Металлических балок перекрытия усиление: Усиление металлических балок, ферм и прогонов — ТехЛиб СПБ УВТ

Содержание

Усиление металлических балок и прогонов производственных зданий

Металлические балки и прогоны обычно применяются в многоэтажных производственных зданиях и в различных этажерках химической промышленности (рис.3.9).

 

Рис.3.9. Типы сечений металлических балок перекрытий пролетом до 12 м (а)

и более 12 м (б)

1- усиленная балка в сечении с максимальным изгибающим моментом; 2- усиленная балка железобетонной плитой перекрытия

 

Усиление металлических балок и прогонов может быть местным и общим. Местное усиление осуществляется с помощью металлических накладок, ребер, обетонирования и т.д., а общее – путем установки шпренгелей, затяжек или жесткого опорного закрепления.

Наиболее простым способом усиления металлических балок и прогонов является увеличение их сечения на участках наибольших напряжений с помощью приварки или крепления на высокопрочных болтах специальных усиливаемых элементов из прокатных профилей (уголков, труб, швеллеров и двутавров), варианты которых приведены на рис.

3.10.

Наиболее рациональны схемы двустороннего усиления балок, не приводящие к значительному смещению центра тяжести сечения (рис.3.10, а).

В случаях, когда усиление верхнего пояса по схеме (рис.3.10, а ) связано с необходимостью частичного или полного демонтажа настила, возможно выполнить усиление по типу схем (рис.3.10, б-г). Недостатком схем (рис.3.10, б-г) является большой объем сварочных работ, связанных с наложением потолочных швов, и значительное ослабление сечений при сварке под нагрузкой. Кроме того, эти схемы связаны с трудоемкими операциями по обрезке и надставке ребер жесткости (рис.3.10, в, г; детали Б и В).

 

 

 

Рис.3.10. Варианты усиления изгибаемых элементов путем увеличения сечения

а-г — схемы двустороннего усиления; д-ж — то же, одностороннего усиления; 1- существующее ребро жесткости; 2- линия обреза ребра; 3- надставка ребра

 

К несимметричному одностороннему усилению по схеме (рис. 3.6, д) прибегают в тех случаях, когда двустороннее усиление экономически и технически нецелесообразно. Несимметричное одностороннее усиление обычно осуществляют с помощью швеллеров, тавров и двутавров по типу схем (рис.3.10, е-ж). Недостатком такого усиления является сложность прикрепления элементов усиления с помощью потолочных швов или высокопрочных болтов. Кроме того, такой способ усиления связан с необходимостью предварительного выгиба прокатных элементов усиления в соответствии с формой изгиба усиливаемых балок, а поэтому при усилении под нагрузкой требует применения мощных домкратов или иных натяжных устройств.

Для повышения местной устойчивости и недостаточной несущей способности участков стенок балок

устанавливают на этих участках короткие поперечные, продольные или наклонные ребра жесткости, ограничивая их продольными ребрами (рис.3.11).

Рис.3.11. Схемы местного усиления стенок двутавровых балок

1-дополнительные накладки; 2-5 дополнительные поперечные, продольные и наклонные ребра

 

Дополнительные ребра к стенке балки можно прикреплять с помощью высокопрочных болтов, прерывистых или сплошных сварных швов. Сварные соединения более технологичны, но приводят к ослаблению сечения усиливаемого элемента в процессе сварки.

Достаточно простым и эффективным способом усиления металлических балок является преобразование разрезных балок в неразрезные многопролетные (рис.3.13).

Он выполняется без увеличения строительной высоты, но требует свободного доступа к узлам сопряжения. Преобразование осуществляется путем жесткого крепления (сварка) внутренней и наружной стороны полок металлическими пластинами (рис.3.13, а). Металлические накладки должны заходить на каждый элемент не менее чем на 100 мм от стыка. При этом способе в балках и прогонах возникает изгибающий момент меньшей величины, что способствует повышению несущей способности усиливаемых конструкций (рис.3.13, б ).

Рис.3.13. Схема усиления металлических балок путем замены шарнирной заделки на жесткую

а)- схема усиления; б)- изгибающие моменты; 1- элемент усиления

 

Более эффективным способом повышения несущей способности металлических балок (прогонов) является изменение их конструктивной схемы за счет установки в пролете балки дополнительной опоры (рис.

3.14, а) или дополнительных усиливающих элементов в виде подкосов (рис.3.14, б).

 

Рис.3.14. Усиление балок установкой дополнительных опор (а) или подкосов (б):

1- усиливаемая балка; 2- колонна; 3- дополнительная опора; 4- элемент усиления; 5- подкос

 

В этих случаях уменьшается величина пролета балок с превращением их в многократно статически неопределимые системы и значительно увеличивается несущая способность усиливаемых конструкций. Усиление по схеме (рис. 3.14, а) связано с постановкой в пролете балки дополнительной опоры, но применять такой способ не всегда допустимо по технологическим причинам. Установка подкосов более целесообразно, так как не загораживает центр пролета и не нуждается в устройстве дополнительного фундамента (рис. 3.14, б).

Наряду с дополнительными опорами и длинными подкосами для усиления металлических балок применяют подвески, короткие подкосы, и кронштейны, за счет установки которых также уменьшается величина пролета балок (рис. 3.15).

Для подкосов и кронштейнов рекомендуется устраивать предварительное напряжение, которое может осуществляться за счет стяжных устройств (рис.3.15, б) или оттяжки консолей кронштейнов путем подвески к ним монтажных пригрузов с последующей постановкой прокладок (рис.3.15 в). Изменяя величину пригрузов, можно регулировать величину предварительного напряжения в кронштейнах.

 

 

Рис. 3.15. Усиление металлических балок постановкой подкосов(а, б, г), подвесок (в) и кронштейнов (д)

1- подкосы; 2- существующие колонны; 3- подвески; 4- стяжные устройства; 5- кронштейны

 

В усиливаемых балках для получения желаемого распределения моментов и поперечных сил рекомендуется регулировать усилия за счет выбора мест установки дополнительных опор или поперечных балок, как это показано на рис.3.16. Увеличение количества дополнительных опор в значительной мере снижает величину изгибающего момента в пролетах с возникновением его на опорах.

 

 

Рис.3.12. Расчетные схемы и схемы усиления балок при введении дополнительных опор (а) и поперечных балок (б)

1-усиливаемые конструкции; 2- существующие опоры; 3- дополнительные опоры

 

Значительного повышения несущей способности металлических балок и прогонов можно достичь путем подведения под нижний пояс дополнительных усиливаемых элементов или превращения их в шпренгельные системы (рис.3.13).

Рис.3.13. Усиление металлических балок установкой дополнительных усиливаемых элементов (а, б, в, г) или превращением их в шпренгельные системы (д, е, ж)

1– усиливаемый элемент; 2 — 3 – шпренгель

 

Эти приемы рекомендуется применять при недостаточной жесткости конструкций и отсутствия ограничений в габаритах цеха. Усиление возможно выполнять как без нагрузки, так и под нагрузкой, с предварительным напряжением шпренгельной системы и без него. В качестве дополнительных элементов используют, как правило, прокатные профили, которые прикрепляют к стенке (рис.3.13, а), полке (рис.3.13, в) или с помощью уголковых подвесок (рис.3.13, б) к усиливаемой балке. Шпренгельные системы устраивают треугольного или трапецеидального вида, прикрепляя их к стенке или нижнему поясу усиливаемых балок (рис.3.13, е,ж). В местах установки шпренгельных систем с целью обеспечения местной устойчивости стенок балок необходимо устраивать вертикальные ребра жесткости, как это показано на рис.3.13, е -ж.

Создание предварительного напряжения в металлических балках (прогонах) обычно устраивается с помощью стальных затяжек, изготовленных из круглой стали, которые устанавливают попарно на 5-10 см ниже или выше полок балок или прогонов, приваривая одни концы к полкам, а другие – к стяжным болтам (рис.3.14).

Рис.3.14. Усиление металлического прогона предварительным напряжением

1 – металлический прогон; 2 –металлический упор; 3 – затяжка из круглой стали; 4 – болт с гайкой для предварительного натяжения затяжки; 5 – бетонная заделка; 6 – упор из круглой стали

 

Это конструктивно удобный и эффективный метод усиления, который может осуществляться под нагрузкой и без нагрузки. Предварительное напряжение в затяжках обеспечивают с помощью натяжных болтов и тарированных гайковертов, которые создают заданное усилие.

Зазор между полками балок или прогонов и затяжкой образуется за счет металлических упоров из уголков или круглой стали, привариваемых к нижним или верхним полкам усиливаемых конструкций на расстоянии 1 м от опор.

Эффективным способом усиления сплошных балок является распорное устройство

, выполненное в виде сектора с гнездами, образующими с осью разрезные шарниры, расположенные между скошенными торцами распираемых балок (рис.3.15).

В результате в нижних поясах балок возникают продольные усилия S, выгибающие балку вверх и уменьшающие величину изгибающего момента. Распорные устройства обеспечивают стабильную величину предварительного напряжения, не зависящую от податливости анкеров и вытяжки затяжек.

Рис.3.15. Схема распорного устройства

1- усиливаемая балка; 2- шарнир; 3- упоры; 4- сектор; 5- трос; 6- груз

 

Для компенсации продольных усилий нижних поясов балок необходимо в крайних пролетах установить новые связи (рис. 3.16).

 

Рис.3.16. Усиление металлических балок с помощью распорного устройства

1- усиливаемая конструкция; 2- распорное устройство; 7- новые связи

 

Усиление большепролетных балок можно осуществить с помощью введения поддерживающих арочных систем, которые могут иметь ломанный или полукруглый профиль (рис.3.17). В местах передачи нагрузки от большепролетных балок на арочные системы должны устанавливаться дополнительные элементы усиления стенок в виде вертикальных ребер жесткости, которые крепятся с двух сторон стенки и не доводятся до верхнего пояса балок.

Арочные системы опираются и передают нагрузку на фундаменты смежных колонн, поэтому такой способ может потребовать усиления фундаментов из-за возникающих распорных усилий.

 

Рис.3.17. Усиление большепролетных балок введением арочных систем с ломанным (а) и полукруглым профилем (б)

1- усиливаемая балка; 2- колонна; 3- поддерживающая арочная система

 

Эффективным методом усиления металлических балок больших пролетов является устройство над усиливаемой конструкцией тросовых систем (рис. 3.18). Этот метод применяется при возможности свободного размещения тросовой системы над усиливаемой конструкцией. Основные сложности при устройстве тросовых систем связаны с восприятием и передачей распорных усилий, возникающих в системах. С этой целью целесообразно закреплять окончания тросов вне здания.

Рис.3.18. Схемы усиления большепролетных балок устройством тросовых систем

 

Для повышения несущей способности металлических балок можно использовать устройство железобетонных обойм (рис.3.19, а) или устройства междубалочного заполнения монолитным бетоном (рис.3.19, б). Во втором случае существующие балки играют роль жесткой арматуры железобетонных конструкций (как правило, с добавочным армированием). Этот способ основан на превращении стальных балок и железобетонного настила в единую комплексную конструкцию путем надлежащего их соединения с помощью упоров, препятствующих сдвигу настила относительно балок. .

Рис.3.19. Усиление металлических балок устройством железобетонной обоймы (а) или междубалочного заполнения монолитным бетоном (б)

1- металлические балки; 2- монолитный железобетон

 

Способ эффективен при усилении дефективных или сильно корродированных балок.


Узнать еще:

Техническое обслуживание и усиление балок, перекрытий

Колонны, балки, перекрытия, фермы являются наряду со стенами и крышами основными несущими элементами зданий, а потому исправному их состоянию должно уделяться п о — стоянное внимание. Они отличаются материалами и разнообразными конструктивными решениями. Их износ, а также увеличение полезных нагрузок при реконструкции сооружений и установке нового технологического оборудования, выявление дефектов, допущенных в проекте и при возведении, приводят к необходимости ремонта или усиления. При выборе способа усиления любых несущих конструкций должны быть учтены многие факторы, и прежде всего обеспечены:
минимальная длительность остановки технологического процесса;
максимальное выполнение подготовительных работ за пределами зоны ремонта;
технологичность конструктивных решений усиления, серийность и простота изготовления новых конструкций; необходимые монтажные средства; высокое качество ремонтных работ; ремонтопригодность новой конструкции.

Следует учесть также возможность осуществления профилактических мер как временного, так и постоянного характера, в частности снятие или уменьшение временных и постоянных нагрузок на ремонтируемые конструкции (тогда при загрузке элементы усиления лучше включаются в работу), очистка их от снега, пыли, увеличение расстояния между подвижными нагрузками (кранами, тельферами), ограничение их грузоподъемности, а также устранение технологических воздействий путем снижения агрессивности среды, перепадов температур и т. п.

Эффективность выбранного способа усиления любых конструкций, затраты на его проведение, как и на ремонтные работы в целом, трудно точно заранее определить по действующим расценкам из-за плохо поддающихся расчету убытков вследствие нарушения ритма производства, непредвиденных осложнений при ремонте и пр. И все же экономические расчеты должны проводиться, так как они дают наиболее полное

И достоверное представление об эффективности усиления ПЛИ ремонта конструкции.

Рассмотрим способы усиления балок, перекрытий, ферм из металла, железобетона и дерева. Металлические балки можно усилить несколькими способами (табл. 12.4): установкой дополнительных опор;
увеличением сечения накладками, особенно на высокопрочных болтах; шпренгельными системами;

изменением опорных сопряжений посредством перевода разрезных балок в неразрезные;
регулированием напряжений натяжными и распорными устройствами.

Повышение несущей способности изгибаемых элементов достигается при симметричном расположении элементов усиления или создании симметрии относительно нейтральной оси. При этом должна быть обеспечена надежная совместная работа нового сечения с балкой и конструкция защищена от коррозии.

Усиление металлических балок (рис. 12.8) может быть местным (путем установки накладок и ребер) или общим (посредством шпренгелей, изменением опорного сопряжения; наиболее эффективна затяжка вдоль нижнего пояса, при которой несущая способность балки может быть увеличена до 80% при минимальных затратах материала). Весьма эффективным и перспективным усилением балочных систем является изменение их расчетной схемы путем создания неразрезной системы и опорных подкреплений, а также регулирования напряжений натяжными и распорными устройствами. Эти устройства еще мало разработаны, но обладают важными достоинствами в условиях реконструкции действующих объек
тов, в частности простотой и доступностью приемов и контроля регулирования усилий, исключением громоздкого оборудования при производстве работ, использованием домкратов, муфт и пр.

Усиление металлических ферм для повышения их жесткости и несущей способности может быть местным, (отдельных стержней) или общим (главным образом путем усиления нижнего пояса). Для усиления используются накладки с целью увеличения сечений и моментов сопротивления отдельных элементов решетки, дополнительные пояса, шпренгели, сокращающие длину растянутых или сжатых элементов.
 

Рис. 12.8. Способы усиления металлических балок
а, б — накладками; в — обетонированием; г — шпренгелем; д, рах; ж, з — сопряжением балок на опорах

Из рассмотренных способов усиления металлических конструкций наиболее трудоемко и металлоемко по совокупному эффекту увеличение сечений усиливаемых элементов, так как оно требует сплошного или прерывистого скрепления их по длине, точной подгонки и т. п.

Эффективны и разнообразны приемы усиления конструкций с изменением расчетных схем и регулированием напряжений в процессе усиления. Общие затраты и их материалоемкость в несколько раз ниже, чем других способов, а потому дальней
шему изучению и разработке таких способов необходимо уделять больше внимания.

Усиление железобетонных балок намного сложнее, чем металлических, вследствие их монолитности и наличия скрытой арматуры. Можно выделить два основных способа усиления или восстановления несущей способности железобетонных балочных конструкций (рис. 12.9): усиление без изменения первоначальной конструктивной схемы; усиление с ее изменением.

Первый способ заключается в увеличении поперечного сечения усиливаемого элемента, что достигается установкой хомутов или устройством специальных рубашек, обойм, накладок, наращиваний с добавлением арматуры, расширением опор; все это приводит к уменьшению пролета.
 

Рис. 12.9. Способы усиления железобетонных балок
а, в — обетонированием; б — хомутами; г, д, е, ж — заделкой и сопряжением на опорах

Второй способ состоит в установке дополнительных горизонтальных или шпренгельных затяжек с предварительным натяжением либо комбинированных затяжек, сочетающих оба упомянутых способа.

Оба способа усиления обладают существенными достоинствами, поскольку используемые при этом элементы конструктивно просты, изготавливаются из арматуры или фасонного проката вне реконструируемого объекта, устанавливаются с минимальными трудовыми затратами, сразу же включаются в работу после установки и натяжения или увеличения сечения без применения других приспособлений, в 2—2,5 раза повышают первоначальную несущую способность изгибаемых элементов, не нарушают интерьеров помещений, могут быть скрыты подвесным потолком и т. п., занимают мало места и незначительно увеличивают сечение или высоту конструкций.

Усиление деревянных балок и стропил чаще всего производится по их концам: концы балок, заделанные в кирпичные стены, загнивают вследствие использования сырой древесины, закупорки торцов, увлажнения балок влагой кирпичной кладки или атмосферными осадками и т. п.

Можно выделить два варианта усиления (протезирования) балок: накладками и прутковыми протезами [16 и 18]. Первый способ применяют при усилении одиночных балок, а второй — многих балок, когда протезы заготавливают в механических мастерских. В обоих случаях сгнившие концы балок удаляют, до начала протезирования перекрытия укрепляют временными стойками. Древесину, пораженную грибами, необходимо н е — медленно сжечь, а для усиления рекомендуется воздушносухая или антисептированная древесина.

Усиление стропильных ног и мауэрлатов может быть осуществлено по одному из трех вариантов [16 и 18]: с помощью деревянных накладок на стропильные ноги; прутковыми протезами, как и деревянными балками; посредством накладок и подбалки. Во всех вариантах кровля разбирается захватками, так чтобы работы закончить в течение дня и не замочить перекрытие возможными атмосферными осадками.

Усиление перекрытий можно производить сверху или снизу конструкции: это зависит от высоты и назначения помещения, цели усиления и др.

Перекрытия по металлическим балкам можно усилить снизу путем установки дополнительных опор под балками, связав их, в неизменяемую систему. Более сложно устройство снизу железобетонных сводов. Сверху перекрытие усиливается дополнительным армированием и бетоном. При этом над металлическими или железобетонными балками (рис. 12.10, а, б) производится дополнительное армирование по ширине в обе стороны от балки для восприятия опорных изгибающих моментов.

Железобетонные перекрытия тоже могут быть усилены сверху путем устройства дополнительной железобетонной плиты, как показано выше. Снизу плоские железобетонные перекрытия усиливаются металлическими предварительно-напряженными тяжами, заделанными в опорные части панелей, настилов. Балочные железобетонные перекрытия можно усилить дополнительным армированием и обетонированием балок, но чаще для этого используют шпренгели, располагая их по обе стороны балки,а снизу под балкой стягивая для придания им предварительного напряжения и включения в работу (рис. 12.10, в—г). Поперечное стягивание шпренгелей не так эффективно и приводит к смятию бетона на боковых гранях балки. Автор предложил составные по длине шпренгели с натяжением их в продольном направлении (рис. 12.10, д).

Весьма эффективно усиление балок шарнирно-стержневой цепью (рис. 12.10, е), разработанное Ю. И. Лозовым и Е. Р. Хило [10]. По характеру работы такое усиление является предварительно-напряженным шпренгельного типа. Все соединения усиления выполняются шарнирными, и если тангенсы углов наклона звеньев начиная от середины относятся как 1:3:5 и т. д., то усилия в подвесках и стойках оказываются одинаковыми. В цепи делают три-семь промежуточных узлов в зависимости от пролета балки. Подвески располагаются с разных сторон балки и соединяются снизу планкой. При натяжении всей цепи последней натягивают среднюю подвеску. Иногда требуется несколько попыток для осуществления равномерного, замеренного динамометром усилия натяжения всех подвесок.

Автор предложил улучшить работу такой конструкции путем подведения под подвески швеллера-подкладки, а по концам усиливаемой балки — постановки напряженных хомутов (рис. 12.10, ж). Швеллер-подкладка объединяет работу всех подвесок воедино и устраняет обмятие бетона под отдельными подвесками, а хомуты по концам позволяют усилить балку на перерезывающую силу.

Металлические конструкции усиления перекрытий, в частности тяжи, могут быть скрыты дополнительным потолком, штукатуркой по закрепленной сетке или листами сухой штукатурки. Они могут быть, особенно в производственных помещениях, выкрашены и оставлены открытыми.

 

  ПРОДОЛЖЕНИЕ >>>

Усиление металлических балок и прогонов производственных зданий

Металлические балки и прогоны обычно применяются в многоэтажных производственных зданиях и в различных этажерках химической промышленности (рис.3.9).

 

Рис.3.9. Типы сечений металлических балок перекрытий пролетом до 12 м (а)

и более 12 м (б)

1- усиленная балка в сечении с максимальным изгибающим моментом; 2- усиленная балка железобетонной плитой перекрытия

 

Усиление металлических балок и прогонов может быть местным и общим. Местное усиление осуществляется с помощью металлических накладок, ребер, обетонирования и т.д., а общее – путем установки шпренгелей, затяжек или жесткого опорного закрепления.

Наиболее простым способом усиления металлических балок и прогонов является увеличение их сечения на участках наибольших напряжений с помощью приварки или крепления на высокопрочных болтах специальных усиливаемых элементов из прокатных профилей (уголков, труб, швеллеров и двутавров), варианты которых приведены на рис.3.10.

Наиболее рациональны схемы двустороннего усиления балок, не приводящие к значительному смещению центра тяжести сечения (рис.3.10, а).

В случаях, когда усиление верхнего пояса по схеме (рис.3.10, а ) связано с необходимостью частичного или полного демонтажа настила, возможно выполнить усиление по типу схем (рис.3.10, б-г). Недостатком схем (рис.3.10, б-г) является большой объем сварочных работ, связанных с наложением потолочных швов, и значительное ослабление сечений при сварке под нагрузкой. Кроме того, эти схемы связаны с трудоемкими операциями по обрезке и надставке ребер жесткости (рис.3.10, в, г; детали Б и В).

 

 

 

Рис.3.10. Варианты усиления изгибаемых элементов путем увеличения сечения

а-г — схемы двустороннего усиления; д-ж — то же, одностороннего усиления; 1- существующее ребро жесткости; 2- линия обреза ребра; 3- надставка ребра



 

К несимметричному одностороннему усилению по схеме (рис.3.6, д) прибегают в тех случаях, когда двустороннее усиление экономически и технически нецелесообразно. Несимметричное одностороннее усиление обычно осуществляют с помощью швеллеров, тавров и двутавров по типу схем (рис.3.10, е-ж). Недостатком такого усиления является сложность прикрепления элементов усиления с помощью потолочных швов или высокопрочных болтов. Кроме того, такой способ усиления связан с необходимостью предварительного выгиба прокатных элементов усиления в соответствии с формой изгиба усиливаемых балок, а поэтому при усилении под нагрузкой требует применения мощных домкратов или иных натяжных устройств.

Для повышения местной устойчивости и недостаточной несущей способности участков стенок балок устанавливают на этих участках короткие поперечные, продольные или наклонные ребра жесткости, ограничивая их продольными ребрами (рис.3.11).

Рис.3.11. Схемы местного усиления стенок двутавровых балок

1-дополнительные накладки; 2-5 дополнительные поперечные, продольные и наклонные ребра

 

Дополнительные ребра к стенке балки можно прикреплять с помощью высокопрочных болтов, прерывистых или сплошных сварных швов. Сварные соединения более технологичны, но приводят к ослаблению сечения усиливаемого элемента в процессе сварки.

Достаточно простым и эффективным способом усиления металлических балок является преобразование разрезных балок в неразрезные многопролетные (рис.3.13).

Он выполняется без увеличения строительной высоты, но требует свободного доступа к узлам сопряжения. Преобразование осуществляется путем жесткого крепления (сварка) внутренней и наружной стороны полок металлическими пластинами (рис. 3.13, а). Металлические накладки должны заходить на каждый элемент не менее чем на 100 мм от стыка. При этом способе в балках и прогонах возникает изгибающий момент меньшей величины, что способствует повышению несущей способности усиливаемых конструкций (рис.3.13, б ).

Рис.3.13. Схема усиления металлических балок путем замены шарнирной заделки на жесткую

а)- схема усиления; б)- изгибающие моменты; 1- элемент усиления

 

Более эффективным способом повышения несущей способности металлических балок (прогонов) является изменение их конструктивной схемы за счет установки в пролете балки дополнительной опоры (рис.3.14, а) или дополнительных усиливающих элементов в виде подкосов (рис.3.14, б).

 

Рис.3.14. Усиление балок установкой дополнительных опор (а) или подкосов (б):

1- усиливаемая балка; 2- колонна; 3- дополнительная опора; 4- элемент усиления; 5- подкос

 

В этих случаях уменьшается величина пролета балок с превращением их в многократно статически неопределимые системы и значительно увеличивается несущая способность усиливаемых конструкций. Усиление по схеме (рис. 3.14, а) связано с постановкой в пролете балки дополнительной опоры, но применять такой способ не всегда допустимо по технологическим причинам. Установка подкосов более целесообразно, так как не загораживает центр пролета и не нуждается в устройстве дополнительного фундамента (рис. 3.14, б).

Наряду с дополнительными опорами и длинными подкосами для усиления металлических балок применяют подвески, короткие подкосы, и кронштейны, за счет установки которых также уменьшается величина пролета балок (рис. 3.15).

Для подкосов и кронштейнов рекомендуется устраивать предварительное напряжение, которое может осуществляться за счет стяжных устройств (рис.3.15, б) или оттяжки консолей кронштейнов путем подвески к ним монтажных пригрузов с последующей постановкой прокладок (рис.3.15 в). Изменяя величину пригрузов, можно регулировать величину предварительного напряжения в кронштейнах.

 

 

Рис. 3.15. Усиление металлических балок постановкой подкосов(а, б, г), подвесок (в) и кронштейнов (д)

1- подкосы; 2- существующие колонны; 3- подвески; 4- стяжные устройства; 5- кронштейны

 

В усиливаемых балках для получения желаемого распределения моментов и поперечных сил рекомендуется регулировать усилия за счет выбора мест установки дополнительных опор или поперечных балок, как это показано на рис.3.16. Увеличение количества дополнительных опор в значительной мере снижает величину изгибающего момента в пролетах с возникновением его на опорах.

 

 

Рис.3.12. Расчетные схемы и схемы усиления балок при введении дополнительных опор (а) и поперечных балок (б)

1-усиливаемые конструкции; 2- существующие опоры; 3- дополнительные опоры

 

Значительного повышения несущей способности металлических балок и прогонов можно достичь путем подведения под нижний пояс дополнительных усиливаемых элементов или превращения их в шпренгельные системы (рис. 3.13).

Рис.3.13. Усиление металлических балок установкой дополнительных усиливаемых элементов (а, б, в, г) или превращением их в шпренгельные системы (д, е, ж)

1– усиливаемый элемент; 2 — 3 – шпренгель

 

Эти приемы рекомендуется применять при недостаточной жесткости конструкций и отсутствия ограничений в габаритах цеха. Усиление возможно выполнять как без нагрузки, так и под нагрузкой, с предварительным напряжением шпренгельной системы и без него. В качестве дополнительных элементов используют, как правило, прокатные профили, которые прикрепляют к стенке (рис.3.13, а), полке (рис.3.13, в) или с помощью уголковых подвесок (рис.3.13, б) к усиливаемой балке. Шпренгельные системы устраивают треугольного или трапецеидального вида, прикрепляя их к стенке или нижнему поясу усиливаемых балок (рис.3.13, е,ж). В местах установки шпренгельных систем с целью обеспечения местной устойчивости стенок балок необходимо устраивать вертикальные ребра жесткости, как это показано на рис. 3.13, е -ж.

Создание предварительного напряжения в металлических балках (прогонах) обычно устраивается с помощью стальных затяжек, изготовленных из круглой стали, которые устанавливают попарно на 5-10 см ниже или выше полок балок или прогонов, приваривая одни концы к полкам, а другие – к стяжным болтам (рис.3.14).

Рис.3.14. Усиление металлического прогона предварительным напряжением

1 – металлический прогон; 2 –металлический упор; 3 – затяжка из круглой стали; 4 – болт с гайкой для предварительного натяжения затяжки; 5 – бетонная заделка; 6 – упор из круглой стали

 

Это конструктивно удобный и эффективный метод усиления, который может осуществляться под нагрузкой и без нагрузки. Предварительное напряжение в затяжках обеспечивают с помощью натяжных болтов и тарированных гайковертов, которые создают заданное усилие.

Зазор между полками балок или прогонов и затяжкой образуется за счет металлических упоров из уголков или круглой стали, привариваемых к нижним или верхним полкам усиливаемых конструкций на расстоянии 1 м от опор.

Эффективным способом усиления сплошных балок является распорное устройство, выполненное в виде сектора с гнездами, образующими с осью разрезные шарниры, расположенные между скошенными торцами распираемых балок (рис.3.15).

В результате в нижних поясах балок возникают продольные усилия S, выгибающие балку вверх и уменьшающие величину изгибающего момента. Распорные устройства обеспечивают стабильную величину предварительного напряжения, не зависящую от податливости анкеров и вытяжки затяжек.

Рис.3.15. Схема распорного устройства

1- усиливаемая балка; 2- шарнир; 3- упоры; 4- сектор; 5- трос; 6- груз

 

Для компенсации продольных усилий нижних поясов балок необходимо в крайних пролетах установить новые связи (рис.3.16).

 

Рис.3.16. Усиление металлических балок с помощью распорного устройства

1- усиливаемая конструкция; 2- распорное устройство; 7- новые связи

 

Усиление большепролетных балок можно осуществить с помощью введения поддерживающих арочных систем, которые могут иметь ломанный или полукруглый профиль (рис. 3.17). В местах передачи нагрузки от большепролетных балок на арочные системы должны устанавливаться дополнительные элементы усиления стенок в виде вертикальных ребер жесткости, которые крепятся с двух сторон стенки и не доводятся до верхнего пояса балок.

Арочные системы опираются и передают нагрузку на фундаменты смежных колонн, поэтому такой способ может потребовать усиления фундаментов из-за возникающих распорных усилий.

 

Рис.3.17. Усиление большепролетных балок введением арочных систем с ломанным (а) и полукруглым профилем (б)

1- усиливаемая балка; 2- колонна; 3- поддерживающая арочная система

 

Эффективным методом усиления металлических балок больших пролетов является устройство над усиливаемой конструкцией тросовых систем (рис.3.18). Этот метод применяется при возможности свободного размещения тросовой системы над усиливаемой конструкцией. Основные сложности при устройстве тросовых систем связаны с восприятием и передачей распорных усилий, возникающих в системах. С этой целью целесообразно закреплять окончания тросов вне здания.

Рис.3.18. Схемы усиления большепролетных балок устройством тросовых систем

 

Для повышения несущей способности металлических балок можно использовать устройство железобетонных обойм (рис.3.19, а) или устройства междубалочного заполнения монолитным бетоном (рис.3.19, б). Во втором случае существующие балки играют роль жесткой арматуры железобетонных конструкций (как правило, с добавочным армированием). Этот способ основан на превращении стальных балок и железобетонного настила в единую комплексную конструкцию путем надлежащего их соединения с помощью упоров, препятствующих сдвигу настила относительно балок. .

Рис.3.19. Усиление металлических балок устройством железобетонной обоймы (а) или междубалочного заполнения монолитным бетоном (б)

1- металлические балки; 2- монолитный железобетон

 

Способ эффективен при усилении дефективных или сильно корродированных балок.

Усиление металлических ферм

Для восстановления и повышения несущей способности элементов металлических стропильных ферм обычно используют аналогичные схемы, что и для усиления стальных балочных конструкций.

Обычно усиление металлических ферм осуществляют путем превращения их в статически неопределимые системы за счет:

— подведения дополнительных опор;

— объединения концов ферм смежных пролетов и превращения их

в многопролетные конструкции;

— подведения подкосов или подвесок;

— надстройки поддерживающих тросовых систем;

— установки поддерживающих арочных конструкций;

— введения шпренгельных элементов;

— введением дополнительных элементов решетки, изменением схемы конструкции и увеличением сечения отдельных элементов.

Подведение новых конструкций устраивают в том случае, когда другие способы усиления не дают требуемого эффекта и если по условиям производства допустима установка дополнительных промежуточных опор (рис. 3.19). Дополнительные опоры следует устанавливать в узловых соединениях фермы симметрично от максимального изгибающего момента. В местах передачи узлы фермы усиливаются дополнительными

элементами.

Рис.3.19. Усиление ферм способом установки дополнительных промежуточных опор

1- усиливаемая ферма; 2- колонна; 3- дополнительная опора; 4- дополнительный элемент усиления фермы; 5- металлическая балка; 6- мостовой кран

 

Когда по технологическим причинам нельзя установить в пролете дополнительные опоры, прибегают к подведению подкосов (рис.3.20, а) или подвесок (рис.3.20, б), что также способствует повышению несущей способности стропильных ферм.

Рис.3.20. Усиление ферм способом установки подкосов (а) и подвесок (б)

1- усиливаемая ферма; 2- колонна; 3- подкос; 4- элемент усиления фермы; 5- пилон; 6- подвеска

 

 

Установка дополнительных подкосов или подвесок требует дополнительного усиления раскосов фермы в местах, в которых они устанавливаются. Кроме того, при установке подвесок появляется необходимость вскрытия кровли и защиты от коррозии элементов усиления, находящихся на открытом воздухе, а при установке подкосов — дополнительного усиления фундаментов.

 

Установка поддерживающих арочных конструкций позволяет более равномерно разгрузить нижний пояс фермы и дает возможность не загромождать пролет цеха (рис.3.21).

 

Рис.3.21. Усиление стропильных ферм путем установки поддерживающей арочной конструкции

1- усиливаемая ферма; 2- колонна; 3- арочная конструкция; 4- передаточные стойки

 

Более простым и эффективным способом усиления металлических стропильных ферм является объединение концов ферм смежных пролетов и превращения их в неразрезные многопролетные конструкции (рис.3.21, а) или надстройка висячих (вантовых) систем, к которым подвешивается усиливаемая поддерживающих тросовых конструкция (рис.3.21, б).

В первом случае необходим свободный доступ к узлам сопряжения. Преобразование осуществляется путем жесткого крепления (сварка) верхних и нижних поясов фермы металлическими элементами усиления (поз.3, рис.3.21). Металлические элементы усиления должны заходить на смежные полки верхних и нижних поясов ферм. При этом способе в фермах возникает изгибающий момент меньшей величины, что способствует повышению несущей способности усиливаемых конструкций.

 

Рис.3.21. Усиление стропильных ферм путем превращения их в неразрезные многопролетные конструкции или надстройки висячих (вантовых) систем

1-усиливаемая ферма; 2- колонна; 3- элементы усиления; 4- закрепление тросов

 

 

При устройстве висячих систем необходимо прочное закрепление окончаний тросов за пределами здания, что приводит к увеличению габаритов здания. Этот способ особенно эффективен в том случае, когда ванты можно подвешивать к рядом стоящим более высоким и устойчивым сооружениям.

В тех случаях, когда имеется возможность установки элементов усиления стропильных ферм снаружи здания, то прибегают к устройству подпорок или оттяжек (рис.3.25). Для установки подпорок необходимо устройство дополнительного фундамента, а также горизонтальных и наклонных поддерживающих элементов. Установка оттяжек требует устройства специальных анкеров, препятствующих выдергиванию оттяжек.

 

Рис.3.24. Пример усиления стропильной фермы установкой наружных подпорок и оттяжек

1-усиливаемая ферма; 2- колонна; 3- оттяжка; 4-подпорка; 5- анкер, препятствующий выдергиванию оттяжки

 

Увеличения несущей способности стальной фермы можно достичь путем установки шпренгельной системы (третьего пояса) в пределах высоты фермы или в нижних опорных узлах (рис.3.25). Для передачи усилия от ферм на шпренгельные системы необходимо выполнить местное усиление стоек фермы.

 

 

Рис. 3.25. Усиление стропильных ферм путем установки шпренгельных систем

а)- крепление шпренгеля в верхних узлах фермы; б)- крепление шпренгеля в нижних опорных узлах фермы

1-усиливаемая ферма; 2-шпренгельная система; 3- элементы местного усиления

 

Наиболее эффективного повышения несущей способности стальных ферм достигается с помощью установки предварительно напряжнных затяжек (рис.3.26).

 

Рис.3.26. Усиление стропильных ферм путем установки преднапряженных затяжек а)- при расположении вдоль нижнего пояса фермы; (б) и (в)- то же, в плоскости фермы при креплении затяжек в верхних и нижних опорных узлах фермы:

1-усиливаемая ферма; 2- колонна; 3-затяжка

 

Затяжки могут располагаться при расположении вдоль нижнего пояса или в пределах высоты фермы. Крепление затяжек осуществляют в пределах нижнего пояса или в верхних и нижних опорных узлах фермы. При повышении несущей способности элементов верхнего пояса металлической фермы с помощью установки шпренгельных элементов работы должны выполняться с обязательным снятием нагрузки на ферму.

Усиление стропильных ферм путем установки предварительно напряженных затяжек не требует дополнительных опор и может осуществляться из высокопрочных канатов, круглой стали или прокатного профиля, обеспечивая минимальную материалоемкость усиления.

При размещении затяжек вдоль нижнего пояса достигается разгрузка только нижних поясов ферм (рис.3.26, а). Введение затяжек в уровне нижнего пояса ригеля эффективно в том случае, когда нижний пояс ригеля имеет ломаное очертание (рис.3.26, в), что ведет к изменению усилий в большем количестве стержней. Ломаное очертание нижнего пояса ригеля позволяет значительно уменьшить изгибающие моменты в стойках и ригеле от воздействия вертикальных нагрузок на ригель.

На рис.3.27 приведены детали крепления предварительно напряженных затяжек с креплением их на верхние узлы стропильной фермы. При креплении затяжек на верхние узлы стропильной фермы необходимо к надопорной стойке и в средней части нижнего пояса фермы приварить детали усиления из прокатного профиля, дополнительные фасонки и анкерные устройства, к которым прикрепляют металлические тяжи (рис. 3.27, узел 1 и 2).

Рис.3.27. Усиление металлических стропильных ферм установкой предварительно напряженных тяжей

1-усиливаемая ферма; 2- новая фасонка; 3- стержни усиливаемой фермы; 4- преднапряженные тяжи; 5- анкерное устройство; 6- деталь усиления; 7- надопорная стойка

 

Предварительное напряжение в тяжах создается с помощью натяжных муфт или тельферных напрягающих устройств, которые должны включаться в совместную работу одновременно.

Усиление ферм можно добиться включением в совместную работу со стропильными конструкциями светоаэрационных фонарей, к которым подвешивают верхний пояс стропильных ферм (рис.3.28).

Рис.3.28. Варианты усиления стропильных ферм путем включением в работу светоаэрационных при расположении их в центре пролета (а) или на границе смежных пролетов (б): 1-усиливаемая ферма; 2- новые стержни; 3-фонарь

 

Такой способ усиления служит для разгрузки поясов ферм и может применяться при наличии светоаэрационных фонарей, расположенных в центре или на границе смежных пролетов. Недостатком включения фонарей в совместную с фермой работу требует усиления фонарных конструкций.

Для уменьшения гибкости стержней в плоскости фермы и усиления верхнего пояса фермы на местный изгиб используют введение дополнительных элементов решетки (вторая решетка) (рис.3.29, а). Когда же требуется снизить величину изгибающих моментов в полках верхнего пояса ферм при их работе на местный изгиб и уменьшить расчетные длины сжатых элементов полок и раскосов, то прибегают к устройству шпренгельных элементов решетки (рис.3.29, б). Эти приемы служат для разгрузки элементов и узлов решетки ферм и позволяют уменьшить в них усилия от нагрузок, прикладываемых после усиления ферм.

Рис.3.29. Усиление стропильных ферм путем введения дополнительных элементов решетки (а) или шпренгельных элементов решетки

1-усиливаемая ферма; 2- колонна; 3- дополнительные элементы решетки

 

Наиболее распространенным способом усиления металлических ферм является увеличение сечения их стержней, прикрепляя к ним трубы, уголки, листовую или круглую сталь. Он является эффективным в том случае, когда требуется усилить лишь отдельные наиболее напряженные или дефектные элементы фермы.

Часто применяемые способы усиления элементов стальных ферм путем увеличения их сечения приведены на рис. 3.31. При использовании этого способа желательно сохранить положение центра тяжести сечения усиливаемого элемента фермы.

 

Рис.3.31. Схемы усиления центрально-растянутых и центрально-сжатых

элементов металлических ферм увеличением их сечения

1- усиливаемый элемент; 2- элемент усиления

 


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Усиление перекрытий при реконструкции зданий

Реконструкция крупнопанельных зданий

Реконструкция крупнопанельных зданий Характерные дефекты и повреждения панельных стен Деформации панельной стены Неравномерные деформации грунтов основания фундаментов, морозное пучение Отклонение панельных

Подробнее

В В Е Д Е Н И Е.

.. 5

http://library.bntu.by/setkov-v-i-stroitelnye-konstrukcii-raschet-i-proektirovanie П Р Е Д И С Л О В И Е з В В Е Д Е Н И Е… 5 1. О Б Щ И Е П О Л О Ж Е Н И Я 7 1.1. Классификация строительных конструкций…

Подробнее

RU (11) (51) МПК E04G 23/02 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК E04G 23/02 (2006.01) 167 993 (13) U1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 2016139270,

Подробнее

Элементысборного железобетонногокаркаса

Элементысборного железобетонногокаркаса 19 ЖБколонны Нормальныесеченияколонн Назначениеразмеровколонн При назначении размеров нормального сечения колонн учитывают условия опирания на них других элементов

Подробнее

Элементы каркаса РИГЕЛИ И БАЛКИ

Элементы каркаса РИГЕЛИ И БАЛКИ Закрытое акционерное общество «Т-Бетон» изготавливает элементы каркаса под наименованием изделия «ригели и балки» исходя из требований стандартов ГОСТ 13015-2003 «Конструкции

Подробнее

СТО НОСТРОЙ

НАЦИОНАЛЬНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ СТРОИТЕЛЕЙ Стандарт организации Мостовые сооружения Сооружение сборных и сборно-монолитных железобетонных пролетных строений мостов СТО НОСТРОЙ 2. 29.106-2013 Изменение 1 от 11.12.2014

Подробнее

АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО

АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО УДК 69.58:728.48 Н.Н. Алешин, Д.Н. Алешин, А.В. Колесников Сибирский государственный индустриальный университет ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО

Подробнее

RU (11) (51) МПК E04B 5/23 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК E04B 5/23 (2006.01) 170 084 (13) U1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 2016117340,

Подробнее

РИГЕЛЬ И БАЛКА 11/2013 ЭЛЕМЕНТЫ КАРКАСА

11/2013 ЭЛЕМЕНТЫ КАРКАСА OÜ TMB Element изготавливает элементы каркаса под наименованием изделия «ригели и балки» исходя из требований стандартов EVS-EN 13225 «Сборные железобетонные изделия. Линеарные

Подробнее

в 1,5 2 раза больше, чем на 1 м 2

Расходы основных материалов и трудоемкость монтажа на 1 м 2 производственной площади многоэтажного здания с сеткой колонн 6 X 9 м при статической полезной нагрузке перекрытия до 1,5 тс/м 2 в 1,5 2 раза

Подробнее

О СИСТЕМЕ КБК. Описание системы

О СИСТЕМЕ КБК Описание системы Сборно-монолитная конструктивная система «КБК» является дальнейшим развитием систем серии КУБ. В КБК использованы наиболее эффективные особенности сборно-монолитных систем

Подробнее

PSB арматура от продавливания.

1. Введение PSB арматура от продавливания. В настоящее время большое количество зданий выполняется с плоскими плитами перекрытия, опирающимися в большинстве случаев точечно на колонны. Это продиктовано

Подробнее

74 П 1-98 к СНиП *

П -98 к СНиП 3-84* 5 УСИЛЕНИЕ СЖАТОЙ ЗОНЫ КОНСТРУКЦИЙ Общие требования 5 Усиление сжатой зоны производится увеличением поперечного сечения установкой дополнительной сжатой арматуры ограничением поперечных

Подробнее

Предотвращение аварий зданий и сооружений

МЕТОДИКА РАСЧЕТА АРМАТУРЫ ФАП В ИЗГИБАЕМОМ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОМ ЭЛЕМЕНТЕ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ С ДВОЙНЫМ АРМИРОВАНИЕМ УДК 6401 Попов Владимир Мирович Доцент кафедры строительных конструкций ФГОУ ВПО «Костромская

Подробнее

ДОБРАЧЕВ В.М., к.т.н., доцент (НГАСУ), г. Новосибирск, Россия ВЕРШИНИН Д.С., ассистент (КузГТУ) г. Кемерово, Россия

УДК 69.07 ДОБРАЧЕВ В.М., к.т.н., доцент (НГАСУ), г. Новосибирск, Россия ВЕРШИНИН Д.С., ассистент (КузГТУ) г. Кемерово, Россия ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КОНСТРУКЦИЯХ РАМНЫХ УЗЛОВ КАРКАСОВ

Подробнее

Итоги 100+ Forum Russia 2015

Итоги 00+ Forum Russia 205 СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ Айрумян Эдуард Левонович Заведующий отделом ЛСТК, ООО ЦНИИ Проектстальконструкция Область применения В мировой практике высотного

Подробнее

Металлические балки перекрытия — особенности, преимущества и недостатки

Главная / Монтаж, ремонт, уход / Преимущества и недостатки металлических балок перекрытия

Во время ремонта или строительства частных домов немалую часть времени занимает возведение межэтажных перегородок. Они являются одной из основных частей любой постройки и выполнить работы необходимо очень качественно. Чтобы их собрать можно использовать различные технологии, но, чаще всего, в основе лежат несущие каркасы. В данной статье рассмотрим способы возведения и ремонта, при которых перекрытия опираются на 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.

Достоинства решения

Металл позволит создать практически не подверженную влиянию внешних факторов несущую основу. Такие каркасы не боятся огня, практически не подвержены воздействию влаги и очень прочны. Кроме того, металлическими деталями можно произвести усиление плит перекрытия в уже построенном здании, хотя, процесс это непростой.

При создании монолитного варианта не потребуется использовать тяжёлую технику для перевозки бетонных панелей – они отливаются прямо на месте. То же самое можно сказать и про межэтажные плиты, сделанные на основе профлиста – сами листы не слишком тяжелые, а бетон заливается уже на месте.

Если же техника есть и разделительная межэтажная плита будет состоять из отдельных железобетонных панелей, то скорость возведения постройки значительно возрастет, по сравнению с монолитными основаниями, но, без техники будет уже не обойтись.

Недостатки

У каждого из названных выше вариантов сооружений есть свои минусы. Так, для монтажа межэтажных перегородок из железобетонных элементов понадобится привлекать строительную технику в виде подъемного крана. Собирая монолитное перекрытие по металлическим балкам необходимо тщательно рассчитать и спроектировать все узлы конструкции, что не получится сделать без привлечения специалистов.

Кроме того, понадобится и опалубка, а также техника, которая обеспечит доставку и заливку бетона. При этом, потребуется создать специальный арматурный каркас, который будет отвечать за прочность создаваемой панели – без квалифицированного сварщика тут не обойтись и все это, приводит к увеличению расходов на строительство.

Собирая перекрытие при помощи металлической балки и досок нужно понимать, что такая конструкция будет менее надежной, чем железобетонные панели или же монолит. При этом, дерево становится потенциальным источником пожарной опасности.

Немаловажным моментом будет и вес всей создаваемой конструкции. Стены должны выдержать подобную нагрузку и расчёты опять же придется доверить специалисту, чтобы избежать ошибок, так как от этого будет зависеть ваша жизнь и прочность всей постройки.

Этот момент будет особенно важен тогда, когда производится усиление перекрытий балками, так как работы производятся снизу и опорой для устанавливаемых деталей станут стены. В них придется подготовить специальные проемы, в которые будут вставлены концы несущих деталей и обеспечить после монтажа гидро и теплоизоляцию опорных площадок.

Как производится монтаж

Наливные бетонные конструкции создаются в несколько этапов: подготовка стен, укладка несущих частей каркаса, установка опалубки или укладка профлиста, выполняющего эту роль, а последним этапом станет заливка бетона.  После заливки, требуется от трех до шести недель на то, чтобы залитое основание высохло.

Сборное железобетонное основание чаще всего монтируется по двутавровым металлическим балкам и заключается в монтаже силовых элементов, с предшествующей подготовкой стен и укладки плит. Бетонные панели устанавливаются таким образом, чтобы их нижняя плоскость опиралась на широкую часть силовых деталей каркаса. В такой конструкции потребуется дополнительная звуко и теплоизоляция.

Если осуществляется усиление перекрытий, необходимо произвести расчёт габаритов, а также несущей способности монтируемых элементов и опорных площадок – они должны будут выдержать увеличенную нагрузку, так как подобные работы производятся в тех случаях, когда необходимо укрепить существующие перекрытия по причине возросшей нагрузки или ослабления имеющихся несущих элементов.

Все перечисленные способы обустройства и усиления перекрытий весьма сложны в исполнении. Если у вас нет специального опыта и строительных навыков, браться за подобную работу не стоит – лучше доверить все операции подготовленной строительной бригаде. Кроме того, без привлечения помощников все равно будет не обойтись – даже в случае с конструкциями, собранными из балок и дерева, вес отдельных элементов не позволит выполнить их монтаж самостоятельно.

Способ укрепления перекрытия с деревянными балками и укрепленное перекрытие

 

Укрепленное перекрытие содержит деревянные балки, потолочную конструкцию, усиливающие металлические балки и верхнюю конструкцию перекрытия. Металлические балки смонтированы в промежутках между деревянными балками. Верх деревянных балок расположен выше низа металлических балок, верхняя грань которых находится в одной плоскости с верхом поперечных элементов или ниже верха поперечных элементов, а суммарный габарит »в свету» оставшейся части перекрытия, усиливающих металлических балок и новой верхней конструкции перекрытия выбирают равным толщине существовавшего перекрытия. На нижние полки металлических балок опираются концы выгнутого кверху сводчатого листа, образующая которого расположена параллельно металлическим балкам. На сводчатом листе уложен по всей его длине монолитный бетон, на котором устроен пол. К верхней образующей сводчатого листа на стальных тягах подвешена деревянная балка с потолочной конструкцией. Металлическая балка выполнена в виде гнутого U — образного профиля, установленного полкой вверх и расположенного над деревянной балкой. На горизонтально отогнутые концы U — образной балки оперты верхние конструкции перекрытия. Изобретение позволяет усиливать конструкцию перекрытия без увеличения его толщины и без полного демонтажа. 3 с. и 11 з.п.ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть применено при ремонте и реконструкции зданий с деревянными перекрытиями без отселения жильцов или пользователей ремонтируемого здания.

Наиболее близким аналогом заявленному изобретению, принимаемым за прототип, является способ укрепления перекрытия с деревянными балками, заключающийся в вскрытии и удалении верхней конструкции существующего перекрытия, и установке по всей длине деревянных балок усиливающих металлических балок с последующим устройством на металлических балках новой верхней конструкции (ФРГ заявка 3812447 от 1989 г. МКИ E 04 C — 3/18). Выполненная по этому способу конструкция укрепленного перекрытия содержит деревянные балки, потолочную конструкцию, металлические балки и верхние конструкции перекрытия с поперечными элементами и полом. Металлические балки выполнены в виде гнутого профиля U-образного сечения с горизонтальными отгибами, установленными полкой вверх над деревянной балкой. Недостатком описанного технического решения является неполное освобождение деревянных балок от нагрузок, а также необходимость устраивать пол по лагам, что может привести к увеличению толщины перекрытия. Задача предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы обеспечить усиление конструкции деревянного балочного перекрытия без увеличения его толщины. Эта задача решается тем, что после вскрытия верхней конструкции существующего перекрытия по всей длине существующих деревянных балок устанавливают металлические балки. Эти металлические балки устанавливают в промежутках между деревянными балками. При этом нижнюю точку металлических балок располагают ниже верха деревянных балок с суммарным габаритом «в свету» оставшейся части перекрытия, установленных усиливающих металлических балок и новой верхней конструкции перекрытия, равным толщине существовавшего перекрытия. В конструкции укрепленного перекрытия верхняя грань металлических балок находится в одной плоскости с верхом поперечных элементов или ниже верха поперечных элементов, при этом суммарная толщина «в свету» всех элементов укрепленного перекрытия равна толщине существовавшего перекрытия. Металлические балки могут быть выполнены U-образного сечения или двутаврового сечения, или таврового сечения с полаами внизу, или швеллерного сечения. На нижние полки металлических балок могут опираться концы выгнутого кверху сводчатого листа, образующая которого расположена параллельно металлическим балкам. В этом случае на сводчатом листе уложен по всей длине монолитный бетон, на котором устроен пол. Поперечные элементы верхней конструкции перекрытия могут быть выполнены также в виде сборных ригелей или плит, опирающихся на верхнюю часть металлических балок, или на консольные полочки, которые жестко смонтированы на стенках металлических балок. Кроме того, металлические балки могут иметь коробчатое сечение, на верхнюю грань которого опираются поперечные элементы верхней конструкции перекрытия, выполненные в виде гофрированного листа. К поперечным элементам верхней конструкции перекрытия, а также к верхней образующей сводчатого листа на остальных тягах могут быть подвешены деревянные балки с потолочной конструкцией. Металлические балки могут располагаться по обе стороны от деревянных балок, при этом в металлических и деревянных балках выполнены соосно сквозные отверстия, в которых установлены несущие шпильки. Металлические балки могут быть выполнены в виде гнутого профиля U-образного сечения, установленного полкой вверх над деревянной балкой. Концы U-образного гнутого профиля снабжены горизонтальными отгибами, на которые опираются концы выгнутого кверху сводчатого листа. На стенках U-образного гнутого профиля могут быть выштампованы отогнутые сверху вниз лепестки с острыми концами, обращенными в сторону деревянной балки. На боковых гранях деревянных балок в зоне примыкания к ним U-образных гнутых профилей могут быть образованы продольные канавки. В стенках U-образного гнутого профиля и в деревянных балках могут быть выполнены соосные горизонтальные сквозные отверстия, в которые установлены несущие шпильки. Изобретение поясняется примерами его осуществления. На чертежах изображено: на фиг. 1 — общий вид укрепленного перекрытия по металлическим балкам U-образного и двутаврового сечения с использованием монолитной конструкции по сводчатому листу; на фиг. 2 — то же, по балкам швеллерного и таврового сечения; на фиг. 3 — то же, с использованием сборных ригелей или плит; на фиг. 4 — то же, с установкой консольных полочек на стенках металлических балок; на фиг. 5 — металлическая балка коробчатого сечения и опирающийся на нее несущий гофрированный стальной лист; на фиг. 6 — вид по стрелке А на фиг. 5; на фиг. 7 — общий вид укрепленного перекрытия с U-образной металлической балкой, установленной над деревянной балкой; на фиг. 8 — узел крепления деревянной балки к стенкам металлической балки швеллерного сечения; на фиг. 9 — узел фиксации деревянной балки краями установленной над ней металлической балки U-образного профиля; на фиг. 10 — узел фиксации деревянной балки выштампованными в стенках металлической U-образного балки лепестками; на фиг. 11 — узел крепления деревянной балки к U-образной металлической балке. При осуществлении данного способа укрепления деревянного перекрытия вначале вскрывают и удаляют верхние конструкции перекрытия (пол, лаги, засыпку и проч. — на чертежах не показаны) существующего перекрытия. Затем в выполненные в несущих 1 стенах гнезда 2 устанавливают металлические балки 3. Эти балки монтируют вдоль существующих деревянных балок 4 по всей их длине. Металлические балки могут быть выполнены из прокатного и гнутого профиля и имеют U-образное 23, двутавровое 5, швеллерное 6, тавровое 7 сечение; они могут иметь вид коробчатого сечения из сваренных уголков 8. В этих случаях металлические балки монтируются в промежутках между деревянными балками 4 с таким расчетом, что нижняя точка 9 металлической балки располагается ниже верха 10 деревянных балок, а суммарный габарит «в свету» оставшейся части перекрытия «а», включающий черепной брус 11, настил потолка 12, штукатурку потолка 13 и деревянную балку, зазор «b» между верхом 10 деревянной балки 4 и верхом 13 металлической балки 3 и толщину «c» новой верхней конструкции перекрытия, равен толщине «h» существовавшего перекрытия: a + b + c = h. Это условие позволяет избежать необходимости переделки дверных проемов и дверей, а в ряде случаев перекладки коммуникаций внутри здания. В описанных вариантах усиления перекрытия новая верхняя его конструкция может иметь различное выполнение поперечных элементов: на нижние полки 14 металлических балок опираются концы выгнутого кверху сводчатого листа 15, образующая которого расположена параллельно металлическим балкам, причем на сводчатом листе уложен по всей длине монолитный бетон 16, на котором устроен пол 17. Сводчатый лист может быть выполнен из металла, фанеры или пластика. Он выполняет роль оставляемой опалубки: поперечные элементы верхней конструкции перекрытия могут быть выполнены также из сборных элементов — ригелей 18, плит 19 или из стального гофрированного профиля 20, опирающегося через уголки 21 на металлические балки 3. На ригели, плиты, профили укладывается пол 17. В случае выполнения металлических балок из проката таврового сечения для опоры несущих элементов 18, 19, 20 новой верхней конструкции перекрытия на нужном уровне к стенкам балки могут быть прикреплены консольные полочки 21. Во всех описанных случаях нагрузка от новых верхних конструкций перекрытия и от металлических балок на деревянные балки не передается, и деревянные балки с потолком превращаются в самонесущие конструкции. Установка металлических балок возможна не только между деревянными балками 4, но и над ними. В этом случае металлические балки имеют U-образный профиль 23 с горизонтально отогнутыми концами 24. На эти концы могут опираться монолитные перекрытия 16 или элементы 18, 19, 20 новой верхней конструкции перекрытия с соблюдением вышеописанного условия сохранения толщины перекрытия. В этом случае гнездо 2 под U-образную балку образуют вокруг конца деревянной балки 4 (на чертежах не показано), но с таким условием, что металлическая U-образная балка 23 с новой верхней конструкцией перекрытия не касаются деревянной балки 4. Предложенные конструктивные решения позволяют передавать часть нагрузки от деревянных балок 4 на металлические балки 3. Для этого металлические балки 6 располагают по обе стороны от деревянных балок 4, причем в металлических и деревянных балках выполняют соосные сквозные отверстия 25, в которых установлены несущие шпильки 26. Аналогично решена установка шпилек 26 в случае применения U-образной металлической балки 23. Возможно также подвешивание деревянных балок 4 к несущим конструкциям 16, 18, 19, 20, новой верхней конструкции перекрытия на стальных тягах 32, пропущенных сквозь деревянные балки 4 и эти несущие конструкции. В случае применения U-образных балок 23 из гнутых профилей и сводчатого листа 15 с уложенным на него монолитным бетоном 16 деревянные балки 4 могут быть частично разгружены за счет того, что они обжимаются с боков распорным усилием, возникающим в сводчатом листе 15 при его нагружении бетоном 16. Для усиления этого эффекта в боковых гранях 27 деревянных балок 4 в зоне примыкания к ним U-образных гнутых профилей 23 образованы продольные канавки 28. Другим вариантом является выштамповывание в стенках 29 U-образного гнутого профиля лепестков 30 с острыми концами 31, отогнутыми в сторону деревянной балки; при нагружении сводчатого листа 15 бетоном 16 нагрузка передается на стенки 29 U-образной балки, а эти стенки изгибаются в сторону деревянной балки и концы 31 лепестков 30 врезаются в деревянную балку. Описанные технические решения позволяют: укреплять деревянные перекрытия, не прибегая к их полному демонтажу, что особенно важно при реконструкции старинных зданий с ценной лепниной потолка; вести работы без полного отселения жильцов или пользователей зданий; сохранить толщину перекрытия, что, в свою очередь, сохраняет размеры дверей и прочего; разгрузить деревянные балки существующего перекрытия; упростить и ускорить капитальный ремонт и реконструкцию зданий с деревянными перекрытиями.

Формула изобретения

1. Способ укрепления перекрытия с деревянными балками, заключающийся во вскрытии и удалении верхней конструкции существовавшего перекрытия и установке по всей длине деревянных балок, усиливающих металлических балок с последующим устройством на металлических балках новой верхней конструкции, отличающийся тем, что металлические балки устанавливают в промежутках между деревянными балками, причем нижнюю точку металлических балок располагают ниже верха деревянных балок с суммарным габаритом «в свету» оставшейся части перекрытия, установленных усиливающих металлических балок и новой верхней конструкции перекрытия, равным толщине существовавшего перекрытия. 2. Укрепленное перекрытие, содержащее деревянные балки и потолочную конструкцию существовавшего перекрытия, металлические балки и верхние конструкции перекрытия с поперечными элементами и полом, отличающееся тем, что металлические балки смонтированы в промежутках между деревянными балками, причем верх деревянных балок расположен выше низа металлических балок, верхняя грань которых находится в одной плоскости с верхом поперечных элементов или ниже верха поперечных элементов, при этом суммарная толщина «в свету» всех элементов укрепленного перекрытия равна толщине существовавшего перекрытия. 3. Перекрытие по п. 2, отличающееся тем, что металлические балки выполнены в виде профилей U-образного сечения, или двутаврового сечения, или таврового сечения с полками внизу, или швеллерного сечения. 4. Перекрытие по п. 3, отличающееся тем, что на нижние полки металлических балок опираются концы выгнутого кверху сводчатого листа, образующая которого расположена параллельно металлическим балкам, причем на сводчатом листе уложен по всей его длине монолитный бетон, на котором устроен пол. 5. Перекрытие по п. 4, отличающееся тем, что к верхней образующей сводчатого листа на стальных тягах подвешена деревянная балка с потолочной конструкцией. 6. Перекрытие по п. 2, отличающееся тем, что поперечные элементы верхней конструкции перекрытия выполнены в виде сборных ригелей или плит, опирающихся на верхнюю часть металлических балок, выполненных в виде профилей U-образного сечения, или двутаврового сечения, или швеллерного сечения. 7. Перекрытие по п. 3, отличающееся тем, что на стенках металлических балок жестко смонтированы консольные полочки, на которые опираются сборные ригели или плиты. 8. Перекрытие по п. 2, отличающееся тем, что металлические балки имеют коробчатое сечение, на верхнюю грань которого опираются поперечные элементы верхней конструкции перекрытия, выполненные в виде гофрированного листа. 9. Перекрытие по п. 2, отличающееся тем, что к поперечным элементам верхней конструкции перекрытия на стальных тягах подвешены деревянные балки с потолочной конструкцией. 10. Перекрытие по п. 2, отличающееся тем, что металлические балки расположены по обе стороны от деревянных балок, причем в металлических и деревянных балках выполнены соосные сквозные отверстия, в которых установлены несущие шпильки. 11. Укрепленное перекрытие, содержащее деревянные балки и потолочную конструкцию существовавшего перекрытия, металлические балки в виде гнутого профиля U-образного сечения с горизонтальными отгибами, установленные полкой вверх над деревянными балками, и пол, отличающееся тем, что на горизонтальные отгибы U-образного гнутого профиля оперты концы выгнутого кверху сводчатого листа, образующая которого расположена параллельно металлическим балкам, причем на сводчатом листе уложен по всей его длине монолитный бетон, на котором устроен пол, а суммарная толщина «в свету» всех элементов укрепленного перекрытия равна толщине существовавшего перекрытия. 12. Перекрытие по п. 11, отличающееся тем, что на стенках U-образного гнутого профиля выштампованы отогнутые сверху вниз лепестки с острыми концами, обращенными в сторону деревянной балки. 13. Перекрытие по п. 11, отличающееся тем, что на боковых гранях деревянных балок в зоне примыкания к ним U-образных гнутых профилей образованы продольные канавки. 14. Перекрытие по п. 11, отличающееся тем, что в стенках U-образного гнутого профиля и в деревянных балках выполнены соосные горизонтальные сквозные отверстия, в которых установлены несущие шпильки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11

Что делать если необходимо усиление деревянной балки

Усиление деревянных балок перекрытия своими руками: основные способы и методика

Деревянные балки чаще всего используются в конструкции крыши. Оно и неудивительно: монтаж относительно прост, вес вполне терпим, по цене элементы доступны, нагрузки выдерживают значительные, стены не деформируют. Кроме того, не оставлена в стороне и эстетическая сторона вопроса: при соблюдении правил установки и некоторой, не слишком затратной, отделке деревянные балки можно оставить в открытом доступе: они только придадут определенный шарм помещению. Стили шале или фахверк никогда не утратят своей популярности. Однако есть и определенное затруднение: при больших габаритах строения требуется усиление деревянных балок перекрытия. Ширина пролета не должна превышать 5-6 метров, иначе элементы со временем начинают проседать, что грозит обрушением кровли.

В принципе, можно обойтись и без усиления деревянных балок перекрытия: надежность конструкции обеспечивается установкой дополнительных опор либо увеличением сечения самих балок из древесины. Однако такие шаги ведут не только к перерасходу материалов (а значит, и себестоимости строения), но и к потере полезной площади помещения. Смотрите видео:

Необходимые уточнения

При всех своих положительных качествах древесина все же имеет ряд негативных параметров. Из самых основных:

  • относительно невысокая выносливость как балок перекрытия, так и всей конструкции в целом. Максимальная нагрузка – 500 кг/м2, а в большинстве случаев она не превышает 200-300 кг/м2. Стало быть, прогиб весьма вероятен;
  • низкие звукоизоляционные показатели, которые характерны для всех деревянных перекрытий. Они пропускают весь диапазон звуков, от воздушно-шумовых (разговор, музыка, журчание воды) до ударных, возникающих во время ремонта, передвижения мебели и даже шагов;
  • огнеопасность, для борьбы с которой возникает необходимость обработки деревянных балок специальными составами;
  • беззащитность перед биоатаками. Древесина подвержена гниению и поражению древоточцами, так что деревянные балки нуждаются в дополнительной пропитке не только от огня, но и от естественных врагов.

Несмотря на все недостатки, деревянные конструкции не теряют своих позиций. Даже тогда, когда усиление перекрытий признано жизненно необходимым. И эта необходимость может возникнуть по разным причинам. Смотрите видео:

Усиление балок перекрытия: когда оно необходимо

Основой любого строительства является точный и скрупулезный расчет. Он гарантирует стабильно успешную эксплуатацию здания, максимально длительный срок службы любых деревянных, металлических и бетонных элементов, комфортное проживание в стенах дома его обитателей. Но жизнь, как известно, непредсказуема и любит вносить в наши планы собственные коррективы. В результате мы сталкиваемся с тем, что насущно необходимым становится усиление перекрытий. Самыми распространенными поводами для такого шага признаны следующие моменты.

  • Деревянная конструкция перекрытия утратила свои качества. Проще говоря, износилась. Влажность оказалась нерасчетной, времени прошло достаточно много, вредители проявили повышенную активность, стены и прочие составляющие подверглись неожиданным температурным перепадам – вариантов может быть множество. Частный случай – изначально не слишком качественная древесина, пошедшая на изготовление балок. К сожалению, этот вариант не так уж редок. Результат один: несущая способность конструкции снижается, и строение нуждается в усилении деревянных балок перекрытия. Проверка на срочность манипуляций проста: если балка при длине в 2,5 метра прогнулась под собственным весом на 1 сантиметр – это норма. Если прогиб превышает этот показатель, элемент конструкции нужно усилить.
  • Балка из древесины нуждается в усилении по «личным» требованиям. К примеру, вы решили из чердака сделать мансарду или даже полноценную жилую комнату. Нагрузки на перекрытие второго этажа обязательно возрастут. А значит, требуется изменение сечения удерживающих его деревянных балок.

Отдельно отметим: даже если перепланировка в ваших ближайших планах не значится, проверять состояние всех несущих конструкций из древесины в доме нужно ежегодно. И перекрытия в этом списке должны стоять первым пунктом. Если, конечно, вы не согласны с тем, что когда-нибудь верхний этаж просто обвалится на нижний.

Усиление балочной конструкции можно произвести разными способами. Ознакомимся с самыми распространенными.

«Малой кровью»

Большинство домовладельцев предпочтут провести усиление перекрытий таким образом, чтобы сохранялась возможность проживания в стенах здания. В большинстве случае это действительно реально. Если древесина несущей балки повреждена, но в труху она еще не рассыпалась и основные характеристики сохраняет, на элемент можно установить своего рода протезы. Причем из разных материалов.

  • Прогиб балок может быть устранен наложением деревянных протезов. Накладки максимально плотно фиксируются с двух сторон от поврежденного элемента, либо с двух боков, либо сверху и снизу. Максимальное усиление балок перекрытия достигается креплением накладки по всей ее длине. При этом важно и протез, и укрепляемый элемент обработать противогрибковым составом.

  • Надежное усиление перекрытия может быть достигнуто при использовании металлических накладок либо прутковых протезов. Пластины из стали используются по тому же принципу, что и накладки из древесины, только обрабатываются не противобактериальными, а антикоррозийными препаратами.

  • Усиление балок перекрытия углепластиком в последнее время гораздо популярнее деревянных накладок и металлических протезов. Углеволокно выпускается в виде лент, тканей, пластин и жгутов, так что нетрудно выбрать вариант, с которым удобнее всего работать в конкретных условиях. Материал наклеивается в несколько слоев, пока не будет достигнута нужная степень усиления. Работать с углепластиком просто: он легок, пластичен, крепится на клей, что значительно облегчает монтаж, негорюч, что повышает противопожарные характеристики деревянных балок и прочих элементов конструкции из древесины. Особенно актуальным углеволокно становится в условиях стесненности помещений, где особой свободы движений не наблюдается.

Отметим, что усиление балок перекрытия перечисленными способами имеет смысл только в том случае, если прогиб элементов конструкции не сопровождается ее значительными деформациями. Укрепление таким образом балок, имеющих существенные механические повреждения, годится только как временная мера.

Дополнительные опоры

Если балки перекрытия в целом находятся в хорошем состоянии, но треснули – например, под воздействием обильного снегопада – лучшим вариантом усиления и восстановления их функциональности будет установка подпорок по обе стороны от перелома. Разумеется, если речь идет о чердаке и прочих подсобных помещениях. Впрочем, балка, снабженная дополнительной опорой, вполне может вписаться и в жилое помещение, если будет оформлена дизайнерски. Опору можно установить как деревянную, так и металлическую.

Порядок работ по усилению можно свести к следующим пунктам.

  • Сведение концов поврежденной балки. Потребуется аналог домкрата, который позволит соединить осколки. Или слаженная и неторопливая работа бригады из трех-четырех человек.
  • Крепление разлома. Можно воспользоваться любым вариантом протезов и накладок: до установки опор они расколотую часть удержат.
  • Расчет места установки опоры. Вполне вероятно, им станет места раскола. Но может статься, что опор понадобится две, в тех местах, где на деревянную балку приходится максимум нагрузки. Это особенно вероятно, если балка имеет большое сечение.

Остальное – дело техники. Единственное, что потребуется от ремонтера – четко выверить перпендикулярность опоры, иначе усиление перекрытия точно не удастся.

Как усилить потолочные деревянные балки

У нас двухэтажный дом, перекрытия деревянные. Очень хотим затащить рояль на второй этаж – через окно при помощи подъемника. А вопрос такой: судя по всему наши перекрытия могут не выдержать такой нагрузки. Как правильно и надежно выполнить усиление деревянных балок второго этажа, чтобы они выдержали нагрузку?

Вадим, чтобы выполнить усиление деревянных балок перекрытия грамотно, в первую очередь необходимо определиться со сложностью проблемы. Самая явная причина беспокойства – прогиб элементов. Здесь важно знать одну вещь: при расчетах по нормативным документам балки перекрытия рассчитываются не с учетом отсутствия прогибов, а так, чтобы их величина была не больше максимальной. Максимально допустимый прогиб зависит от двух факторов:

Для дерева величину назначают равной 1/300 пролета. Это означает, что при расстоянии между стенами 5 метров, прогиб деревянных балок перекрытия может составлять до 17 мм. При этом не возникает потерь в несущей способности и жесткости.

Как исправить ситуацию

Чтобы выполнить усиление балок перекрытий, можно пойти двумя путями:

  • повышение несущей способности;
  • уменьшение нагрузки.

Первый вариант самый распространенный, поскольку снижение нагрузки означает переоборудование помещения под другое назначение, что сделать сложно и не всегда возможно. Чтобы воспользоваться вторым, нужно рассмотреть несколько вариантов усиления балки.

К таким способам относятся:

  • Наращивание сечения. Важно отметить, что есть смысл делать накладки сверху или снизу. Дополнительная ширина не даст такого эффекта. Это можно объяснить формулами, по которым рассчитываются балки. Для наращивания используют деревянные доски, которые закрепляют на балки.
  • Установка промежуточных опор. Чаще всего здесь не рассматривается усиление стойками, поскольку их опирание будет происходить на нижележащее перекрытие. Можно использовать подкосы, но только при условии гармоничного вписания их в интерьер.
  • Металлические обоймы. Металл крепят с двух сторон. Для небольших повреждений можно применять полосовую сталь. Для серьезных деформаций лучше выбрать швеллер. Важно предусмотреть гидроизоляцию между металлом и деревом в обязательном порядке.
  • Прикрепление накладок из углепластика. Такой композитный материал – не распространенное решение, но стоит его рассмотреть. Крепление осуществляется на клей, элементы достаточно легкие для выполнения работ своими руками.

Усиление стоит выполнять только после выбора среди предложенных вариантов наиболее оптимального для каждого случая в отдельности.

В случае неправильного подбора строительных материалов или ошибок в конструкции может возникнуть необходимость в усилении потолочных балок и защите их от провисания и прогибов. Я хотел бы поделиться опытом того, как подобная проблема возникла у меня, а главное, каким способом удалось ее ликвидировать.

При строительстве собственного дома в одной из комнат возникла необходимость в потолочных креплениях длиной 5 м. Для их возведения я воспользовался балками большей длины (7 м), так как из них одновременно можно будет сделать выпуск для крыши, защищающий стены и фундамент дома от подмывания снегом и дождем.

В этой статье я расскажу, как укрепить балки перекрытия металлическим уголком.

Усиление деревянных балок перекрытия: материалы и инструменты

  • Уголок металлический 75×75 мм
  • Металлическая полоса толщиной 5мм и шириной 75мм
  • Болты и гайки Ф12мм
  • Дрель, сверло Д12, гаечные ключи

Усиление деревянных балок перекрытия металлическим уголком. Процесс работы

В центре комнаты установил два швеллера высотой в 14 см, прикреплённых друг к другу плоской частью в виде двутавра. Далее купил 4 м балки сечением 70×100 мм (в чём и была моя ошибка, так как удобней было бы использовать балки с сечением 100×150 мм) и закрепил их в швеллере и на несущей стене.

После монтажа крыши (использовал подпорки для стропил, которые опирались на эти балки), появился небольшой прогиб балок. Чтобы избежать дельнейшей деформации, решил усилить их уголком размерами 75×75 мм с одной стороны балки, а с другой, закрепить металлическую полосу толщиной 5 мм и шириной 75 мм.

Для стягивания уголка и полосы к балке использовал болты Ф12 длиной 100 мм, которые крепил на расстоянии 400 мм друг от друга





Вот таким образом усилил балки.






Если есть необходимость дополнительно укрепить балки с сечением 50×200 мм при ширине пролета 5 м, могу порекомендовать для усиления конструкции закрепить металлическую полосу толщиной 5 мм и шириной 75-80 мм по диагонали к центру с обеих сторон балки.

При этом сначала вдоль всей длины балки надо закрепить шнурок, и при помощи домкрата, посередине приподнять балку выше уровня шнурка и после крепить металлическую полосу.

Если в продаже не оказалось металлической полосы с нужными размерами, можно нарезать на гильотине полосы длиной 1,5 м, и сварить их между собой, получив необходимую длину.

В случае, если необходимо добавить дополнительные балки для усиления потолка в случаях его провисания и прогиба. Для этого необходимо подобрать балку соответствующего сечения, стянуть её уголком и прикрепим торцевой частью к стене.

Также возможно при помощи тарлена устранить провисание и прогиб балок, закрепив его на коньковой части крыши и самой балке. При таком креплении тарлена нагрузка будет перераспределяться на стропильную часть крыши. Однако этот метод применяется только в крайних случаях, если нет возможности добавить дополнительные балки.

Экология потребления. Усадьба: Повреждённые деревянные балки, изношенные нагрузками и временем, или недостаточно прочные изначально «по проекту» — это первая причина ослабления несущей способности перекрытий, появления вибраций и скрипов полов на верхних этажах дома. Давайте разберёмся, как усилить деревянные балки и сделать прочнее конструктивные элементы перекрытия.​​​​​​​

Повреждённые деревянные балки, изношенные нагрузками и временем, или недостаточно прочные изначально «по проекту» — это первая причина ослабления несущей способности перекрытий, появления вибраций и скрипов полов на верхних этажах дома. Давайте разберёмся, как усилить деревянные балки и сделать прочнее конструктивные элементы перекрытия.

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.

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.

Наращивание площади сечения балки

Одним из самых популярных способов укрепления балок перекрытий является наращивание их сечения установкой дополнительных деревянных накладок. В основном этот способ применяется в случаях, когда материал балок становится рыхлым вследствие естественного старения или же в результате жизнедеятельности жуков-древоточцев.

Увеличение площади сечения достигается установкой накладок из дерева толщиной не менее 50 мм на ослабленном или повреждённом участке. Отдельные специалисты утверждают, что имеет смысл лишь увеличение сечения по горизонтальным сторонам, то есть сверху и снизу балки, а наращивание толщины изделия по ширине не даёт полезного эффекта.

Перед установкой накладок, как и в случае с другими работами по укреплению балок, следует обработать ослабленные участки противогрибковыми средствами. После противогрибковой обработки нужно снизить до минимума уровень прогиба при помощи домкратов. Непосредственно монтаж накладок эффективнее осуществлять по всей длине балки. Прикрепление осуществляется при помощи болтов или шпилек насквозь.

В качестве усиливающего элемента можно использовать не только дерево, но и металл. В таком случае используются швеллеры или металлические полосы. Последние менее надёжны, чем швеллер, и могут применяться только для усиления небольших участков повреждённых балок.

Усиление пролёта балки с помощью металлических накладок производится по такому же алгоритму, как и в случае накладок из дерева, однако при этом имеет некоторые особенности. В частности, перед установкой металлические накладки обрабатываются антикоррозийным составом. Кроме того, между металлическими и деревянными частями следует устроить гидроизоляционный слой.

Прутковые протезы

В случаях сильного повреждения участков балок практикуется удаление таких зон и установка на их место прутковых протезов, сделанных из стальной арматуры. Такой метод используется по большей мере при замене торцевых элементов, которые приходят в негодность чаще всего.

В роли протезов выступают обрезки арматуры сечением от 10 до 25 мм. Длина протеза выбирается с расчётом на то, что она должна быть больше на 10%, чем двойная длина повреждённого участка балки. Есть и ограничение длины протеза — он может быть не более 1,2 м.

Перед выполнением работы следует подпереть участок, который будет укрепляться, стойкой для предотвращения возможного обрушения конструкции. Стойки и прогон опоры ставятся на расстоянии от одного до полутора метров от несущей стены. После такого временного укрепления перекрытие разбирается, а сгнивший участок балки спиливается.

Заготовка протеза заводится вертикально в перекрытие, после чего поворачивается в горизонтальную позицию. Конструкция в первую очередь надвигается на балку и затем — в нишу стены. Нужно учесть, что балки, восстановленные с применением протезов, прослужат ещё долгое время, однако прочность обновлённой конструкции, безусловно, будет ниже, чем в случае с новой балкой. Потому нагружать восстановленные балки следует по минимуму.

Армирование балок углеволокном

Помимо традиционных технологий при укреплении балок достаточно широко применяются инновационные решения, одним из которых является армирование конструкций углепластиками. Внимание: такой метод является единственно возможным способом укрепить балки в случае, если ввиду крайней стеснённости помещений или по каким-то другим причинам наращивание сечения конструкций невозможно или крайне затруднительно.

Несомненное преимущество укрепляющих элементов из углеволокна — это отсутствие необходимости оперировать с габаритными и тяжёлыми металлическими или деревянными компонентами, а также минимальная трудоёмкость работы в целом. Современные углепластики, как и любые композитные материалы, характеризуются большой прочностью и малым весом. Укрепляющие элементы из углеволокна прекрасно справляются со значительными механическими нагрузками. Они выпускаются в разных модификациях — в виде лент, ткани, нитей, пластин или листов.

Армирование балки композитами осуществляется путём наклеивания на неё углеволокна в несколько слоёв. Прикрепляемые слои углепластика прикладываются к поверхности балки друг над другом и по всей её длине. Края наклеенных полос нужно перекрыть поперечными слоями. Наклеивание армирующих компонентов производится до тех пор, пока усиленная балка не станет достаточно жёсткой для того, чтобы противостоять нагрузкам. Монтаж осуществляется с применением эпоксидного клея. После застывания слой по прочностным характеристикам иногда не уступает металлу.

Что делать, если укрепление балок невозможно

Если балки перекрытий не повреждены, однако с трудом выдерживают нагрузку и прогибаются, а их укрепление проблематично или нецелесообразно, нужно рассмотреть вариант обустройства дополнительных балок или поставить подпорки под уже существующие. В этом случае несущая способность конструкций будет усилена перераспределением нагрузки на дополнительные балки или стойки. Последние, естественно, будут передавать нагрузку на перекрытия нижнего помещения.

Новые балки-дублёры точно так же, как и существующие, закрепляются в гнезде, обустроенном в несущей стене. Установка же стоек — хоть и более простая задача, однако она зачастую сопряжена с дополнительным нежелательным эффектом — такие опоры могут загромождать пространство и мешать беспрепятственному проходу по помещению. Важна и визуальная составляющая — опоры желательно декорировать для того, чтобы они гармонично вписались в дизайн помещения.

Итак, мы рассмотрели несколько основных, наиболее распространённых способов укрепления балок. Выбор конкретного метода зависит как от степени износа конструкций и нагрузки на них, так и от умений строителя, наличия необходимого инструментария, финансовых возможностей и свободного времени мастера. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Усиление деревянного перекрытия – способы укрепить потолочные и балки второго этажа

Основным элементом чердачных и межэтажных перекрытий во многих частных домах является деревянная балка. Срок службы перекрытий из дерева ограничен ввиду свойств древесины, особенно, если она была плохо обработана или подвергалась нагрузке и воздействию влаги.

В следствие таких факторов балка перестает справляться с возложенной на нее функцией (возможно провисание, прогиб, искривление) и потребуется усиление деревянных балок перекрытия.

Помимо повреждений и утраты несущей способности балок пола и потолка (лаг, прогонов), укрепление может быть продиктовано увеличением нагрузки на перекрытие.

Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

  • плохое состояние балочной конструкции. Является следствием повреждение древесины. Повышенная влажность, перепады температуры, деятельность различных вредителей (жуков короедов), растрескивание – все это приводит к деформированию балки перекрытия;
  • снижение несущей способности. Под собственным весом, постоянной и переменной нагрузкой балки перекрытия могут прогибаться. Согласно нормативам, если прогиб находится в пределах 1:300, то беспокоится не о чем. Например, если балка длиной 2500 мм. прогнулась на 10 мм. это соответствует нормальному значению прогиба. Если показатель прогиба больше – ее следует усилить;
  • необходимость увеличения несущей способности балки. Связанная, например, с перестройкой чердака под мансарду или жилое помещение. Такая перестройка приведет к увеличению постоянных и переменных нагрузок на перекрытия второго этажа, что автоматически требует изменения сечения установленных деревянных балок.

В пределах статьи будут приведены несколько распространенных способов усиления перекрытия (ремонт, реконструкция). Но, точно ответить на вопрос, как усилить деревянные балки перекрытия может только профессионал и только после анализа состояния конструкции. Ведь в каждом случае решение будет индивидуально.

Воспользовавшись таблицей можно получить представление о том, какое сечение должно быть у балки при определенной нагрузке.

Допустимое сечение балок при нагрузке

Материал подготовлен для сайта moydomik.net

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Основные типы и методы усиления деревянных перекрытий приведены в порядке увеличения трудозатрат и длительности на выполнение работ.

Тип усиления без изменения условий работы

Усиление деревянными накладками

Способ применяется в том случае, когда дерево повреждено. Накладки устанавливаются с двух сторон от балки из бруса (по бокам или сверху и снизу), максимально плотно к ней и скрепляются (затягиваются) насквозь болтом. При этом важно обработать поврежденный участок и накладки противогрибковым раствором. В критическом случае, если участок поврежден сильно – его лучше удалить. Чтобы усилить балку нужно крепить накладку по всей ее длине.

Усиление пролетов металлическими накладками (пластинами) или прутковыми протезами

Стальные пластины используются вместо деревянных, описанных выше. Металл также нужно обработать антикоррозионным раствором. Схема устройства показана на рисунке.

Усиление пролетов балок металлическими накладками и прутковыми протезами

Усиление перекрытия углеволокном (углепластиком)

Современная технология усиления (армирование углеродным волокном). Углеволокно (ленты, листы, пластины, нити, ткань) наклеивается в несколько слоев, пока не будут достигнуты требуемые показатели жесткости балки. Удобство работы и легкость материала приводят к тому, что углепластик приобретает популярность как эффективное средство для восстановления балок и строительных конструкций.

Ниже приведена схема армирования (усиления) балок перекрытия углеволокном.

Усиление балок углеволокном Усиление балок углеволокном – схема Усиленные балки углеродным волокном

Усиление на торцах деревянными или металлическими протезами

Технология позволяет усилить балку в местах стыка с несущей стеной. Это именно то место, где, за счет перепадов температур повреждение древесины происходит быстрее.

На схеме ниже показана технология усиление протезами из швеллера, прокатного профиля

Усиление протезами из швеллера, прокатного профиля Усиление протезами из швеллера, прокатного профиля – 2

Монтаж пруткового протеза

Прутковый протез системы Дайдбекова выполняется из двух спаренных ферм, которые изготавливаются из обрезков арматурной стали сечением (диаметром) 10-25 мм. Длина протеза должна быть на 10% больше двойной длины сгнившего конца балки, но не более 1,2 м.

Устройство пруткового протеза

  1. Установить временные опоры под перекрытие на расстоянии 1-1,5 м от несущей стены, состоящие из стоек и прогона.
  2. Разобрать перекрытие снизу на ширину 75 см и сверху – 1,5 м от стены.
  3. Отрезать поврежденный участок балки (0,5м)
  4. Завести заготовку протеза вертикально в междуэтажное перекрытие и повернуть в горизонтальное положение, сначала надвигая на балку, затем, в обратную сторону задвигая в нишу стены.
  5. Сместить и прибить гвоздями сдвижную планку.

Установка пруткового протеза

Усиление балок шпренгельными затяжками

Усиление перекрытий – установка шпренгелей

Тип усиления с изменением условий работы

Усиление деревянных перекрытий такими способами предусматривает существенную перестройку несущей конструкции балочных пролетов.

Изменение условий работы конструкций

Изменение схемы работы

Если нет возможности усилить деревянные балки перекрытия, можно попытаться их разгрузить, т.е., распределить нагрузку с существующих балок на дополнительно установленные элементы.

Усиление перекрытий путем установки опор под несущие балки

Опоры, подпирающие балки снизу, являются хорошим способом перераспределить нагрузку с балки на опору.

Усиление перекрытий – установка опор

Усиление перекрытий путем установки дополнительных балок

Если существующие лаги находятся в целости и сохранности, увеличить их несущую способность можно посредством увеличения их количества. Установка дополнительных деревянных балок позволит увеличить нагрузку на конструкцию. Устанавливая новые лаги нужно обязательно защитить их торцы рубероидом, чтобы избежать повреждения.

Усиление перекрытий – установка дополнительных балок

Надеемся, что из приведенных способов усиления деревянных балок перекрытия вы подберете именно тот, который решит вашу проблему наилучшим образом и с минимальными затратами.

Усиление деревянных балок перекрытия

Балки перекрытия – одно из слабых мест в старом доме. Под влиянием времени и внешних факторов они изнашиваются, что приводит к скрипу полов на верхних этажах, прогибу перекрытия или даже его обрушению. Как справиться с проблемой и усилить балки перекрытия? Давайте разберемся.

Причины ослабления несущих способностей перекрытия

Не только течение времени может быть виновно в том, что перекрытие провисает, появляются скрипы и вибрация. Есть ряд возможных причин этого явления:

  • использование при строительстве недостаточно прочных материалов – размеры доски или бруса меньше рекомендуемых, некондиционная древесина, пиломатериалы из «мертвого леса» и т. п.;
  • увеличение нагрузки на перекрытие пот отношению к расчетной из-за изменения назначения помещений, чердак превратился в мансарду – необходимо усилить балки;
  • применение при укладке перекрытия материалов естественной влажности – в этом случае по мере высыхания бруса или доски происходит его деформация и растрескивание;
  • протечки на крыше – попадающая на плоскость перекрытий влага постепенно разрушает древесину, да еще и «открывает ворота» бактериальной флоре, плесени, грибку;
  • повреждение массива балки при монтаже или хранении;
  • некомпетентность строителей.

Также на древесину пагубно влияют любые перепады влажности и температур, отсутствие специальной антисептической обработки, попадание агрессивных химических сред и поражение насекомыми. Иногда колония муравьев может уничтожить несущие элементы перекрытия менее, чем за один летний сезон.

Совет для тех, кто только начал строиться: не допускайте перечисленных выше явлений чтобы не ремонтировать балки перекрытия досрочно. Но если неприятность уже произошла, придется провести работы по устранению последствий и укреплению перекрытия и его несущих элементов.

Чтобы определить состояние несущих балок, необходимо рассчитать предельно допустимый прогиб элемента. Норма – 1/300 часть от длины балки. То есть, при длине 3 метра прогиб в центральной части не должен превышать 10-12 мм. Если значение больше – требуется ремонт – усиление и укреплении несущего компонента перекрытия.

Способы усиления деревянной балки перекрытия

Если выяснилось, что несущий элемент требует ремонта, есть несколько методов, которые помогут восстановить способность балки к выдерживанию нагрузок.

  1. Наращивание площади сечения. Один из самых эффективных методов. С двух сторон деревянной доски или бруса, поврежденных по тем или иным причинам, устанавливают накладки с толщиной не менее 50 мм. Усиливающие детали могут монтироваться как по всей длине, так и на поврежденном участке. Перед проведением работ следует поднять балку домкратом, чтобы полностью убрать существующий прогиб. Монтаж проводится с помощью винтов или шпилек, проникающих сквозь первоначальный несущий элемент и скрепляющих обе накладки между собой.
  2. Металлические накладки. Вариация на тему предыдущего метода, только в качестве усилителей выступает не деревянная доска, а швеллер либо металлическая полоса.
  3. Прутковый протез. Этот метод чаще всего применяют для восстановления несущей способности торцевых частей балок. В качестве материала используют металлическую арматуру. Работы проводятся после установки опоры под поврежденную балку и разборки перекрытия. Восстановленный несущий элемент имеет меньшую способность сопротивляться нагрузкам, чем новый, это следует учитывать в период эксплуатации.
  4. Армирование углеволоконными элементами. Современный инновационный метод усиления и укрепления балок перекрытия. Подходит даже в том случае, если нарастить размеры конструкции невозможно. Углепластиковые элементы имеют малый вес и значительную несущую способность. Для ремонта балок используют различные типы углеволоконных материалов – пластины, листы, пруток. Монтаж проводят с применением специального эпоксидного клея, после застывания полученный конструктивный элемент по прочности не уступает стали.

Вне зависимости от выбранного способа реставрации несущей конструкции, необходимо выполнить требования безопасности во время проведения работ. Следует установить опорные поддерживающие стойки или леса во избежание обрушения во время ремонта.

Что делать, если усиление балок перекрытия невозможно?

Случается и так, что усилить балки – сложно осуществимый процесс или даже совершенно невозможный. При этом заменять перекрытие на данный момент не планируется.

В этом случае есть два варианта исправить ситуацию:

  • установка опор под имеющиеся элементы, не выдерживающие нагрузки;
  • установить балки-дублеры в промежутках между старыми.

Стойки-опоры установить проще, но они уменьшают полезную площадь помещения, создают помехи при эксплуатации. Кроме того, они уменьшают визуальную привлекательность интерьера, поэтому потребуются дополнительные затраты времени и средств на декорирование стоек. Дублирующие балки устанавливаются по тому же принципу, что и имеющиеся – врезаются в предварительно вырезанные гнезда несущей стены. Технически этот вариант более сложен, чем установка деревянных опор, но лишен тех недостатков, которые свойственны первому способу.

Усиление деревянных балок. Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

Популярные материалы

Today’s:

Усиление деревянных балок. Когда нужно усиливать деревянные балки перекрытия

  • плохое состояние балочной конструкции . Является следствием повреждение древесины. Повышенная влажность, перепады температуры, деятельность различных вредителей (жуков короедов), растрескивание – все это приводит к деформированию балки перекрытия;
  • снижение несущей способности . Под собственным весом, постоянной и переменной нагрузкой балки перекрытия могут прогибаться. Согласно нормативам, если прогиб находится в пределах 1:300, то беспокоится не о чем. Например, если балка длиной 2500 мм. прогнулась на 10 мм. это соответствует нормальному значению прогиба. Если показатель прогиба больше – ее следует усилить;
  • необходимость увеличения несущей способности балки . Связанная, например, с перестройкой чердака под мансарду или жилое помещение. Такая перестройка приведет к увеличению постоянных и переменных нагрузок на перекрытия второго этажа, что автоматически требует изменения сечения установленных деревянных балок.

В пределах статьи будут приведены несколько распространенных способов усиления перекрытия ( ремонт , реконструкция). Но, точно ответить на вопрос, как усилить деревянные балки перекрытия может только профессионал и только после анализа состояния конструкции. Ведь в каждом случае решение будет индивидуально.

Воспользовавшись таблицей можно получить представление о том, какое сечение должно быть у балки при определенной нагрузке.

Ремонт деревянных балок перекрытия. Чердачное перекрытие по деревянным балкам: обзор лучших конструкций и советы по выбору балок

При строительстве крыши всегда особое внимание уделяется конструкции чердака. Ведь важно, чтобы его перекрытие было сделано технологически правильно, не оказывало излишнего давления на стены и было способно вынести нагрузку от хранящихся под крышей вещей и порой целого набора мебели.

Поэтому в этой статье мы подробно с вами разберемся, как правильно должно быть устроено чердачное перекрытие по деревянным балкам: особенности его монтажа, расчета нагрузок и крепления. А в помощь вам будут наши подробные иллюстрации.

Для начала предлагаем вам посмотреть небольшой

Перекрытие – это горизонтальные силовые конструкции, которые разделяют жилой этаж от чердачного помещения, и воспринимает на себя при этом нагрузки от веса всего, что находится под крышей.

Само по себе перекрытие – это необходимый элемент жесткости, который также обеспечивает устойчивость всему строению. Среди всех других мы сегодня выделим чердачное перекрытие, а именно – его конкретный вид. Заметим, что общие правила относится ко всем видам, но некоторые технические особенности в обустройстве чердачного перекрытия по балкам все же есть.

Первая из них – это жесткость и прочность. Т.е. перекрытие должно быть:

  • Способным выдержать расчетные нагрузки и при этом не прогнуться, не разрушится. Например, допустимая величина прогиба – всего 1 на 250 от длины пролета.
  • Во-вторых, чердачное перекрытие не должно быть хлипким, и ни в коем случае не должно колебаться при перемещении предметов на нем или движение людей.
  • И, наконец, шумоизолированным, чтобы избежать неприятных скрипов, когда кто-нибудь поднимется на чердак.

В частном строительстве преимущественно используется два вида перекрытий: деревянные и железобетонные. Первые выстраиваются по прочным деревянным балкам, а вторые – по балкам, плитам и в монолитном варианте. Также сами балки могут быть стальными, если приходится перекрывать достаточно большие пролеты. Но именно в частном домостроительстве на выбор материала перекрытия влияет чаще всего как раз экономический фактор.

Стоимость устройства перекрытий обычно составляет до 20% сметы всего строительства дома, а трудозатраты – целых 25%. Поэтому достаточно популярно все-таки возведение деревянного перекрытия чердака – все благодаря его высоким эксплуатационным характеристикам и хорошей шумоизоляции.

И еще один важный момент: при изготовлении деревянных чердачных перекрытий вам не понадобится тяжелая грузоподъемная техника, особенно бетононасос.

Усиление балок перекрытия фанерой. 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.

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.

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)?

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.

Наращенные по высоте балки дают максимальное увеличение несущей способности.

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.

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

Балка с усилением фанерой.

Усиление деревянной балки уголком. Усиление деревянных балок перекрытия

Балки перекрытия – одно из слабых мест в старом доме. Под влиянием времени и внешних факторов они изнашиваются, что приводит к скрипу полов на верхних этажах, прогибу перекрытия или даже его обрушению. Как справиться с проблемой и усилить балки перекрытия? Давайте разберемся.

Причины ослабления несущих способностей перекрытия

Не только течение времени может быть виновно в том, что перекрытие провисает, появляются скрипы и вибрация. Есть ряд возможных причин этого явления:

  • использование при строительстве недостаточно прочных материалов – размеры доски или бруса меньше рекомендуемых, некондиционная древесина, пиломатериалы из «мертвого леса» и т. п.;
  • увеличение нагрузки на перекрытие пот отношению к расчетной из-за изменения назначения помещений, чердак превратился в мансарду – необходимо усилить балки;
  • применение при укладке перекрытия материалов естественной влажности – в этом случае по мере высыхания бруса или доски происходит его деформация и растрескивание;
  • протечки на крыше – попадающая на плоскость перекрытий влага постепенно разрушает древесину, да еще и «открывает ворота» бактериальной флоре, плесени, грибку;
  • повреждение массива балки при монтаже или хранении;
  • некомпетентность строителей.

Также на древесину пагубно влияют любые перепады влажности и температур, отсутствие специальной антисептической обработки, попадание агрессивных химических сред и поражение насекомыми. Иногда колония муравьев может уничтожить несущие элементы перекрытия менее, чем за один летний сезон.

Совет для тех, кто только начал строиться : не допускайте перечисленных выше явлений чтобы не ремонтировать балки перекрытия досрочно. Но если неприятность уже произошла, придется провести работы по устранению последствий и укреплению перекрытия и его несущих элементов.

Чтобы определить состояние несущих балок, необходимо рассчитать предельно допустимый прогиб элемента. Норма – 1/300 часть от длины балки. То есть, при длине 3 метра прогиб в центральной части не должен превышать 10-12 мм. Если значение больше – требуется ремонт – усиление и укреплении несущего компонента перекрытия.

Способы усиления деревянной балки перекрытия

Если выяснилось, что несущий элемент требует ремонта, есть несколько методов, которые помогут восстановить способность балки к выдерживанию нагрузок.

  1. Наращивание площади сечения . Один из самых эффективных методов. С двух сторон деревянной доски или бруса, поврежденных по тем или иным причинам, устанавливают накладки с толщиной не менее 50 мм. Усиливающие детали могут монтироваться как по всей длине, так и на поврежденном участке. Перед проведением работ следует поднять балку домкратом, чтобы полностью убрать существующий прогиб. Монтаж проводится с помощью винтов или шпилек, проникающих сквозь первоначальный несущий элемент и скрепляющих обе накладки между собой.
  2. Металлические накладки . Вариация на тему предыдущего метода, только в качестве усилителей выступает не деревянная доска, а швеллер либо металлическая полоса.
  3. Прутковый протез . Этот метод чаще всего применяют для восстановления несущей способности торцевых частей балок. В качестве материала используют металлическую арматуру. Работы проводятся после установки опоры под поврежденную балку и разборки перекрытия. Восстановленный несущий элемент имеет меньшую способность сопротивляться нагрузкам, чем новый, это следует учитывать в период эксплуатации.
  4. Армирование углеволоконными элементами . Современный инновационный метод усиления и укрепления балок перекрытия. Подходит даже в том случае, если нарастить размеры конструкции невозможно. Углепластиковые элементы имеют малый вес и значительную несущую способность. Для ремонта балок используют различные типы углеволоконных материалов – пластины, листы, пруток. Монтаж проводят с применением специального эпоксидного клея, после застывания полученный конструктивный элемент по прочности не уступает стали.

Вне зависимости от выбранного способа реставрации несущей конструкции, необходимо выполнить требования безопасности во время проведения работ. Следует установить опорные поддерживающие стойки или леса во избежание обрушения во время ремонта.

Что делать, если усиление балок перекрытия невозможно?

Случается и так, что усилить балки – сложно осуществимый процесс или даже совершенно невозможный. При этом заменять перекрытие на данный момент не планируется.

В этом случае есть два варианта исправить ситуацию:

  • установка опор под имеющиеся элементы, не выдерживающие нагрузки;
  • установить балки-дублеры в промежутках между старыми.

Стойки-опоры установить проще, но они уменьшают полезную площадь помещения, создают помехи при эксплуатации. Кроме того, они уменьшают визуальную привлекательность интерьера, поэтому потребуются дополнительные затраты времени и средств на декорирование стоек. Дублирующие балки устанавливаются по тому же принципу, что и имеющиеся – врезаются в предварительно вырезанные гнезда несущей стены. Технически этот вариант более сложен, чем установка деревянных опор, но лишен тех недостатков, которые свойственны первому способу.

Видео простое укрепление деревянных балок перекрытия в своем доме


Усиление балок перекрытия: особенности и способы

Технологический процесс строительства дома подразумевает крепление несущих балок перекрытия. Они могут быть выполнены из различных по прочности материалов, но по ряду причин требуют усиления. Почему балки приходят в негодность и как их восстановить, расскажем в этой статье.

Особенности

На сегодняшний день в строительстве используются следующие основные виды перекрытий:

  • железобетонные плиты;

  • металлические конструкции;

  • перекрытия Клейна.

Все они разнятся между собой по способам усиления и материалу, при помощи которого будет проводиться работа.

Чаще всего повреждённые места перекрытий обнаружить очень сложно. Как правило, основания, выполненные из разных материалов, располагаются под декоративной штукатуркой или закрыты подвесными потолками, окрашены.

Именно поэтому усиление перекрытий приходится проводить не совсем своевременно, когда начинаются явные проблемы со строительной конструкцией.

Существует несколько причин, по которым перекрытия следует укреплять, чтобы избежать трещин плит, их гниения или прогиба.

  1. В первую очередь причиной может стать нарушение самого процесса установки перекрытий при строительстве дома.
  2. Другой причиной часто является использование материалов низкого качества.
  3. В случае с металлическими элементами возможна их ускоренная коррозия.
  4. Чаще всего усиление балок перекрытия проводят, если они выполнены из дерева. Их порча происходит главным образом в результате природного воздействия, например, при резких изменениях влажности воздуха или температуры.
  5. Усиление железобетонных перекрытий производится по причине увеличения нагрузки на несущую конструкцию, появления трещин, дефектов при монтаже или дальнейшей эксплуатации.
  6. Бывает необходимость достройки этажа дома. В результате увеличения нагрузки происходит и перераспределение силы воздействия на все составляющие части основания. Это тоже одна из причин, требующая мер по укреплению несущих конструкций дома.

Ремонт перекрытий подразумевает замену некоторых элементов при незначительных дефектах или усиление по всей площади при критическом положении дел.

Процесс укрепления перекрытия является довольно сложным мероприятием, поскольку все работы нужно проводить в замкнутом пространстве (внутри здания), а механизировать те или иные операции не представляется возможным.

Много времени занимают подготовительные работы.

Чтобы осуществить весь процесс, под конструкцией, которую будут укреплять, возводят монтажные опоры. Их располагают вертикально. Опорные элементы изготовляют из брёвен или стальных труб и фиксируют распорками или подкладками. После этого очищают поверхность, которую собираются усиливать. Убирают краску, побелку, отслоившийся бетон, прогнившие части брусьев. То есть создают оптимальные условия для удобства и безопасности перемещения под перекрытиями.

Прежде чем приступать к подготовительным, а затем и к основным этапам работ, следует иметь определённый план усиления оснований (технологическую карту). Нужно знать величины имеющихся нагрузок и провести расчёт количества механизмов и материалов для осуществления мероприятий по реставрации существующих балок.

Лучше всего прибегнуть к консультации опытных строителей либо доверить работу по усилению балок перекрытия бригаде специалистов.

Что нужно учесть?

Для каждого вида перекрытий существует ряд особенностей, которые нужно учитывать.

Например, делая усиление растянутых или сжатых металлических балок, обязательно нужно следить за сохранением первоначального центра тяжести. Любые дополнительные элементы следует располагать таким образом, чтобы они не влияли на прочность исходной конструкции.

Швы, образующиеся в результате сварочных работ, могут иметь деформации. Для обеспечения качественной работы дополнительных компонентов с основным усиливаемым элементом высота катета шва должна быть на уровне от 3 до 6 мм. По краям усиливаемой металлической конструкции нужно делать не прерывистые, а сплошные швы. Болты, заклёпки, усиливающие полосы и спаренные уголки, должны находиться в местах, где будет удобно проводить сварные швы.

Нужно стараться осуществлять усиление перекрытий материалами, идентичными тем, из которых состоят основные элементы, а также иметь представление об их механических свойствах. Следует понимать, в каком напряженно-деформированном состоянии находится металлическая конструкция, как на неё влияют отдельные повреждения. Заранее выбрать способ, каким нужно выполнить усиление перекрытий и знать технологию самого производственного цикла.

Балки из дерева чаще всего усиливают вследствие их разрушения или прогиба. Последний образуется потому, что несущая балка может быть прогнившим элементом.

Чаще всего проводят полную замену деревянных оснований или усиливают уже существующие элементы. Если вы планируете увеличить массу (надстроить, например, мансарду), приходящую на несущее перекрытие, то обязательно сделайте предварительные расчёты. Нагрузка на него изменится и перераспределится, поэтому необходимо скорректировать его сечение.

Когда нет необходимости проводить полную замену, но вы обнаружили прогиб деревянных балок, нужно учесть тот факт, что нормальным считается прогиб в пределах 10 мм. Если этот параметр превышен, то усиление перекрытия надо делать обязательно.

Какой способ подойдёт наилучшим образом для этого, может определить только опытный специалист.

Железобетонные плиты усилить не совсем просто, для этого нужны инженерные знания. Прежде чем приступать к самому процессу, необходимо учесть конструктивные особенности оснований. Они делятся на составные и цельные конструкции. Сборные панели обычно укладывают на стены, продольные балки либо бетонные фермы.

Цельные перекрытия делают путём заливки бетона в подготовленную заранее опалубку, возведённую над арматурным каркасом. Способы восстановления нагружающей способности у разных плит отличаются между собой.

Предварительно необходимо определить причины повреждений. Надо знать, уменьшилась ли нагружающая способность плиты из-за того, что она лопнула или этот показатель утрачен по причине дефектов, полученных в ходе монтажа, а также требуется ли полная замена перекрытия или достаточно усилить некоторые её части.

В процессе усиления нельзя совершить новые ошибки, влекущие за собой дальнейшее разрушение перекрытий и большие финансовые траты.

Способы

Чтобы провести укрепление железобетонных плит в доме, строители применяют на практике ряд методов.

  • Усиливают стержни арматуры. В результате коррозии они становятся непригодными частями. Вокруг них уменьшается толщина бетона. На самой бетонной поверхности появляется ржавчина. Перед проведением усиления снимают бетонный слой, находящийся вокруг оголённых стержней. На них наносят покрытие, препятствующее образованию коррозии, после чего осуществляют грунтовку всей бетонной поверхности, ликвидируя тем самым образовавшиеся в бетоне пустоты.
  • Увеличивают толщину плит. Наносят дополнительный слой железобетона.
  • Плиты усиливают снизу при помощи арматуры из стали и бетона. Укрепляют железобетонные перекрытия в районе контакта со стенами дома.
  • Осуществляют нанесение торкрета (раствора из бетона) под давлением сжатого воздуха. Такой состав заполняет трещины и места повреждения в плитах перекрытия.
  • Снизу под отдельные повреждённые участки сооружают подпорки, в результате чего общая нагрузка на перекрытия перераспределяется.
  • Если повреждение крупное, то проводят полную замену устаревших железобетонных плит.

Металлические конструкции усиливают при помощи наращивания сечений элементов, делают дополнительные связующие цепочки, наращивают элементы соединений, ставят рёбра, диафрагмы или распорки. Часто проводят монтаж дополнительных компонентов к уже существующим конструкциям или меняют конструктивную схему.

Как показывает практика, работу проводят несколькими способами одновременно.

Наиболее часто встречающимся перекрытием в частных строениях является балка, сделанная из бруса. Если у вас в доме имеется второй этаж, а пол стал скрипеть и местами прогибаться, то следует провести его укрепление.

Перекрытия из дерева являются самыми доступными по цене конструкциями, но их срок службы по сравнению с железобетонными и металлическими основаниями ограничен временем.

На качество древесины, помимо климатических факторов, оказывает огромное влияние её обработка. Насекомые и различные вредители (например, короеды) также способствуют сокращению периода эксплуатации деревянных балок. Материал подвергается деформации, крошению, появляются трещины.

Существует несколько способов реконструкции деревянных перекрытий.

  • Если дерево повреждено, его обрабатывают противогрибковыми составами. После этого элементы можно усилить при помощи деревянных накладок. Их закрепляют сверху и снизу несущей балки по всей её длине при помощи болтов.

  • Усиление также проводят не деревянными, а металлическими пластинами. В качестве металла используют сталь. Саму пластину предварительно обрабатывают антикоррозийным составом. Металлические элементы фиксируют с двух сторон балки. Если имеются серьёзные деформации дерева, то рекомендуется использовать швеллер. Необходимо побеспокоиться и о гидроизоляции. Она должна быть между деревянными и металлическими конструкциями.

  • Производят крепление углепластиковыми или углеволокнистыми материалами. Это могут быть листы или пластины, ленты, ткань. С ними легко работать. Балку усиливают путём наклеивания элементов на неё. Клеят материалы слоями до того момента, пока не увеличивается жёсткость деревянной основы.

  • Концы перекрытия можно укрепить с помощью протезов, выполненных из дерева или металла. Основной упор делается на места стыка деревянного перекрытия со стенами. В результате смены погоды и постоянного изменения температуры воздуха именно на этих участках чаще всего происходит повреждение и деформация.

  • Чтобы провести разгрузку деревянных балок, под ними проводят установку опор из брусьев. Большую часть нагрузки с несущего элемента такие опорные стойки забирают на себя.

  • Очень часто проводят увеличение количества лаг. Дополнительные деревянные балки дают возможность повысить нагрузку на всю конструкцию, тем самым увеличивая несущую способность перекрытия. Торцы установленных лаг обязательно покрывают рубероидом во избежание их повреждений.

Как видим, существуют различные методы по восстановлению функциональных возможностей перекрытий.

Выбор того или иного способа работы следует проводить с учётом особенностей строения и материалов, из которых оно было возведено.

Полезные рекомендации

Специалисты, занимающиеся усилением перекрытий, дают советы.

  1. Потолочные основания имеют пределы нагрузок на один квадратный метр. Если в доме потолок заканчивается чердаком, то нагрузка на балки не должна превышать 100–105 кг на 1 кв. метр площади. Когда в жилище имеется второй этаж, то перекрытие может выдерживать вес до 200 килограмм на метр квадратный. Эти показатели нужно учитывать при установке лаг и балок. Вся конструкция обязана быть с прочной основой. Ещё нужно делать хорошую теплоизоляцию, заделывать тщательно швы и щели.
  2. Прежде чем выбрать древесину для сооружения перекрытий, обращайте внимание на качество её просушки. Плохо обработанное и просушенное дерево подвержено быстрому высыханию или деформации. Нельзя экономить на материале. Балки для перекрытий следует подбирать одинаковой толщины и длины. Они должны быть цельными, а не состоять из нескольких фрагментов.
  3. Конечно, всю работу можно сделать самостоятельно, но для этого вам необходимо обладать не поверхностными, а очень глубокими знаниями в области прочности строительных конструкций.

О том, как правильно усилить балки перекрытия, смотрите в следующем видео.


Инновационные продукты: Metwood Building Solutions Усиление балок

Сколько раз вы открывали пол или потолок и обнаруживали, что на балках сделаны выемки для установки водопровода или сточной трубы? Или, может быть, вы вставляли новую ванну и понимали, что невозможно провести трубопровод из точки A в точку B, не создав при этом значительных выемок или отверстий в балках. За исключением повторного каркаса, решение в этих случаях обычно означает присоединение дополнительной древесины или толстого куска стали вдоль всей длины разделанных балок.

Оказалось, что есть гораздо более простой способ — использовать сборные стальные арматурные пластины от Metwood Building Solutions. Изготовленный из стали 14-го калибра, Notch Reinforcer можно использовать для заделки выемки шириной до 5 дюймов и глубиной 3 ½ дюйма (для усиления больших зазоров можно создать специальные пластины). При приклеивании и привинчивании к боковой стороне балки (входят винты №12) краевой фланец и ребро среднего пролета обеспечивают жесткость, необходимую для восстановления исходной несущей способности балки.

Усилитель отверстий представляет собой пластину, состоящую из двух частей, которая позволяет укрепить балку, через которую уже проходят существующие трубы или воздуховоды. Крайние фланцы доступны на одной или обеих кромках, и хотя пластины предназначены для использования с краевым фланцем, обращенным в сторону от балки, они намного прочнее, если фланцы зацеплены над балкой или под балкой.

Эти усиливающие пластины можно использовать не только в средней трети пролета, но их необходимо держать на расстоянии не менее 12 дюймов от точки опоры.Они подходят для рам размером от 2 на 8 до 2 на 12, включая пиломатериалы PT, при условии, что металл изолирован от прямого контакта с обработанной древесиной (для этой цели компания может предоставить ленту). Также доступны нестандартные размеры.

Подобные пластины доступны для использования с двутавровыми балками. Flange Reinforcer восстановит прочность фланцев с выемками до 4 дюймов в глубину и 5 дюймов в ширину, в зависимости от глубины двутавровой балки. Web Reinforcer укрепит двутавровые балки с отверстиями в стенке от 5 ½ на 12 дюймов до 12 на 16 дюймов, в зависимости от глубины двутавровых балок.

Мы поговорили с Шоном Каллаханом, президентом и финансовым директором Metwood, который проследил историю компании до 1993 года, когда цены на пиломатериалы резко выросли после урагана «Эндрю». Его отец, в то время генеральный подрядчик, обратился к стали в качестве альтернативы, но немногие плотники имели опыт работы со стальными шпильками и балками, поэтому старший Каллахан искал способы использовать металлические компоненты в деревянных конструкциях. Результатом стала производственная линия Tuff, которая началась с Tuff Beam — полой конструкционной стальной балки, которую можно обрезать по длине на месте, — и теперь включает стальные балки, панельные стены, сборные перекрытия и стропильные фермы, и это лишь некоторые из них. .

The Notch Reinforcer и Hole Reinforcer продаются примерно за 36 долларов; версии с двутавровой балкой стоят от 100 до 150 долларов. Если вам нужно что-то особенное, рекомендуем позвонить по телефону. Metwood является семейным предприятием, и его повседневная деятельность по-прежнему в значительной степени является семейным бизнесом, в котором участвуют отец и брат Шона, а также племянницы, племянники и двоюродные братья и сестры. «Мы — Duck Dynasty в металлургической промышленности, — говорит Шон. К счастью для нас, это династия, которая умеет решать строительные задачи.

Системы полов — SteelConstruction.info

Цель этой статьи — выделить требования, которые могут существовать для данного проекта здания, и указать, как эти требования должны побуждать проектировщика к наиболее подходящему и рентабельному выбору системы полов.

Ассортимент стальных напольных систем представлен в общих чертах, с указанием преимуществ и недостатков каждой системы, чтобы их можно было сравнить с требованиями конкретного проекта. В статье не рассматриваются технические подробности о различных типах композитных, длиннопролетных и неглубоких перекрытий.

 

[вверху] Что определяет выбор системы пола?

Разные здания предъявляют разные требования, поэтому неудивительно, что не существует наиболее подходящего решения, подходящего для всех. Очевидно, что требования различаются в зависимости от типа использования, но есть также некоторые более тонкие вопросы, которые следует учитывать, и они выделены ниже.

Не следует забывать, что при рассмотрении использования по назначению может быть целесообразно обратить внимание на другое использование в будущем — многие решения из стали предлагают гибкость, которая может привести к высоким уровням устойчивости в течение всего срока службы здания.

[вверх] Простота и знакомство

Как правило, проектировщики должны выбирать наиболее простое решение, отвечающее требованиям проекта. Вообще говоря, самое простое решение также будет наиболее распространенным, и знакомство с ним упростит процессы проектирования, изготовления и монтажа, поскольку не требуется нового обучения.

В контексте систем стальных полов простота также означает меньшие трудозатраты и затраты. Например, простейшее решение — сплошная балка двутаврового сечения с перемычкой в ​​противоположность ферменной конструкции; меньше конструктивных элементов, меньше изготовления, меньше поверхностей, подлежащих противопожарной защите, и меньше времени на проектирование.

Стоит добавить, что эта философия «простое — лучшее» также распространяется на рамы в целом — простая скрепленная рама обычно будет более экономичным решением, чем, скажем, стойкая к моменту рама.

[вверх] Скорость строительства

 

Для некоторых проектов необходимость сокращения до минимума времени строительства (на месте) может играть определяющую роль. Действительно, время часто является одним из ключевых факторов при выборе стального решения.Потребность в скорости может быть вызвана, например, перерывами на каникулы в учебных заведениях или получением дохода (например, в зданиях розничной торговли). Это может привести к рассмотрению вариантов, которые сводят к минимуму мокрые операции на месте (использование сборных перекрытий), минимизируют количество подъемных кранов и предоставляют рабочие площадки во время строительства (профилированный стальной настил) и не требуют подпорки между этажами.

[вверх] Интеграция услуг

 

Услуги, интегрированные в конструкцию перекрытия

Объем услуг, необходимых в здании, явно зависит от конечного использования (больницы являются очевидным примером здания с высоким уровнем обслуживания) и философии проектирования, принятой инженером по обслуживанию, например.грамм. с кондиционером, естественной вентиляцией и т. д.


Когда необходимо разместить много служебных каналов, может быть полезно принять решение для пола, которое обеспечивает плоский потолок, чтобы максимизировать гибкость при прокладке этих каналов под несущим полом. Эти воздуховоды также можно будет легко удалить и / или заменить для удовлетворения будущих потребностей.

Решения, обеспечивающие плоский потолок, также не позволяют использовать большие пролеты. Таким образом, альтернативой в здании, которое одновременно с высоким уровнем обслуживания и требует длиннопролетных этажей, является интеграция услуг в пределах глубины балки (как показано справа), так что общая глубина несущего пола плюс зона обслуживания сводится к минимуму.

[вверх] Потребность в приспособляемом пространстве

 

Открытая площадь пола, обеспечивающая гибкость и адаптируемость пространства

Одним из давно признанных преимуществ конструкции стального каркаса является ее способность преодолевать значительные расстояния. Это особенно верно, когда принимаются композитные решения, учитывая эффективность этой формы строительства. Эта способность перекрытия позволяет свести к минимуму количество внутренних несущих стен и колонн — можно создать открытые пространства пола или использовать ненесущие перегородки (которые легко перемещать) для формирования (временных) отдельных участков.Адаптивность может быть более устойчивой, чем модная в настоящее время тема деконструкции, для которой сталь также подходит. В последние годы ряд офисных зданий со стальным каркасом был реконструирован для размещения жилых единиц.

[вверх] Требования к дневному освещению

«Глубокие» планы этажей могут означать, что, например, офисные работники находятся далеко от естественного освещения. Тогда решения с большими пролетами могут быть не самым подходящим решением для определенных ситуаций, скорее, конструкция с короткими пролетами (например, с использованием неглубоких полов) с внутренним атриумом может обеспечить более подходящую внутреннюю среду.Дизайнер должен искать лучший компромисс.

[вверх] Эстетика

Если используются подвесные потолки, эстетика потолка данной структурной системы перекрытий явно не имеет значения. Тем не менее, ряд клиентов в последнее время искали открытые перекрытия, открытые в первую очередь для того, чтобы обнажить тепловую массу пола. В этом случае потолок также должен быть привлекательным визуально. В некоторых случаях присутствие выступающих балок, прерывающих перекрытие, может не приветствоваться, хотя верно и то, что может быть желательна выраженная структура.Поэтому в зависимости от конкретных требований может быть уместен ряд вариантов со стальным каркасом.

[вверх] Акустика

 

Динсгейт, Манчестер — офисная техника в многоквартирном доме

Скорость, с которой они могут быть построены, в сочетании с отличными эксплуатационными характеристиками, была одной из причин, по которой стальные конструкции с композитными полами сыграли такую ​​центральную роль в бума на рынке многоэтажных офисов в Великобритании в конце 1980-х годов. и 1990-е годы.Когда несколько лет спустя дизайнеры захотели перенести эту технологию в жилые дома, было признано, что, возможно, самая большая разница в требованиях связана с акустикой.

Хорошая детализация необходима, чтобы избежать проблем с флангом, когда звук распространяется вокруг барьера (например, пола), проходя через прилегающую стену. Пример в соответствии с инструкциями, приведенными в SCI P372, показан ниже. SCI также разработала инструмент прогнозирования акустических характеристик для разделения полов и стен, чтобы помочь дизайнерам и архитекторам.

В настоящее время многие многоквартирные дома построены с использованием стальных каркасов с сочетанием хорошей деталировки и запатентованной продукции, используемой для фальшполов и т.д., обеспечивающих необходимый уровень производительности. Динсгейт в Манчестере был одним из первых примеров такой «передачи технологии» (см. Справа).

 

[вверх] Огнестойкость

Требования к огнестойкости зависят от назначения и высоты (этажности) здания.Обычно от 60 до 120 минут. Наиболее распространенным решением, принятым для обеспечения огнестойкости, является защита стальных элементов, чтобы они оставались при достаточно низкой температуре (учитывая, что некоторая потеря прочности стали при повышении температуры допустима, поскольку нагрузки при пожаре меньше, чем нагрузка окружающей среды). Часто используются вспучивающиеся покрытия (вещества, подобные краске, которые расширяются с температурой, образуя изоляционный слой). Если стальные элементы заделаны в бетон, это может обеспечить необходимую изоляцию.Другие варианты включают защиту доски и использование цементного спрея.

В качестве альтернативы, когда применяется подход «пожарной техники», стальные элементы проектируются так, чтобы они были достаточно прочными, даже когда прочность материала была потеряна из-за воздействия огня, чтобы выдерживать соответствующие уровни нагрузки. Доступно подробное руководство, основанное на полномасштабных огневых испытаниях целых зданий (SCI P375)

[вверх] Тепловая масса

 
Открытые бетонные полы опираются на стальные балки и используются для обеспечения тепловой массы

Обеспечение достаточной тепловой массы — важная часть решения для здания с низким энергопотреблением.Масса обеспечивает теплоотвод, который поглощает тепло в течение дня, а затем в сочетании с естественной вентиляцией тепло отводится в более прохладное ночное время. Композитные плиты перекрытия могут даже иметь встроенные водоводы для облегчения этой продувки. Важно, чтобы тепловая масса была открыта — поэтому подвесные потолки могут быть проблемой, как и гипсокартон, прикрепленный мазками к массивным стенам. Горизонтальные элементы (перекрытия) намного эффективнее обеспечивают массу, чем вертикальные элементы.

При принятии решения о необходимой массе важно учитывать структуру размещения здания. Массивные конструкции могут поглощать много тепла, но они также обеспечивают инерцию, когда нужно, чтобы здание быстро нагревается. Существует распространенное заблуждение, что лучше всего очень массивное здание.

[вверху] Жесткость пола

Жесткость необходима для обеспечения правильного поведения пола с динамической точки зрения, тем самым обеспечивая комфорт пользователя. Это сложный вопрос, поскольку реальная проблема заключается в том, как пол реагирует (с точки зрения ускорения), и это функция ряда переменных, включая жесткость и мобилизуемую массу.Традиционный подход, который считается грубым, к проектированию пола, который реагирует приемлемо, состоит в том, чтобы проверить его собственную частоту и сравнить ее с предельным значением (которое является функцией массы пола). Рекомендуется более тщательный подход, который часто дает хорошие, т.е. менее консервативные, но удовлетворительные результаты. См. SCI P354.

Также доступен веб-калькулятор отклика пола, который позволяет проектировщикам немедленно оценить динамический отклик напольного покрытия.Программное обеспечение сообщает о результатах примерно 19 000 компоновок сетки пола, нагрузки и размера пролета, которые были исследованы с помощью анализа методом конечных элементов. Результаты этого программного обеспечения обеспечивают улучшенное предсказание динамического отклика по сравнению с «ручным методом» в SCI P354. Программное обеспечение можно использовать для изучения полных или частичных планов этажей, сравнивая альтернативные варианты расположения балок.

Требуемое поведение зависит от функции данного здания / помещения.Некоторые применения менее устойчивы к движениям пола (например, операционная). Некоторые виды использования (например, спортзал в офисе) с большей вероятностью вызовут проблемы и требуют особого внимания.

[вверх] Деконструкция

В последние годы ведутся серьезные споры по поводу деконструкции. Возможность демонтировать здание и снова использовать компоненты в другом месте явно привлекательна с точки зрения устойчивости, и сталь поддается такому решению. С этим подходом связаны некоторые логистические проблемы (как найти «использованный» компонент, который соответствует вашим потребностям), но их, несомненно, можно преодолеть с помощью правильных драйверов.Также могут возникнуть проблемы, связанные с эффективным использованием материалов — объединение материалов в составные формы конструкции позволяет максимально использовать различные атрибуты отдельных материалов, но может затруднить их разделение для повторного использования.

В будущем, безусловно, будет на повестке дня демонтаж.

[наверх] Стоимость

Как отмечалось выше, если драйверы для конкретного проекта не предполагают принятие более сложной альтернативы, следует выбрать наиболее простое решение, которое обычно оказывается наиболее экономически эффективным.

Стоимость — это основополагающий фактор при выборе системы каркаса и пола. В конце 2016 года BCSA и Steel for Life поручили AECOM провести серию сравнений затрат для офисных, образовательных, жилых / многофункциональных, торговых и промышленных зданий на основе реальных зданий. Выбранные здания изначально были частью исследования Target Zero, проведенного консорциумом организаций, включая Tata Steel, AECOM, SCI, Cyril Sweet (теперь Currie & Brown) и BCSA в 2010 году, чтобы предоставить рекомендации по проектированию и строительству экологически безопасных, низко- и малоэтажных зданий. здания с нулевым выбросом углерода в Великобритании.

Сравнения затрат, представленные в серии «Costing Steelwork», обновляют модели затрат, разработанные для проекта Target Zero, и предоставляют актуальные данные о затратах для альтернативных решений каркаса, рассматриваемых для каждого из пяти типов зданий.

Сравнительные исследования затрат показывают, что для различных типов зданий решения для стальных каркасов и перекрытий на одинаковой основе являются весьма конкурентоспособными. Исследования также подчеркнули важность учета общей стоимости здания, а не только стоимости структурного каркаса, поскольку выбор структурного каркаса и конфигурации пола окажет соответствующее влияние на многие другие элементы, включая каркас, крышу и внешнюю облицовку.

[вверх] Преимущества различных напольных покрытий

[вверх] Варианты перекрытий

[вверх] Композитные плиты
 

Настил на стальной раме

Композитные плиты, состоящие из слегка армированного бетона, отлитого на профилированном стальном настиле, являются вариантом, независимо от того, расположены ли балки вниз или встроены в глубину плиты для конструкции неглубокого перекрытия. Плиты обычно армируются с помощью верхнего слоя сетки и, иногда, дополнительных стержней в желобах (обычно для более длительных периодов огнестойкости и высоких нагрузок).Также можно использовать армирование волокном. Пролет до 4,5 м достигается при использовании профнастила трапециевидной формы (глубина 80 мм). Существуют также некоторые так называемые глубокие профили настила (глубиной более 200 мм), которые могут охватывать 6 м или около того без подпорки во время строительства.


Композитные плиты — отличный выбор, когда важна скорость строительства. Связки настила поднимаются на стальную конструкцию для распределения вручную. Количество необходимых крановых подъемников по сравнению с альтернативой сборному железобетону значительно сокращается.Возможность складывать элементы настила в связки также сокращает время и расходы на транспортировку.

Во время строительства настил дает другие преимущества с точки зрения использования в качестве рабочей площадки для хранения материалов. При правильной ориентации и закреплении на стальных балках он может удерживать их от бокового продольного изгиба при кручении. См. SCI P300.

Композитные напольные системы

В конечном состоянии ребра настила служат в качестве образователей пустот в плите, уменьшая, таким образом, вес конструкции перекрытия за счет преимуществ, которые она может иметь.Также возможно подвешивать службы к потолку композитной плиты с помощью анкеров, которые предназначены для прорези в профиле настила.

Для контроля уровня бетона во время строительства можно использовать ряд методов. В принципе, бетонная глубина может оставаться постоянной или верхняя поверхность может оставаться ровной. В зависимости от того, какой из них будет выбран, вес бетона будет варьироваться, поэтому важно, чтобы дизайнер четко общался с командой сайта. См. SCI AD410. Также доступны дополнительные инструкции по установке металлического настила.

Когда требуется открытый потолок — для воздействия на тепловую массу — можно использовать теплопрозрачный подвесной потолок. Дополнительная площадь поверхности перекрытия, созданная настилом (в отличие от плоской бетонной поверхности), может быть полезной.

[наверх] Сборные блоки
 

Монтаж сборных плит перекрытия на стальной раме
(Изображение любезно предоставлено компанией Severfield (Design & Build) Ltd.)

Сборные железобетонные блоки могут использоваться вместе со стальными балками.Блоки могут быть сплошными или пустотелыми, с коническими или отвесными концами. Обычно они предварительно напряжены. Балки также могут быть конструктивно соединены с блоками плиты, чтобы сделать их «составными», при условии соблюдения определенных правил детализации, чтобы гарантировать, что стальная секция и бетон (покрытие на месте плюс сборные блоки) действуют вместе. SCI P401 дает дополнительную информацию по этому поводу.

Полы из сборных железобетонных изделий имеют ряд преимуществ. Возможность перекрытия блоков такова, что расстояние между второстепенными балками может быть увеличено (по сравнению с использованием традиционных профилей настила).Система строительства наиболее эффективна для решетчатых колонн размером примерно 9 м на 9 м. В квартирах предусмотрен плоский потолок.

Для полуоткрытых помещений, таких как автостоянки, сборные железобетонные элементы могут быть более долговечной альтернативой, чем стальной настил (хотя при правильной деталировке и покрытиях, безусловно, можно использовать настил в таких приложениях).

Сборные полы

[вверх] Балочные перекрытия

 

Профнастил трапециевидный на балки перекрытия

Наиболее распространенный тип композитной балки — это такая, в которой композитная плита располагается поверх опорной балки и соединяется с помощью приварных срезных шпилек через настил.Эта форма строительства имеет ряд преимуществ — настил действует как внешнее армирование на этапе композитного монтажа, а на этапе строительства — как опалубка и рабочая площадка. Он также может обеспечивать поперечное ограничение балок во время строительства. Настил поднимается на место пучками, которые затем вручную распределяются по площади пола. Это значительно снижает подъемные силы крана по сравнению с альтернативой на основе сборных железобетонных конструкций.

Дополнительные указания по практическим аспектам размещения настилов можно найти в руководстве по передовой практике SCI P300.

Другой распространенный тип композитной балки — это балка, в которой, как и в случае с традиционным несоставным стальным каркасом, сборная бетонная плита располагается поверх верхней полки стальной балки. Эффективный диапазон пролета для этого типа решения составляет от 6 до 12 м, что делает его конкурентом для ряда вариантов бетонных полов. Особая детализация требуется для соединения, работающего на сдвиг, когда используются сборные элементы, чтобы корпус сборных элементов мог быть мобилизован как часть бетонного компрессионного фланца.См. SCI P401 для получения дополнительной информации.

[вверх] Длиннопролетная балка

Существует ряд вариаций идеи балок перекрытия для удовлетворения потребностей в длинных пролетах. Использование длиннопролетных балок дает ряд преимуществ, включая гибкость внутреннего пространства без колонн, снижение затрат на фундамент и сокращение времени возведения. Многие решения с большим пролетом также хорошо адаптированы для облегчения интеграции услуг без увеличения общей глубины этажа.

[вверх] Полы неглубокие

 
Система USFB
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

Мелкие этажи предлагают ряд преимуществ, таких как минимизация общей высоты здания для заданного количества этажей или максимальное количество этажей для заданной высоты здания.Кроме того, достигается плоский потолок — отсутствуют перерывы, характерные для балок нижнего этажа — что дает полную свободу для распределения услуг под полом. Эти преимущества следует рассматривать в контексте конкретного проекта, чтобы определить, когда они наиболее подходят.

Мелкость перекрытий достигается за счет размещения плит и балок в одной зоне. Это достигается за счет использования асимметричных стальных балок с более широким нижним фланцем, чем верхний фланец, что позволяет плите располагаться на верхней поверхности нижнего фланца с надлежащей опорой, а не на верхней поверхности верхнего фланца, как это бывает с балками нижней стойки.Плита перекрытия может иметь форму сборной бетонной плиты или композитной плиты с металлическим настилом (может использоваться как неглубокий, так и глубокий настил). Дополнительным преимуществом является то, что некоторые формы конструкции неглубокого перекрытия по своей сути обеспечивают композитное взаимодействие между балками и плитой, тем самым повышая эффективность конструкции.

Доступен ряд решений для неглубоких перекрытий, в том числе сверхмалые балки перекрытия (USFB) от Kloeckner Westok.

  • USFB с сборными плитами из холлокора
    (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

  • USFB с глубоким настилом
    (Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)


Kloeckner Metals UK Система USFB компании Westok состоит из неглубокой асимметричной ячеистой балки Westok с арматурой, проходящей через ячейки для закрепления плиты на балке.Эта простая деталь обеспечивает простую и экономичную деталь непропорционального обрушения, а также используется для сопротивления скручиванию в конечном состоянии. Для композитных плит с металлическим настилом арматура укладывается в желоба металлического настила. В случае пустотных плит арматура размещается в альтернативных сердцевинах сборного железобетона. Чтобы ограничить верхний фланец USFB на нормальном этапе, бетон на месте следует заливать заподлицо с верхним фланцем или поверх него, в этом случае рекомендуется минимальное покрытие 30 мм.

 

USFB, поперечное сечение
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Metals UK Westok)

USFB изготовлен из стандартных прокатных профилей и доступен с шагом в 1 мм. Как правило, они имеют глубину 150–300 мм, их размеры и дизайн разрабатываются с использованием свободно доступного программного пакета Westok Cellbeam на основе требований каждого отдельного проекта, решетки пола и т. Д. Программное обеспечение выполняет все необходимые структурные проверки, включая проверку на кручение на этапе строительства.USFB могут экономично пролетать до 10 м со структурной глубиной, которая очень выгодна по сравнению с R.C. плоские плиты. Таким образом, они популярны во многих секторах, особенно в образовании, коммерции и жилом секторе.

«Plug Composite Action» может быть задействовано для USFB, что было продемонстрировано с помощью полномасштабных лабораторных испытаний, для дальнейшего увеличения пропускной способности секции. Чтобы задействовать «Plug Composite Action», необходимо принять следующие детали:

  • Плиты из композитных материалов с металлическим настилом: бетонные плиты вровень с верхним фланцем или выше
  • Сборные железобетонные изделия, как правило: минимальный верхний уровень 50 мм с верхним фланцем или над ним
  • Пустотные блоки: каждые 2 ядра и выломаны, заполнены бетоном и армированы через ячейку
  • Монолитные плиты перекрытия: бетонный уровень с верхним фланцем (или выше)

[вверху] Ресурсы

  • SCI P287, Проектирование композитных балок с использованием сборного железобетона, 2003 г. (Обновленная версия этой публикации, соответствующая Еврокоду, P401, доступна в SCI)
  • SCI P354, Расчет полов с учетом вибрации.Новый подход, переработанное издание, 2009 г.
  • SCI P372, Акустическая обработка стальных конструкций, 2008 г.
  • SCI P300, Композитные перекрытия и балки с использованием стальных перекрытий: передовой опыт проектирования и строительства (пересмотренное издание), 2009 г.
  • SCI P375, Расчет огнестойкости зданий со стальным каркасом, 2012 г.
  • SCI P401, Расчет композитных балок с использованием сборных железобетонных плит в соответствии с Еврокодом 4, можно получить в SCI
  • SCI AD410, Заливка бетона до постоянной толщины или до постоянной плоскости, 2017
  • SCI Инструмент для прогнозирования акустических характеристик для разделения полов и стен
  • Калькулятор реакции пола

[вверху] См. Также

Когда использовать стальную балку перекрытия — Легкие стальные шпильки и соединители для каркаса

До того, как в конце 1960-х годов были изобретены деревянные балки, строители использовали габаритные пиломатериалы для поддержки своих работ по возведению каркасов.Их отодвинули в сторону с созданием двутавровых балок, названных в честь их формы, в 1970 году.

Инженерные деревянные балки из фанеры стали более популярными, поскольку процесс их изготовления стал более эффективным и снизились затраты. По мере того, как с годами добыча стали стала более практичной, металл был добавлен для формирования армированных сталью ферм, в конечном итоге уступив место стальным балкам.

Идея заключалась и остается в том, чтобы создать лучшую несущую систему для поддержки строительных конструкций и облегчить открытые планы этажей, которые стали все более популярными на рубеже веков.Дерево по-прежнему является наиболее приемлемым вариантом во многих строительных проектах, хотя долговечность и несущая способность делают стальные балки перекрытия интригующим предложением для строителей, которые думают о долгосрочной перспективе.

Возникает вопрос: когда лучше всего использовать стальные балки перекрытия?

5 причин, почему имеет смысл использовать стальные балки перекрытия

    Сталь
  1. имеет самое высокое соотношение прочности и веса среди любых материалов, используемых для строительства, поэтому те же работы можно выполнять с гораздо меньшей опорой, используя стальные балки.Это может повлиять на время, трудозатраты и доступность каждого соответствующего материала. Кроме того, необходимо учитывать несущую способность, поскольку в некоторых случаях использование древесины будет запрещено из-за исключительно тяжелых нагрузок.
  2. Стальные балки
  3. идеально подходят для таких помещений, как подвалы и чердаки, которые подвержены влиянию условий окружающей среды, которые в противном случае увеличили бы износ деревянных конструкций. Сталь не подвержена риску роста плесени из-за продолжительного воздействия влаги, как и в подвале.Он также не так уязвим для роющих насекомых, таких как грызуны и термиты, которые обитают в подвалах. Оба материала можно обрабатывать дополнительными химическими веществами и грунтовками для защиты от износа, но древесина останется гораздо более уязвимой для разрушения, чем сталь.
  4. Полы со стальными балками тише деревянных. Скрип, который мы слышим при ходьбе по старому деревянному полу, часто возникает из-за деформации, раскалывания и прогиба дерева, что приводит к ослаблению болтов и сбиванию балок. По сути, опорные системы, изготовленные из стали, не скрипят, как деревянные, а поскольку стальные балки пола всегда прямые, стабильные по размерам и гораздо дольше сохраняют свою форму, они являются идеальным вариантом в сценариях, где звук может оказаться проблемой или необходимо свести к минимуму.
  5. В некоторых регионах действуют особые требования, в которых сталь является единственным вариантом. Для моста в месте, подверженном наводнениям или землетрясениям, возможно, придется использовать сталь для безопасности людей, которые будут его использовать. Кроме того, во многих штатах США есть действующие или ожидающие принятия законы о плесени, поэтому подрядчикам, которые хотят избежать ответственности, возможно, потребуется включить в свои планы стальные балки перекрытий.
  6. Сталь — один из наиболее перерабатываемых материалов в мире, она не потребляет деревья и на свалки выводится на 90% меньше, чем древесина.Строители, которые заботятся об окружающей среде или хотят использовать «зеленые» инициативы как аргумент в пользу продажи, могут заверить своих потребителей в устойчивости стальных балок перекрытий.

Заключение

Если вы хотите в краткосрочной перспективе сэкономить на начальных затратах на материалы, используйте деревянную систему, но для обеспечения долговечности, устойчивости, снижения шума, безопасности и превосходного общего качества лучше всего подойдут стальные балки пола.

Свяжитесь с нами, чтобы получить бесплатную помощь в проектировании, чтобы заменить деревянные балки пола на стальные.

Metal Floor Systems и ICF

Все большее количество домовладельцев, архитекторов и строителей находят, что композитные стальные перекрытия с балками идеально подходят для строительства ICF. Стальные балки, увенчанные гофрированным металлическим настилом и бетонной плитой, составляют универсальную, относительно легкую и чрезвычайно прочную систему. По сути, стальная балка принимает на себя растягивающую нагрузку, а бетон — сжимающую нагрузку, а пол действует как фланец, предотвращая скручивание.

Существует по крайней мере полдюжины брендов, которые хорошо работают со стенами ICF, включая EcoSpan от Vulcraft, Hambro от Canam и Composite Total Joist от iSpan. На самом деле существует две версии Hambro; в системе D500 используются съемные формы из фанеры между балками, а в системе MD2000 используются неподвижные гофрированные стальные листы. Metwood, Speedfloor и Dietrich Metal Framing также предлагают композитные балочные системы.

Системы чаще встречаются в коммерческих проектах, где требуется бетонный пол из-за противопожарных норм.Но пуроверные системы также используются в жилых помещениях, особенно если конструкция требует длинных открытых пролетов, систем полов с большой массой или водяного отопления в полу.

Открытые пространства

Возможно, самым большим преимуществом металлических настилов является то, что они предлагают более длинные световые пролеты с меньшей глубиной балок. Один домовладелец объясняет: «Я хотел получить открытые пространства. Мне не нужна была колонна или столб каждые 10 или 12 футов ».

Дуглас Фокс, ЧП, технический директор iSpan Systems, заявляет: «Обычно пролеты до 30 футов могут быть легко и экономично достигнуты, а пролеты могут достигать 36 футов.«Конкурирующие системы предлагают аналогичные пролеты в зависимости от глубины балки. Онлайн-таблицы для Hambro и EcoSpan показывают, что балка глубиной 10 дюймов может охватывать 25 футов, в то время как 18-дюймовые балки могут растягиваться до 45 футов без промежуточных опор.

Балки обычно располагаются на четыре фута по центру, но в жилых помещениях
иногда располагаются более широко. Майк Каллахан, владелец Metwood, говорит, что балки его компании могут быть расположены на расстоянии до восьми футов друг от друга, и при этом они будут достаточно прочными, чтобы парковать машины.Дополнительным преимуществом является то, что при укладке плиты
обычно не требуется дополнительных опор.

Механические системы

Еще одно важное преимущество систем металлических балок состоит в том, что они значительно упрощают установку механических систем.

С другими типами полов, такими как сборный железобетон и настил из пенополистирола, все механические работы должны выполняться в пространстве под настилом пола. С помощью стальных балок между балками и через них можно провести водопровод, электричество и систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Скотт Шорт, менеджер по продажам Nucor / Vulcraft на Среднем Западе, говорит: «Наши балки обычно находятся на четырех футах от центра, поэтому они могут проложить огромные магистральные линии между балками, а меньшие воздуховоды проходят через балки, в зависимости от глубины балки. . »

EcoSpan и Hambro используют открытую балку. Speedfloor, Metwood и iSpan используют легкую сталь с предварительно сформированными отверстиями для механических частей.

Механические, электрические и водопроводные системы легко помещаются между балками и сквозь них, увеличивая высоту потолка.

Fox объясняет: «По умолчанию CTJ iSpan поставляются с большими отверстиями в перемычке на расстоянии четырех футов от центра, которые при установке в соответствии с предоставленными планами каркаса выстраиваются в линию от балок до балок. Это позволяет включать трубопроводы, воздуховоды и электрооборудование в камеру статического давления. CTJ могут быть настроены без дополнительных затрат для размещения больших отверстий в стенке там, где это необходимо, так что потребуется несколько дополнительных изгибов на участках воздуховодов.

Упрощение работы субподрядчика по ОВК и электрооборудованию позволит сэкономить время и деньги на общей стоимости проекта.Также можно сэкономить деньги за счет уменьшения общей глубины пола. Экономия одного слоя ICF и трех или четырех рядов кирпича на каждом этаже среднеэтажного здания может быстро сложиться.

Дуэйн Ван Харберден, менеджер по маркетингу в iSpan Systems, говорит, что эти преимущества — длинные пролеты и простая механическая / электрическая / сантехническая установка (MEP) — делают продукт идеальным для многоквартирных жилых домов, таких как квартиры и кондоминиумы, а также популярны в гостиничные здания, такие как отели.

Системы композитных полов могут быть установлены строителями или подрядчиками по бетону.

Шорт из EcoSpan согласен с тем, что строительство отелей ICF идеально подходит. «В этом году мы, наверное, выполнили около 20 проектов такого типа», — сообщает он. Он говорит, что они обычно строят несущие стены коридора и проводят балки от внешней стены ICF к коридору. Тогда только кусок металлического настила может перекрыть ширину коридора вообще без балок, оставляя достаточно места для хозяйственных поддонов.Он указывает, что это всего три балки на единицу, в отличие от 15, если балки идут параллельно коридору. «Он идет быстрее, потому что деталей и деталей намного меньше», — говорит он.

Простота установки

Важное значение имеет простота установки. В коммерческом строительстве время — деньги, а сжатые графики могут сэкономить сотни тысяч долларов. Системы композитных стальных полов могут идти в ногу со скоростью строительства ICF.

Чтобы еще больше ускорить процесс, они избавляют от необходимости размещать на строительной площадке еще один переводник.Как правило, любой плотник, знакомый с легкими стальными шпильками, может установить эти системы полов. Для ГК не нужен стальной монтажник. Компоненты можно размещать вручную, или, если необходим кран, достаточно легкого крана, а не тяжелых подъемников, необходимых для установки сборных досок. Как правило, сварки нет, а если требуется опалубка, она обычно минимальна.

Коротко из EcoSpan говорит: «Наша система может быть абсолютно безбрежной. Если вы вылейте плиту сегодня, вы можете работать под ней завтра.”

Установка довольно проста: стальные балки прикрепляются к бетонному ядру стены ICF, затем настил из листового металла прикручивается на место. Некоторые производители рекомендуют приварить настил точечной сваркой.

«Строители и / или подрядчики по бетону обычно устанавливают наш продукт, — говорит Ван Харберден, — хотя они могут быть предварительно собраны на земле и подняты как модули. Система довольно проста в освоении и не требует специальной специализации. Строители и подрядчики по бетону знакомы со всеми инструментами, необходимыми для установки композитной полной балки.Как правило, не требуются ни закладные плиты, ни сварка на месте. Перемычка обычно «прикрепляется» к нижней стороне балки и бывает длиной 16 футов ».

Лучистое тепло для пола хорошо сочетается с композитными металлическими системами пола.

Шорт говорит: «У нас его устанавливали плотники / плотники. У нас его установили стальные монтажники. В некоторых случаях это устанавливали домовладельцы. Многим ребятам из ICF нравится система Ecospan, потому что она не требует сварки. Колода прикручена. Концы балок прикручиваются непосредственно к бетону с помощью Tapcons или чего-то подобного.Вся система может быть несварной ».

Балка Hambro опирается на гайку, навинченную на вал в бетоне. Регулируя гайку, балки можно установить точно по уровню.

В системе Hambro D500 для настила используются многоразовые фанерные формы. Все остальные системы, упомянутые в этой истории, используют гофрированный стальной настил, но есть отличия. Шорт отмечает, что EcoSpan поставляет полные листы настила, а не более короткие секции, используемые другими. Хотя они более громоздкие, он говорит: «Мы обнаружили, что они поднимаются быстрее и делают платформу лучше и жестче для людей, возводящих здание.”

Арматурная сталь и лучистое отопление — при желании — устанавливаются на настил и кладется бетон, обычно толщиной от двух до четырех дюймов. Некоторые полы используют армирование волокном и устраняют стальную сетку.

«Наша система будет намного легче по сравнению с бетонными досками, поэтому вы можете строить с более тонкими стенами, и вам не понадобится такой большой кран на строительной площадке», — резюмирует Шорт. «Кроме того, вы можете разместить на грузовике гораздо больше и сократить сроки поставки от поставщика.”

Другие преимущества

Системы теплых полов идеально подходят для бетонных полов, так как им требуется тепловая масса для обеспечения хорошего распределения тепла. Фокс, инженер iSpan, говорит: «Включение системы отопления непосредственно в конструктивную систему устраняет необходимость во вторичной заливке или перекрытии, что ускоряет процесс и сводит общую толщину пола к минимуму. Обычно рекомендуется четырехдюймовая плита ».

Огнестойкость до двух часов может быть легко достигнута при использовании однослойного гипсокартона 5/8 ”.Противопожарные заглушки, одобренные UL, доступны от ряда производителей для герметизации проходов в полу, таких как трубы и кабели.

Стекловолоконные войлоки могут быть установлены в камере статического давления пола для улучшения акустического разделения между блоками, но обычно в этом нет необходимости. В то время как большинство деревянных полов имеют рейтинг звукоизоляции (STC) 50, большинство композитных стальных систем балок имеют рейтинг STC в середине 50-х годов и могут достигать 77 с ковровым покрытием.

Шорт отмечает, что получить отличный результат легко.Сборные доски изогнуты, и нет никакой гарантии, что две смежные доски будут точно соответствовать друг другу. «С балочными перекрытиями, — говорит он, — пол идеально гладкий как сверху, так и снизу. Просто прикрепите гипсокартон, и у вас будет красивый плоский потолок ».

В некоторых случаях металлические балки использовались для создания наклонной кровли.

По сравнению с деревом стальные полы во много раз прочнее и жестче. «Когда я захожу в отель, я могу сказать, деревянный ли пол, потому что он слегка подпрыгивает», — утверждает Шорт.

Ван Харберден сделал аналогичное заявление. «Наша система обеспечивает большой охват, устраняя при этом вибрацию пола. Обратные вызовы сведены к минимуму, потому что полы не подвержены скрипу и деформации, как полы с деревянным каркасом. В целом, строители получают великолепный пол, быстро устанавливаемый по выгодной цене ».

Бетонные заливные системы создают такие возможности, которые невозможны при использовании любого другого метода укладки полов. Например, на наклонных участках вместо засыпки фундамента строители могут создать двухуровневый гараж.По оценке Metwood, с помощью их системы можно построить дополнительный гараж на две машины по сравнению с запланированным по цене менее 20 долларов за квадратный фут.

Подрядчики в Аризоне установили балки под углом между внутренней и внешней стенами церкви, чтобы создать наклонную крышу. Тот же метод использовался в жилых помещениях, в том числе в личном доме крупнейшего канадского дистрибьютора ICF.

Таким образом, настил из композитной стали — отличный компаньон для строительства ICF.Он легко доступен, по конкурентоспособной цене и легко и быстро устанавливается. В большинстве случаев он не требует крепления и предлагает достаточно места для инженерных сетей и воздуховодов.

«Это просто делает здание намного лучше», — говорит Шорт.

Типы систем перекрытий для зданий со стальным каркасом

Полы в зданиях несут основную нагрузку и поддерживают жизнедеятельность людей. В дополнение к несущей нагрузке полы в зданиях также обеспечивают необходимое действие жесткой диафрагмы для передачи горизонтальных нагрузок на стабилизирующие вертикальные компоненты.Кроме того, полы также выдерживают дополнительные наложенные нагрузки, такие как потолки, строительные работы и отделочные покрытия, такие как стяжки и плитка.


Композитные плиты, поддерживающие строительные услуги

Типы систем полов, которые используются в зданиях со стальным каркасом:

  • Короткопролетные композитные балки и композитные плиты с металлическим настилом.
  • Slimdek ® .
  • Балки из ячеистого композитного материала с композитными плитами и стальным настилом.
  • Балки Slimflor ® с сборными железобетонными элементами.
  • Длиннопролетные композитные балки и композитные плиты с металлическим настилом.
  • Композитные балки с сборными железобетонными элементами.
  • Несоставные балки с сборными железобетонными элементами.

Короткопролетная композитная балка и композитная плита с металлическим настилом

В этой системе перекрытия соединительные элементы, работающие на сдвиг, приварены через металлический настил к верхнему фланцу опорных балок, чтобы они могли действовать совместно с композитной плитой на месте. Для систем перекрытий с короткими пролетами второстепенные балки обычно располагаются на расстоянии 3–4 м и поддерживаются основными балками.Первичные и второстепенные балки действуют совместно с композитной плитой, но краевые балки обычно не являются составными. На расстоянии 3–4 м второстепенные балки будут иметь ширину около 6–7,5 м при установке перпендикулярно плите, в то время как первичные балки будут охватывать около 6–9 м (расположенные параллельно плите).

Короткопролетный композитный настил

Плита перекрытия состоит из композитного профилированного металлического настила типичной толщиной около 130 мм с монолитным бетонным покрытием. Профили могут быть возвратными или трапециевидными.При повторном настиле используется больше бетона, чем в трапециевидном настиле, но он имеет повышенную огнестойкость для данной глубины плиты. Трапециевидный настил обычно простирается дальше, чем входящий настил, но сопротивление срезным стойкам меньше у трапециевидного настила, чем у входящего настила. Профили обычно имеют толщину от 0,5 до 1,2 мм.

Композитный настил с возвратным профилем Композитный настил трапециевидного профиля

Армирующая сетка предусмотрена в верхней части плиты, чтобы помочь уменьшить растрескивание, распределить локализованные нагрузки, повысить огнестойкость и действовать как усиление сдвига вокруг соединителей, работающих на сдвиг.Настил обычно спроектирован таким образом, чтобы выдерживать влажный вес бетона и нагрузку на конструкцию в виде сплошного элемента, по крайней мере, на два пролета, но композитная плита обычно проектируется с простой опорой между балками (но требуется некоторое постоянное усиление). Дизайн террасной доски обычно выбирается из технического паспорта производителя.

Преимущества
(1) Более мелкие балки, чем некомпозитные полы
(2) Более экономичный
(3) Легкий вес

Недостатки
(1) Требуется больше колонн, чем при использовании длиннопролетных систем.
(2) Более глубокая общая зона пола, чем у систем с неглубоким полом.
(3) Обычно балки требуют противопожарной защиты.

Slimdek

Slimdek — это система неглубокого перекрытия, состоящая из асимметричных балок перекрытия (ASB), поддерживающих сильно оребренные композитные плиты с настилом глубиной 225 мм. ASB — это балки собственной разработки с более широким нижним фланцем, чем верхний. Секция имеет врезки, свернутые в верхний фланец, и работает вместе с плитой перекрытия без необходимости использования дополнительных соединителей, работающих на срез.

Типичный пол Slimdek

Настил пролетает между нижними полками балок и действует как несъемная опалубка для поддержки плиты и других нагрузок во время строительства. Монолитный бетон действует совместно с настилом и окружает балки, так что они лежат в пределах глубины плиты — за исключением открытого нижнего фланца. Пол обычно имеет сетку от 6 до 9 м с глубиной около 280 — 350 мм. Армирующие стержни толщиной от 16 до 25 мм помещаются в ребра плиты для повышения прочности в условиях пожара, в то время как арматура сетки размещается выше ASB.

Преимущества
(1) Зона неглубокого перекрытия — уменьшение общей высоты здания и облицовки.
(2) Практически плоский потолок упрощает монтаж при обслуживании и обеспечивает гибкость положения внутренних стен.

Недостатки
(1) Вес стали часто больше, чем у других систем перекрытий.
(2) Соединения требуют тщательной детализации из-за ширины нижнего фланца.

Балки из ячеистого композитного материала с композитными плитами и стальным настилом

Ячеистые балки — это балки с отверстиями через короткие равные промежутки по длине.Балки изготавливаются либо из 3-х пластин, либо из прокатных профилей. Отверстия, или «ячейки», обычно круглые, которые идеально подходят для круглых каналов, но могут быть удлиненными, прямоугольными или шестиугольными. Ячейки, возможно, придется заполнить, чтобы создать прочную стенку в местах с высоким сдвигом, например, на опорах или по обе стороны от точечных нагрузок вдоль балки.


Конструкция композитных перекрытий из ячеистых балок

Ячеистые балки могут быть расположены как второстепенные балки с большим пролетом, непосредственно поддерживающие плиту перекрытия, или как первичные балки с большими пролетами, которые выровнены параллельно пролету плиты, поддерживающей другие ячеистые балки или обычные вторичные балки из катаного профиля.Вторичные балки обычно размещаются на расстоянии 3–4 м, поддерживаясь основными балками на сетке колонн 6, 7,5 или 9 м. Настил и плита могут быть спроектированы с использованием таблиц проектирования производителя настилов или программного обеспечения.

Конструкция композитных плит из ячеистых балок

Преимущества
Длинные пролеты перекрытия без колонн.
Относительно легкие балки по сравнению с другими длиннопролетными системами.
Экономичное решение для больших пролетов. Предварительный камбер
можно использовать во время изготовления элементов.
Обычные отверстия в перегородке позволяют воздуховодам и другим устройствам проходить через балки.

Недостатки
Повышенные затраты на изготовление по сравнению с гладкими профилями.

Балки Slimflor ® с сборными железобетонными элементами

В системе тонкого перекрытия, в которой балки находятся в пределах несущей глубины перекрытия. Стальная пластина (обычно толщиной 15 мм) приваривается к нижней стороне секции UC для изготовления балки Slimflor. Эта плита выступает за нижний фланец на 100 мм с каждой стороны и поддерживает сборные перекрытия.Для связывания блоков рекомендуется использовать конструкционный бетонный слой с армированием, при этом толщина покрытия должна покрывать блоки не менее чем на 30 мм.

Типичное расположение слимфлора

Композитная балка Slimflor может быть получена путем приваривания срезных соединителей (обычно диаметром 19 мм и длиной 70 мм) к верхнему фланцу UC. Затем арматура помещается поперек фланца в пазы, подготовленные в сборных железобетонных элементах, или поверх неглубоких сборных элементов. Если стальные балки должны быть спроектированы из композитных материалов, верхний слой должен покрывать соединители, работающие на сдвиг, не менее чем на 15 мм, а сборные элементы — на 50 мм.

Типичное сечение плиты слимфлор

Только 152 UC и 203 UC обычно подходят в качестве составных балок, потому что общая глубина плиты перекрытия становится непрактичной для больших серийных размеров. Сборные блоки обычно изогнуты, чтобы компенсировать прогибы от статической нагрузки между балками, а пролеты перекрытия обычно составляют от 4,5 м до 7,5 м, хотя могут быть достигнуты пролеты до 10 м.

Преимущества
(1) Балки обычно не требуют противопожарной защиты на срок до 60 минут.
(2) Зона неглубокого перекрытия — уменьшение общей высоты здания и облицовки. Практически плоский потолок упрощает монтаж при обслуживании и предлагает гибкость положения внутренних стен.
(3) Соединители, работающие на сдвиг, можно приваривать вне строительной площадки, что позволяет использовать шпильки большего диаметра и сокращать объем операций на стройплощадке.

Недостатки
(1) Стальные конструкции относительно тяжелые.
(2) Приваривание пластины к UC требует дополнительных затрат на изготовление. Соединения требуют большей детализации, так как пластина шире колонны.
(3) Сборные железобетонные блоки включают больше отдельных подъемных операций, чем настил, который доставляется и монтируется связками. Последовательность возведения требует доступа для установки бетонных блоков.

Балки и плиты композитные длиннопролетные с металлическим настилом

Эта система состоит из составных балок с использованием стальных прокатных секций, поддерживающих композитную плиту в длинном пролетном положении, как правило, от 10 до 15 м. Решетки располагаются либо с помощью длиннопролетных вторичных балок на расстоянии от 3 до 4 м, поддерживающих плиту, поддерживаемых первичными балками с короткими пролетами, либо с вторичными балками с короткими пролетами (пролет 6-9 м), поддерживаемыми первичными балками с большими пролетами .

Пол из композитных ячеистых балок

Глубина длиннопролетных балок означает, что в стенке балки при необходимости предусмотрены служебные отверстия. Проемы могут быть круглой, удлиненной или прямоугольной формы и могут составлять до 70% глубины балки. Они могут иметь соотношение длина / глубина до 2,5. Вокруг отверстий могут потребоваться ребра жесткости. Стойки, работающие на сдвиг, обычно располагаются парами, при этом арматурные стержни размещаются поперек балок, чтобы действовать как продольная арматура на сдвиг.

Преимущества
(1) Большие области без столбцов.
(2) Рабочие каналы проходят через отверстия в стенке балок

Недостатки
(1) Более глубокие зоны пола.
(2) Более тяжелые стальные конструкции, чем некоторые решения с короткими пролетами.
(3) Требуется противопожарная защита в течение 60 минут огнестойкости и выше.

Композитные балки с сборными элементами

Эта система состоит из катаных стальных балок с приваренными к верхнему фланцу срезными шпильками.Балки поддерживают сборные железобетонные блоки с заполнением из конструкционного бетона поверх балки между концами блоков и часто с дополнительным покрытием, покрывающим блоки. Сборные железобетонные изделия представляют собой пустотелые плиты, обычно глубиной от 150 до 260 мм, или массивные доски толщиной от 75 до 100 мм.

Различные конфигурации композитных полов с сборными железобетонными элементами

Сдвиговые шпильки и поперечная арматура позволяют передавать продольную силу сдвига от стальной секции на сборные элементы и бетонный настил, так что они могут действовать совместно.Композитная конструкция не допускается, если соединители, работающие на сдвиг, не расположены в торцевом зазоре (между бетонными блоками) не менее 50 мм. Минимальная ширина фланца имеет решающее значение для обеспечения надежной опоры для сборных элементов и места для срезных шпилек.

Преимущества
(1) Меньше второстепенных балок за счет длиннопролетных сборных элементов.
(2) Соединители, работающие на сдвиг, для большинства балок можно сваривать вне строительной площадки, что позволяет использовать шпильки большего диаметра и сокращать количество операций на стройплощадке. Обычно удобно приваривать шпильки к краевым балкам на месте.

Недостатки
(1) Балки подвержены скручиванию и могут нуждаться в стабилизации на этапе строительства.
(2) Сборные элементы нуждаются в тщательной детализации для адекватного бетонирования соединителей, работающих на сдвиг, и установки поперечной арматуры.
(3) Больше отдельных подъемных операций по сравнению с возведением настила, и последовательность возведения требует доступа для установки бетонных блоков.

Несоставные балки с сборными элементами

Эта система состоит из катаных стальных балок, поддерживающих сборные железобетонные элементы.Сборные элементы могут поддерживаться на верхнем фланце стальных балок или, для уменьшения глубины конструкции, на углах «полки». Уголки полок привинчиваются или привариваются к стенке балки, при этом выступающая стойка достаточно длинна, чтобы обеспечить надлежащую опору для сборных элементов и облегчить их позиционирование во время монтажа. Сборные железобетонные блоки обычно заливаются на месте. В блоках может быть стяжка (которая может быть конструктивной) или фальшпол. Сборные железобетонные изделия представляют собой пустотелые плиты обычно глубиной 150–260 мм или массивные доски толщиной от 75 до 100 мм.

Устройство перекрытий из сборных железобетонных блоков в несамостоятельном строительстве

Для того, чтобы соответствовать требованиям по прочности, может потребоваться сетка и структурное покрытие или арматура, забетонированная в полые сердечники и пропущенная через отверстия в стенке стальной балки. Также может потребоваться привязка бетонных элементов к краевым балкам.

Преимущества
(1) Меньше второстепенных балок за счет длиннопролетных сборных элементов.
(2) Простое решение, включающее базовую конструкцию стержня.

Недостатки
Балки подвержены скручиванию и могут нуждаться в стабилизации на этапе строительства.
Больше индивидуальных подъемных операций по сравнению с возведением настила, а последовательность возведения требует доступа для установки бетонных блоков.

Источник:
Brown D.G., Iles D.C., Yandzio E. (2009): Проектирование стального здания: среднеэтажные опорные рамы (в соответствии с Еврокодами и национальными приложениями Великобритании). Институт стальных конструкций, Великобритания

Типы полов для строительства многоэтажных металлоконструкций

🕑 Время чтения: 1 минута

Какие общие типы систем полов используются при строительстве многоэтажных стальных конструкций? Обсуждаются типы систем перекрытий, используемых при строительстве многоэтажных стальных конструкций, с диапазоном пролетов, преимуществами и критериями, которые учитываются при определении системы перекрытий для данной конструкции.

Рис.1: Система перекрытий многоэтажной стальной конструкции

Типы систем перекрытий, используемых для строительства многоэтажных стальных конструкций Различные типы систем перекрытий, используемых для стальных конструкций, включают:
  • Балки композитные короткопролетные и плиты перекрытия с металлическим настилом
  • Напольная система Slimdek
  • Балки из композитных ячеистых материалов с композитными плитами и стальным настилом
  • Балки Slimflor с сборными железобетонными элементами
  • Балки и плиты композитные с металлическим настилом длиннопролетные
  • Композитные балки с сборными железобетонными элементами
  • Балки несоставные с сборными железобетонными элементами

Короткопролетные композитные балки и композитные плиты с металлическим настилом Как видно из рисунка 2, компоненты такой системы состоят из стальной балки со срезными штифтами, закрепленными на ее верхнем фланце, которые создают комбинированное действие между балкой и композитной плитой.

Рис.2: Система композитного пола

Плита состоит из стального профиля, на который заливается монолитный бетон. Доступны различные профили стальных настилов с диапазоном пролетов от 3 до 4 метров.

Рис.3: Различные стальные профили настила

Более того, как первичные, так и вторичные балки спроектированы как составные элементы, тогда как краевые балки могут быть спроектированы как несоставные элементы. Толщина балок от 0,9 м до 1,2 м; Толщина плиты составляет 130 мм, а глубина стального настила — около 60 мм.Пролет основных балок варьируется от 6 м до 9 м, а пролет второстепенных балок — от 6 м до 7,5 м. Следует знать, что под перекрытием проходят инженерные сети и коммуникации, поэтому это влияет на общую толщину перекрытия. В связи с тем, что краевые балки в большинстве своем глубже внутренних, поэтому толщина системы перекрытия регулируется краевыми балками. Общие преимущества этой системы полов — это экономичность, легкий вес и необходимость в более тонких балках по сравнению с системами пола без композитных материалов.Что касается недостатков композитного перекрытия, балки нуждаются в противопожарной защите, требуется большое количество колонн, большая толщина перекрытия по сравнению с другими системами.

Напольная система Slimdek Подробная информация о напольных системах Slimdek представлена ​​на Рисунке 4. Он состоит из асимметричной стальной балки, несущей плиту толщиной 225 мм. Общая толщина пола составляет от 500 мм до 1200 мм. Ширина напольной системы Slimdek составляет от 6,5 м до 7,5 м. Самым выдающимся преимуществом напольной системы slimdek является то, что она обеспечивает почти ровный потолок, что упрощает монтаж инженерных сетей, а толщина пола меньше по сравнению с другими системами.Следовательно, общая высота конструкции может быть уменьшена. Система пола Slimdek имеет определенные недостатки. Например, может потребоваться специальная детализация соединения из-за разницы между шириной верхнего и нижнего фланца. Вес стали обычно больше по сравнению с другими системами полов.

Рис.4: Напольная система Slimdek; (A) детали балок, арматуры и толщины, (B) трехмерный вид системы перекрытий Slimdek и (C) сталь Slimdek, верхний фланец которой меньше нижнего фланца

Ячеистые композитные балки с композитными плитами и стальным настилом Он состоит из ячеистых балок, которые поддерживают композитную плиту, состоящую из стального профиля настила и верхнего бетона.Пролет балок составляет от 10 м до 18 м, отверстия предусмотрены с небольшими интервалами. Обычно формы отверстий имеют круглую форму, но можно использовать и другие формы. Рекомендуется не делать отверстий в местах с высоким сдвигом, например в областях, близких к опорам.

Рис.5: Балки с разной формой проема

Общая толщина такой системы перекрытий составляет около 1200 мм при пролете 15 м и проеме 400 мм. Вторичные балки обычно размещаются на расстоянии 3–4 м друг от друга.Преимущества этой системы перекрытий заключаются в обеспечении большой площади без колонн, использовании облегченных балок по сравнению с другими системами с такими же диапазонами пролета и экономичностью. Единственный минус — дороговизна изготовления по сравнению с гладким сечением.

Рис.6: Ячеистая балка с композитным перекрытием и инженерными коммуникациями

Балки Slimflor с блоками из сборного железобетона Slimflor состоит из тонкой балки и сборной бетонной плиты, которая опирается на балку, а железобетон используется для соединения блоков.В системе перекрытий этого типа можно использовать композитные балки и несоставные балки. Тонкая балка, полученная путем приваривания пластины толщиной 15 мм к нижней стороне секции балки, превышает нижний фланец на 100 мм с каждой стороны.

Рис.7: Балка Slimflor

Глубина балок ограничена глубиной перекрытия, а его пролет составляет от 4,5 до 7,5 м, а иногда и до 10 м. Однако отклонение неглубоких балок должно быть предусмотрено в технических требованиях. Что касается толщины сборной бетонной плиты, она определяется шириной плиты, например, 150 мм для пролета 6 м, 200 мм для пролета 7.5м и 260-300 мм для пролета 9м. Общая толщина пола составляет 600 мм и 1000 мм для малых и крупных предприятий соответственно. Преимущества включают отсутствие необходимости в противопожарной защите балок в течение 60 минут, небольшая толщина пола позволяет уменьшить общую высоту конструкции, а срезные штифты можно приваривать вне строительной площадки, что сокращает объем операций на месте. Недостатками являются тяжелые стальные работы, дополнительная обработка, отличные детали соединения и больше работ, необходимых для доставки и установки сборных плит по сравнению с композитными плитами.

Рис.8: Slimflor Construction

Рис.9: Сборная бетонная плита, уложенная на балку Slimflor

Длиннопролетные композитные балки и композитные плиты с металлическим настилом Он состоит из основных и второстепенных стальных балок и композитной плиты. Для этой системы перекрытий предусмотрено два варианта расположения основных балок. Плита поддерживается балками с большим пролетом на расстоянии от 3 до 4 м и действует как второстепенные балки. Эти вторичные балки поддерживаются первичными балками с короткими пролетами.В качестве альтернативы плита поддерживается второстепенными балками с короткими пролетами, а эти балки — с помощью основных балок с большими пролетами. Пролет длинных балок составляет от 10 до 15 м, а расстояние между ними составляет 6-9 м, когда они используются в качестве первичной балки, и интервалы 3-4 м, используемые для вторичных балок с большими пролетами. Общая толщина основана на используемом пролете, например, 1000 мм для пролета 13,5 м и 1200 мм для пролета 15 м. Самым выдающимся преимуществом является наличие большой площади без колонн. Тем не менее, толщина пола велика, необходима противопожарная защита и тяжелые стальные работы по сравнению с системами перекрытий с короткими пролетами.

Рис.10: Длиннопролетная конструкция из композитных балок и композитных перекрытий

Композитные балки с железобетонными элементами Эта система перекрытий состоит из пустотелых или массивных сборных железобетонных элементов, размещенных на стальных балках, к которым приварены срезные шпильки. Толщина сборных железобетонных элементов составляет 150-160 мм для пустотелых элементов и 75-100 мм для массивных элементов. На балки кладут железобетонные покрытия для соединения блоков, как показано на Рисунке 11.Необходимо обеспечить соответствующий фланец, чтобы обеспечить достаточную посадку для сборных элементов.

Рис.11: Композитная балка с сборной конструкцией

Пролет обеих балок и сборных железобетонных блоков составляет от 6 до 9 м, а вся толщина пола составляет около 900 мм. Преимущества этой системы перекрытий в том, что требуется меньшее количество второстепенных балок по сравнению с другими системами из-за больших пролетов бетонных блоков. Соединители, работающие на сдвиг, можно приваривать вне строительной площадки, что сокращает объем работ на месте.К недостаткам можно отнести вероятность продольного изгиба балок при растяжении, тщательную детализацию, необходимую для ограждения сборных железобетонных элементов, и необходимость более масштабных работ по транспортировке, подъему и размещению сборных железобетонных элементов. Необходимо предусмотреть временные боковые опоры для балок, чтобы предотвратить продольное продольное изгибание во время строительства.

Рис. 12: Сборные балки с сборным железобетонным блоком

Несоставные балки с элементами сборного железобетона Он состоит из сборных железобетонных элементов, размещенных на полках или полках стальных балок, которые прикреплены болтами или приварены к стенке балок.Полки используются для уменьшения общей толщины напольной системы. Общая толщина пола около 800 мм. Сборные блоки с пустотелым сердечником и цельнолитые элементы подходят для использования с той же толщиной, что и для композитных конструкций. Пролет как балок, так и сборных железобетонных элементов колеблется в пределах 6-7,5 м.

Рис.13: Пустотная сборная бетонная плита

Затирка используется для сборных железобетонных блоков после того, как они были размещены на своем месте. Преимущества несоставных балок с сборными элементами включают меньшее количество второстепенных балок, необходимых из-за длинных пролетов из сборного железобетона.Недостатки включают необходимость в боковой временной опоре для балок для предотвращения бокового продольного изгиба при растяжении, необходимость последовательной установки сборного железобетона и необходимость дополнительных работ для индивидуального подъема и размещения сборных блоков.

Рис.14: Несоставная балка с сборными железобетонными элементами

Подробнее: Строительство фундаментов, колонн, балок и перекрытий стальных конструкций Какие типы каркасных систем из конструкционной стали? Современные методы строительства — детали и приложения

Список литературы

CTICM, SCI, СТАЛЬНЫЙ АЛЬЯНС.Стальные здания в Европе: многоэтажные стальные здания: Часть 2: Концептуальный проект. [С.Л.]: Европейский проект, 2008. Д Г БРАУН, ДЕКЛЕС, Э. ЯНДЗИО. Проектирование стальных зданий: каркасы со скосами средней высоты: в соответствии с Еврокодами и национальными приложениями Великобритании. Институт стальных конструкций. Беркшир, стр. 32-59. 2009. (P365). INSDAG. Институт развития и роста стали, по состоянию на 8 октября 2017 г. Новая стальная конструкция, асимметричные балки Slimflor® Tata Steel Доступно: 7 октября 2017 г. Stanley D. Lindsey and Associates Ltd.Building Information Modeling 2016 Доступно: 7 октября 2017 г.

Как усилить перекрытие перекрытия стальной конструкцией — Дом после модернизации

Со временем балки пола в старых домах могут прогибаться и даже трескаться. Когда дело доходит до недавно построенных домов, износ балок пола все еще может происходить. В этом случае очень часто длинные участки балок подпрыгивают или раскачиваются из-за пешеходного движения.

Балки перекрытия абсолютно необходимы для структурной целостности дома, и их нелегко заменить в случае их повреждения.Однако у есть несколько способов, которыми можно укрепить балки и продлить срок их службы. Один из вариантов усиления балок перекрытия — использовать стальную армирующую пластину или перекладину с одной или обеих сторон балки.

Давайте рассмотрим не только сталь, но и все способы, с помощью которых можно уменьшить шатание или провисание полов, сделав перекрытия более прочными.

Не хочешь делать это сам?

Получите бесплатные предложения с нулевыми обязательствами от ближайших к вам профессиональных подрядчиков.

НАЙТИ МЕСТНЫХ ПОДРЯДЧИКОВ

Шаг первый: сначала испытание пола

Хотя балки перекрытия являются основным конструктивным элементом вашего пола, они редко покрывают всю ширину вашего дома. Фактически, у вас обычно есть балка или стена, которая поддерживает балки рядом с центром. Если в вашей ситуации есть балка, важно убедиться, что она не слишком хрупкая, прежде чем укреплять балки.

Вы можете проверить луч, выполнив очень простой тест.Идите к внешней стене напротив балки. Встаньте и встаньте на цыпочки, затем быстро опустите пятки. В этом месте вы не должны чувствовать никакого отскока.

Проведите такой же тест на участке пола на полпути между балкой и стеной. Это пятно должно произвести самый большой отскок. Затем встаньте как можно ближе к балке. Если балка имеет достаточную опору, отскок должен быть очень небольшим. Однако, если он более интенсивный, у вас, вероятно, есть балка, которая не имеет достаточной опоры или имеет меньший размер.

Для большинства описанных ниже методов требуется доступ к нижней стороне балок пола. Это означает наличие подвала с легко снимаемым подвесным потолком, доступного пространства для лазания или просто недостроенного подвала. Тем не менее, мы предлагаем один вариант, который не потребует от вас снятия гипсокартона, если у вас есть потолок из гипсокартона в подвале.

Шаг второй: примените один из этих методов

Первый метод: стальные перемычки для усиления балок перекрытия

Первый метод усиления балок перекрытия предполагает использование стальных перемычек или крестообразных распорок для большей поддержки.Использование перемычек позволяет равномерно распределять вес по балкам.

Если у ваших балок уже есть перемычка, они все равно могут получить выгоду от размещения дополнительных рядов по обе стороны от существующей перемычки. Хотя этот вариант уменьшает отскок пола, он не сделает пол таким же жестким, как другие альтернативные методы.

Стальную перемычку

можно купить в большинстве магазинов товаров для дома, чтобы она идеально вписывалась между балками, расположенными на расстоянии 16 или 24 дюймов.

Второй метод: сестринские балки

Самый распространенный способ укрепить балки перекрытия — прикрепить к существующей балке другой кусок дерева или другого материала. Это называется сестринством, и хотя обычно это делается с деревом, некоторые эксперты полагают, что сталь также может быть отличным вариантом.

Для сестры, использующей дерево, начните с измерения длины и ширины нынешней балки перекрытия. Хотя в большинстве новых конструкций для балок используются пиломатериалы 2 × 8, приобретите соответствующую ширину, которая соответствует вашей исходной балке.Используйте измеренную длину, чтобы обрезать новую балку по размеру.

Используя новую деревянную балку подходящего размера и размера, нанесите несколько толстых капель строительного клея на широкую сторону существующей балки. Используйте пластиковый шпатель, чтобы разгладить клей. Затем поднимите новую балку на место и завершите, забив три гвоздя 16d с интервалом в 16 дюймов, чтобы они прошли через обе балки.

Если вы предпочитаете использовать сталь, особое внимание следует уделить выбору толщины, ширины и способа крепления стали.При использовании таким образом сталь называют перемычкой.

Третий метод: фальцевальные плиты

Откидная плита, сделанная из стали или конструкционной древесины, может использоваться для усиления балок перекрытий. Вы можете установить одну или две стальные пластины с каждой стороны, чтобы эффективно поддерживать балку.

Используйте один или несколько кусков стали ¼ или ½ дюйма, отрежьте их до необходимой длины и закрепите их по длине балки болтами. Другой вариант — прикрутить короткие стальные или латексные пластины к обеим сторонам балки, чтобы отремонтировать поврежденную или потрескавшуюся секцию.

Четвертый метод: сплошная блокировка

Установка блочных вставок между балками для уменьшения шатких или провисающих полов называется «блокировкой». Если у вас есть легкий доступ к балкам снизу, добавьте прочный блок через каждые 4 фута, чтобы укрепить пол.

Рассчитайте ширину между двумя балками. Используя это измерение, отрежьте кусок дерева 2 на 6 или 2 на 8. Поместите брус между двумя балками пола и закрепите гвоздями 16d. Вбейте гвозди в каждую сторону блокировки для надежной фиксации.

Повторите тот же процесс через каждые 4 фута вдоль балок. Однако, как только вы дойдете до следующего набора балок, расшатайте блокировку внутри полости, чтобы новые гвозди не мешали уже установленным.

Шаг третий: закрепление фанеры ниже

Если вышеперечисленные методы просто невозможны, вы можете укрепить пол и балки, установив под ними толстые листы фанеры. Слой фанеры толщиной ¾ дюйма, надежно прикрепленный к нижней стороне балок, может успешно укрепить пол и предотвратить его раскачивание или провисание.

Однако для того, чтобы это сработало, абсолютно необходимо прочное соединение между балками и новой фанерой. Начните с шлифования сторон балок, которые будут прикреплены к фанере. Затем нанесите строительный клей вдоль каждой балки и поднимите фанеру на место. Закрепите фанеру несколькими шурупами.

Фанера должна проходить параллельно балкам, а не поперек них. Расположив листы по центру, у вас будут открыты концы балок. У вас также есть возможность дополнительно усилить, используя жесткие стальные ремни.

Шаг четвертый: добавление балки или стены

Последний вариант усиления балок перекрытия не требует доступа к нижней стороне балок и может быть выполнен поверх потолков из гипсокартона. Построив стену или установив балку, перекрывающую балки, вы сделаете пол жестче и уменьшите вероятность подпрыгивания или провисания.

В зависимости от того, где вы разместите стену или балку, вы можете уменьшить дефект до 98 процентов. Как правило, чем длиннее балка пола без опоры, тем больше она прогибается.Построив стену, вы разделите этот пролет и для достижения наилучшего результата разместите стену в центре балок.

Этот метод требует немного больше времени и усилий. Если вы строите стену, не забудьте поставить под каждую балку по стойке. В то время как, если вы идете по маршруту балки, он должен будет поддерживаться деревянными или регулируемыми стальными стойками по всей длине.

Не хочешь делать это сам?

Получите бесплатные предложения с нулевыми обязательствами от ближайших к вам профессиональных подрядчиков.

НАЙТИ МЕСТНЫХ ПОДРЯДЧИКОВ

Завершение

Существует множество вариантов усиления балок перекрытий из стали и пиломатериалов в зависимости от конкретной ситуации. Независимо от того, выберете ли вы стальные перемычки, фальшпанели, фанеру или даже стену, вы эффективно уменьшите раскачивание, изгиб и провисание пола, чтобы создать жесткую и надежную поверхность.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *