ПЕРЕКРЫТИЕ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в малоэтажных зданиях жилого, социально-бытового и промышленного назначения для создания перекрытий, как междуэтажного, цокольного, чердачного, кровельного, палубного, так и любых других площадок (сцен, танцполов).
Конструктивное решение здания должно отвечать требованиям в первую очередь по надежности конструкции, а также по монтажным требованиям - простоте, удобству и безопасности монтажа, должно обеспечивать беспрепятственный подъем и установку в проектное положение, выверку и закрепление монтажных элементов.
В каждом здании или сооружении имеются перекрытия: междуэтажные, цокольные,  кровельные. Эти перекрытия объединяют вертикальные несущие конструкции в единую пространственную систему.
На горизонтально расположенные перекрытия действуют вертикальные нагрузки, вследствие чего межэтажные перекрытия должны быть очень прочными.
До настоящего времени как в каркасных домах, так и в малоэтажных домах других типов, используют деревянные перекрытия различных конструкций. Проектировщикам приходится выбирать между тяжелыми габаритными по высоте крепкими перекрытиями и легкими, менее надежными, в зависимости от величины безопорного пролета.
Самыми известными конструкциями являются бревна или брус большого сечения, которые связывают верхние обвязки стен дома и на которые сверху крепится пол, снизу потолок.
Из описания к патенту RU (11) 74404 (13) U1 (51) МПК E04B 1/26 (2006.01) (54) СБОРНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ИЗ ПРОДОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРОДОЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ СБОРКИ ЭТОЙ КОНСТРУКЦИИ  известны межэтажные перекрытия, состоящие из универсальных сборных строительных конструкций из продольных элементов, каждая из которых представляет состыкованные между собой продольные элементы, где продольные элементы выполнены в виде двутаврообразных балок, состыкованных между собой по граням поясов, параллельным стенке двутавра, при этом между поясами и стенками смежных балок образовано теплозвукоизоляционное пространство.
Недостатком данной конструкции является ее зыбкость и невозможность использования при большой пролётности, поскольку двутавр такой конструкции не усиливает балку по длинной стороне.
Следует отметить, что в известных конструкциях деревянных перекрытий (См. Приложение 1 – информация с сайта: http://bouw.ru/article/ustroystvo-derevyannogo-perekritiya-mezhdu-etazhami) поперечные связи выполнены в виде отдельных отрезков досок и закреплены между продольными балками с помощью уголков саморезами или гвоздями. Такие поперечные связи являются стыковыми и выполняют только функцию раскрепления и фиксации между балками и называются – поперечные связи, или элементы связи. Это хорошо видно на вышеуказанном фото. Эти поперечные связи, расположенные с продольными балками в одной плоскости, и таким образом взаимодействующие, не являются несущими элементами. Они не могут перераспределить - «передать» часть концентрированной нагрузки, приходящейся на одну балку, на соседнюю или иные балки. Это объясняется тем, что такое перекрытие, выполненное из продольных балок, соединенных отдельными отрезками поперечных связей оказывается гибкой, а не жесткой системой, что не повышает потенциальную несущую возможность перекрытия.
Наиболее близкой является конструкция, описанная в патенте US 6158189, где общими признаками являются: «Деревянная конструкция, выполненная из двутавровых перфорированных балок и деревянных соединительных элементов, которые проходят поперек смежных двутавровых балок через их отверстия».
Отличие заключается в том, что в прототипе конструкция, выполненная из двутавровых балок и двух деревянных соединительных элементов свободно помещаются в окне,   имеет усиленные рамами окна в двухтавровых балках, в которые вставлены по два деревянных соединительных элемента которые свободно помещаются в окне. Эти деревянные соединительные элементы имеют небольшое сечение и имеют обязательные крепления с помощью гвоздей к внутренним боковинам усиленных отверстий (окон) в двутавровых балках.
Недостатком данной конструкции является низкая технологичность ее изготовления, т.к. требуется укреплять окна в двухтавровых балках, а также соединять эти элементы с двухтавровыми балками.
Задачей полезной модели является повышение несущей способности заявляемого перекрытия, при которой оно выдерживает повышенную нагрузку, а также выравнивает в единую плоскость перекрытие и связывает его в единый жесткий диск.
Достигнутый технический результат от использования патентуемого решения заключается в том, что в несколько раз возрастает несущая способность заявляемого перекрытия. Испытания, проведенные в испытательном центре одного из кировских предприятий, показали, что вертикальная нагрузка, выдерживаемая заявляемым перекрытием, в 3 - 4 раз превышает нагрузку традиционных перекрытий с существующими поперечными связями.
Это объясняется тем, что поперечные связи, проходящие сквозь монтажные отверстия в двутавровых балках соосно (СООСНОСТЬ — совпадение осей деталей или их элементов, расположенных в сборочной единице (изделии) на одной линии Большая политехническаяэнциклопедия) выполняют не только функцию связи между двутавровыми балками, но и сами становятся балками (под балкой понимается конструктивный элемент, работающий главным образом на изгиб), образуя единую жесткую конструкцию, которая в теории сопромата называется «жесткий диск». Такая конструкция позволяет преобразовать концентрированную вертикальную нагрузку, действующую в какой-то точке перекрытия на одну продольную балку - в рассредоточенную нагрузку на другие продольные двутавровые балки и поперечные связи, поскольку эта нагрузка воспринимается не одной балкой, а всей системой «жесткого диска».
Кроме того, отпадает операция выравнивания покрытия, укладываемого на перекрытие, поскольку двутавровые балки с отверстиями под поперечные связи, изготовляются промышленным способом в цехе, в одинаковых ваймах, с одинаковыми размерами, с отклонениями не более ± 1 мм, обеспечивая без дополнительных средств и дополнительных технологических операций фактически «идеальную» плоскость.  Создается ровная основа под пол (если покрытие устанавливается над перекрытием), или потолок (если покрытие крепится под перекрытием).
Заявленный технический результат достигается за счет того, что перекрытие выполнено из неметаллических балок двутаврового сечения с монтажными отверстиями в их стенках, взаимосвязанных между собой поперечными связями в виде цельных балок, устанавливаемых в соосно расположенные монтажные отверстия в двутавровых балках, где каждая двутавровая балка выполнена из склеенных между собой элементов: двух длинных деревянных досок и соединяющей их стенки с монтажными отверстиями. В каждой из двух досок, являющихся верхней и нижней полками двутавровой балки, на одной из длинных сторон по центру выполнен паз, в который с клеем вставлены с заданным шагом сегменты средней части стенки с шипами.
Стенка преимущественно изготавливается деревянной, но может изготовлена и из других материалов.
Выполнение стенки сборной из сегментов доски позволяет утилизировать обрезки досок.
Снижение несущей способности отдельно взятой двутавровой балки из-за наличия в ней монтажных сквозных отверстий происходит не более, чем на 5%. Но так как двутавровая балка примерно в 4 раз прочнее и жёстче, чем балка квадратного поперечного сечения такой же площади, сделанная из того же материала. (http://msd.com.ua/nauka-o-prochnosti/forma-ekonomit-material/), это снижение несущей способности для нее не существенно. Расчеты и проведенные испытания подтвердили это утверждение.
:
Описание заявляемого технического решения
На Фиг. 1 изображен чертеж перекрытия, закрепленного на обвязке, где:
1 - неметаллические двутавровые балки (далее по тексту – двутавровые балки), 2 – балки поперечной связи, 3 – балки обвязки, на которые опираются двутавровые балки, 4 - взаимосвязь между неметаллическими двутавровыми балками и балками поперечной связи.
2) на Фиг. 2 – конструкция двутавровой балки в сборе, где 5 - верхняя полка, 6 - нижняя полка, 7 -  стенка, 8 – монтажные отверстия.
3) на Фиг. 3 - элементы двутавровых балок: 5 - верхняя полка, 6 - нижняя полка с выбранными в средней части доски пазами 9, сегменты 10 стенки 7 неметаллической двутавровой балки 1 с шипами 11.
Перекрытие выполнено из неметаллических двутавровых балок 1 с монтажными отверстиями 8 в их стенках 7, взаимосвязанных между собой посредством цельных балок 2, создающих поперечные связи, устанавливаемых в соосно расположенных монтажных отверстиях 8 в стенках 7 двутавровых балок 1. Неметаллические двутавровые балки 1 крепятся на балки обвязки 3, расположенные по периметру перекрытия предпочтительно саморезами 12. Балки обвязки могут иметь различное сечение: прямоугольное, Г или Т образное ( на чертеже – Г образное).
Каждая двутавровая балка (Фиг.2) выполнена из склеенных между собой элементов: двух длинных досок (преимущественно деревянных, но могут быть и из других неметаллических материалов - из пластика, в частности из углепластика), являющихся верхней 5 и нижней 6 полками двутавровой балки 1, с выбранным в средней части доски пазом 9, и из стенки 7, выполненной из сегментов доски 10 (преимущественно деревянных, но могут быть и из других неметаллических материалов - из пластика, в частности из углепластика) с шипами 11, расположенными с двух сторон, сопрягающимися с вышеуказанными пазами 9.
Также возможны варианты изготовления двутавровых балок 1, при которых верхняя и нижняя полки 5 и 6 двутавровой балки выполнены из древесины, а стенка 7 – выполнена из других материалов: из фанеры, ориентированно-стружечной плиты или ламината.
Каждое монтажное отверстие 8 в стенке 7 двутавровой балки 1 выполнено таким, что позволяет вставлять в него балки поперечной связи 2, при этом монтажные отверстия 8 в стенке 7 двутавровой балки 1 и сечение поперечной балки 2 имеют, предпочтительно, форму прямоугольника, но могут быть и трапециедальными.
Взаимосвязь 4 между двутавровыми балками и балками поперечной связи может быть выполнена с использованием различных крепежных элементов (чаще при помощи саморезов, реже – гвоздей) после сборки конструкции перекрытия.
Пространство 12 между двутавровыми балками и поперечными связями может быть заполнено (например утеплителем), или ничем не заполнено.
Верхние полки двутавровых балок 5, если над ними устраивается помещение, являются основой для поверхности пола (на чертежах не показано), а нижние полки 6, если под ними устраивается помещение, являются основой для потолка (на чертежах не показано).
Размеры двутавровых балок (толщина верхней 5 и нижней 6 полок и стенки 7) и толщина балок поперечных связей определяются длиной перекрываемого пролета и предполагаемой нагрузкой.
Примеры выполнения:
1. Перекрытие выполнено в жилом доме. Безопорный перекрываемый пролёт равен 4м, шириной - 4м, сосредоточенная нагрузка - посредине площадки, настил - деревянный пол толщиной 36мм. Балки изготовлены из сосны или ели влажностью 12 %.
Размер сечения двутавровых балок 210 мм х 90 мм;
двутавровые балки установлены с шагом 600 мм.
В случае выполнения перекрытия без поперечной связи между балками:
*провесы между балками достигают 5мм;
*допустимая нагрузка (до разрушения) составляет -830 кг (расчётное значение), (работает одна балка).
В случае перекрытия с поперечной сквозной связью, установленной в сквозных отверстиях стенок двутавровых балок с шагом 1200мм (под формат утеплителя), где сечение балок 115х45,
*провесы отсутствуют;
*допустимая нагрузка (до разрушения) составляет - 1600кг (то же), (работают 3 балки через поперечные связи).
2. Перекрытие выполнено для сцены из сосны или ели влажностью 12 %.
Безопорный перекрываемый пролет достигает 7,5 м.
Размер сечения деревянных двутавровых балок - 265х90, шаг балок 600мм, толщина деревянного пола - 36мм, сосредоточенная нагрузка - посредине площадки.
В случае выполнения перекрытия без поперечной связи между балками:
*провесы между балками составляют до 10мм;
*допустимая нагрузка (до разрушения) составляет – 1250 кг (расчетное значение), т.к. работает одна балка.
В случае выполнения перекрытия с поперечной сквозной связью сечением 115х45мм, с шагом равным 1200мм (под формат утеплителя)
*провесы отсутствуют;
*допустимая нагрузка (до разрушения) составляет 2010кг (расчётное значение), т.к. работают 3 балки через поперечные связи.
В примерах не учтена несущая способность полового покрытия, она одинаковая в обоих случаях.
выполненного и размерами сечения сквозной поперечной связи 115 мм х 45 мм безопорный перекрываемый пролет может достигать 7,5 м.
Все элементы каркаса (в том числе балки перекрытия и обвязки несущих стен, на которые опирается обвязка) изготавливаются на предприятии по размерам, в соответствии с чертежами каркаса с допуском  ± 2 мм и монтируются на обвязку несущих стен на объекте.