Опирание прогона на газобетон

Обновлено: 05.05.2024

Казалось бы, существуют и более прочные материалы. Однако древесина по-прежнему сохраняет привлекательность, особенно среди индивидуальных застройщиков.

Плюсы и минусы деревянного перекрытия в доме из газобетона

Владельцы частных домов выбирают деревянные перекрытия потому, что они:

долговечны – качественно обработанные и грамотно установленные балки служат по 100 и более лет;
доступны – стоимость древесины достаточно низка, а привлекательная цена порождает спрос;
легки в установке – балки, в отличие от плит, можно монтировать вдвоем или даже одному. При этом строители обходятся без специализированной техники и без мокрых трудоемких технологических процессов. При необходимости эту работу выполнить и в одиночку.

В эксплуатации древесина удобнее:

потолки и полы гораздо теплее, чем бетонные; конструкцию не нужно дополнительно утеплять.
черновой пол, который получается после первичной облицовки балок, практически пригоден к эксплуатации. Чтобы придать ему эстетический вид, можно обойтись ковролином, ламинатом или любым другим декоративно-отделочным материалом.

В отличие от деревянных, потолки из бетона нуждаются в доработке после монтажа плит. Дополнительно требуется сделать:

выполнить подсыпку керамзитом,
армировать поверхность и уложить стяжку,
выровнять ее;
и только потом – спустя месяц после ее высыхания – декорировать пол.

О минусах деревянных перекрытий можно заметить, что они скорее носят теоретический характер. Критики этой технологии обычно называют две беды, которые могут приключиться:

В ответ следует напомнить, что еще 200 лет назад строители умели эффективно предотвращать подобные неприятности: дома, построенные в тот период, до сих пор эксплуатируются во всех крупных городах страны.

Можно добавить, что даже необработанная сосновая балка не обрушивается на 15-й минуте пожара, как, скажем, стальная, а противостоит пламени не менее 40 минут. Да и биологическая обработка сегодня намного эффективнее, чем полвека назад.

Виды деревянных балок

Для монтажа перекрытий используют балки трех видов:

цельные;
клееные;
двутавровые.

Балки из цельного бруса

Балки, вырезанные из одного ствола, имеют недостаток – их коробит. Волоконная структура древесины неоднородна. При увлажнении и последующем высыхании доску ведет: она может изогнуться, как пропеллер, а может превратиться в желоб.

По этой причине ГОСТ ограничил длину балок из однородного массива. Норма – не более 4,6 метров. В большинстве коттеджей, ширина комнат не превышает 3 метров, поэтому такая древесина вполне подходит для устройства перекрытий.

Балки из клееного бруса

Клееный брус считается более жестким. А все – благодаря особой технологии соединения отдельных частей. Древесину распускают вдоль волокон, а затем одну половину поворачивают на 180о и склеивают. Получается композит из двух слоев, в каждом из которых волокна направлены в разные стороны. Деформационные силы, действующие в противоположных направлениях, уравновешивают друг друга.

Клееные балки более технологичны: их длина может достигать 12 метров. Такой материал долговечнее. Считается, что и антипиреновые характеристики сборных модулей гораздо выше, чем у обычного дерева.

Из клееных балок делают сборные перекрытия. Если нагрузка основную балку слишком велика, ее снижают – дополнительно монтируют распорные брусья или устанавливают промежуточные колонны.

Деревянные двутавровые балки

Двутавровые балки – трехслойная конструкция. Она интересна тем, что крайние элементы шире, чем средняя перемычка. Такая сборная балка обладает очень высокой жесткостью, прочностью и однородностью.

Работать с двутаврами – одно удовольствие. Да и в эксплуатации эти перекрытия удобны: они не изгибаются, не скрипят, не растрескиваются.

Единственный минус таких балок – высокая цена. Но, как говорится, овчинка стоит выделки.

Какие есть размеры балок

Балки теоретически могут изготавливаться любой длины – лишь бы позволила технологическая линия. Однако стандарты разных стран устанавливают жесткие ограничения на длину конструкций. Связано это с тем, что балка при эксплуатации не должна прогибаться более, чем на 1/350 часть от своей длины.

Степень прогиба балки зависит от величины нагрузки на единицу площади перекрытия. Поэтому основный параметр – это зависимость интервала между балками (шага) от ее длины, ширины и высоты.

Соотношение между сечением, интервалом установки и длиной пролета:

Длина расчетного пролета, м	Интервал установки, мм
600	1000
Ширина х высота балки, мм
7,0	150 х 300	200 х 275
6,5	150 х 250	200 х 250
6,0	150 х 225	175 х 250
5,5	150 х 200	150 х 250
5,0	125 х 200	150 х 225
4,5	100 х 200	150 х 200
4,0	100 х 200	125 х 200
3,0	75 х 200	100 х 175
2,5	75 х 150	100 х 150
2,0	75 х1 00	75 х 150

Как правильно опирать деревянные балки на газобетон

Существуют два документа, утвержденные Госстандартом, которые регулируют глубину опирания балок.

Один ГОСТ устанавливает требования к использованию древесины, в частности, балок. В нем определена минимальная пятка опирания – 15 см (при укладке брусьев на деревянные стены – 7 см).
Второй ГОСТ регламентирует величину опирания перекрытий на стены из газобетона. Он устанавливает размер 200 мм.

По нашему мнению, при строительстве дома из газоблоков есть резон руководствоваться нормой, утвержденной вторым стандартом.

При работе с деревом есть технологические тонкости:

под брусья следует подкладывать гидроизолирующий паронепроницаемый материал, чтобы предотвратить отсыревание и порчу дерева;
торцы балок обрезают наискось – под углом 70о, чтобы обеспечить вентилирование внутренних волокон.

Полости, образовавшиеся между деревом и газобетоном заполняют утепляющим материалом.

Способы укладки балок

В газобетонных домах балки укладывают по одной из двух технологий:

Балочной
Балочно-распределенной.

Балочная конструкция – традиционная и интуитивно понятная: концы цельных или клееных брусьев опираются на стены, стоящие друг против друга.
При балочно-распределенной технологии продольные элементы скрепляют между собой короткими прогонами. Этот способ позволяет уменьшить количество балок, так как усилие, которое испытывает решетка в каждой точке, ниже, чем нагрузка на балки.

Существуют и другие способы укладки, но они редко используются, поэтому их характеристику оставим для другой статьи.

Как установить балки перекрытия между этажами в доме из газобетона своими руками

Общая схема межэтажного перекрытия выглядит так:

Несущая конструкция. Это одиночные балки – матицы, или брусковая решетка с короткими прогонами – разменниками, как говорят строители.
Накат между балками – поперечные доски, уложенные на черепные бруски.
Черепные бруски – продольные рейки, прикрученные вдоль нижней границы балок.
Пароизоляция и утеплитель – рулонные или щитовые материалы, настеленные на накат.
Лаги – поперечные брусья, основа для досок пола.
Чистовой пол – доски по лагам.
Чистовой потолок – щиты, подшитые снизу к накату.

В частных случаях каких-то элементов в перекрытии может не оказаться. Например:

При монтаже снизу накат делать не обязательно. Целесообразней установить только лаги и между ними уложить утеплитель.
Если перекрытие монтируется сверху, то есть резон закрепить накат, а от лаг можно и отказаться.

Важно: в конструкции-сэндвичи обязательно следует добавлять пароизоляцию. Это непроницаемая для воздуха пленка, которая закрепляется у наружной поверхности – с той стороны, которая контактирует с более холодной средой.

Технология выполнения работ

Любая практическая работа начинается с расчета и планирования.

Схему перекрытия выбираем наиболее надежную – балки располагаются параллельно короткой стене. Балки следует выбирать такие, чтобы каждый квадратный метр перекрытий выдерживал нагрузку 400 кг.

Сечение и интервал установки брусьев подбираем в соответствии с данными таблицы 1.

Правило для руководства к действию: лучше установить меньше балок большего сечения, чем много мелкокалиберных досок.

Оптимальным считается сечение, когда высота относится к ширине с коэффициентом 1,5.

Строительством из ячеистобетонных блоков никогда не занимался.
Сейчас возникла необходимость строительства двухэтажного дома (для себя).
Наружная стена предпологается трехслойной: 1) несущая часть - из газобетонных блоков толщиной 400мм (при использовании блоков D500) или 300мм (при D700); 2) утеплитель из плит толщиной 10-12 см (базальтовых); 3) облицовочный кирпич. Внутренняя стена из газобетона толщиной 300мм.

Собственно вопрос:
Возможно ли выполнить опирание ж/б пустотной плиты на всю толщину несущей части стены (300мм - для блоков марки D700, 400мм - для блоков марки D500)? Как это будет с конструктивной точки зрения (сопротивление теплопередаче не интересует)?

И еще вопрос:
Возможно ли несущую часть наружной трехслойной стены (с ж/б пустотными плитами) из кирпича выполнить толщиной в один кирпич (высота здания - 2 этажа)?

Возможно ли выполнить опирание ж/б пустотной плиты на всю толщину несущей части стены (300мм - для блоков марки D700, 400мм - для блоков марки D500)? Как это будет с конструктивной точки зрения (сопротивление теплопередаче не интересует)?

Возможно ли несущую часть наружной трехслойной стены (с ж/б пустотными плитами) из кирпича выполнить толщиной в один кирпич (высота здания - 2 этажа)?

Спасибо за ответ.

Длина плит 5,4м. Желательно помещение выполнить шириной 5.

Я газобетон толщиной 300мм и 400мм просчитывал.

Не думаю, что стена в один кирпич марки 150 будет хуже по параметрам, хотя прикинут не сложно.

На счет заделки плиты на всю толщину стены спросил исходя из таких соображений:
Плита, как я понимаю, дает небольшой прогиб при загружении ее нагрузкой. Соответственно возможен поворот опорного сечения, а с ним и всей опертой на нее стеной. Понятно что он будет небольшим.

Просто не хотелось бы в дальнейшем получить проблему при эксплуатации.

А так как сам с таким решением не разу не сталкивался, решил спросить совета.

Полностью согласен. В кирпич вполне достаточно, если стены не слишком изрезаны проемами.
Если для себя, то по возможности делайте из кирпича, но только полнотелого, жизнь будет комфортней.
При (300мм - для блоков марки D700, 400мм - для блоков марки D500) у вас получиться жесткая заделка плит в стену. еще не известно могут ли ваши плиты работать по такой схеме. Да и кладку на смятие под опорой нужно проверить, а что то мне подсказывает, что для заделки ячеистобетонные блоки не айс.

Спасибо за совет.

кирпич конечно хорошо, дом будет более прочним и капитальным. Смущает только болшая теплоемкость, чем дома из газобетона и соответственно большая тепловая инерционность. Так как планируется устанавливать газовый котел с погодозависимым управлением и датчиками комнотной температуры, с возможностью недельного програмирования + термоклапаны, то тепловая инерционность сдесь будет скорее минусом, чем плюсом. Энергоэфективность кирпичного дома при переменном режиме температуры воздуха в помещении в таком случае будет ниже.

"При (300мм - для блоков марки D700, 400мм - для блоков марки D500) у вас получиться жесткая заделка плит в стену. еще не известно могут ли ваши плиты работать по такой схеме. Да и кладку на смятие под опорой нужно проверить, а что то мне подсказывает, что для заделки ячеистобетонные блоки не айс."

Обязательное условие установки наслонных стропил — обеспечение их верхней части опорой. В односкатных крышах этот вопрос решается просто: стены строятся разной высоты, на них укладываются мауэрлатные балки, на которые в свою очередь настилаются стропила.

В двухскатной крыше можно поступить, также: выстроить внутреннюю стену на требуемую высоту и уложить на нее мауэрлат. Затем на низкие внешние и высокую внутреннюю стены разложить стропила. Однако это решение ограничивает варианты планировок чердачного помещения, которое все чаще используют как мансарду. Да и для обычных чердачных крыш, этот вариант не выгоден, т.к. требует значительных финансовых затрат на возведение высокой внутренней капитальной стены. Поэтому на чердаке внутреннюю стену заменяют горизонтальной балкой установленной на подпорках или опертой на противостоящие друг другу фронтоны стен. Горизонтальную балку, уложенную на крыше, называют прогоном.

Само название: прогон, говорит о том, что эта балка «прокинута» от стены до стены, хотя на самом деле, например, в вальмовых крышах он может быть короче. Самое простое конструкторское решение по установке конькового прогона, это уложить мощную балку на фронтоны стен без каких-либо дополнительных подпорок (рис 24.1).

рис. 24.1. Пример установки конькового прогона, без дополнительных опор, на стены мансарды.

При этом для расчета сечений прогонов нагрузка, действующая на них должна собираться с половины горизонтальной проекции площади крыши.

В зданиях с большими размерами прогоны получаются длинными и тяжелыми, скорее всего, их придется монтировать подъемным краном. Для изготовления прогона найти ровный брус из цельного дерева длиной более 6 м довольно проблематично, поэтому для этих целей лучше использовать клееную балку или бревно. В любом случае, концы прогонов, замуровываемые в стены фронтонов, нужно обработать антисептиками и завернуть в рулонный гидроизоляционный материал. Торцы цельнодеревянных балок скашивают под углом примерно 60° и оставляют открытыми, в нише они не должны упираться в материал стены (рис. 25). Скашивание конца балки увеличивает площадь торца и благоприятствует лучшему влагообмену всей балки. Если прогон проходит сквозь стену, то в месте опирания на стену, его тоже обматывают гидроизоляционным материалом. Балки пропускают сквозь стены из архитектурных соображений затем, чтобы обеспечить свес кровли над фронтонами, хотя его можно достичь и выносом за стену обрешетки. Прогоны, пропущенные через стену образуют разгружающие консоли. Нагрузка давящая на консоли старается выгнуть прогон вверх, а нагрузка действующая на пролете — вниз. Таким образом, общий прогиб прогона в середине пролета становится меньше (рис. 24.2).

Рис. 24. 2. Прогон с консолями.

Если использовать в качестве прогона бревно, то его не обязательно отесывать на два канта, достаточно подтесать в месте опирания стропил и в месте опирания прогона на стены. Длинные прогоны нецелесообразно делать цельнодеревянными, проходящие по расчету на прочность и прогиб они, тем не менее, могут прогнуться под собственным весом. Их лучше заменять строительными фермами.

Сечение прогона подбирается по расчету по первому и второму предельному состоянию — на разрушение и на прогиб. Балка, работающая на изгиб должна отвечать следующим условиям.

1. Внутреннее напряжение, возникающее в ней при изгибе от приложения внешней нагрузки, не должно превышать расчетного сопротивления древесины на изгиб:

где σ — внутреннее напряжение, кг/см²; М — максимальный изгибающий момент, кг×м (кг×100см); W — момент сопротивления сечения стропильной ноги изгибу W = bh²/6, см³; Rизг — расчетное сопротивление древесины изгибу, кг/см² (принимается по таблице СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» или по таблице);

2. Величина прогиба балки не должна превышать нормируемого прогиба:

f = 5qL³L/384EJ ≤ fнор, (2)

где Е — модуль упругости древесины, для ели и сосны он составляет 100 000 кг/см²; J — момент инерции (мера инертности тела при изгибе), для прямоугольного сечения равный bh³/12 (b и h — ширина и высота сечения балки), см4; fнор — нормируемый прогиб балки, для всех элементов крыши (стропил, прогонов и брусков обрешетки) он составляет L/200 (1/200 длины проверяемого пролета балки L), см.

Сначала просчитываются изгибающие моменты М (кг×см). Если на расчетной схеме изображено несколько моментов, то просчитываются все и выбирается наибольший. Далее путем несложных математических преобразований формулы (1), которые мы опускаем, получаем, что размеры сечения балки можно найти, задавшись одним из его параметров. Например, произвольно задавая толщину бруса, из которого будет изготовлена балка, находим ее высоту по формуле (3):

где b (см) — ширина сечения балки; W (см³) — момент сопротивления балки изгибу, вычисляется по формуле: W = M/Rизг (где М (кг×см) — максимальный изгибающий момент, а Rизг — сопротивление древесины изгибу, для ели и сосны Rизг = 130 кг/см²).

Можно и наоборот, произвольно задать высоту бруса и найти его ширину:

После этого балку с вычисленными параметрами ширины и высоты по формуле (2) проверяют на прогиб. Здесь необходимо заострить ваше внимание: по несущей способности стропило рассчитывается по наибольшему напряжению, то есть по максимальному моменту изгиба, а на прогиб проверяется сечение, которое находится на наиболее длинном пролете, то есть на участке, где самое большое расстояние между опорами. Прогиб для всех: одно-, двух- и трехпролетных балок проще всего проверить по формуле (2) то есть, как для однопролетных балок. Для двух- и трехпролетных неразрезных балок такая проверка на прогиб покажет немного неверный результат (чуть больший, чем будет на самом деле), но это только увеличит запас прочности балки. Для более точного расчета нужно использовать формулы прогиба для соответствующей расчетной схемы. Например, такая формула указана на рисунке 25. Но еще раз повторим, что лучше внести в расчет некоторый запас прочности и считать прогиб по простой формуле (2) на расстоянии L равном самому большому пролету между опорами, чем найти формулу соответствующую расчетной схеме загружения. И еще на что нужно обратить внимание, по старому СНиПу 2.01.07-85 оба расчета (на несущую способность и на прогиб) велись на одну и ту же нагрузку. В новом же СНиПе 2.01.07-85 говорится, что снеговую нагрузку для расчета на прогиб нужно принимать с коэффициентом 0,7.

рис. 25.1. Пример расположения прогонов на Т- образной крыше

рис. 25.2. Пример расположения прогонов на Т- образной крыше

рис. 26. Нагрузки действующие на прогоны Т- образной крыши.

Если после проверки балки на прогиб он на самом длинном участке будет не более L/200, то сечение оставляют таким, каким оно получилось. При прогибе больше нормативного, увеличиваем высоту балки или подводим под нее дополнительные опоры, но сечение нужно вновь пересчитать по соответствующей расчетной схеме (с учетом введенных опор).

Если кто-то сумел дочитать до этого места, то скажем, что самое сложное в этом расчете не запутаться в единицах измерения ( в переводе метров в сантиметры), а все остальное… Умножить и разделить несколько цифр на калькуляторе много знаний не требуется.

В конечном итоге появятся всего две цифры: требуемая для данной нагрузки ширина и высота прогонов, которые округляют в большую сторону до целого числа.

Если вместо бруса (цельного, клееного или собранного на МЗП) будет использоваться бревно, то следует учесть, что при работе на изгиб, вследствие сохранности волокон, несущая способность бревна выше, чем у бруса и составляет 160 кг/см². Момент инерции и сопротивления круглого сечения определяется по формулам: J = 0,0491d³d; W = 0,0982d³, где d — диаметр бревна в вершине, см. Моменты сопротивления и инерции бревна, отесанного на один кант, равны J = 0,044d³d, W = 0,092d³, на два канта — J = 0,039d³d; W = 0,088d³, при ширине отеса d/2.

Высота прогонов и стропил, в зависимости от нагрузок и архитектурного решения крыши, может быть самой разнообразной. К тому же, силы, давящие на стены, особенно это касается прогонов, достигают больших величин, поэтому крышу, как, впрочем, и все остальное, нужно проектировать заранее, еще до строительства дома. Например, в схему дома, можно ввести внутреннюю несущую стену и разгрузить прогоны либо сделать на фронтонах стен капители, поставить под прогоны укосы и тем самым уменьшить их прогиб. Иначе будет довольно трудно стыковать разновеликие по высоте прогоны между собой и согласовывать высотные отметки с фронтонами стен.

При использовании длинных и тяжелых прогонов можно применить так называемый «строительный подъем». Это изготовление балки в виде коромысла. Высоту «коромысла» делают равной нормативному прогибу прогона. Нагруженная балка прогнется и станет ровной. Метод пришел к нам от предков. Они в рубленых домах при укладке матиц и переводов (балок) подтесывали бревна снизу, по всей длине, делая подтес глубже в средней части, и при необходимости, подтесывая края балок сверху. Коромыслообразные балки со временем прогибались под собственным весом и становились прямыми. Это технологический прием используется довольно часто, так, например, изготавливаются предварительно напряженные железобетонные конструкции. В повседневной жизни вы этого просто не замечаете, поскольку конструкции выгибаются, и без того небольшой строительный подъем становится совсем не заметным для глаз. Для уменьшения прогиба балки так же можно вводить под нее дополнительные подкосы. При невозможности установить подкосы или сделать «строительный подъем» можно увеличивать жесткость балки изменением ее сечения: на тавровое, двутавровое или решетчатое — ферму с параллельными поясами либо изменить сечение подкладыванием под опоры консольных балок, то есть делать ее низ в виде несовершенной арки.

Опирание прогонов на стену обеспечивается поперечным боковым упором и должно быть рассчитано на смятие древесины. В большинстве случаев достаточно обеспечить нужную глубину опирания и подложить под брусок деревянную подкладку на двух слоях рубероида (гидроизола и т. п.). Однако проверочный расчет древесины на смятие провести все-таки нужно. Если опирание не обеспечивает требуемую площадь, при которой смятие не произойдет, площадь деревянной подкладки нужно увеличить, а ее высота должна распределить нагрузку под углом 45°. Напряжение смятия рассчитывается по формуле:

где N—сила давления на опору, кг; Fсм—площадь смятия, см²; Rсм90 — расчетное сопротивление смятию древесины поперек волокон (для сосны и ели Rсм90 = 30 кг/см²).

Нужно обратить особое внимание на стену под опиранием конькового прогона. Если ниже расположено окно, то от верха перемычки до низа прогона должно быть не менее 6 рядов армированной кладки, в противном случае над окном нужно укладывать усиленные железобетонные перемычки по внутренней стороне фронтона. Если планировка дома позволяет, коньковые прогоны не следует делать длинными и тяжелыми, их лучше разделить на два однопролетных прогона либо оставить один и добавить под него опору. Например, планировка дома, изображенного на рисунке 25, подразумевает устройство перегородки в помещении под вторым прогоном. Значит, в перегородке можно установить шпренгельную ферму и разгрузить коньковый прогон, а ферму затем скрыть обшивкой, предположим, гипсокартоном.

Рис. 26.1. Бесстропильная крыша

Другой путь разгрузки коньковых прогонов лежит в том, что можно просто увеличить количество укладываемых прогонов, например, установить по скатам крыши по одному или по два разгружающих прогона. При значительном увеличении числа балок встает вопрос, а зачем нам здесь вообще стропила, обрешетку можно сделать прямо по прогонам. Это действительно так. Такие крыши называются бесстропильными (рис. 26.1). Однако в мансардных утепленных крышах остро встает вопрос просушки утеплителя, поэтому подобие стропил все же делать придется. Для обеспечения воздушного продуха нужно будет вдоль скатов (в том же направлении, как укладываются стропила) на прогоны набить деревянные бруски, например, 50×50 или 40×50 мм, обеспечивая тем самым продух высотой 50 или 40 мм.

Примечание. Ранее, здесь и далее по тексту в формулах встречаются вот такие нелепицы: d³d, это немного режет глаза, но с математической точки зрения это правильная запись. Она показывает что переменная находится в 4-ой степени. Поскольку записать, 4-ой степени на языке вебсайта «ломает» красоту формулы, приходится прибегать к такой записи. То же относится и к подкоренным выражением: все, что в скобках, входит под знак корня.

Пример расчета сечения прогонов.

Дано: загородный дом 10,5×7,5 м. Расчетная нагрузка на крышу по первому предельному состоянию Qр=317 кг/м², по второму предельному состоянию Qн=242 кг/м². План крыши с размерами указанными на рисунке 26.

1. Находим нагрузки по предельным состояниям, действующим на первый прогон:

qр = Qр×a = 317×3 = 951 кг/м
qн = Qн×a = 242×3 = 726 кг/м = 7,26 кг/см

2. Рассчитываем максимальный изгибающий момент, действующий на этом прогоне (формула на рис. 25):

М2 = qр(L³1 + L³2)/8L = 951(4,5³ + 3³)/8×7,5 = 1872 кг×м

3. Произвольно задаемся шириной прогона, b=15 см и по формуле (3) находим его высоту:

h = √¯(6W/b) = √¯(6×1440/15) = 24 см,
где W=M/Rизг = 187200/130 = 1440 см³

По сортаменту пиломатериалов ближайшая подходящая балка имеет размеры 150×250 мм. Выбираем ее для последуещего расчета.

4.На самом длинном пролете проверяем прогон на прогиб по формуле (2).

Сначала определяем нормативный прогиб: fнор = L/200 = 450/200 = 2,25 см,
затем расчетный: f = 5qнL²L²/384EJ = 5×7,26×450²×450²/384×100000×19531 = 2 см,
где J = bh³/12 = 15×25³/12 = 19531 смˆ4

5. Находим нагрузки, действующуе на второй прогон.

От расчетной равномерно распределенной для первого предельного состояния она будет равна: qр = Qр×b = 317×3 = 951 кг/м;
для второго предельного состояния qн = Qн×a = 242×3 = 726 кг/м = 7,26 кг/см

В точке соединения прогонов от действия первого прогона на второй прогон будет приложена сосредоточенная сила Р (формула на рис. 25):

по первому предельному состоянию Рр=RB = qр b/2 — M2/b = 951×3/2 + 1872/3 = 2051 кг
по второму предельному состоянию Рн=RB = qн b/2 — Mн/b = 726×3/2 + 1429/3 = 1566 кг,
где Мн = qн(L³1 + L³2)/8L = 726(4,5³ + 3³)/8×7,5 = 1429 кг×м

6. Сначала нужно определить по какой формуле будем просчитывать максимальный изгибающий момент на втором прогоне, для этого находим соотношения сил Р/qрL и длин приложения силы c/b (см. рис. 25):

Рр/qрL = 2051/951×7,5 =0,29; c/b = 4,5/3 = 1,5

c/b получилось больше, чем p/qрL, значит максимальный момент рассчитываем по формуле:

Ммах = ab(qрL + 2Pр)/2L = 4,5×3(951×7,5 + 2×2051)/2×7,5 =10112 кг×м

7. Произвольно задаемся шириной прогона, b=20 см и по формуле (3) находим высоту прогона:

h = √¯6W/b = √¯(6×7778/20) = 48 см,
где W=Mмах/Rизг = 1011200/130 = 7778 см³

Брусьев такой высоты в сортаменте пиломатериалов нет, значит принимаем решение взять два бруса размерами 200×250 мм, уложить их друг на друга, скрутить шпильками и сшить стальными пластинами МЗП либо изготовим балку с деревянными связями. Таким образом получим балку шириной 200 и высотой 500 мм.

8. Проверяем составную балку на прогиб по формуле рисунка 25. Сначала определяем нормативный прогиб:

fнор = L/200 = 750/200 = 3,75 см

Затем расчетный, в нашем случае он рассчитывается как сумма прогибов от приложения к балке равномерной нагрузки и сосредоточенной силы:

f = 5qнL²L²/384EJ + PнbL²(1 — b²/L²)√¯(3(1- b³/L³)/27EJ) = 5×7,26×750²×750²/384×100000×208333 + 1566×300×750²(1 — 300²/750²)√¯(3(1 — 300³/750³)/27×100000×208333) = 1,4 + 0,7 = 2,1 см,
где J = bh³/12 = 20×503/12 = 208333 смˆ4

Расчет явно показывает, что введением под место пересечения прогонов дополнительной подпорки можно было бы исключить сосредоточенную силу и уменьшить сечение второго прогона, а при данных в примере размерах строения, сделать его равным первому прогону.

Пример проверки узлов опирания прогонов на смятие.

Проверяем площадь опирания прогонов на стены для того, чтобы не произошло необратимого смятия древесины или разрушения материала стены. Предположим, что стены фронтонов выполнены из газосиликата D500. Предел прочности газосиликата D500 на сжатие составляет 25 кг/см², предел прочности древесины сосны на сжатие в опорных частях конструкций под углом 90° к волокнам составляет 30 кг/см². Для недопущения разрушения материала стены и необратимого смятия древесины должны соблюдаться условия:

N/F ≤ Rсж — для материала стены;
N/Fcм ≤ Rc.90° — для древесины

В данном примере получилось, что древесина имеет большую прочность, чем материал стен. Расчет будем производить на недопущение разрушения материала стены, т.е. напряжение сжатия не должно превысить 25 кг/см².

Находим величину давления первого прогона на стены (формулы на рис. 25, нагрузка qр на странице примера расчета прогона):

RА = qр а/2 — M2/а = 951×4,5/2 +1872/4,5 = 2556 кг
RС = qр L/2 + M2L/аb = 951×7,5/2 — 1872×7,5/4,5×3 = 2526 кг

Вычисляем площадь опирания концов первого прогона:

F=N/Rсж = 2556/25 =103 см
где N=2556 кг (наибольшая из сил давящих на стену), а Rсж = 25 кг/см².

Выходит, что для опирания прогона шириной 15 см нужен «зацеп» на стену равный всего 103/15 = 7 см и при этом не произойдет необратимого смятия древесины и разрушения газосиликатных блоков стены. Поэтому длину опирания прогона на стену примем конструктивно, например, равную 15 см.

Находим величину давления на стены второго прогона:

RD = qр L/2 + bPр/L =951×7,5/2 +4,5×2051/7,5 =4797 кг
RE = qр L/2 + aPр/L =951×7,5/2 +3×2051/7,5 =4387 кг

Вычисляем площадь опирания концов второго прогона:

F=N/Rсж = 4797/25 =192 см,
где N=4797 кг (наибольшая из сил давящих на стену).

Для опирания второго прогона шириной 20 см нужен «зацеп» на стену не менее 192/20 = 10 см. И здесь длину опирания прогона на стену примем конструктивно, равным 15 см.

Источник: «Конструкции крыш. Стропильные системы» Савельев А.А.

Оставляя комментарий Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности

Коньковый брус в свою очередь опираются на капитальные конструкции стен (фронтоны) и (дополнительно) на стойки. Наслонные стропила не нуждаются в попречных затяжках и подкосах, которые могут значительно сократить полезный объем мансардного этажа под крышей. При ширине дома с двускатной кровлей от 8 до 10 метров применяется либо стропильная конструкция с дополнительными прогонами, подкосами или в виде трехшарнирных ферм. Однако устройство наслонных стропил требует определенного опыта и правильного проектирования, чтобы избежать появления распирающих нагрузок. Большинство самстройщиков, шабашников и гастарбайтеров в России обычно предпочитает устройство классических распорных стропильных схем, где верх и низ стропил соединятеся шарниром с одной степенью свободы (или жестким защемлением), то основная нагрузка передается на внешний контру стен дома из газобетона, и соответсвенно возникают приложенные к стенам распирающие нагрузки. В таком случае необходимо устройство жестко закрепленного мауэрлата, непосредственно связанного в единый контур по периметру здания, либо жестко привязанного к единому контуру опорного монолитного железобетонного обвязочного контура. Поэтому мы рекомендуем при самостоятельном проектировании и строительстве дома из газобетона во всех случаях выполнять по верхней грани газобетонных стен (не только наружных, но всех внутренних стен) монолитный железобетонный обвязочный пояс, в котром по наружному контуру закладываются Т- или Г- образные анкера с резьбой М12 с шагом через 1 метр для жесткой связи с деревянным брусом мауэрлатом (100 х 150 мм, и ли 150 х 150 мм) на который будут опираться стропила.

Такая конструкция позволит избежать проблем с распором стен, даже если вы или ваши строители соберут стропильную систему неправильно, и она будет создавать распорные нагрузки на стены. Ниже мы рассмотрим, как правильно устраивать стропильную систему, которая не создает распирающих нагрузок на стены дома из газобетона.

Схема устройства монолитного железобетонного обвязочного пояса для крепления мауэрлата

Крепление мауэралата при помощи анкера с шайбой и гайкой. Максимальный шаг между анкерами в сейсмоопасных районах составляет 1,2 метра (требования к конструкции согласно Building Code Requirements for Masonry Structures ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05, раздел 1.14.5.3.3).

Мауэрлат перед установкой обрабатывается антисептиками (ХМ-11, ХМББ) и укладывается на гидроизоляцию из битумно-полимерного рулонного гидроизоляционного материала (не рубероида). По шагу анкеров в мауэрлате сверлятся отверстия и мауэрлат устанавливается на место. На резьбовые стержни анкеров одевается шайба и гайка, которая затягивается до упора. Если используется обычное для России "дерево естественной влажности" (то есть сырое - котрое ни в одной цивилизованной стране уважающий себя потребитель не купил бы), то нужно предусмотреть доступ к креплению мауэралта, чтобы раз в год подтягивать эту гайку в течение 5 лет (наиболее интенсивная усадка наблюдаеттся в первый год), пока будет идти высыхание и усадка мокрого дерева. В случае распорной конструкции стропил или в том случае, если вы не знаете будет ли конструкция стропил распорной или безраспорной, с наружной строны от мауэрлата имеет смысл устроить контрфорс из пиленого газобетонного блока (через гидроизоляционную прокладку). На схеме ниже показан способ крепления стропил для традиционной распорной схемы, с одной степенью свободы для конца стропильной ноги.

Что это означает? Стропильная нога в данной фиксирована двумя стальными пластинами (стальной уголок и полосовой соединеительный элемент) и проволчной стяжкой, которые исключают вращение в шарнире мауэрлат-стропило. Скольжение в этом шарнире также невозможно из-за жесткого крепления стропила уголком и плосой металла вкупе с опорным бруском, подшитым снизу стропила. Если верх стропила при таком узле крепления жеско защемлен, или стропила упираются друг в друга, то при данной конструкции распирающая нагрузка будет передваться на стены дома.

Конструктивные способы крепления мауэралата на стене дома из газобетона

Технические характеристики газобетона требуют особого отношения к методике монтажных работ. Особое внимание следует уделять укладке плит перекрытий. Необходимо обеспечить соответствие несущей способности стен с предполагаемой нагрузкой.

Использование газобетона для строительства частных домов становится обыденным явлением. Строители продолжают спорить о рабочих качествах материала, но количество построек из него неуклонно увеличивается. Обсуждения рабочих свойств газобетона понемногу переходит в конструктивную плоскость — вместо отрицательных суждений о нем все чаще ведутся беседы о параметрах и номах, рекомендованных при работе с газоблоками. Одной из распространенных и весьма важных тем обсуждения является несущая способность, и, в частности — опирание плит перекрытия на стены из газоблоков. Это вопрос, требующий понимания общих качеств материала. Рассмотрим его внимательнее.

Газобетон и его особенности

Газобетон — пористый и относительно мягкий строительный материал, легкий и теплый. Он пригоден только для постройки частных домов, так как не обладает достаточной несущей способностью и механической прочностью. При этом, в своей категории газобетон является лидером — среди подобных материалов он самый прочный, долговечный и надежный.

Своими рабочими качествами материал обязан пористой структуре. Газобетон — представитель семейства ячеистых бетонов, разработанный около 100 лет назад. Он создавался как оптимальный материал для частного домостроения, способный сохранять тепловую энергию и не перегружать опорную конструкцию. Это цели были успешно достигнуты за счет изменения структуры обычного бетона. Решение было весьма элегантным и эффективным, так как введение массы мелких пузырьков в массив материала позволило снизить вес и увеличить способности к теплосбережению и звукоизоляции.

Однако, на этом положительные качества материала закончились, и начались недостатки. Обычный бетон плохо переносит растяжение, но хорошо противостоит сжатию. Бетонные блоки способны выдерживать поистине гигантское давление без потери рабочих качеств. Но для газобетона эта возможность оказалась потерянной — он не способен выдерживать большие давления, так как пузырьки начинают схлопываться, массив уплотняется, и газоблоки проседают под нагрузкой. Это требует от строителей и проектировщиков учета предельно допустимых нагрузок, чего при работе с плотным бетоном делать не приходится.

Кроме этого, материал оказался гигроскопичным. Плотный бетон также впитывает влагу, но он не обладает мелким полостями которые понемногу наполняются водой и начинают угрожать газоблокам полным разрушением. При понижении температуры, когда вода замерзнет, расширение льда вызовет некое подобие медленного взрыва, способного разрушить стены изнутри. Это свойство требует от строителей обязательной наружной отделки стен из газоблоков, иначе постройка может выйти из строя гораздо раньше предполагаемого срока.

Все эти особенности вызвали массу нареканий. Строители отнеслись к материалу с большим сомнением, поскольку весь их предыдущий опыт говорил о непригодности такого странного материала к серьезному строительству. В нашей стране он долгое время был невостребован, так как в задачи строителей входило массовое возведение многоквартирных домов, и газобетон не вписывался в общую картину. Ситуация изменилась к концу века, когда усилилось строительство малоэтажных частных домов. Мнение строителей о возможностях материала понемногу начало меняться, были разработаны СНиПы и ГОСТы для этого материала, что уменьшило количество ошибок и позволило определить нормы и правила постройки домов из газобетона.

Специфика строительства домов из газобетона

Монтаж газоблоков производится по общим правилам для штучных стройматериалов — укладка рядами с перевязкой блоков для лучшего сцепления и упрочнения кладки. Однако, учитывая особенности материала, его пористую структуру и низкую сопротивляемость нагрузкам, приходится соблюдать несколько специальных правил.

кладку нельзя производить на обычный песчано-цементный раствор, только на специальный клей. Толщина швов газобетона не должна превышать 2-4 мм, иначе образуются мостики холода и образуется конденсат. Материал начнет мокнуть и разрушаться;
ряды газоблоков необходимо армировать горизонтальными арматурными стержнями с шагом 1 м по вертикали (или каждые 3-4 ряда). Это защитит кладку от возникновения трещин;
Под всеми видами нагрузки (перекрытиями, оконными и дверными проемами) необходимо устанавливать армопояс — обвязку из ряда U-образных блоков, заполненных раствором с уложенным внутрь арматурным каркасом.

Это далеко не все правила, но большинство приемов монтажа ориентированы на выполнение именно этих требований. Помимо этого, кладка блоков должна производиться с максимальной аккуратностью и точностью, иначе не удастся выдержать требуемую толщину швов. Ряды приходится шлифовать и подгонять их геометрию под требования кладки. Газобетон хорошо обрабатывается, режется ручным инструментом. Блоки можно идеально подгонять друг к другу, главное — аккуратность и тщательность.

Основной проблемой, возникающей при кладке стен из газоблоков, является не материал, а неквалифицированные строители. Многие застройщики, желая сэкономить, нанимают неофициальные бригады из неподготовленных, случайных людей. Они не знакомы с правилами строительства, не обладают опытом работ с газобетоном. Результатом такой экономии становятся проблемы со всеми узлами дома — от фундамента, до крыши. Опытные строители рекомендуют не связываться с подобными «специалистами». Если необходимо сэкономить — надо строить своими руками.

Опирание плит перекрытия

Одним из важных вопросов, возникающих при строительстве частных домов из газоблоков, является укладка плит перекрытия. При составлении проекта дома часто используются средние значения, не дающие точного представления о нагрузках на конструкции. Нередко возникают ситуации, когда величина этих нагрузок принимает критические значения, и у застройщиков возникают сомнения в несущей способности стен и опорных элементов. Мало этого, многие начинающие строители вовсе не имеют представления, как надо класть плиты на стены из газобетона, считая, что здесь надо действовать по аналогии с кирпичными постройками. Результатом такого легкомыслия становится перегрузка стен и появление трещин, просадок, разрушение материала.

Для строительства частных домов обычно используют газоблоки марок D400-D600 (наибольшей популярностью пользуются блоки D500). Это конструкционно-теплоизоляционные блоки, способные выполнять как несущие способности (в известных пределах), так и обеспечивать теплосбережение дома. Помимо марки плотности, существуют также классы прочности на сжатие, которые и определяют несущую способность газоблоков. Это показатель, обозначаемый латинской буквой B. Например, класс прочности B2.5 означает, что данный газоблок способен выдержать давление в 2,5 Н (ньютона) или 25 кг на см 2 .

Вычислив площадь газоблока, несложно определить допустимую нагрузку на единицу, или на погонный метр кладки. Это важные показатели, так как стены должны выдерживать все предстоящие нагрузки. Класть плиты перекрытия на газобетонные блоки без усиления нельзя. Если вес перекрытия окажется слишком велик, верхний ряд газоблоков будет раздавлен, и постройка разрушится. Для того, чтобы исключить такую возможность, СНиП предписывают делать армопояс по верхнему ряду кладки, под перекрытием. Это сплошной ряд U-образных блоков по всему периметру постройки. В полученный лоток укладывают арматурный каркас, который в сборке представляет собой сплошную пространственную решетку из 4 полос армированного прутка (8, реже 10 мм). Затем лоток под верхний срез заливают бетоном и дожидаются, когда он наберет конструкционную прочность. Торопиться и укладывать перекрытия раньше времени категорически запрещается.

Несущая способность кладки

Это показатель, который отличается от значений для отдельных газоблоков. Согласно нормам СНиП, несущая способность кладки из газобетона B2.5 составляет 1 Мпа (Н) или 10 кг/см 2 . То есть, показатель для кладки в 2,5 раза ниже значения, действующего для газоблока. Это вызвано наличием ряда факторов, снижающих способность выдерживать нагрузки — влияние швов, неплотностей при укладке, а также необходимость иметь запас прочности.

Кроме этого, при составлении проекта и выполнении расчетов учитывается более общий показатель — расчетное сопротивление участка стены. Оно вдвое ниже несущей способности кладки, или в 5 раз меньше показателей отдельного газоблока. Опирание перекрытия на газобетон вызывает неравномерное распределение нагрузок, прилагаемых с некоторым смещением в сторону внутренней части постройки. Отсюда и уменьшение показателей. При расчете укладки плиты перекрытия на газосиликатные блоки необходимо учитывать именно сопротивление участка стены, а не кладки или газоблока. Это важный момент, так как ошибки при расчете нагрузок недопустимы.

Плиты перекрытия

При строительстве домов из газобетона используют два вида плит перекрытия:

самонесущие газобетонные;
многопустотные железобетонные.

Плиты из газобетона на российском рынке практически не встречаются, но ассортимент многопустотных плит весьма широк и многообразен. Как правило, при расчете конструкций дома рассматривают именно такие плиты, поскольку их показатели и рабочие свойства давно и хорошо известны. Это стандартные ЖБИ, которые выпускаются в соответствии с нормами ГОСТ и СНиП. Толщина таких плит составляет 110, 160, 220, 300 и 400 мм.

Они обладают большой несущей способностью, сравнительно малым весом (продольные пустоты значительно уменьшают вес, но практически не оказывают влияния на прочностные характеристики). Выбор подходящих плит обусловлен величиной эксплуатационных нагрузок (учитывается давление, которое оказывают газобетонные перегородки, плюс вес мебели, людей и т.п.). Как правило, принимается некое среднее значение — 300 кг/м 2 , что позволяет получить некоторый запас прочности (но не избыточный по плите и по опорным конструкциям). При этом, опирание плит на стеновые конструкции рассчитывается исходя из их веса и размеров. Параметры плит можно узнать в приложениях СНиП, но, учитывая современные реалии, правильнее в каждом случае уточнять паспортные значения материала в магазине (или на сайте производителя). Это позволит получить максимально точную информацию и избежать ошибок или просчетов.

Укладка плит

Укладка плит перекрытия на газобетонные блоки выполняется в соответствии с нормами СНиП. Часто строительство ведется силами неподготовленных людей, поэтому, для застройщика является насущной необходимостью держать нормативные документы под рукой и постоянно сверяться с ними.

Перед укладкой необходимо заполнить торцы плиты раствором для повышения прочности. Глубина опирания плит, согласно действующим нормативам, составляет 120 мм. Это расстояние от торца уложенной плиты до вертикальной поверхности стены. До поверхности внешнего элемента кладки должно оставаться не менее 140 мм. Здесь устанавливается доборный блок, закрывающий торец плиты с наружной стороны. Между ним и торцовой частью перекрытия должно оставаться свободное пространство. Эта полость представляет собой демпферный шов, необходимый для компенсации подвижек при усадке конструкций. Пустота заполняется минватой для исключения образования мостиков холода.

Укладка перекрытий производится на слой песчано-цементного раствора. Арматура плит связывается с армировочными сетками, уложенными поверх армопояса стен. Все швы, пустоты и зазоры заделываются цементным раствором. Для заделки мелких щелей допустимо использование монтажной пены.

Читайте также: