повинен бути розгорнутий у протилежному напрямку, тому що центр тяжіння швелера не належить його стінці

Така схема укладання необхідна компенсації тангенціальних напруг. Слід пам'ятати, що швелери для перекриття схильні до згинальних напруг.

Розрахунок на вигин швелера для перекриттів

Зробимо розрахунок швелера для перекриття виходячи з наступних умов. Є приміщення, розміром 6х8 м. Крок хлистів швелера перекриття становить р = 2 м. Логічно припустити, що швелер слід укладати вздовж короткої стіни, що дозволить знизити максимальний згинальний момент, що діє на нього. Нормативне навантаження на один квадратний метр складе 540 кг/м2, а розрахункове – 624 кг/м2 (відповідно до СНиП, враховуючи коефіцієнти надійності для кожного складового навантаження). Нехай швелер перекриття з кожного боку спирається на стіну завдовжки 150 мм. Тоді робоча довжина швелера складатиме:

L = l+2/3∙lоп∙2 = 6+2/3∙0,15∙2 = 6,2 м

Навантаження на один погонний метр швелера складе (нормативне та розрахункове відповідно):

qн = 540∙р = 540∙2 = 1080 кг/м = 10,8 кН
qр = 540∙р = 624∙2 = 1248 кг/м = 12,48 кН

Максимальний момент у перерізі швелера дорівнюватиме (для нормативного та розрахункового навантаження):

Мн = qн∙L2/8 = 10,8∙6,22/8 = 51,9 кН∙м
Мр = qр∙L2/8 = 12,48∙6,22/8 = 60 кН∙м

Визначимо необхідний момент опору перерізу за виразом:

Wтр = Мр/(γ∙Ry)∙1000, де

Ry = 240 МПа - опір сталі С245, розрахунковий
γ = 1 – коефіцієнт умов роботи

Тоді Wтр = 60/(1∙240)∙1000 = 250 см3

Підбір перерізу та перевірка на жорсткість швелера

За довідником (див. ГОСТ 8240-97 або ГОСТ 8278-83) підбираємо профіль швелера, який має момент опору більше за розрахунковий. У разі підходить швеллер 27П, Wx = 310 см3, Ix = 4180 см4. Далі необхідно здійснити перевірку на міцність та жорсткість на вигин швелера (прогин хлиста).

Перевірка на міцність:

σ = Мр/(γ∙Wx)∙1000 = 60∙1000/(1∙310) = 193 Мпа< Ry = 240 МПа, что подтверждает условие прочности

f/L = Мн∙L/(10∙Е∙Ix) = 60∙103∙620/(10∙2,1∙105∙4180) = 1/236<1/150