Кирпичное перекрытие по металлическим балкам

Обновлено: 19.05.2024

Перекрытие по металлическим балкам

Для устройства прочных перекрытий в возводимых зданиях строители применяют проверенные методы, предусматривающие использование различных строительных материалов. Повышенный запас прочности обеспечивают профили, изготовленные из стального проката. Сооружаемые на их основе перекрытия по металлическим балкам обеспечивают надежность возводимых конструкций и длительный ресурс эксплуатации. Они превосходят конструкции на базе деревянных брусьев по эксплуатационным показателям и способны воспринимать значительные нагрузки. Рассмотрим их детально.

Конструктивные варианты перекрытия по металлическим балкам

На основе стального профиля можно сделать прочное перекрытие, используя различные варианты:

перекрытие монолитное по металлическим балкам. Формируется путем заливки бетона в опалубку, дополнительно усиливается арматурной решеткой. Это проверенный на практике вариант, отличающийся комплексом преимуществ. Главные плюсы, привлекающие застройщиков – повышенная прочность бесшовной поверхности и отсутствие неровностей;
монолитно-сборную конструкцию. Для ее обустройства применяются блоки из ячеистого бетона, изготовленные на промышленных предприятиях. Они укладываются краями на поверхность стального профиля. Сооружается теплоизолированные опалубка, производится армирование и заливаются бетонным раствором стыковые участки;
составную конструкцию из различных материалов. Могут применяться стандартные панели, деревянные доски, плиты. Элементы основы устанавливаются на несущие стальные балки. Для обеспечения комфортных условий эксплуатации важно утеплить и звукоизолировать сформированную поверхность, а также заделать зазоры между элементами.

В зависимости от финансовых возможностей и наличия материалов, застройщики в равной мере используют указанные варианты.

К качеству и прочности перекрытий в здании любой конструкции предъявляются особенно жесткие требования

Применяемые материалы и оборудование

В качестве несущих балок используют различные виды металлического проката:

двутавр номер 16 или 20;
швеллер высотой до 20 см;
уголок, сваренный в силовой каркас.

Для формирования выбранного конструктивного варианта, помимо несущих элементов, потребуются следующие материалы:

бетонная смесь для формирования цельной основы;
стандартные блоки из ячеистого бетона для сборно-монолитного варианта;
строганные доски или готовые бетонные панели для составной конструкции.

Для усиления применяются арматурные прутки, диаметр которых соответствует результатам выполненных расчетов.

Сооружение опалубки потребует применения следующих стройматериалов:

деревянных щитов или влагостойкой фанеры толщиной 2 см и более;
полиэтиленовой пленки для гидроизоляции бетонного массива;
подпорок из металла или древесины, обеспечивающих устойчивость опалубки.

Для разных типов домов используют как перекрытия по металлическим балкам, так и по деревянным, а также железобетонным

Следует также подготовить оборудование:

бетоносмеситель, ускоряющий процесс приготовления рабочего состава;
сварочный аппарат, предназначенный для сварки арматурного каркаса.

Специальный инструмент для строительных мероприятий не требуется. Используется набор инструментов, имеющийся в арсенале каждого домашнего умельца.

Достоинства и недостатки перекрытия по металлическим балкам

Конструкция с несущими элементами из стального проката обладает рядом достоинств:

повышенной надежностью;
высоким запасом прочности;
длительным ресурсом эксплуатации;
увеличенной несущей способностью.

Применяя металлоконструкции из стального профиля можно перекрывать пролеты увеличенных размеров, правильно подобрав номер используемого проката.

Наряду с преимуществами, имеются и слабые стороны:

трудоемкость монтажных работ, связанная с повышенной массой металлоконструкций и необходимостью их транспортировки с помощью специальных устройств;
необходимость выполнения сложных инженерных расчетов, подтверждающих нагрузочную способность сооружаемых оснований на основе стальных профилей.

К недостаткам также относится подверженность металла воздействию коррозионных процессов, уменьшающих прочность конструкций. Однако с помощью специальных покрытий можно надежно защитить металл, и обеспечить долговечность металлоконструкций на протяжении всего периода эксплуатации здания.

Перекрытия по металлическим балкам очень прочны и надежны

Расчет перекрытия по металлическим балкам

Необходимо ответственно подходить к выполнению расчетов, приняв решение сделать пол или потолок на основе стальных профилей.

При этом необходимо учитывать комплекс факторов:

общий вес;
нагрузочную способность;
площадь формируемой поверхности;
расстояние между балками;
ширину пролета.

Выбор подходящего номера металлопроката, соответствующего высоте профиля, осуществляется с учетом воспринимаемой нагрузки.

Несущая способность составляет:

0,075 т/м2 – для перекрытий чердачных помещений;
0,150 т/м2 – для цокольной основы и межэтажных оснований.

С возрастанием ширины пролета увеличивается высота стальных балок:

прочность при шестиметровом пролете обеспечивает двутавр № 20 с высотой профиля 200 мм;
при уменьшенном до 4 м расстоянии между стенами можно использовать двутавр № 16 с высотой 160 мм.

Зная площадь монолитной поверхности, несложно рассчитать потребность в бетоне. Для этого следует умножить площадь на высоту бетонного массива. Имея чертеж арматурной решетки можно вычислить потребность в стальных прутках для усиления основы. Все расчеты производятся на основании предварительно разработанной проектной документации или рабочего эскиза.

Однако есть у них и недостаток – они подвержены коррозии

Перекрытие по двутавровым металлическим балкам – подготовительные работы

На подготовительном этапе выполните следующие мероприятия:

Определитесь с материалом, который предполагается использовать для изготовления перекрытия помещения, а также изучите последовательность действий.
Разработайте рабочий чертеж, предоставляющий полную информацию о конструктивных особенностях перекрытия и сортаментах применяемых материалов.
Выполните расчеты, подтверждающие прочностные характеристики строительной конструкции и необходимый для длительной эксплуатации запас прочности.
Рассчитайте потребность в строительных материалах, оцените объем расходов, а также подготовьте инструменты.
Смонтируйте двутавровые балки, соблюдая интервал между опорными элементами, равный 1–2 м и проконтролируйте правильность установки с помощью уровня.
Соберите по нижнему уровню двутавра щитовую разборную опалубку, используя ламинированную фанеру или строганные доски, обеспечьте отбортовку высотой 15–20 см.
Закрепите деревянные брусья или стальные распорки для обеспечения неподвижности опалубочной конструкции, которая должна выдержать массу бетона.

При монтаже опор устанавливайте деревянные балки по одной штуке на каждый квадратный метр площади, а металлические элементы в 2 раза реже. Применение стоек телескопического типа существенно облегчит работы по фиксации опалубочной конструкции. Закончив подготовительные мероприятия, приступайте к основной работе.

Правильный расчет перекрытия по металлическим балкам очень важен

Монтируем перекрытие монолитное по металлическим балкам

Застройщиков привлекает цельная конструкция, изготовленная из бетона, усиленного арматурной решеткой.

После установки металлических балок, сооружения опалубки и обеспечения ее устойчивости производите работы по формированию монолитной плиты из железобетона по следующему алгоритму:

Проверьте отсутствие щелей в деревянной опалубке и, если необходимо, загерметизируйте их.
Соберите арматурный каркас, применяя металлические прутки с размером сечения 10–12 мм.
Уложите каркас в опалубку, обеспечив постоянный интервал до поверхности будущей бетонной плиты 4–5 см.
Залейте бетонную смесь в опалубку и тщательно уплотните бетонный массив с помощью вибратора.
Не подвергайте твердеющий раствор нагрузкам на протяжении 4 недель и затем демонтируйте опалубку.

Обратите внимание на размер опорной поверхности по периметру плиты, который должен составлять более 150 мм.

Подводим итоги

Перекрытие по двутавровым металлическим балкам обеспечивает повышенный запас прочности. Важно правильно выполнить расчет перекрытия по металлическим балкам и придерживаться технологических рекомендаций. Квалифицированный совет профессионалов поможет при выполнении работ.

Армокирпичное перекрытие (обновлено 10.05.2016)

В старых зданиях Калининграда встречаются армокирпичные перекрытия.

Перекрытие выполнено по металлическим балкам шаг 1.3. 1.4. Заполнено армокирпичными вкладышами в швы между которых уложена арматура из полосовой стали. По верху заполнения из блоков строительный мусор и куча стяжек. Пролет главных балок 5,6м.

Обновление от 16.12.2015:

Просматривая материалы по сейсмостойкому строительству набрел на статью.

Нучно-технический реферативный сборник.

Отечественный и зарубежный опыт.

Нашел пример расчета армокирпичного(железокаменного) перекрытия в учебнике Карла Кестена (перевод с немецкого).

Ремонт перекрытий из кирпичных сводов по стальным балкам

В кирпичных загородных домах старой постройки встречаются цокольные перекрытия из кирпичных сводов и железобетона (сводчатые и плоские). Иногда в качестве несущих конструкций использовались не плиты, а металлические балки.

В последнем случае плиты работают только как заполнение, поэтому часто они не армировались, а в качестве заполнителя использовался кирпичный щебень. Повреждения таких перекрытий могут быть вызваны различными причинами.

Дефекты кладки проявляются в виде нерегулярных трещин, осадки подпорок свода, трещин в пяте и в замке свода. Если дефекты возникли по статическим причинам, появляются трещины в стыковых швах кладки.

Если трещины появляются в стыковых швах кладки, кладку необходимо подпереть, а над сводом убрать пол и засыпку. Старую окраску с поврежденных мест удаляют, швы вычищают, сверху заливают цементным раствором и расклинивают. После затвердения заливки подпорки убирают.

Трещины в постельных швах ремонтируются так же, только заливку швов производят от пят свода по направлению к замку.

Пробитый свод необходимо прежде всего зафиксировать подпорками, а затем поврежденную кладку в своде устранить, и свод заново выложить качественным кирпичом. Новая кладка ставится на цементный раствор и тщательно вклинивается в старую кладку свода.

Пробитую часть свода можно отремонтировать и бетонированием поврежденного места. Небольшие дефекты ликвидируют с применением подпорок со стальными затяжками, а трещины сверху заделывают специальным цементом, который при гидратации увеличивается в объеме.

Сильно поврежденный свод необходимо отбить и заменить другой потолочной конструкцией. Перед отбиванием свод необходимо подпереть от замка по направлению к пятам, чтобы он не обрушился.

Оценка несущей способности металлических балок в составе кирпичных сводов

Рассматривается проблема отсутствия методики расчета несущей способности металлической балки в составе кирпичного свода. Показана неточность метода расчета балки как отдельного элемента.

Ключевые слова: металлическая балка, кирпичные своды, несущая способность, методика расчета.

В современной практике обследования исторических зданий довольно часто встречаются перекрытия в виде кирпичных сводов.

Сводчатые перекрытия обладают достаточно высокой несущей способностью, а также долговечностью и огнестойкостью. К недостаткам таких перекрытий можно отнести большой собственный вес, а также сложность оценки несущей способности конструкции в целом [1].

В нормативной литературе не отражены методики расчета, которые описывают действительную работу конструкции кирпичного свода по металлическим балкам.

По результатам визуального обследования и поверочных расчетов часто делается вывод о недопустимом или аварийном состоянии металлических балок. Отсутствие нормативных методик расчета зачастую приводит к бесполезным работам по усилению или демонтажу перекрытий [2–5].

На рис. 1 приведены фотографии кирпичного сводчатого перекрытия по металлическим балкам с различных объектов. На представленных фотографиях можно увидеть, что металлические балки поражены коррозией, однако других дефектов, свидетельствующих о превышении их несущей способности (значительные прогибы, трещины по сводам и пр.), не выявлено.

Рис. 1. Перекрытия в виде кирпичных сводов по металлическим балкам на различных объектах культурного наследия: сверху — «Красный дом», г. Ивангород; слева — «Дворец культуры», г. Выборг; справа — Учебный корпус СПб ГМТУ

Целью настоящей статьи является анализ методики расчета несущей способности металлической балки в существующих конструкциях без учета совместной работы с кирпичным сводом.

Произведем расчет несущей способности металлической балки на примере одного из вышеописанных объектов. Уровень ответственности здания нормальный.

Конструкции перекрытия состоят из кирпичных сводов, опертых на металлические балки. Сечение балок — двутавр № 18 Германского нормального сортамента, пролет

Производим оценку несущей способности металлической балки № 18 Германского нормального сортамента со следующими геометрическими характеристиками:

В результате сбора нагрузок на балку перекрытия расчетная нагрузка с учетом нагрузки от собственного веса балки, кирпичного заполнения, пирога пола составила

Согласно п. 18.2.4 [6] для зданий до 1932 года постройки принимаем расчетное сопротивление стали

Согласно Техническому заключению по результатам обследования сводчатое заполнение представлено кирпичом керамическим полнотелым маркой по прочности М75, марка раствора М25. Удельный вес кирпичной кладки принимаем 1800 кг/м 3 . Высота свода 200 мм, стрела подъема свода

Принимаем расчетный пролет с учетом величины заделки балки в кирпичную стену:

— пролет балки в свету, м;

— величина заделки балки в кирпичную стену, м.

Балки рассматриваются как обособленные стержневые элементы системы, нагруженные весом кирпичного заполнения.

Расчетная схема элемента представляет собой однопролетную шарнирно опертую балку.

Изгибающий момент от расчетной нагрузки:

Расчет на прочность выполняем по формуле 41 1 :

коэффициент условий работы.

Около 35–50 % запаса прочности металлической балки приходится на нагрузку от веса кирпичного заполнения. При анализе несущей способности металлических балок на аналогичных объектах, в различных условиях (длина пролета, сечение балки, высота сводчатого перекрытия и прочее) коэффициент использования находится в пределах 1,6…2,2. Полученный результат противоречит фактическому состоянию конструкции перекрытия.

Такой метод оценки несущей способности металлической балки в составе кирпичного свода не учитывает совместную работу конструкций.

Совместная работа может быть учтена путем:

– приведения конструкции к общему сечению через сопоставления разных геометрических и жесткостных характеристик элементов;

– учета силы трения, возникающего на контакте материалов в результате действия горизонтальной распорной реакции от двух смежных сводов.

Необходимо выполнить натурные испытания подобных конструкций, для анализа напряженно-деформированного состояния.

Эксперимент позволит получить необходимые данные о работе металлической балки и всей конструкции в целом. Результаты испытания будут являться обоснованием для возможности учета совместной работы разнородных материалов.

1. Лахтин Н. К. Расчет арок и сводов. М.: 1911. — с.480.

2. Лаптев Е. А. Оценка несущей способности перекрытий по стальным балкам с накатом в виде сводиков в зданиях Санкт-Петербурга: ВКР магистра: 08.04.01/ Лаптев Е. А. — СПб., 2016. — 55 с.

3. Фролов А. В., Зимин С. С., Фролова Е. В. Влияние жесткости кирпичного сводчатого заполнения на несущую способность балок. // Синергия наук. — 2017. № 10. — с.580–592.

4. Фролов А. В., Зимин С. С., Фролова Е. В. Методика расчета несущей способности балок с учетом жесткости кирпичного сводчатого заполнения// Синергия наук. — 2017. № 10. — с.593–619.

5. Попов А. О., Антипина В. В. Технология перекрытий конструкции «Монье»// Успехи современной науки. — 2017. Том 4, № 1. — с.179–182.

6. СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*»

Из истории применения системы (сводов) Монье

Многочисленные попытки установить, где и когда было впервые использовано перекрытие с лучковыми сводами по стальным балкам, при устройстве сводчатой части которых использована кирпичная кладка, не увенчались успехом. Поэтому в строительной и реставрационной практике название - «свод Монье» стало нарицательным.

На начальном этапе своего становления в строительной практике своды, устроенные по типу "Монье" выполнялись из кирпича и опирались на стальные или железные рельсы, а заполнения пролетной части выполнилось из кирпича по кружалам. Здания, имеющие перекрытия такого типа встречаются вдоль строящихся железных дорог в период с 1840-х годов.

При этом встречаются конструкции сводов, опирающихся на чугунные грибовидные рельсы (изготовленные по дюймовой системе измерений), с явно выраженной головкой примыкающей к стенке рельса, с подошвой имеющей проушины. Кроме указанной выше конструкции рельса использовались чугунные рельсы конструкции П.К. Фролова (выпуклых рельсов с эллиптической формой поверхности катания), двухголовые рельсы и широкоподошвенные рельсы. С 1870- хх гг. появляются своды Монье, которые в качестве опорных балок имеют стальные рельсы, изготовленные по Виньолевскому типу (рельсы, состоящие в поперечном сечении из яблока, узкой шейки и пяты).

Рождение железобетона относят к середине XIX века. В 1850-1855 гг. француз Жан Луи Ламбо построил лодку из армированного цемента, которая считается первым прототипом железобетона. Впервые патент на использование железобетона взял в 1854 году английский штукатур Вильям Уилкинсон. В дальнейшем он широко применял железобетон при строительстве перекрытий, а в 1865 году возвел в Ньюкастле-на-Тайне небольшой домик, целиком из железобетонных конструкций. Из железобетона здесь были выполнены не только стены и перекрытия, но также лестницы, ступени и дымовая труба. В 1861 году Вильям Уилкинсон издал книжку с описанием назначения железобетонных изделий и способов их использования.

В 1867 г. француз Жозеф Монье (фр. Joseph Monier, 8 ноября 1823, Saint-Quentin de poterie, Франция — 12 марта 1906, Париж) получил патент на изготовление цветочных кадок из железа и цемента. Жозефу Монье понадобилось изготовить садовую кадку для посадки апельсинового дерева. В качестве материала он воспользовался простым цементным раствором. Но с течением времени в кадке появились трещины. Возникшая проблема была решена простым укреплением сооружения с помощью железных обручей. Однако произведя несколько поливок, началось ржавление поверхности. Для укрепления кадки Монье наложил сверху еще один слой раствора. Это стало рождением первого железобетонного изделия. В 1868 г. Монье построил небольшой железоцементный бассейн. И вскоре Монье стал обладателем патентов на изготовление железобетонных труб и резервуаров.

Монье расширил области применения железобетонных изделий. 1873 год ознаменовался производством моста из железобетона, спустя 5 лет он занялся балками и шпалами. В 1880 году все изобретения относительно нового стройматериала были объединены одним патентом и заявлено их патентование в Германии и Российской Империи.

В 1886 году немецкий инженер Гюстав Вайс (Gustav Adolf Wayss, 1851—1917) купил патент Монье и усовершенствовал принцип железобетона. Его исследования и основание строительной фирмы Wayss & Freytag привели к распространению идей Монье по всему миру.

Различные испытания и исследования материала позволили установить, в чем основной просчет разработки Жозефа Монье. Гюстав Вайс спустил армирование из середины плиты в ее нижнюю часть.

Монье неодобрительно отнесся к модернизации своего изобретения. Но Вайс все-таки доказал французу правильность своего решения. В итоге, идея соединить бетон с железом принадлежит Монье, а метод армирования – Гюставу Вайсу. Впоследствии Вайсом была увеличена длина плит перекрытий до 5 м. В настоящее время она достигла 12 м.

Своды «Монье» получили широкое распространение, в строительной практике России, начиная со второй половины XIX века и до времени индустриализации. При этом их конструкция претерпела значительные изменения.

К началу XX века в общестроительную практику входят лучковые своды из бетона, бутобетона и железобетона, опирающиеся на стальные прокатные двутавровые балки. Здания с подобными перекрытиями появляются как в больших губернских центрах, так и в уездных портовых городах.

В 1903 г. профессор А.Ф. Лолейт на съезде по расширению применения железа в России сделал доклад «Система Монье. Ее применение, промышленное значение и вопросы, связанные с распространением железобетона».

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907:

Система конструкции Монье, теперь весьма распространенная в архитектуре и инженерном деле и состоящая из соединения цемента с железом. Удачные результаты соединения двух превосходных строительных материалов, как железо и цемент, привели к тому, что система Монье получила весьма обширное и разнородное применение. Удобство этой конструкции заключается в том, что железо, заделанное в цементе, крепко к нему пристает и не ржавеет. Притом коэффициент расширения бетона из портландского цемента (0,0000137 до 0,0000148) приблизительно одинаков с коэффициентом расширения железной проволоки (0,0000145), так что изменения температуры не влияют на сцепление обоих материалов. Так как железо превосходно сопротивляется растяжению, а бетон обладает значительным сопротивлением сжатию, то, например, в работающей на изгиб балке, одни волокна которой испытывают растягивающие напряжения, а другие сжимающие, на каждый из этих двух материалов приходится тот род усилий, которым он лучше сопротивляется. Конструкция эта составляется из железных стержней и полос определенного сечения и длины в зависимости от действующих усилий и окружающего их цементного слоя. Потолки этой системы состоят из прямых или изогнутых плоских или сводчатых плит, опирающихся непосредственно на стены и поддерживающих собственный вес и приходящуюся на них нагрузку. При этом железные полосы сопротивляются вытягивающим и сжимающим усилиям, а окружающая их цементная оболочка препятствует боковому прогибу полос, соединяя их в одну систему, где ни одна часть не может ни передвинуться, ни изогнуться независимо от другой. Эта система в настоящее время применяется к устройству полов, потолков и сводов в гражданских зданиях, а также для возведения стен и отдельных подпор взамен каменной кладки при устройстве водопропускных труб и мостов под обыкновенными и железными дорогами, не исключая городских монументальных мостов (мост через реку Канзас в гор. Топека, длиной 211,3 м, из 5 пролетов в 29,7—33,5—38,1—33,5 и 29,7 метров).

В Челябинске сохранилось полтора-два десятка старинных зданий, где были применены своды Монье в перекрытиях. Также много аналогичных зданий в других городах Челябинской области. Гораздо реже встречаются примеры использования сводов Монье при устройстве балконов. В Челябинске сохранился единственный старинный дом с подобным балконом.

После революции использование сводов Монье становится редкостью. Однако в конце 1920-х – начале 1930-х годов при возведении жилых домов вновь вспомнили о сводах Монье. В Златоусте, Магнитогорске и Челябинске было возведено несколько домов с балконами, в конструкции которых была применена система Монье.

Традиционные конструкции перекрытий и полов

Перекрытия в зданиях, подлежащих в настоящее время реконструкции, до первой половины XIX в. устраивали в виде сводов из кирпича или полностью из дерева, а с конца XIX в. также из кирпича, бетона и дерева по металлическим балкам.
Кирпичными сводами перекрывали пролеты порядка 4—7 м между несущими стенами преимущественно в нижних этажах домов, где меньшее значение имеет распор.

Своды применялись разных видов (рис. 74). Наиболее распространен был простой вид свода — цилиндрический. Им перекрывались помещения с любыми соотношениями сторон, тогда как другие формы сводов пригодны для перекрытия помещений, близких по форме к квадрату, в особенности крестовый и сомкнутый.

Толщину сводов в верхнем участке (ключе) назначали от 7г ДО 1 кирпича при пролете порядка 6 м и очертании по «третной» дуге, т. е. по шестой части окружности. К пятам толщина сводов увеличивалась до 1,5—2 кирпичей. Дефекты сводов в виде трещин появляются обычно от неравномерной осадки стен; если же осадка прекратилась, то даже разделившийся на отдельные участки свод сохраняет устойчивость.

В конце XIX в. начали широко применять перекрытия над подвальными и нежилыми этажами жилых домов, в общественных и промышленных зданиях, из кирпичных сводиков, бетонных и железобетонных (в более позднее время), по металлическим балкам (см. рис. 76, п). Расстояние между балками принималось: при кирпичных сводах — 1,1 —1,4, бетонных— 1,1—2,2 и железобетонных 1,1—2,9 м. Толщина кирпичных сводиков была У2 кирпича, бетонных— 100—140 мм, железобетонных — от 45 до 150 мм. При просадках несущих элементов здания иногда обрушались отдельные участки таких перекрытий, но на прочных грунтах они весьма надежны.

Рис. 74. Кирпичные своды: а — основные формы: 1 — цилиндрический; 2 —сомкнутый; 3 —крестовый; б — производные формы: 4 — бочарный; 5 — вспарушенный сомкнутый; 6 — вспарушенный крестовый; 7 —парусный; в — устройство основания для пола по сводам

Деревянные перекрытия были распространены широко — до 80% в домах традиционных конструкций с давних времен и до начала 40-х годов нашего столетия. Пролеты деревянных балок до 90-х годов прошлого столетия достигали 6—8, а в отдельных случаях 11 м (см. рис. 24). Среднее расстояние между балками—-1,1 м (1,5 аршина). Однако это расстояние допускалось увеличивать до 1,6 м и уменьшать до 0,5 м (рис. 75) для устройства в стенах дымовых и вентиляционных каналов или чтобы не опирать балку на оконную перемычку.

Количество необходимых балок определяли по правилу: «Число балок в помещении (между двумя капитальными стенами) получим, если ширину его в саженях умножим на 2 и прибавим единицу». По правилам того времени глубина заделки должна иметь столько вершков, сколько саженей в пролете плюс 1,5 вершка. При заделке балок обязательно обеспечивался доступ воздуха к их торцам (см. рис. 76, к).

Рис. 75. Расположение деревянных балок перекрытия: I — обрешетка по балкам; 2 — то же, между балками

Конструкции деревянных перекрытий были весьма разнообразны, но в них всегда можно различить основные функциональные составные части. Деревянные балки в наиболее старых постройках вытесывались вручную из бревен диаметром порядка 350 см с «черепами» для укладки заполнения между ними (рис. 76,а). Позднее балками служили брусья из бревен диаметром 30 см с прикрепленными к ним черепными брусками (рис. 76,6). Балки из двух и одной доски применялись только в пролетах до 2,5 м.

Для приблизительного определения высоты балок применяли правила: «Толщина (высота) балки должна иметь вдвое больше вершков, чем длина саженей»; «Толщина балки должна быть не менее '/24 междустенного расстояния».

Второй составной частью деревянных перекрытий являются заполнения между балками. Эту часть перекрытия выполняли из накатника (подтоварника)—тонких бревен толщиной 11—14 см (рис. 76,6), из пластин (половин бревен диаметром порядка 22 см, рис. 76,а), а в более поздние времена — из двух рядов досок толщиной 40 мм с прокладкой войлоком или толем (рис. 76,г). Третьей частью перекрытия была смазка или слой пластичной глины толщиной около 2—3 см, иногда по войлоку. Четвертой его частью служила засыпка строительным мусором или выстилка битым кирпичом толщиной 60—80 мм с обязательной воздушной прослойкой До верха балок (низа лаг или обрешетки) в 2—5 см.

По верху балок устраивали конструкцию пола. На балки укладывались лаги толщиной 6 см с расстояниями 0,7 м или обрешетки (рис. 76, а, в) или сплошной настил из одного или двух слоев (рис. 76, г). На такой так называемый черный пол укладывались щиты паркета или доски пола.

Составной частью перекрытия являлась и отделка потолка, которую выполняли в виде штукатурки по драни, нередко с прокладкой под дранью слоя войлока для повышения качества потолка и изолирующих свойств перекрытия.

Кроме описанных выше типичных конструкций применялись многие другие варианты, в особенности в тех зданиях, где производили те или иные ремонтные работы. Общая толщина перекрытий достигала обычно 45 см (10 вершков), но наблюдались колебания в большую и меньшую стороны. Деревянные перекрытия по металлическим балкам начали применять в строительстве с последних десятилетий XIX в. (рис. 76, к, л, м). Их основывали на двутавровых балках порядка 22—27 номеров с расстояниями между ними 1,1 —1,4 м. Состав и конструкции заполнений между балками были те же, что и у деревянных балок; обязательно укладывали изоляционные прокладки. В местах опирания деревянных составных частей перекрытия на металлические балки обязательно укладывали изоляционные прокладки. Толщина перекрытий обычно несколько меньше 35 см.

В 20—40-х годах перекрытия по деревянным и металлическим балкам устраивали значительно более экономичные (рис. 76, е). Деревянные балки изготовляли обычно из досок размером 50X200 или 60x240 мм. Укладывали их через 600, 800, 1000 мм. Иногда вместо накатов делали подшивку (рис. 76,и). Общая высота перекрытий сократилась до 25—30 см. Пространство между балками заполняли также легкобетонными и гипсовыми плитами и блоками.

Деревянные перекрытия 20—30-х годов предельно экономичны по своей конструкции, но иногда не удовлетворяют требованиям по вибрации и зыбкости. Пролеты балок в полностью деревянных перекрытиях в эти годы были уменьшены до 3,5—4,5 м введением в конструкцию перекрытий прогонов. Прогоны опирали на дополнительные столбы и располагали в продольном или поперечном направлениях к длине здания.

Рис. 76. Перекрытия зданий (включая конструкции пола) традиционной постройки конца XIX — начала XX в.:
а—перекрытие по деревянным балкам с черепами, обрешетка на балках, накат из пластин; б — то же, балки с черепными брусками, подбор |из накатника; в — то же, обрешетка между балками; г — то же, балки с жуковинами, накат (подбор) из двух слоев досок, Йбдшив- ной потолок, пол из двух слоев досок (черный и чистый); д — то же, балки круглые, подбор в пазах, пол из шпунтованных досок, подшивной потолок. Перекрытия 1920—1930 гг.: е — балки из брусьев, щитовой накат (доски внизу, рейки сверху), пол из шпунтованных досок по лагам; ж —дощатый накат, подшивной потолок, пол из двух слоев досок по лагам; и — подшивной накат, дощатый пол; к—п — перекрытия по металлическим балкам; к — с деревянным заполнением; л —с кирпичными сводиками; м — с бетонным заполнением; к — опирание деревянных балок на наружную стену; о —чердачное перекрытие при деревянных балках; п — то же, при металлических балках; р —рельс; 1 — балка; 2—Черепной брусок; 3 — накат; 4 — глиняная смазка; 5 — выстилка кирпичом, засыпка строительным мусором, легкий бетон; 6 — обрешетка; 7 —щит основания паркета; 8 — паркет; 9 — штукатурка; 10 — лага; 11 — пол черный дощатый; 12 — то же, чистый; 13— тощий бетон; 14 — пол из керамических плиток на цементном растворе; 16 — подшивка потолка

В наиболее старых зданиях жесткость деревянных перекрытий, выполненных с большими запасами, достаточно высока — в них не наблюдается вибрации и зыбкости. Появление металлических балок с их большей несущей способностью позволило увеличивать пролеты до 7—11 м, но это привело к появлению прогибов и вибраций перекрытий. Для увеличения жесткости и неизменяемости перекрытий начали устраивать деревянные несущие перегородки. С течением времени наличие их приводило к обратному результату, так как перегородки скорее разрушались и деформировались, чем перекрытия.

Для повышения жесткости балочно-накатных перекрытий балки связывали со стенами при помощи металлических анкеров.
Дефекты деревянных перекрытий, изменение последних во времени главным образом объясняются свойствами или особенностями дерева как органического материала. Дерево в конструкциях перекрытий разрушается чаще всего от гниения, а иногда от грибков, плесени и реже дереворазрушающими насекомыми. Эти дефекты могут возникать и действовать отдельно или в различных сочетаниях друг с другом. Наиболее часто в перекрытиях подгнивают концы балок у наружных стен, а также различные их участки, находящиеся под помещениями с повышенной влажностью. Кроме того, нередко подвергаются разрушениям перекрытия чердачные и расположенные над сырыми подвалами и подпольями.

Кирпичное перекрытие по металлическим балкам

В таких перекрытиях несущим элементом является прокатный профиль: двутавр, швеллер, уголок. Эти перекрытия применяются достаточно редко, хотя использование прокатных стальных элементов имеет ряд достоинств. Металлические балки могут перекрывать большие пролеты (4–6 м и более), конструкция их проста, они долговечны и имеют небольшую строительную высоту.

1. Усиление металлических балок

Главным вопросом при изготовлении таких перекрытий является правильный выбор номера проката (высоты элемента), дающего нужную несущую способность. Чтобы выбрать номер проката, надо знать конструкцию перекрытия для подсчета его собственного веса и полезную нагрузку. Полезную нагрузку обычно принимают: 75 кг/м 2 для чердачного перекрытия и 150 кг/м 2 для межэтажного и цокольного перекрытий.

Рис. 5.11. Усиление металлических балок с трещинами: I — у опоры; II — в середине пролета; 1 — место коррозии; 2 — место возможной трещины в пролете; 3 — металлическая балка перекрытия; 4 — металлическая подпорка; 5 — временная подпорка; 6 — металлическая накладка; 7 — сварные швы

В конструкции перекрытия необходимо предусмотреть: несущий элемент; черепной настил (доски, керамические или бетонные элементы); утеплитель или звукоизоляцию (рис. 5.12). При деревянном заполнении перекрытия и шаге металлических балок 1,0 м для пролета 6,0 м принимают двутавр 20 и двутавр 16 — для пролета 4,0 м и менее.

Рис. 5.12. Перекрытие по металлическим балкам: а — со звукоизоляцией из песка; б — со звукоизоляцией из керамзита

2. Ремонт перекрытий из кирпичных сводов по стальным балкам

Дефекты кладки проявляются в виде нерегулярных трещин, осадки подпорок свода, трещин в пяте и в замке´ свода. Если дефекты возникли по статическим причинам, появляются трещины в стыковых швах кладки.

Читайте также: