Балка межэтажного перекрытия из профильной трубы

Обновлено: 07.07.2024

Металлические перекрытия: изготовление и монтаж

Технология монолитного изготовления опалубки обладает рядом преимуществ по сравнению со сборным. Такие конструкции прочнее и легче сборных аналогов на 15-20%, что повышает сейсмическую устойчивость, удешевляет фундамент и сокращает общие сроки строительных работ.

При возведении зданий из монолитной опалубки проектировщики избавляются от кратности размеров и ограничений по форме поверхностей, получают дополнительные возможности для творчества. Высокое качество материалов позволяет получить стены и перекрытия практически готовые к отделке.

В практике изготовления щитовой строительной опалубки такой метод во многих случаях является единственно эффективным. Например, строительство туннелей и различных гидротехнических сооружений.

Важным плюсом является перенос основного производственного процесса на строительную площадку. Основными элементами в этом случае становятся производство бетонных смесей и установка монолитной, щитовой опалубки стен и перекрытий.

Перекрытие в квартире-студии

Перекрытие из сортового металлопроката

Монтаж перекрытия для склада

Металлические перекрытия применяются в качестве строительных элементов для возведения зданий различных типов, в том числе и в многоуровневых квартирах и частных многоэтажных домах. Используя металлические балки перекрытия различных типов, можно добиться существенной экономии средств на строительство, без ущерба общей прочности конструкции. К тому же такие изделия из стали весят намного меньше аналогов, а их монтаж выполняется очень быстро - это и цену продукции снижает, и сроки реализации проекта существенно сокращает.

Наши изделия

Перекрытие второго уровня в квартире + монтаж цена от 112 000 руб./т Заказать

Балки потолочного перекрытия в квартире (с монтажом) цена от 89 400 руб./т Заказать

Перекрытие из металлоконструкций в шоуруме (с монтажом) цена от 105 000 руб./т Заказать

Перекрытие в частном доме (с монтажом) цена от 91 100 руб./т Заказать

Балки перекрытия школы (только изготовление) цена от 62 000 руб./т Заказать

Перекрытие потолочное для здания цена от 81 500 руб./т Заказать

Типы и особенности металлических перекрытий

Металлоконструкции перекрытий изготавливаются в нескольких типах, в зависимости от их целей использования. Выбор зависит, в первую очередь, от назначения постройки – крупное производственное помещение, многоуровневая квартира, дом, либо просто временное сооружение.

1. Перекрытия из сортового металлопроката

Такие металлические перекрытия хоть и считаются универсальными, но чаще всего используются при возведении крупных объектов, как правило, промышленного назначения. Двутавровое сечение обеспечивает равномерное распределение нагрузки и высокую жёсткость, поэтому проектирование перекрытий промышленных объектов можно проводить с допусками повышенного давления на полы верхних этажей.

Подобные варианты универсальны тем, что существует широкий выбор видов проката, в зависимости от предполагаемых целей использования. В качестве разновидностей чаще всего применяются холодно- или горячекатаный прокат либо просечно-вытяжные листы.

2. Перекрытия с несущими стальными балками

Такие металлические перекрытия довольно просты как в изготовлении, так и в монтаже. Прочность обеспечивается за счёт выдерживания существующих норм по жёсткости материала, а также по правилам распределения нагрузки. На эти металлоконструкции перекрытий можно легко уложить любой тип настила, а сами конструкции могут быть сварными или катаными, в зависимости от сферы применения.

Стальные балки широко используются при возведении высотных зданий большой площади. Применение такого материала увеличивает оперативность создания постройки и позволяет широко использовать возможности по внедрению нестандартных проектов, поскольку балки, в отличие от, например, железобетонных плит, более удобны для работы.

3. Монолитные металлические балки перекрытия

Этот вариант представляет собой набор балок, поверх которого укладываются листы определённого профиля. Использование различных вариантов решетчатых ферм вместо балок, позволяет снизить общий вес конструкции, что очень хорошо подойдёт для строительства домов или перепланировке квартир. Выполняя монтаж перекрытия в квартире можно рассчитывать на общую экономию стройматериалов и в первую очередь бетона и армирующего материала без экономии на прочности.

Изготовление балок перекрытия в виде монолитных конструкций позволяет добиться высокой степени жёсткости при небольшом весе, причём такая технология позволяет оперировать множеством видов профильных форм. Учитывая то, что проект перекрытия в квартире может подразумевать разные степени нагрузки на полы верхних этажей, подобный вариант очень популярный именно для жилых помещений.

Достоинства и недостатки перекрытий из металла

Металлические перекрытия, изготовление которых в последнее время ведётся с использованием современных технологий, отличаются высокой прочностью и простотой в монтаже. В отличие от классических бетонных или деревянных, такие варианты позволяют снизить затраты на стройматериалы, поскольку при повышенных технических характеристиках они значительно меньше в объёмах и проще в изготовлении.

Особенно стоит выделить металлические перекрытия, монтаж которых ведётся в жилых домах или многоуровневых квартирах. Как правило, такие помещения имеют нестандартную планировку, особенно если говорить о таком популярном в последнее время проекте, как постройка лофтов. Деревянные варианты могут быть неприемлемы по тем или иным причинам, а железобетонные и вовсе не удобны в монтаже для комнат с необычным дизайном и планировкой. Именно поэтому как раз металлические перекрытия завоевали большую популярность в подобной сфере использования.

Среди недостатков можно выделить практически единственный – строительные нормы требуют противопожарной защиты подобных элементов. Впрочем, особенной проблемы такое требованием не составляет и все производители могут выполнить не только покрытие изделий огнестойкими сплавами, а и провести антикоррозийную защиту, что значительно увеличит срок службы элементов строительной конструкции.

Жесткая заделка балки предотвращает поворот балки и перемещение её в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскости. Подвижный шарнир допускает поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскостии и перемещение вдоль её собственной оси. Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации балки под нагрузкой.

Поэтому настоятельно рекомендуется проверять результат расчета на допустимость.

Предназначение калькулятора для определения изгиба

Для создания каркасов различных строений самое большое распространение получила древесина. Из нее, как из пластилина, можно сотворить конструкцию любой сложности. Однако далеко не последнее место занимает и такой конструкционный материал как различные металлические профили.

Их выгодно отличает такое свойство как пластичность, долговечность и прочность. Не последнее место среди таких материалов занимают профильные и круглые трубы. Попытайтесь представить себе навес для автомобиля из профильной трубы с покрытием из поликарбоната и такое же строение из уголка.

Похоже, двух мнений быть не может. А любая балка из трубы в конструкции должна быть просчитана. Это необходимо по двум причинам:

Получить объект с достаточным запасом прочности под воздействием собственного веса, а также ветровых и снеговых нагрузок.
Подобрать минимально допустимый для строения профиль с целью минимизировать расходы на материалы.

Для достижения этой цели необходимо воспользоваться нашим онлайн калькулятором и рассчитать балку из трубы на изгиб. Это в случае, если деталь закреплена с одной стороны (консольная). Если же закреплены оба конца, понадобится рассчитать трубу на прогиб.

При этом необходимо учитывать следующие обстоятельства:

Размеры и сечение: (профильная или круглая). Для профильной прямоугольной трубы расчет производится с учетом направления воздействия. При расчете балок из квадратной трубы этот фактор одинаков для любого направления воздействия.
Прочностные характеристики материала с учетом толщины стенок и марки материала. Это особенно актуально при использовании балок из круглой трубы, расчет которой в значительной степени зависит от указанных характеристик ввиду многообразия применяемых материалов.

Виды вероятных нагрузок

Как можно классифицировать нагрузки на балку из трубы? В соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» моменты нагружения конструкции можно распределить по следующим признакам:

постоянные – давление и вес которых не изменяются с течением времени, это такие, как собственный вес конструкции;
временные длительные, учитывающие вес дополнительных конструкций сооружения, включая оборудование, мебель и прочее;
кратковременные поперечные, зависящие от внешних условий эксплуатации – нагрузки от ветра, снега или дождя, для определения которых производится собственный расчет, зависящий от района расположения объекта. Такие нагружения в экстремальных условиях создают условия, при которых возможен прогиб балки из трубы.
особые условия воздействия, к которым можно отнести воздействие от удара автомобиля во время парковки, в результате которого опора может прогибаться;
сейсмические – для местностей с определенной сейсмической активностью.

Прочностью перекрытия определяется уровень безопасности проживания на загородном участке или в деревенском доме.

Степень нагружения конструкций можно подбирать по таблицам, при этом учитываются:

величина момента инерции, обозначенная в стандартах;
длина пролета;
величина нагрузки;
модуль Юнга (справочные данные).

В таблицах приводятся готовые данные, рассчитанные по специальной формуле например для круглых, квадратных и прямоугольных профилей. Все прочностные расчеты несущих конструкций по определению сложны в исполнении и требуют специальной инженерной подготовки в области сопротивления материалов. Поэтому лучше воспользоваться специальным онлайн-калькулятором. Чтобы рассчитать нагрузки достаточно ввести исходные данные в таблицу и на выходе можно получить точный результат быстро и без особых затруднений.

Балочная ферма, подсчет которой произведен таким образом, будет надежной конструкцией на долгое время. При правильном расчете предельная жесткость перекрытия гарантирована.

Предлагаем произвести ориентировочный расчет балок на прогиб и изгиб из круглого, квадратного, шестигранного и прямоугольного проката калькулятором.

Перед произведением расчетов настоятельно рекомендуем ознакомиться с расположенной ниже инструкцией

Балка межэтажного перекрытия из профильной трубы

Перед началом расчета стальной балки необходимо собрать нагрузку, действующая на металлическую балку. В зависимости от продолжительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам относятся:

собственный вес металлической балки;
собственный вес перекрытия и т.д.;

К временным нагрузкам относятся:

длительная нагрузка (полезная нагрузка, принимается в зависимости от назначения здания);
кратковременная нагрузка (снеговая нагрузка, принимается в зависимости от географического расположения здания);
особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д. В рамках данного калькулятора не учитывается);

Нагрузки на балку разделяют на два типа: расчетные и нормативные. Расчетные нагрузки применяются для расчета балки на прочность и устойчивость (1 предельное состояние). Нормативные нагрузки устанавливаются нормами и применяется для расчета балки на прогиб (2 предельное состояние). Расчетные нагрузки определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент нагрузки по надежности. В рамках данного калькулятора расчетная нагрузка применяется при определении прогиба балки в запас.

Нагрузки можно собрать на нашем сайте.

После того как собрали поверхностную нагрузку на перекрытие, измеряемой в кг/м2, необходимо посчитать сколько из этой поверхностной нагрузки на себя берет балка. Для этого надо поверхностную нагрузку умножить на шаг балок(так называемая грузовая полоса).

Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 500кг/м2, а шаг балок 2,5м. Тогда распределенная нагрузка на металлическую балку будет: Qраспр.= 500кг/м2 * 2,5м = 1250кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор

2. Построение эпюр

Далее производится построение эпюры моментов, поперечной силы. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.

3. Расчет по прочности и прогибу

После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и из таблицы сортамента выбрать подходящий металлопрофиль. Вертикальный предельный прогиб fult принимается по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия). Пункт2.а в зависимости от пролета. Например предельный прогиб fult=L/200 при пролете L=6м. означает, что калькулятор подберет сечение прокатного профиля (двутавра, швеллера или двух швеллеров в коробку), предельный прогиб которого не будет превышать fult=6м/200=0,03м=30мм. Для подбора металлопрофиля по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента подбирают подходящий металлопрофиль.

4. Подбор металлической балки из таблицы сортамента

Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается металлопрофиль с большим номером сечения.

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.

Металлические балки перекрытия

Металлические балки - универсальные балки для перекрытий. По ним можно делать и деревянное и железобетонное и металлическое перекрытие. К тому же расчет металлических балок наиболее прост, по сравнению с железобетонными балками, а надежность металлических балок выше, чем деревянных. В том смысле, что деревянные балки могут со временем сгнить, быть испорченными различными насекомыми, да и вообще учесть возможные деформации, когда перекрытие делается по деревянным балкам из свежепиленного бруса, достаточно сложно.

Кроме того, металлические балки могут быть любой длины и даже не из цельного металлопроката, а сваренными из отдельных кусков. И хотя такое соединение следует выполнять согласно отдельному расчету, но тем не менее это позволяет минимизировать отходы при устройстве перекрытия, а значит и сэкономить.

И еще одна очень важная особенность металлических балок перекрытия - такие балки могут использоваться для устройства перекрытия сразу над двумя, тремя и больше помещениями. Т.е. металлическая балка может быть и двухпролетной и трехпролетной. И хотя в малоэтажном частном строительстве такое случается не часто, тем не менее подобный вариант мы тоже рассмотрим.

Начнем с более простого - упрощенного расчета металлической балки перекрытия однопролетной с шарнирными опорами из цельного металлопроката. Как произвести наиболее полный расчет согласно действующих нормативных документов, рассказывается отдельно.

Упрощенный пример расчета металлической однопролетной балки перекрытия

Планируется деревянное перекрытие по металлическим балкам. Шаг балок (расстояние между центрами тяжести поперечных сечений балок) - 1 метр. Расстояние между стенами в свету l = 5.4 метра - это пролет балки. Нагрузка на балку - это собственный вес балки, который мы пока не знаем, вес конструкции перекрытия по металлическим балкам и все остальные временные нагрузки (мебель, оборудование, люди и т.п.).

Если перекрытие будет не очень тяжелым, например, черновой пол из досок по лагам, выравнивающий листовой материал из продуктов обработки древесины (фанера, ДСП, ОСП и др.), а сверху плитка ПВХ, линолеум или ковролин, кроме того тяжелых перегородок по перекрытию из кирпича или шлакоблока также не планируется, то при расчетах балки можно использовать проверенную временем величину плоской равномерно распределенной нагрузки - 400 кг/м 2 . Т.е. при шаге балок 1 м линейная равномерно распределенная нагрузка на балку составит:

q = 400·1 = 400 кг/м.

Примечание: при шаге (расстоянии между осями) балок 0.5 м линейная равномерно распределенная нагрузка составила бы q = 400·0.5 = 200 кг/м.

Требуется:

Подобрать сечение металлических балок.

Решение:

1. Расчет на прочность (по первой группе предельных состояний).

1.1 Максимальный изгибающий момент для бесконсольной балки на шарнирных опорах, , на которую действует равномерно распределенная нагрузка, будет посредине балки:

М_max = ql 2 /8 = 400·5.4 2 /8 = 1458 кгм или 145800 кгсм

1.2 Требуемый момент сопротивления:

W_треб = М_max / R_y = 145800/2100 = 69.43 см 3

где R_y - расчетное сопротивление стали. Ry = 2100 кгс/ см 2 (210 МПа)

Примечание: Вообще-то расчетное сопротивление стали следует узнавать у производителя того самого металлопроката, который вы собираетесь использовать.

1.3. Если в качестве балкок перекрытия будут использоваться двутавры, то согласно сортаменту нашим условиям удовлетворяет двутавр №14 с моментом сопротивления W_z = 81.7 см 3 .

Примечание: При определении момента сопротивления, как и момента инерции, важно не спутать оси координат, относительно которых данные геометрические характеристики определяются. В сортаментах эти оси могут называться по-разному. У меня ось, относительно которой в поперечном сечении возникают нормальные сжимающие и растягивающие напряжения обозначена как z, в сортаментах эта ось может быть обозначена как х. Но важно не название, а принцип, когда мы определяли максимальный изгибающий момент, действующий на поперечное сечение балки, то длина балки l измерялась по оси х, высота балки по оси у, а ширина балки по оси z (хотя я обо всем этом не рассказывал, чтобы не погрязнуть в деталях). Таким образом, какой сортамент Вы бы не взяли, и как ни называлась бы ось, главное, чтобы по этой оси определялась ширина балки. Почему это так важно, рассказывается отдельно.

2. Определение прогиба (расчет по второй группе предельных состояний).

Для однопролетной балки на шарнирных опорах, на которую действует равномерно распределенная нагрузка, максимальный прогиб будет посредине балки и составит:

где q - нагрузка выраженная в кг/см;

l - длина пролета в см;

E - модуль упругости, для стали Е = 2·10 5 МПа или 2·10 6 кг/см 2

I_z - момент инерции согласно сортаменту для выбранного швеллера.

По требованиям СНиПа 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия" максимальная величина прогиба для балок перекрытия, открытого для обзора, не должна превышать 1/200 пролета (при l = 6 м), т.е. в нашем случае прогиб должен быть не более 540/200 = 2.7 см. Это требование не выполнено, поэтому мы, преобразовав формулу прогиба, можем определить требуемый момент инерции поперечного сечения:

I_z = 5ql 4 /(384Ef) = 5·4·540 4 /(384·2·10 6 ·2.7) = 820.1 см 4

Этому требованию удовлетворяет двутавр №16 с моментом инерции I_z = 873 см 4 .

Примечание: Если по каким либо причинам и такой прогиб кажется вам чрезмерным, то вы можете подобрать сечение, исходя из своих соображений о допустимой величине прогиба.

Так как принятое нами перекрытие является достаточно легким, его следует проверить дополнительно на физиологический прогиб, т.е. на прогиб, который будет возникать при ходьбе по минимально загруженному перекрытию. В этом случае максимально допустимая величина прогиба составит:

где g - ускорение свободного падения g = 9.81 м/с 2 ;

р - значение нормативной нагрузки от людей, которые возбуждают колебания перекрытия. р = 25 кг/м 2 - при расчете перекрытий в квартирах и домах;

р₁ - значение пониженной нормативной нагрузки на перекрытие, принимается равным р1 = 150·0.35 = 52.5 кг/см 2 для перекрытий в жилых зданиях;

q - значение нормативной нагрузки от веса рассчитываемого элемента, в данном случае металлической балки перекрытия и опирающихся на него элементов пола (лаги, половая доска, и др.). В данном случае нагрузка от веса металлической балки согласно все тому же сортаменту составит q_б = 15.9 кг/м 2 , нагрузка от плитки ПВХ и фанеры толщиной 1см q_п = 6 кг/м 2 (при объемном весе фанеры около 550 кг/м 3 ), нагрузка от досок толщиной 2.7 см q_д = 500·0.027 = 13.5 кг/м 2 , нагрузка от лаг сечением 5х10 см, уложенных с шагом 50 см q_л = 2·500·0.05·0.1 = 5 кг/м 2 , тогда q = 15.9 +6 + 13.5 + 5 = 40.4 кг/м 2 ;

Примечание: вообще-то нагрузку от лаг более правильно рассматривать не как равномерно распределенную, а как несколько сосредоточенных, но так как лаг у нас будет больше 10, то такое уточнение будет не очень актуальным и потому мы будем рассматривать нагрузку от лаг, как равномерно распределенную даже без использования соответствующего коэффициента перехода.

n – частота приложения нагрузки при ходьбе человека, как правило принимается n = 1.5 Гц (1/с);

b – коэффициент, равный 125√ Q/(αpal)

где Q - нагрузка от человека, принимаемая равной 80 кг (во всяком случае так рекомендуют СП, хотя сейчас более актуальной может быть нагрузка и 100 кг);

α - коэффициент, учитывающий перераспределение нагрузки; для элементов конструкций, рассчитываемых как балки, принимается равным 1,0;

а – шаг балок (лаг, ригелей), ширина рассчитываемых плит (настилов), в нашем случае а = 1 м;

l – расчетный пролет элемента конструкции, l = 5.4 м.

В итоге значение коэффициента b составит

f_ф = 9.81(25 + 52.5 + 40.4)/(30·1.5 2 (96.225·25 + 52.5 + 40.4)) = 0.00686 м или 0.686 см

Теперь осталось определить, каким будет прогиб при динамической нагрузке, возникающей при ходьбе по перекрытию:

f_д = 2Ql 3 /48EI = 2·80·540 3 /48·2·10 6 ·873 = 0.3 см

Как видим, прогиб от динамической нагрузки, создаваемой человеком, значительно меньше предельно допустимого нормами. Однако, если вы собираетесь по перекрытию не только спокойно ходить, но еще бегать, прыгать, ронять штанги и другие тяжелые предметы, то это следует учесть при расчете.

Пример расчета металлической двухпролетной балки перекрытия

Для наглядности рассмотрим металлическую балку, перекрывающую два равных по длине пролета l = 5.4 м при той же нагрузке. Максимальный изгибающий момент для такой балки будет возникать на средней опоре и составит все те же 145800 кгсм. А вот максимальный прогиб для такой балки будет меньше и составит:

Это означает, что двухпролетную металлическую балку мы можем делать из двутавра №14, который не подошел нам при расчете однопролетной балки по второй группе предельных состояний.

Конечно же длины пролетов у двухпролетных балок далеко не всегда бывают одинаковыми и в таких случаях для определения максимальных моментов и прогибов можно воспользоваться соответствующими уравнениями.

На этом пока все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

22-04-2016: cai

С Добрым! как же тяжко осваивать сопромат, если со школы привык, чтобы все размерности сходились, а натыкаешься местами на q=4(не понятно чего), хотя выше оно же q=400 кг/м.

23-04-2016: Доктор Лом

Вы не внимательны. При определении прогиба нагрузка выражена в кг/см, а не кг/м, поэтому и составляет 4 кг/см = 400 кг/м.

13-05-2016: Натиль

Дорогой, доктор Лом!Как же долго я Вас искала.

24-06-2016: Андрей

Как рассчитать нагрузку на балку если она не 400 кг/м, а скажем была 350(этого мало), и я хочу приварить для усиления на швеллер полосу стальную 10х60, например.

24-06-2016: Доктор Лом

Давайте так, котлеты отдельно и мухи отдельно. Определение нагрузки на конструкцию - это отдельный большой вопрос. Так нагрузка может быть и 40 и 400 и 4000 и 40000 кг/м, а может быть и не равномерно распределенной, а сосредоточенной в некоторой точке. Я это к тому, что сначала определяется действующая нагрузка, а уже потом подбирается соответствующее сечение.

Далее, если вы на швеллер навариваете полосу и сварные швы выдерживают возникающие нагрузки, то ваш швеллер следует рассматривать, как систему из двух элементов. Т.е. вам нужно рассчитать момент инерции и момент сопротивления для вашей системы. Больше подробностей смотрите в статье "Моменты инерции поперечного сечения".

Добрый день. Подскажите пожалуйста какой двутавр необходимо применить. Условия таковы: промышленное здание длиной 36 м.шириной 6 м. Высота до перекрытия межэтажного 6 м. Колонны опирания стоят в сетке по 6м. Опирание идет на колонны. на перекрытии будут установлены чилера.Общий вес нагрузки на перекрытие 1200 кг/м2. Основные балки балочной системы я просчитал из двутавра 22, правильно ли? Боюсь ошибиться. Помогите пожалуйста

Если речь идет о балках с шагом в 1 метр длиной около 6 м, то в целом похоже, вот только их еще следует проверить на прогиб.

Здравствуйте, а как расчитать шаг двутавров, гараж 7х9 двух этажный, №20 вычислили, а шаг?

Прочтите внимательно раздел "Дано". В статье приводятся расчеты для шага 1 м. Если вы хотите уменьшить или увеличить шаг, то следует соответственно уменьшить или увеличить нагрузку.

03-10-2016: Дмитрий

Здравствуйте уважаемый "Доктор лом" есть один вопрос к расчету. Точнее если шаг балок в вашем примере 1 м, то нагрузка 400 кг,а если шаг балок будет 0.5 м то нагрузка будет соответственно 200 кк. это правильно? или я уже затупил очень)

03-10-2016: Доктор Лом

Все правильно. На всякий случай внес правки в статью в месте, где происходит переход от плоской нагрузки к линейной.

16-11-2016: Alan

Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, могу ли я использовать в постройке навесы из профлиста 24 м длина на 6 м ширины, столбы планирую 80*80 стенка 4мм , промежуток между столбами 6 м. Несущие на столбах балка 12 тая, продольные думаю швеллер 8 ой с промежутком в 150 см, обрешетка 40* 40 стенка 2 мм в шаге 100 см. Никак не могу определится, или по такому варианту, или варить фермы из 50* 25. Стенка 2 мм. Не могу понять какой вариант оптимальней по нагрузке?

23-11-2016: Доктор Лом

Это считать надобно. А расчет денег стоит.

19-01-2017: Сергей

Доктор Лом, поясните, пожалуйста, а как быть с расчетом физиологического прогиба в случае шага между балками, отличного от 1м? В явном виде этот шаг входит только в знаменатель коэффициента "b". Значение веса человека в числителе этой формулы тоже надо пересчитывать на шаг между балками? А то получается, что при снижении шага, допустимый прогиб уменьшается и всё. И слагаемые "p, p1, q" тоже надо умножать на шаг? И как поступать с прогибом от динамической нагрузки "fд"? Вес человека тоже надо пересчитывать на шаг балок? А то получается, что расстояние между балками вообще не учитывается при расчете прогиба, но это вроде бы некорректно?

19-01-2017: Доктор Лом

1. Формула для определения физиологического прогиба придумана не мной, а взята из СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия", поэтому все вопросы, относящиеся к данной формуле вам следует задавать разработчикам указанного нормативного документа. На мой взгляд в этой формуле все корректно учтено.
2. Вы невнимательно читали статью: при определении линейной нагрузки мы умножали плоскую нагрузку на шаг балок. Таким образом если у вас шаг 0.7 м, то и расчетное значение нагрузки как для расчета на прочность, так и при определении прогиба будет меньше.
3. В статье приводятся примеры упрощенного расчета. Для более точного определения в частности динамического прогиба от сосредоточенной силы необходимо учитывать не просто шаг между балками, а свойства материала перекрытия по балкам и условия его крепления к балкам и вообще конструктивную схему перекрытия. В данном случае такой необходимости нет, так как требования по прогибу соблюдаются с достаточно большим запасом, а при некоторых конструктивных схемах влияние покрытия на значение прогиба может быть вообще минимальным (меньше 1-5%).

03-03-2017: Константин

Здравствуйте. Есть ли какая-то таблица, где показано, какой номер двутавра какому пролету соответсвует при стандартной нагрузке в 400? ну и размеры шага соответсвенно.

Имеется пролет в 10 метров. Какой нужен двутавр при шаге в 2,5м для того чтобы служить обрешеткой для балок (с которыми уже проще разобраться) Заранее, благодарен.

03-03-2017: Доктор Лом

На моем сайте таких таблиц нет, да они вам и не помогут. Как минимум потому, что распределенная нагрузка при шаге 2.5 м у вас будет не 400 кг/м, а 1000 кг/м. А с учетом того, что эта нагрузка будет передаваться не равномерно на двутавр, а через балки обрешетки, то расчетная нагрузка будет еще больше. Больше подробностей смотрите в статье " Приведение сосредоточенной нагрузки к эквивалентной равномерно распределенной".

Здравствуйте доктор!Можно ли в приведенном выше расчете заменить двутавр 14 на стальную трубу 100*80*4 при тех же исходных данных для двухпролетного варианта?

Если момент сопротивления такой трубы больше требуемого по расчету, то конечно же можно. Ну и конечно же следует проверить и другие показатели согласно действующим нормативным документам. Ссылка на статью с более полными требованиями по расчету в начале статьи.

Благодарю Вас Доктор!

19-04-2017: Нурбакыт

Добрый день Доктор Лом!можно ли использовать вместо балки 0,1*0,2*4м ферму ФМ-200 (6м)или Ферма ФМ-250 (6м)-1.2 с шагом на 60 или 70 см для перекрытий между 1 и 2 этажом. спасибо заранее

19-04-2017: Доктор Лом

Если фермы выдерживают расчетную нагрузку, то конечно же можно. Вот только для надежности лучше рассчитать такую ферму самому (смотрите статью "Пример расчета прямоугольной фермы), да и прогиб фермы проверить не помешает.

Добрый вечер доктор Лом!Посоветуйте какая двутавровая балка подойдет для перекрытия пролета в 6,2 м и с каким шагом.?перекрыть требуется 2 этаж (жилой)Спасибо!

19-10-2017: Александр

Здравствуйте! Прошу помощи) сопромат никогда не изучал, поэтому ничего в этом не понимаю.
Хочу построить в квартире 2 этаж из металлоконструкций. Какие стойки, и балки по периметру и какие лаги использовать, какого сечения и т.п? буду благодарен за помощь.
Помещение высота 2.50 метра, длина 6 метров, ширина 4 метра.
Планировал сделать так, по углам поставить стойки из профильной трубы 80х80х5мм высотой 2.5 м., их будет 6 шт, по периметру приварить швеллер 14, а лаги из двутара тоже 14, шагом 60 см.

22-10-2017: Доктор Лом

Александр. Я сейчас реально очень занят, но если вы сумеете меня заинтересовать, то я обязательно найду для вас время и вашу проблему мы порешаем. Проблема не сложна, а ваше желание сделать 2-й этаж я приветствую.
С уважением, доктор Лом.

26-10-2017: Александр

Доброго времени суток уважаемый доктор Лом. Я бы с радостью хотел вас заинтересовать вас с моим проектом, как заинтересован в этом я, но не знаю с с чего начать)
Это была грандиозная идея, построить 2 этаж в квартире, при чем квартира не совсем большая, 37 кв.метров да еще и с сауной на первом этаже, , т.к мы живет в культурной столице, и погода тут совсем не "АЙС" На втором этаже планируется сделать 2 комнаты , детскую и спальню.Кстати окна на втором этаже у нас имеются) было в проекте уже у застройщика. И не большую лесенку ввиде винтовой, но не винтовая, так скажем полу винтовая, что б занимала не большое пространство, где то с отверстием в перекрытии в уголке размерами 1500х1200мм
С финансами как и большинство рабов божьих , не располагаем, что бы заказать проект в какой либо организации ,специализированной в этой сфере, и поэтому приходиться прибегать к социальной сфере, на форумах)
Изначально проект был составлен мной, т.е я уже прикинул в голове что и какой материал я буду использовать. Я хотел поставить стойки 80х80х5 мм по осям помещения 6х4, таких стоек у меня получилось 6, далее я хотел по периметру зафиксировать швеллер 14П на сварочный шов, а в качестве лаг, использовать двутаровую балку 12 шагом 76, что бы удобно было класть фанеру 15мм, поперечины хотел использовать брус 140 мм. шагов в 700-1000 мм, что бы в одной плоскости со швеллеров, а далее класть ламинат, ну и соответственно уложить утеплитель и шумоизоляцию. Уже практически составил план, но меня пугают мои расчеты,верны ли они,выдержать ли нагрузку,не прогнётся ли со временем и т.п) На самом деле у меня в голове уже сложилось несколько вариантов ,какой профиль и в каком назначении его использовать.
В связи с этим хотел попросить помощи здесь, если это возможно. Внизу видел что можно перевести денежные средства, но у меня не получается это сделать,сожалению( не из за того что у меня нет возможности, а из за того что из перечисленных вариантов ничего у меня нет. Как то так.)

С уважение Александр.

30-10-2017: Доктор Лом

Александр. Вы меня почти заинтересовали. То, что вы живете в старой сталинке я и так понял, после вашего первого вопроса. Но тут такое дело - зима на пороге, а я с семьей живу на летней даче (почему, отдельная история) и мне нужно хотя бы поставить нормальную входную дверь, потому что дрова улетают, а в доме все равно холодно. Нужно срочно купить два швеллера - это примерно 80-90 долларов. Может кому и мелочь конечно, а для меня это половина месячного дохода, а еще дети и жена, поэтому у меня как и у вас лишних денег нет и я их сейчас ищу. Если дело не горит, то подождите немного. Возможно я выделю ваш вопрос в отдельную статью как раз на тему питера, сталинок и вторых этажей в квартире.

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).

Читайте также: