Как рассчитать нагрузку на монолитную плиту перекрытия

Нагрузки на 1 м2 плиты монолитного перекрытия

Плита и второстепенная балка

Расчет монолитной плиты.

Для расчета монолитной плиты на плане перекрытия условно выделяем полосу шириной 1 м (см. рис. 1). Плита будет работать как неразрезная балка, опорами которой служат второстепенные балки и наружные кирпичные стены (рис. 2). При этом нагрузка на 1 м плиты будет равна нагрузке на 1м 2 перекрытия. Подсчет нагрузок на плиту приведен в таблице 1.

Нагрузки на 1 м2 плиты монолитного перекрытия

Вид нагрузкиНормативная нагрузка, кН/м 2Коэффициент надежности по нагрузкеРасчетная нагрузка, кН/м 2
Постоянная: · от массы плиты (h=0,07м, ρ=25,0 кН/м 3 ); · от массы пола0,07·25,0 = 1,75 1,001,1 1,21,925 1,2
Итого2,75g = 3,125
Временная5,01,2v = 6,0
Всего7,759,125

Рис. 2. Расчетные пролеты и схема армирования.

С учетом коэффициента надежности по назначению здания расчетная нагрузка на 1 м плиты будет равна q = (g + v) γn = (3,125+6,0)·1,0 = 9,125 кН/м; где γn=1,0

Определим изгибающие моменты в плите с учетом перераспределения усилий:

· в средних пролетах и на средних опорах:

кН∙м;

· в первом пролете и на первой промежуточной опоре:

кН·м.

Так как для плиты отношение h / l02 = 70/1900 ≈ 1/28 > 1/30, то в средних пролетах, окаймленных по всему контуру балками, изгибающие моменты уменьшаем на 20%, т.е. они будут равны 0,8· 2,06 = 1,65 кН·м.

Определим прочностные и деформативные характеристики бетона заданного класса.

Бетон тяжелый, естественного твердения, класса В20:

Rb = 11,5 МПа; Rbt = 0,9 МПа;

Для арматуры сварных сеток класса В500 αR = 0,376 .

Выполним подбор сечений продольной арматуры сеток плиты.

В средних пролетах, окаймленных по контуру балками, и на промежуточных опорах:

h =h – a= 70 – 22 = 48 мм;

αm = =1,65·10 6 /(11,5·1000·48 2 )=0,062 35356 H.

В первом пролете и на первой промежуточной опоре:

h = h – a = 70 – 25 = 45 мм ( а=25 мм принято для двух сеток в расчетном сечении); αm = 2,72·10 6 /(11,5·1000·45 2 )= 0,1168 28878 H.

Расчет второстепенной балки. Вычислим расчетный пролет для крайнего пролета балки, который равен расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки (рис. 3, а):

l01= l – c/2 – b/2 = 5600 – 250/2 – 300/2 = 5325 мм = 5,325 м.

Определим расчетную нагрузку на 1 м длины второстепенной балки, собираемую с грузовой полосы шириной, равной расстоянию между осями второстепенных балок 2,1 м (см. рис.1).

· от собственного веса плиты и пола 3,125·2,1=6,56 кН/м;

· от веса ребра балки 0,2· (0,4 – 0,07) ·25·1,1 = 1,815 кН/м.

Итого: g = 6,56+1,815=8,375 кН/м.

Временная нагрузка: v = 6,0·2,1 = 12,6 кН/м.

Всего с учетом коэффициента надежности по назначению здания (γn=1,0)

q= (g + v) γn = (8,375 + 12,6) 1,0 = 20,975 кН/м.

Изгибающие моменты с учетом перераспределения усилий в балке, как в статически неопределимой системе (рис. 3, б), будут равны:

· в первом пролете:

=54,07 кН·м;

· на первой промежуточной опоре:

= 42,48 кН·м.

Максимальная поперечная сила будет равна: Q = 0,6 ql01= 0,6·20,975·5,325 = 67 кН.

Проверим правильность предварительного назначения высоты сечения второстепенной балки по формуле:

мм,

или h+a=253+45=298 мм 0,1 и 2·1/6 ·l01+ b=2·1/6·5325+200 = 1975 мм 6 Н·мм = 525,7 кН · м > 54,07 кН · м, то граница сжатой зоны проходит в полке, и расчет производим как для прямоугольного сечения шириной = 1975 мм. Вычислим αm= M / (Rbbh 2 ) = 54,07 · 10 6 / (11,5 · 1975 · 365 2 ) = 0,0179 2 .

Принимаем 2Ø18 A400 (As= 509 мм 2 ).

Сечение на опоре В (рис. 4, б), М = 42,48 кН·м.

Вычислим h= h – a = =400−45=355 мм;

αm= M / (Rbbh 2 ) = 42,48 · 10 6 / (11,5 · 200 · 355 2 ) = 0,147 2 .

Принимаем для проверки расчета 4Ø12A400 (As= 453 мм 2 ). (При конструировании целесообразно для обеспечения расстояний между стержнями при бетонировании разместить в опорном сечении 5 стержней 3Ø10 + 2Ø12 с суммарной площадью As= 236 + 226 = 462 мм 2 > 368 мм 2 ).

Выполним расчет прочности наиболее опасного сечения второстепенной балки на действие поперечной силы у опоры В слева. (рис. 5).

Принимаем поперечные стержни Ø5 мм класса B500 (Rsw=300МПа, число каркасов – 2 (Asw=40 мм 2 ).

Назначаем шаг поперечных стержней:

sw =180 мм Qmax = 67 кН, т.е. прочность наклонной полосы ребра балки обеспечена.

Определим интенсивность поперечного армирования qsw=RswAsw /sw= 300·40/180 = 67Н/мм (кН/м).

Поскольку 0,372 > 0,25, т.е. условие выполнено, значение Mb определяем по формуле:

1,5·0,9·200·365 2 =35,97·10 6 Н·мм=35,97 кН·м.

Определяем длину проекции опасного наклонного сечения с. Поскольку 0,372 3h =3·0,365=1,095 м, принимаем с = 1,095 м.

Находим длину проекции наклонной трещины с :

Так как c=c=1,095 м > 2h=2·0,365=0,730 м, то принимаем c=0,730 м.

Тогда Qsw = 0,75qswc= 0,75·67,0·0,730= 36,7 кН ;

Q = Qmax – q1 c =67,14– 20,975·1,095 = 44 кН.

Qb + Qsw = 32,85 + 36,7 = 69,55 кН >Q = 44 кН, т. е. прочность наклонного сечения по поперечной силе обеспечена.

smax= 0,9·200·365 2 / (67·10 3 ) = 358 мм > sw = 180 мм.

Главная балка

Статический расчет.

Принимая длину площадки опирания на стену для главной балки 380 мм, получим величины расчетных пролетов:

l1 = l3 = 6,30 − 0,25 + 0,5·0,38 = 6,24 м;

Перераспределение усилий изгибающих моментов в первом пролете выполняем в следующей последовательности:

· назначаем величину перераспределенного опорного момента на опоре В Мвп = – 180 кН·м ; в этом случае снижение опорного момента составит (248,5 – 180)/248,5·100 = 27,57 % и | Мвп | = 180 кН·м > | Мв | = 177,5 кН·м (от продолжительных нагрузок при γf = 1);

· вычисляем ординаты эпюры М в расчетных сечениях первого пролета главной балки от Мвп = – 180 кН·м (рис. 6,а);

· вычисляем ординаты балочной эпюры М в расчетных сечениях первого пролета главной балки от постоянной нагрузки при G = 58,7 кН (рис. 6,б);

· вычисляем ординаты балочной эпюры М в расчетных сечениях первого пролета главной балки от полной нагрузки G + Р = 129,26 кН (рис. 6,в);

· суммируя ординаты эпюр М рисунков 6,а и 6,б получаем ординаты огибающей эпюры моментов Мmin, а суммируя ординаты эпюр М рисунков 6,а и 6,в получаем ординаты огибающей эпюры моментов Мmax (рис. 6,г).

Поперечные силы вычисляются по участкам как тангенс угла наклона линий эпюры М после перераспределения моментов.

Огибающая эпюра Q представлена на рисунке 6,д.

Размеры сечения колонны предварительно принимаем b × h = 400×400 мм

Рис.6. К перераспределению изгибающих моментов и поперечных сил в первом пролете главной балки:

а – эпюра М от опорного перераспределения момента;

б – «балочная» эпюра М от постоянной нагрузки;

в – то же от постоянной и временной нагрузок;

г – огибающая эпюра М;

Д – огибающая эпюра Q

Бетон тяжелый, естественного твердения, класса В20 (Rb =11,5 МПа; Rbt =0,9 МПа). Продольная рабочая арматура для балок класса А400 (Rs=355 МПа, ξR=0,531 и αR=0,390).

Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси главной балки.

Сечение в пролете (рис. 7, а ), М = 207,5 кН·м.

Определим расчетную ширину полки таврового сечения:

bf ’ = b + 2 ·1/6 ·l01 = 0,3 +2 ·1/6 ·6,24 = 2,38 м = 2380 мм.

Вычислим h= h – a = 750 – 75 = 675 мм, где a=75 ммпримем ориентировочно для арматуры Ø25 …Ø32 мм с расположением в два ряда.

Так как Rb bf ’ hf (h 0,5 hf )= 11,5·2380·70 (675 – 0,5·70) = 1226,2·10 6 Н·мм= =1226,2·м > M = 268,8 кН·м, то граница сжатой зоны проходит в полке и расчет выполняем как для сечения прямоугольного профиля с шириной b =bf ’ =2380 мм. Вычисляем:

207,5·10 6 / ( 11,5·2380·675 2 )= 0,01664 2 .

Принимаем 2Ø16 A400+2Ø18A400 (As= 402+509 = 911 мм 2 ).

Сечение на опоре В (рис. 7, б), М = 180 кН·м.

Вычислим h=h – a= =750 – 75 = 675 мм.

αm= 180·10 6 / (11,5·300·675 2 ) = 0,1145 2 .

Принимаем 2Ø14A400 + 2Ø18A400 (As= 308+509=817 мм 2 ).

Монтажную арматуру принимаем 2Ø12A400 (As= 226 мм 2 ).

Расчет прочности наиболее опасного наклонного сечения балки.

Выполним расчет прочности наиболее опасного сечения главной балки на действие поперечной силы у опоры В слева. Поперечная сила в расчетном сечении Q = Q всл,max= 156,1 кН.

Определим требуемую интенсивность поперечных стержней .

Принимаем длину проекции опасного наклонного сечения с, равной расстоянию от грани колонны до первой силы с = 1900 мм. Тогда α = =с/h=1900/721 = 2,635 2 , то принимаем α=2.

Определяем параметры εгр и ε по формулам:

Поскольку ε=0,8 2 ; требуемый по расчету шаг поперечных стержней должен быть равен:

мм.

Шаг поперечных стержней у опоры должен быть не более 0,5h =0,5·721 = 360,5 мм и не более 300 мм.

Максимально допустимый шаг поперечных стержней равен :

Принимаем шаг поперечных стержней sw= 295 мм, удовлетворяющий расчетным и конструктивным требованиям с фактической интенсивностью поперечных стержней qsw = Rsw Asw / sw = 300 ·78,5 / 295 = 79,83 Н/мм > 79,65 Н/мм.

Проверяем прочность наклонной полосы между наклонными трещинами:

0,3Rbbh= 0,3·11,5·300·721 = 746,2·10 3 H = 746,2 кН>Qmax=156,1 кН,

следовательно, прочность наклонной полосы обеспечена.

Построение эпюры материалов.

Выполняем с целью рационального конструирования продольной арматуры главной балки в соответствии с огибающими эпюрами изгибающих моментов и поперечных сил.

Сечение в пролете с продольной арматурой 2Æ18A400 (рис. 9, б),

As = 509 мм 2 ; при b = bf ’ x = Rs As /(Rb b) = 355·509 /(11,5·2380) = 6,6 мм ’ = =70 мм, тогда

Mult = Rs As (h 0,5 x) = 355·509 (723 – 0,5·6,6) =

130·10 6 Н·мм = 130 кН·м.

Сечение в пролете с продольной арматурой 2Æ18A400+2Æ16A400 (рис. 9, в), a=(509·29 + 402·99) / (509 + 402) = 59,9 мм; h = h – a = =750 – 60 = =690 мм;

As = 911 мм 2 ; x = 355·911 / (11,5·2380) = 11,82 мм ’ = 70 мм, тогда

Mult = 355·911 (690 – 0,5·11,82) = 221,2·10 6 Н·мм = 221,2 кН·м.

Сечение в пролете с монтажной продольной арматурой в верхней зоне 2Æ12 A400 (рис. 9, г), As = 226 мм 2 ;

x = 355·226 / (11,5·300) =23,3 мм,

Mult = 355 ·226(721 – 0,5·23,3) = 56,9 ·10 6 Н·мм = 56,9 кН·м.

Сечение у опоры В с арматурой в верхней зоне 2Æ18A400 (рис. 9, д),

As =509 мм 2 ; x = 355·509 / (11,5·300) = 52,4 мм,

Мult =355·509(721 – 0,5·52,4) = 125,5·10 6 Н·мм = 125,5 кН·м.

Рис. 9. К построению эпюры материалов главной балки а – огибающие эпюры М и Q и эпюра продольной арматуры; б . . . е – расчетные сечения для определения изгибающих моментов по фактически принятой арматуре

Сечение у опоры В с арматурой в верхней зоне 2Æ18 A400+2Æ14А400 (рис. 9, е), a=(509·29 + 308·99) / (509 +308) = 55,4 мм;

x=355·817/(11,5·300)=84,1 мм,

ξ=x/h= =84,1/694,6 = 0,121 6 Н·мм = 189,3 кН·м.

Вычисляем необходимую длину анкеровки обрываемых стержней для обеспечения прочности наклонных сечений на действие изгибающих моментов:

· для верхней арматуры в пролете Æ16 мм при Q = 101,7 кН и qsw=79,83 кН/м; так как Q/(2qsw)=101,7·10 3 /(2·79,83)= 637мм 3 / (2·79,83) + 5·16 = 717 мм >15d=240 мм.

· для нижней арматуры у опоры В Æ14 мм при Q = 86,2 кН соответственно получим w =86,2·10 3 / (2·79,83) + 5·14 = 610 мм > 15d=210 мм.

Расчет на отрыв в местах примыкания второстепенных балок к главным.

Рис. 10. Схема определения длины зоны отрыва в местах примыкания второстепенных балок к главным

В опорном сечении второстепенной балки αm = 0,147, следовательно,высота сжатой зоны будет равна мм, соответственно получим:

hs = h – hВБ + 0,5x = 690 – 400 +0,5·56,7 = 318,4 мм и длину отрыва

a =2 hs+b= 2·318,4 + 200 = 836,8 мм.

Отрывающая сила равна сосредоточенной нагрузке на главную балку :

F = G + P = 129,26 кН

При армировании главной балки сварными сетками требуемая суммарная площадь вертикальных стержней будет равна ∑Asw= F (1 – hs / h ) /Rsw = 129,26·10 3 ×(1 – 318,4 / 690) / 285 = 244 мм 2 , где Rsw = 285 МПа для заданного класса продольной рабочей арматуры класса A400.

Принимаем две сетки с вертикальными стержнями 5Ø6A400 в каждой, всего 10Ø6A400 ( ∑Asw = 283 мм 2 ).

Как правильно рассчитать толщину фундаментной плиты

Плитный фундамент широко используется при строительстве малоэтажных зданий. Монолитная конструкция надежно защищает сооружение от проникновения грунтовых вод. Большая площадь опирания предотвращает просадку и деформацию грунта. Жесткая система армирования предохраняет основание от разрушения.

Принцип строения монолитного фундамента

Основой конструкции плитного фундамента служит монолитный бетонно-армированный слой. Подобная конструкция позволяет равномерно распределять усилия от здания на дно котлована.

При просадке и перемещении грунта фундамент компенсирует изменения. Это свойство называют «плавучестью» основания.

Для его изготовления используют высококачественный бетон. Высоту конструкции определяют расчетным способом. Основными критериями для подсчета являются характеристика грунта и проектная нагрузка от сооружения.

Конструкция монолитного фундамента

Плитный фундамент имеет следующую конструкцию:

  • Котлован.
  • Дренажная система.
  • Опалубка.
  • Песчаная подушка.
  • Слой геотекстиля.
  • Щебеночный слой.
  • Бетонная подготовка.
  • Гидроизоляция.
  • Теплоизоляция.
  • Арматура.

Котлован

Для устройства фундаментной плиты выкапывают котлован. Размеры котлована в плане должны превышать размеры будущего дома на 1–2 метра. Увеличенные размеры служат для укладки дренажа и устройства отмостки.

Дренажная система

Дренаж служит для отвода поверхностных вод от внешних стен здания. Состоит из системы перфорированных труб и приемного колодца. Трубы укладывают с небольшим уклоном. Для защиты от проникновения песка трубы оборачивают 1–2 слоями геотекстиля.

Опалубка

Для изготовления опалубки используют деревянные доски или водостойкую фанеру. Все элементы соединяют с помощью саморезов и стальной проволоки.

Песчаная подушка

Для устройства песчаной подушки используют крупнозернистый песок. Песок позволяет воспринимать и равномерно распределять усилия на плавающую плиту.

Геотекстиль

Между щебнем и песком укладывают слой геотекстиля. Он защищает состав от перемешивания и нарушения дренирующих свойств щебня.

Щебень

Служит для восприятия и передачи усилий на песчаную подушку. Щебень применяют в качестве дополнительной дренирующей системы. Вода при прохождении ослабляет напор и теряет способность к вымыванию песка.

Бетонная подготовка

На песчано-щебневое основание укладывают бетонную подготовку. Высота конструкции составляет 50–150 мм. Подготовку выполняют из бетона низких марок.

  • защищает бетон от утечки цемента;
  • равномерно распределяет нагрузку;
  • делает удобным монтаж стального каркаса.

Гидроизоляция

На бетонную подготовку укладывают слой гидроизоляции. В качестве материалов используют полимерно-битумные вещества. Гидроизоляционный материал служит для защиты фундаментной плиты от проникновения грунтовой влаги.

Теплоизоляция

Теплоизоляция служит для защиты основания от промерзания. В качестве утеплителя используют экструдированный пенополистирол. Высоту слоя принимают 10–15 см.

На теплоизоляцию укладывают полиэтиленовую пленку. Она служит защитой от проникновения жидких компонентов бетонной смеси в утеплитель.

Арматура

Опорные элементы зданий армируются стальными каркасами. Сетка изготавливается из ребристых стальных стержней диаметром 12–18 мм. Они связаны в единый пространственный каркас с помощью стальной тонкой проволоки.

Читайте также:  Ламинат в интерьере детской комнаты: все "за" и против"

Размер ячеек каркаса зависит от величины проектируемых усилий на основание. Размер ячеек определяется расчетным путем и составляет от 10 до 25 сантиметров.

Расчет высоты фундамента

Целью расчета толщины плитного фундамента являются:

  • Определение размеров опорной плиты.
  • Вычисление нагрузок на дно котлована.
  • Подсчет необходимых материалов.
  • Вид и характеристика грунта основания.
  • Материал элементов здания.
  • Проектируемые усилия.

При расчете учитывают два типа усилий:

  • статические;
  • динамические.

Статические силы являются постоянной величиной. Они вызваны весом элементов здания.

Динамические усилия изменяются во времени и в значениях. Они оказываются людьми, мебелью, оборудованием и влиянием атмосферных осадков.

При подсчете нагрузок постоянного действия используют повышающие коэффициенты надежности конструкций. Эти коэффициенты зависят от размеров и материала элементов здания. Значения коэффициентов приведены в нормативных документах.

Подсчет динамических усилий ведут с учетом условий местности, типов используемой мебели, оборудования, планируемой заселенности дома.

В качестве результатов расчета получают следующие данные:

  • Удельная нагрузка на 1 м 2 грунта основания.
  • Допустимая толщина конструкции.
  • Глубина залегания фундамента.

Последовательность расчета

В процессе расчета плитного фундамента выполняют следующие действия:

  • Вычисляют суммарные усилия от фундамента и основной части сооружения. Значение определяют сложением сил постоянного и временного действия.
  • Определяют допустимую нагрузку. Величину определяют по нормативным документам в зависимости от типа грунта.
  • Определяют максимальную массу основания.
  • Вычисляют максимальную толщину опорной плиты. Полученное значение округляют в меньшую сторону до значения, кратного 5 мм.
  • Повторяют решение задачи с принятой толщиной опоры.

Для автоматизации процесса используются специальные компьютерные программы.

Анализ результатов расчета

В процессе подсчета получают следующую высоту фундамента, мм:

  • менее 150;
  • от 150 до 350;
  • более 350.

В первом случае монолит не подходит в качестве опоры. Требуются дополнительные обследования и принятие решений для укрепления грунтов.

Во втором случае бетон подходит в качестве основания. Полученный результат округляют до ближайшего значения, кратного 50 мм.

В третьем случае бетон не подходит в качестве опорной части. Требуется принимать другой вариант опор (ленточный или столбчатый).

Глубина залегания фундамента

Глубину залегания плитного фундамента определяют по уровню поверхностных вод и толщине основания.

Глубина залегания зависит от следующих факторов:

  • типа грунта;
  • глубины промерзания;
  • суммарных нагрузок;
  • уровня грунтовых вод.

Рекомендуемая глубина котлована приведена в нормативных строительных документах. Она может составлять, см:

  • в северных регионах – от 80 до 100;
  • в центральных и южных районах – от 30 до 70;
  • в горных районах – до 20.

Что можно рассчитать, зная толщину фундамента?

По вычисленной толщине плиты рассчитывают следующие параметры:

  • объем бетонной смеси;
  • расход арматуры.

Расчет необходимого количества основной арматуры

Арматуру располагают равномерно по всей плавающей плите. В зависимости от толщины плиты каркас устанавливают в один или несколько рядов. Нормативное количество ярусов арматурной сетки при толщине плиты составляет:

  • до 15 см – 1 ряд;
  • от 15 до 30 см – 2 ряда;
  • более 30 см – 3 и более ряда.

Для продольных сеток рекомендовано использовать стержни диаметром 12–18 мм. Диаметр стержней поперечных сеток принимают 8–12 мм.

Шаг стержней зависит от толщины плиты. При ее высоте до 25 см шаг стержней принимают 15 см. При высоте плиты 25 см и более шаг стержней 10 см.

Пример расчета

  • Рассчитать высоту фундамента.
  • Определить расход материалов.

  • Удельное нормативное сопротивление грунта – 0,350 кг/см 2 .
  • Размеры здания в плане – 4*8 м (320000 см 2 ).
  • Общий вес конструкций – 24000 кг.
  • Размеры опорной плиты в плане – 6*10 м.
  • Плотность бетонной смеси – 2500 кг/м 3 .
  • Вес 1 погонного метра стальной арматуры — 1,210 кг/м.
  • Шаг основной арматуры – 100 мм.
  • Диаметр прутьев – 14 мм.

  • Суммарная нагрузка на фундамент 24000/320000=0,075≈0,08 кг/см 2 .
  • Разница между допустимым и фактическим давлением на плиту Δ=0,350-0,075=0,275 кг/см 2 .
  • Масса основания М=0,275*320000=88000 кг.
  • Толщина фундаментной плиты Н= (88000/2500)/32=1,1 м.
  • Длина стержней продольной арматуры 10 м, поперечной – 6 м.
  • Количество стержней поперечной арматуры: 6/0,10 *2 (слоя)=120 шт.
  • Количество продольной арматуры: 10/0,10*2=200 шт.
  • Суммарная длина стержней: 120*6 + 200*10=720 + 2000=2720 м.
  • Общая масса материала: 2720*1,210=3292 кг.

Видео по теме: Фундамент под дом — монолитная плита, расчет и армирование

Расчет плиты перекрытия и колонны при различном моделировании несущих вертикальных конструкций

Согласно СП 52-103-2007, п 5.7 прямоугольными колоннами (пилонами) можно называть элементы с вытянутым поперечным сечением при соотношении сторон b/а 4.

Более вытянутые в плане колонны следует относить к стенам. Рассмотрим на примере, в чем будут отличаться расчетные схемы при моделировании вытянутых колонн стержневыми элементами, элементами оболочек и объемными элементами.

  • Монолитная железобетонная плита размерами 13,5х12,3 метра и толщиной 200 мм;
  • Монолитная железобетонная колонна сечением 300х1500 мм;
  • Шаг колонн – 6 метров;

В таблице 1 приведены нагрузки, действующие на плиту перекрытия.

Таблица 1 – Сбор нагрузок на плиту перекрытия

Наименование нагрузкиТип нагрузкиК-т длит.Ед. изм.Нормативное знач. нагрузкиК-т надежности.Расчетное знач. нагрузки№ нагружения в КЭ модели
12345678
Собственный веспостоянная1кН/м3251.127.51
Нагрузка на перекрытиепостоянная1кН/м20.9091.112

Конструктивные особенности расчетных схем:

  1. При моделировании колонн стержневыми элементами конструктивной особенностью является задание следа от колонны с помощью единого абсолютно жесткого тела (АЖТ) с указанием центрального узла (Рисунок 1).
  2. При моделировании колонн элементами оболочек необходимо также сформировать след от колонны и каждое плоское сечение задать в свое АЖТ (Рисунок 2)
  3. Моделирование колонн объемными элементами получается путем выдавливания из плоскости плиты элементов размером 0,3х0,3х0,3 метра с жестким защемлением на опоре (Рисунок 3).

Рисунок 1 – Расчетная схема при моделировании колонн стержневыми элементами

Рисунок 2 – Расчетная схема при моделировании колонн элементами оболочек

Рисунок 3 – Расчетная схема при моделировании колонн объемными элементами

1. Расчет прогибов плиты перекрытия

Для плиты перекрытия выполнен расчет по определению прогибов. Расчет выполнен в линейной постановке при пониженных значениях жесткостей элементов конструктивной системы (СП 52-103-2007, п. 6.2.6). Расчет выполнен от нормативных нагрузок.

Таблица 2 – Коэффициенты сочетаний нагрузок при определении прогибов плиты перекрытия

НГ – 1НГ – 2
К – 10.9090.909

Величины прогибов и схемы деформированной плиты перекрытия различных конструктивных схем представлены на рисунках 4 – 6.

Рисунок 4 – Вертикальные перемещения плиты перекрытия при моделировании колонн стержневыми элементами

Рисунок 5 – Вертикальные перемещения плиты перекрытия при моделировании колонн элементами оболочек

Рисунок 6 – Вертикальные перемещения плиты перекрытия при моделировании колонн объемными элементами

Таблица 3 – Результаты расчетов прогибов плиты перекрытия

Способ моделированияПрогиб, ммРазница*, %
Стержневыми элементами12.99.2
Элементами оболочек13.45.6
Объемными элементами14.2

* – Разница посчитана при сравнении со схемой, где колонны замоделированы объемными элементами.

2. Требуемое армирование ЖБК

Ниже представлен результат расчета требуемого количесва арматуры в плите перекрытия и колонне при проектных воздействиях. Расчеты выполнены по СП 52-101-2003.

2.1 Армирование плиты перекрытия

Рисунок 7 – Распределение требуемого насыщения нижней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн стержневыми элементами по направлению X – по РСУ

Рисунок 8 – Распределение требуемого насыщения нижней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн элементами оболочек по направлению X – по РСУ

Рисунок 9 – Распределение требуемого насыщения нижней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн объемными элементами по направлению X – по РСУ

Рисунок 10 – Распределение требуемого насыщения верхней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн стержневыми элементами по направлению X – по РСУ

Рисунок 11 – Распределение требуемого насыщения верхней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн элементами оболочек по направлению X – по РСУ

Рисунок 12 – Распределение требуемого насыщения верхней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн объемными элементами по направлению X – по РСУ

Рисунок 13 – Распределение требуемого насыщения нижней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн стержневыми элементами по направлению Y – по РСУ

Рисунок 14 – Распределение требуемого насыщения нижней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн элементами оболочек по направлению Y – по РСУ

Рисунок 15 – Распределение требуемого насыщения нижней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн объемными элементами по направлению Y – по РСУ

Рисунок 16 – Распределение требуемого насыщения верхней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн стержневыми элементами по направлению Y – по РСУ

Рисунок 17 – Распределение требуемого насыщения верхней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн элементами оболочек по направлению Y – по РСУ

Рисунок 18 – Распределение требуемого насыщения верхней арматурой плиты перекрытия при моделировании колонн объемными элементами по направлению Y – по РСУ

Таблица 4 – Результаты расчета армирования плиты перекрытия

* – Разница посчитана для схем, где колонны смоделированы стерженевыми элементами и элементами оболочек.

2.2 Армирование колонн

Сравним результаты продольного армирования крайней колонны среднего пролета (№1879) двух расчетных схем.

1. При моделировании колонн стержневыми элементами

Рисунок 19 – Требуемые диаметры продольной угловой арматуры

Рисунок 20 – Требуемая площадь продольной наружной арматуры

По конструктивным требованиям армирование в колонне необходимо выполнять симметрично. В данном случае выбрана схема несимметричного армирования, чтобы оценить напряжено – деформированное состояние конструкции и определить требуемую площадь продольного армирования.

Суммарная площадь требуемого продольного армирования составляет 23,84 см2

2. При моделировании колонн элементами оболочек

Рисунок 21 – Требуемые диаметры продольной наружной арматурой

Рисунок 22 – Требуемые диаметры продольной внутренней арматурой

Проведем секущую плоскость по самому нагруженному сечению выбранной колонны:

Рисунок 23 – Требуемая площадь продольной наружной арматуры

Рисунок 24 – Требуемая площадь продольной внутренней арматуры

Суммарная площадь требуемого продольного армирования составляет:
13,783*0,3+19,727*0,3+16,002*0,3+19,729*0,3+13,783*0,3 = 24,91 см2

Таблица 5 – Результаты расчетов продольного армирования колонны

Способ моделированияТребуемая площадь, см3
Стрежневыми элементами23.84
Элементами оболочек24.91
Разница, %4.3

На практическом примере мы увидели отличия в результатах расчета трех схем – при моделировании колонн стержневыми элементами, элементами оболочек и объемными элементами. А в чем будут отличия, если колонну с соотношением сторон b/а 4 получили практически одинаковые результаты с разницей всего в 4,3%. Но при увеличении продольной силы в вертикальном элементе будет возрастать влияние продольного изгиба, пренебрежение которым может снизить несущую способность до 30%, следовательно, в схеме, где колонны смоделированы стержневыми элементами, мы сможем с большей точностью определить армирование для обеспечения прочности вертикального несущего элемента.

Сравнив результаты расчета армирования плит перекрытия, мы не получили значительных отличий в результатах армирования плиты перекрытия. Разница в значениях находится в пределах 0,9 – 8,1%. При моделировании колонн стержневыми элементами перерасход на 21,7 – 23% на опоре верхнего вертикального армирования пойдет в запас. Характер армирования схож в обеих задачах. Исходя из этого можно сделать вывод, что на армирование плиты перекрытия не влияет способ моделирования колонн.

Автор: Минервин Д.С., ООО “БилдСофт”

Технология устройства монолитных железобетонных перекрытий

Монолитное перекрытие в строительстве малоэтажных зданий стало популярным по ряду причин. В первую очередь – изменилось общее представление об архитектуре небольшого частного дома. Всё чаще стали возводиться дома сложной конфигурации, с оригинальными архитектурными решениями, отсутствием внутренних несущих перегородок, с длинными пролётами.

Строительная индустрия, со всеми её технологическими новшествами и возможностями, не может организовать производство плит перекрытия с нестандартными параметрами, – промышленность ориентируется на типовые размеры плит и иных изделий из железобетона. Поэтому застройщик часто сталкивается с проблемой устройства перекрытия, и решает её применением монолитных технологий непосредственно на строительном объекте.

Конструкционные решения

При выборе конструкции монолитного перекрытия следует ориентироваться не только на свойства и характеристики применяемого материала или планировку строящегося дома. Плита из монолитного бетона обязана выдерживать нагрузки, которые необходимо учесть и рассчитать.

Монолитные перекрытия могут быть устроены различными способами:

  • с применением балок;
  • без балок;
  • с устройством съёмной опалубки;
  • по профнастилу.

Для небольших жилых домов наиболее приемлем вариант с устройством сборно-разборной опалубки.

Как определить толщину бетонного слоя

Толщина — определяющий параметр монолитного перекрытия. Именно на основе этого параметра составляется схема устройства опалубки, осуществляется раскладка арматуры. При отсутствии проекта застройщику следует ориентироваться на типовые рекомендации по устройству монолитного слоя.

Важно! Чем длиннее пролёт от одной опорной стены до другой, тем толще выполняется монолитный слой.

Усреднёнными расчётными нормативами определён показатель толщины по отношению к длине пролёта между опорами 1: 30. Иначе: на 1 погонный метр пролёта толщина слоя бетона должна быть примерно 3 см, а на стандартном 6-ти метровом пролёте она будет 18 см.

На практике допускается снижение толщины на 10-15 % в случаях, когда нагрузки будущего перекрытия не превышают средние значения.

Виды и сравнение опалубки

Цельная бетонная плита для жилых строений устраивается с применением опалубки. Опалубочный каркас для перекрытий в жилых домах, как правило, съёмный, разборный. Демонтаж опалубки производится после окончательного схватывания бетона.

Начальный этап монтажа монолитного перекрытия – установка сборно-разборной опалубочной системы. Она может быть изготовлена самостоятельно, для чего придётся приобрести необходимые материалы. Другой вариант – аренда инвентарной, типовой опалубки.

Самостоятельное изготовление

  • Вертикальные опоры, как правило, выполняются из деревянного бруса сечением не менее 100х100мм. Они фиксируются к существующему полу либо на дощатых подложках по грунтовому основанию. Шаг вертикальных опор – не более 1м. От стен следует отступить 20-30 см.
  • Продольные элементы, ригели – это обычно брус примерно 100-150 мм в сечении, уложенный поверх вертикальных опор и скреплённый с ними. Назначение – опора для щитовой опалубки.
  • Щиты могут изготовляться из ОСП, фанеры, иных листовых материалов, в том числе пластиков. Главное – они должны выдержать нагрузку монолитного армированного слоя, не прогибаясь и не образуя трещин. Если щит дощатый, то оптимальная толщина доски – 30 мм. Фанера и OSB – 20 мм. Для облегчения демонтажа опалубки поверхность щитов, соприкасающуюся с бетоном, можно накрыть полиэтиленовой плёнкой или обработать недорогими масляными составами.
  • После монтажа щитов проводится контрольная проверка и регулировка (при необходимости) уровня высоты вертикальных опор. Край щита должен вплотную прилегать к стене, а его верх находиться на одной отметке с верхом несущей стены.
  • Вертикальное ограждение опалубки по стенам выполняется с расчётом опирания монолитного перекрытия на стену. Для кирпичных, бетонных, каменных стен это расстояние составляет минимум 12 см, для стен из облегчённых и пористых материалов – не менее 15 см.

Важно! Застройщик должен знать, что возврат (сохранность) материала при демонтаже составляет примерно 70-80 %.Это значит, что как минимум две трети досок, брусков, фанеры и иных стройматериалов можно будет использовать вновь.

Опалубка в аренду

Вариант использования типовой опалубки для устройства перекрытий монолитным способом, несомненно, проще и легче. Арендодатели предлагают опалубочные системы, сокращающие в разы время монтажа и исключающие ошибки в процессе работы. Телескопические стойки, проверенные качественные ригеля, современные эффективные системы крепежа, гладкие щиты из водонепроницаемого материала, — в сумме гарантируют быстрое и качественное устройство опалубки.

Читайте также:  Как своими руками заделать дырку на натяжном потолке?

Единственный минус – это стоимость аренды. В среднем цена кажется невысокой, — комплект опалубки в расчёте на один квадратный метр обходится заказчику в 7 – 10 рублей. Но, площадь перекрытий небольшого дома не меньше 50 м2, и дневная аренда стоит по минимуму уже 350 рублей. Опалубка не снимается в течение 28 дней, — итоговая сумма аренды приближается к 10 т. р. Казалось бы, не очень много, но всё же аренда добавляет к стоимости квадратного метра перекрытия 200 рублей. Многие застройщики предпочитают самостоятельно изготовить опалубку из приобретённых материалов, которым, после демонтажа опалубки, всегда найдётся применение в частном доме.

Армирование

Бетон устойчив к сжатию, но плохо переносит нагрузки на растяжение, армирование предназначено для решения этой проблемы. Итоговый материал соединения бетона и арматуры — железобетон, требует применения в конструкции арматурных стержней с соответствующими задаче характеристиками.

Расчёт армирования

Армирование монолитных конструкций рассчитывается на основе показателя напряжённо-деформированного состояния (НДС) материала. В проекте раскладки арматуры выделяются узлы или точки с максимальной нагрузкой, на их основе определяется характер монтажа, рассчитывается способ фиксации арматуры и распределения нагрузок. Но это при условии, что проект строительства имеется и рассчитан грамотными профессионалами.

Ручной расчёт армирования для неподготовленного человека сложен и громоздок. Особенно сложно определить прогибы с раскрытием трещин. Если застройщик хочет или имеет возможность рассчитать схему армирования в специальном программном комплексе, то для расчёта закладываются следующие усреднённые нагрузки:

  • вес железобетона 2750 кг/м3;
  • вес пола 150 кг на м2;
  • масса перегородок 150 кг/м2;
  • прочие полезные нагрузки 300 кг/м2.

Типовые решения

При отсутствии проекта застройщику рекомендуется использовать решения, рассчитанные на средние показатели:

  • Армирующий каркас изготавливается из арматуры сечением 8 – 12 мм, расположенной в бетонном слое продольно и поперечно.
  • Из прутов формируется сетка с ячейкой 20 см.
  • Между собой стержни соединяются вязальной проволокой 1,2 мм, скрученной специальным крючком.
  • Стандартный пруток может быть недостаточным по длине для продольного перекрытия пролёта, поэтому несколько стержней могут быть соединены между собой. Соединение выполняется с нахлёстом стержней не меньше 40 см.
  • Торцы арматуры должны находиться в массе бетона на расстоянии не менее 3 см от вертикального ограждения опалубки.
  • В армировании, как правило, используются верхняя и нижняя сетки. Нижняя располагается выше на 3 см нижнего края будущего монолитного перекрытия. Под сетку устанавливаются фиксаторы из пластика с шагом около 60 см, размещённые в шахматном порядке. Верхняя сетка находится ниже верха будущего перекрытия на 3 см. Размещается по фиксаторам – «птичкам»: это изготовленные из обрезков арматуры подставки высотой 12 см, шириной 20 см, длиной нижних полок 35 см. «Птички» прикручиваются к нижней сетке обеими концами с шагом 60 см.

В монтаже арматуры используются также соединители, торцевые фиксаторы и ряд самодельных приспособлений для удобства монтажа и фиксации армокаркаса в заданном положении.

Заливка бетона

Перед заливкой бетона в опалубку необходимо проверить её надёжность, проконтролировать наличие всех технологических отверстий. К последним относятся дымоходы, каналы вентиляции, отверстия для труб, кабелей, – для всех предусматриваются короба, закладные детали, другие решения.

Бетонная смесь, как правило, подаётся через распределительный рукав автобетононасоса. Перед доставкой бетона на объект надо выяснить, имеется ли в комплекте автомиксера рукав достаточной длины.

Для принятия бетона требуются два человека: один подаёт рукав с бетоном в нужное место опалубки, другой разравнивает смесь по заданной отметке. При низкой пластичности бетонной смеси оператор может добавить в неё немного воды, — на качестве бетона это не отразится, а разравнивать и подавать смесь в самые дальние уголки будет значительно легче.

Уплотнение бетона производится с помощью глубинного вибратора, его можно взять в аренду, стоимость небольшая, тем более учитывая, что он нужен на несколько часов.

После заливки всей опалубочной формы бетон окончательно выравнивается и заглаживается.

Минусы и неудобства при изготовлении монолитных перекрытий

Одним из факторов применения именно монолитного способа является наличие поблизости от места строительства растворобетонного завода или узла, где можно заказать и вовремя получить готовую бетонную смесь, а также возможность нанять бетононасос.

Важно! Самостоятельное изготовление бетона, как правило, приводит к нарушению технологии с резким понижением качества монолитных работ.

Доставка бетона производится автобетоносмесителями, оборудованными лотками и насосами для подачи бетона в место укладки. Миксеры также оснащены системой подачи воды в смесь, если она недостаточно пластична для укладки. Использование автобетоносмесителей позволяет многократно снизить трудозатраты и время заливки бетона в опалубку.

Созревание уложенной в формы бетонной смеси до того момента, когда по перекрытию можно передвигаться и выполнять следующий этап строительства, занимает примерно 28 суток в зависимости от климатических условий и сезона. Приостановка строительных работ на такое время также можно отнести к недостаткам монолитной технологии для перекрытий.

Кроме того, следует учитывать, что перекрытия из монолитного бетона в жилых домах требуют отделочных работ.

По сути, это полный перечень недостатков, несопоставимый с количеством достоинств.

Преимущества монолитной технологии в устройстве перекрытий

  • Вопрос стоимости монолитных перекрытий в сравнении с другими индивидуален для каждого случая. Но достаточно часто он отходит на второй план из-за ряда несомненных достоинств монолитной технологии:
  • Несущая способность. Монолитные перекрытия способны выдержать значительные динамические нагрузки и силу удара взрывной волны без существенных повреждений.
  • Отсутствие ограничений по параметрам пролётов. Возможно возведение дополнительных опорных колонн.
  • Весь технологический цикл изготовления перекрытий выполняется непосредственно на строительном объекте.
  • Возможность варьирования толщиной перекрытия в зависимости от интенсивности и сложности эксплуатации.
  • Правильно выполненное перекрытие способно служить неограниченное время без снижения эксплуатационных характеристик. Это относится как к бетонному слою, проходящему полный цикл схватывания на протяжении 100 лет, так и к арматуре, защищённой от коррозии слоем бетона.
  • Бетонные перекрытия изготовляются из негорючих материалов, обеспечивая пожарную безопасность строения.
  • Монолит в процессе эксплуатации не требует профилактического осмотра, ухода, обслуживания, замены элементов.

Процесс заливки бетона крайне прост, для самостоятельного выполнения армирования и устройства опалубки достаточно лишь консультаций специалистов. Все работы застройщик может выполнить сам с должным качеством – при этом сохранив значительные средства на оплату труда наёмных исполнителей.

В каких случаях применение монолита для перекрытий целесообразно и обосновано

Горизонтальное перекрытие, созданное методом заливки арматуры бетонной смесью непосредственно на строительном объекте, целесообразно в случаях:

  • Невозможность изготовления сборной конструкции из типовых железобетонных изделий из-за сложности параметров конфигурации сооружения.
  • Затруднено или невозможно применение крановой техники для монтажа плит — отсутствие подъездов и технологических площадок.
  • Только монолитное перекрытие способно обеспечить эксплуатацию дома в тяжёлых условиях: при высоких нагрузках на перекрытие, повышенном уровне шума или влажности.
  • При наличии условий для обеспечения надёжности опалубки, устройства качественного армирования и проведения монолитных работ.

Считается, что монолитное перекрытие обходится застройщику на 20-30% дороже в сравнении с аналогичным плитным перекрытием. Но эти цифры очень относительны, в каждом конкретном случае требуется расчёт и индивидуальный подход.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Грамотное армирование монолитной ж/б плиты

Армирование монолитной плиты — это сложная и ответственная задача. Конструктивный элемент воспринимает серьезные изгибающие нагрузки, с которыми бетону не справится. По этой причине при заливке монтируют арматурные каркасы, которые усиливают плиту и не дают ей разрушаться под нагрузкой.

Как правильно армировать конструкцию? При выполнении задачи нужно соблюдать несколько правил. При строительстве частного дома обычно не разрабатывают подробный рабочий проект и не делают сложных расчетов. Из-за небольших нагрузок считаю, что достаточно соблюсти минимальные требования, которые представлены в нормативных документах. Также опытные строители могут заложить арматуру по примеру уже сделанных объектов.

Плита в здании может быть двух типов:

  • фундаментная;
  • перекрытия.

В общем случае армирование плиты перекрытия и фундаментной не имеет критических отличий. Но важно знать, что в первом случае потребуются стержни большего диаметра. Это вызвано тем, что под элементом фундамента есть упругое основание — земля, которое берет на себя часть нагрузок. А вот схема армирования плиты перекрытия не предполагает дополнительного усиления.

Армирование фундаментной плиты

Арматура в фундамент в этом случае укладывается неравномерно. Необходимо усилить конструкцию в местах наибольшего продавливания. Если толщина элемента не превышает 150 мм, то армирование для монолитной плиты фундамента выполняется одной сеткой. Такое бывает при строительстве небольших сооружений. Также тонкие плиты используются под крыльца.

Для жилого дома толщина фундамента обычно составляет 200—300 мм. Точное значение зависит от характеристик грунта и массы здания. В этом случае арматурные сетки укладываются в два слоя друг над другом. При монтаже каркасов необходимо соблюдать защитный слой бетона. Он позволяет предотвратить коррозию металла. При возведении фундаментов величина защитного слоя принимается равной 40 мм.

Диаметр армирования

Перед тем как вязать арматуру для фундамента, потребуется подобрать ее сечение. Рабочий стержни в плите располагаются перпендикулярно в обоих направлениях. Для соединения верхнего и нижнего ряда используют вертикальные хомуты. Общее сечение всех прутов в одном направлении должно составлять не менее 0,3% от площади сечения плиты в этом же направлении.

Если сторона фундамента не превышает 3 м, то минимально допустимый диаметр рабочих прутов назначается равным 10 мм. Во всех остальных случаях он составляет 12 мм. Максимально допустимое сечение — 40 мм. На практике чаще всего используют стержни от 12 до 16 мм.

Перед закупкой материалов рекомендуется посчитать массу необходимой арматуры для каждого диаметра. К полученному значению прибавляют примерно 5 % на неучтенные расходы.

Укладка металла по основной ширине

Схемы армирования монолитной плиты фундамента по основной ширине предполагают постоянные размеры ячейки. Шаг прутьев принимается одинаковым независимо от расположения в плите и направления. Обычно он находится в пределах 200—400 мм. Чем тяжелее здание, тем чаще армируют монолитную плиту. Для кирпичного дома рекомендуется назначать расстояние 200 мм, для деревянного или каркасного можно взять большее значение шага. При этом важно помнить, что расстояние между параллельными прутами не может превышать толщину фундамента более чем в полтора раза.

Обычно и для верхнего, и для нижнего армирования используют одинаковые элементы. Но если есть необходимость уложить пруты разного диаметра, то те, которые имеют большее сечение укладывают снизу. Такое армирование плиты фундамента позволяет усилить конструкцию в нижней части. Именно там возникают наибольшие изгибающие силы.

Основные армирующие элементы

С торцов вязка арматуры для фундамента предполагает укладку П-образных стержней. Они необходимы для того, чтобы связать в одну систему верхнюю и нижнюю часть армирования. Также они предотвращают разрушение конструкции из-за крутящих моментов.

Зоны продавливания

Связанный каркас должен учитывать места, в которых изгиб ощущается больше всего. В жилом доме зонами продавливания будут участки, в которых опираются стены. Укладка металла в этой области осуществляется с меньшим шагом. Это значит, что потребуется больше прутов.

Например, если для основной ширины фундамента использован шаг 200 мм, то для зон продавливания рекомендуется уменьшить это значение до 100 мм.
При необходимости каркас плиты можно связать с каркасом монолитной стены подвала. Для этого на этапе возведения фундамента предусматривают выпуски металлических стержней.

Армирование монолитной плиты перекрытия

Расчет арматуры для плиты перекрытия в частном строительстве выполняется редко. Это достаточно сложная процедура, выполнить которую сможет не каждый инженер. Чтобы заармировать плиту перекрытия, нужно учесть ее конструкцию. Она бывает следующих типов:

  • сплошное;
  • ребристое:
  • по профлисту.

Последний вариант рекомендуется при выполнении работ самостоятельно. В этом случае нет необходимости устанавливать опалубку. Кроме того, за счет использования металлического листа повышается несущая способность конструкции. Самая низкая вероятность ошибок достигается при изготовлении перекрытия по профлисту. Стоит отметить, что оно является одним из вариантов ребристой плиты.

Перекрытие с ребрами залить непрофессионалу может быть проблематично. Но такой вариант позволяет существенно сократить расход бетона. Конструкция в этом случае подразумевает наличие усиленных ребер и участков между ними.

Еще одни вариант — изготовит сплошную плиту перекрытия. В этом случае армирование и технология похожи на процесс изготовления плитного фундамента. Основное отличие — класс используемого бетона. Для монолитного перекрытия он не может быть ниже В25.

Стоит рассмотреть несколько вариантов армирования.

Перекрытие по профлисту

В этом случае рекомендуется взять профилированный лист марки Н-60 или Н-75. Они обладают хорошей несущей способностью. Материал монтируется так, чтобы при заливке образовались ребра, обращенные вниз. Далее проектируется монолитная плита перекрытия, армирование состоит из двух частей:

  • рабочие стержни в ребрах;
  • сетка в верхней части.

Армирование плиты перекрытия по профлисту

Наиболее распространенный вариант, когда в ребрах устанавливают по одному стержню диаметром 12 или 14 мм. Для монтажа прутов подойдут инвентарные пластиковые фиксаторы. Если нужно перекрыть большой пролет, в ребро может устанавливаться каркас из двух стержней, которые связаны между собой вертикальным хомутом.

В верхней части плиты обычно укладывается противоусадочная сетка. Для ее изготовления используют элементы диаметром 5 мм. Размеры ячейки принимаются 100х100 мм.

Сплошная плита

Толщина перекрытия чаще всего принимается равной 200 мм. Армирующий каркас в этом случае включает в себя две сетки, расположенные друг над другом. Такие сетки нужно связать из стержней диаметром 10 мм. В середине пролета устанавливают дополнительные пруты усиливающей арматуры в нижней части. Длина такого элемента назначается 400 мм или более. Шаг дополнительных прутов принимают таким же, как шаг основных.

Читайте также:  Качели в дверной проем – варианты крепления

В местах опирания нужно тоже предусмотреть дополнительное армирование. Но располагают его в верхней части. Также по торцам плиты нужны П-образные хомуты, такие же как в фундаментной плите.

Пример армирования плиты перекрытия

Расчет армирования плиты перекрытия по весу для каждого диаметра стоит выполнить до закупки материала. Это позволит избежать перерасхода средств. К полученной цифре прибавляют запас на неучтенные расходы, примерно 5%.

Вязка арматуры монолитной плиты

Для соединения элементов каркаса между собой пользуются двумя способами: сварка и связывание. Лучше вязать арматуру для монолитной плиты, поскольку сварка в условиях строительной площадки может привести к ослаблению конструкции.

Для выполнения работ используют отожженную проволоку, диаметром от 1 до 1,4 мм. Длину заготовок обычно принимают равной 20 см. Существует два типа инструмента для вязания каркасов:

  • крючок;
  • пистолет.

Второй вариант существенно ускорят процесс, снижает трудоемкость. Но для возведения дома своими руками большую популярность получил крючок. Для выполнения задачи рекомендуется заранее подготовить специальный шаблон по типу верстака. В качестве заготовки используют деревянную доску шириной от 30 до 50 мм и длинной до 3 м. На ней делают отверстия и углубления, которые соответствуют необходимому расположению арматурных прутов.

Общие рекомендации

  1. при соединении стержней по длине минимальный нахлест составляет 20 диаметров, но не меньше 250 мм;
  2. все зоны, в которых возможен изгиб, в обязательном порядке должны быть усилены;
  3. при выборе между сваркой и вязкой, лучше — второе;
  4. при необходимости использовать стержни разного диаметра, те, которые толще, располагают снизу.

Коровин Сергей Дмитриевич

Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства.

Расчет железобетонной плиты перекрытия

Время чтения: 12 минут

Монолитные железобетонные плиты перекрытия по сравнению с плитами заводского изготовления более востребованы при создании неповторимой планировки дома, где каждая из комнат имеет свой размер. Кроме этого монолитные изделия могут быть сделаны без применения подъемных кранов. Но, несмотря на массу преимуществ монолитных плит, немало людей попросту отказывается от их устройства. Причиной тому является невозможность проведения надлежащего расчета плиты на стадии планировочных работ. Именно этот фактор послужил толчком к созданию данной статьи. В ней описан весь процесс расчета монолитного ж/б перекрытия.

  1. Этап 1. Определение расчетной длины плиты
  2. Этап 2. Определение размеров плиты, класса арматуры и бетона
  3. Этап 3: Определение опор
  4. Этап 4: Определение предполагаемой нагрузки на плиту
  5. Этап 5: Определение максимального изгибающего момента балки
  6. Этап 6: Расчетные допущения
  7. Пример расчета монолитной железобетонной плиты перекрытия

Этап 1. Определение расчетной длины плиты

Длина плиты и проектная длина плиты это очень разносторонние вещи. Фактическая длина плиты может быть любой. А вот расчетная длина (другими словами пролет балки, а в нашем случае плиты перекрытия) имеет совсем иные значения. Пролетом зовется расстояние в свету (минимальное расстояние между наиболее выпуклыми частями соседних элементов) между несущими стенами. А если быть точнее, то это рассчитываемая от стен длина и ширина помещения. И само собой, за счет опирания на стены, по факту плита будет длиннее.

Следует отметить, что монолитная железобетонная плита может опираться на несущие стены, возведенные из следующих материалов: кирпич, камень, газо- и пенобетон, керамзитобетон, шлакоблок. Если в качестве опор под плиту используется кладка из недостаточно прочных материалов (газобетон, пенобетон, керамзитобетон, шлакоблок), то этот материал должен пройти расчеты на соответствующие нагрузки.

В статье приведен пример однопролетной плиты перекрытия, которая опирается на две несущих стены. Расчет плиты при условии ее опирания на четыре несущих стены — рассмотрен не будет.

Примем значение расчетной длины плиты l=4 м.

Этап 2. Определение размеров плиты, класса арматуры и бетона

Без наличия этих параметров (а они нам неизвестны по определению) нами не будет выполнен расчет. Исходя из этого, неизвестные значения нами будут заданы самостоятельно.

Зададим параметры плиты: высота h=10 см; ширина b=100 см. Данная условность поможет определить значение 1 расчетного метра. Опираясь на это, при изготовлении плиты (к примеру) длиной 4 и шириной 6 метров, для каждого из 6 метров предстоит принять параметры, определенные для одного расчетного метра.

Итак, нами были приняты значения высоты h=10см, ширины b=100 см, а также класс бетона B20 и арматуры А400.

Этап 3: Определение опор

В зависимости от типа и тяжести стен, а также от ширины опирания на них плиты перекрытия, несущий элемент может быть рассмотрен как шарнирно опертая бесконсольная балка или же, как балка с жестким защемлением на опорах. В данной статье будет рассмотрен наиболее распространенный случай — шарнирно опертая безконсольная балка.

Этап 4: Определение предполагаемой нагрузки на плиту

Балка может испытывать самые разнообразные нагрузки. Строительная механика «гласит», что все неподвижное, прибитое, приклеенное или другим способом устроенное на плите перекрытия становится статистической и в тоже время постоянной нагрузкой. А все что движется (что передвигается разными способами) по балке становится динамической (как правило временной) нагрузкой. Все это к тому, что в данном примере нами будут убраны различия между этими видами нагрузок.

Сосредоточенная нагрузка измеряется в килограмм-силах (кгс или кГ) либо в Ньютонах. Распределительная нагрузка измеряется в килограмм-сила-метр (кгс/м).

Расчет плиты перекрытия в жилых домах, как правило, нацелен на определение распределительной нагрузки q1=400 кг/м². Вес плиты высотой 100 мм добавит к этому типу нагрузи около 250 кг/м². А стяжка и чистовое покрытие (возьмем керамическую плитку) приплюсуют сюда еще дополнительных 100 кг/м².

В приведенной выше распределительной нагрузке учитывается большая часть из тех нагрузок, которые имеют отношение к перекрытиям в жилых домах. Однако это ни в коей мере не означает, что расчет конструкции с учетом более значимых нагрузок не может иметь место. Отнюдь, просто в нашем случае взятые значения являются усредненными. В тоже время мы в любом случае подстрахуемся и умножим итоговое значение нагрузки на так называемый коэффициент надежности γ=1.2.

q=(400+250+100)1.2=900 кг/м²

Поскольку наши расчеты опираются на плиту шириной 1 м, то нагрузка являющаяся распределительной, может быть рассмотрена как плоская (работающая на плиту перекрытия по оси «y» и измеряемая в кг/м).

Этап 5: Определение максимального изгибающего момента балки

Максимальный изгибающий момент плиты опирающейся на две стены находится по ее центру:

Для пролета l=4 м Мmax=(900х4²)/8=1800 кг·м

Этап 6: Расчетные допущения

Согласно СНиП 52-01-2003 и СП 52-101-2003 в основе расчета ж/б элементов лежит следующая информация:

  • Сопротивление бетона растяжению принимается нулевым значением. Причиной такого допущения является разница в сопротивлении растяжения между бетоном и арматурой. Значение сопротивления арматуры к таким нагрузкам превосходит бетон приблизительно в 100 раз. В итоге получается, что на растяжении работает только арматура.
  • Сопротивление бетона сжатию принимается значением определенным равномерным распределением по существующей зоне сжатия. В итоге данное сопротивление бетона не должно приниматься более чем расчетное сопротивление Rb.
  • Значение максимального растяжения в арматуре не должно превышать значение расчетного сопротивления Rs..

Чтобы устранить возможность образования эффекта пластического шарнира (где значение изгибающего момента отдалена от нуля, вследствие чего происходит обрушение конструкции) соотношение ξ сжатой зоны бетона «y» расстоянию от центра тяжести арматуры до верха балки h0, ξ=у/ho (6.1) не должно превышать предельное значение ξR.

Для определения предельного значения используется следующая формула:

Формула (6.2) является эмпирической (опирающейся на непосредственное наблюдение) и выведена при проектировании железобетонных конструкций. Значение Rs — это сопротивление арматуры измеряемое в мПа (миллипаскалях). В тоже время, данный этап работ допускает использование таблицы 1.

Значение aR обозначает расстояние от центральной точки поперечного сечения арматуры до нижнего уровня балки. С увеличением этого расстояния (его минимальное значение не должно быть не меньше диаметра самой арматуры и не меньше 10 мм) усиливается сцепление арматуры с бетоном. Однако вместе с этим уменьшается полезное значение h0.

Таблица 1. Граничные значения относительной высоты сжатой зоны бетона:

Класс арматурыA240A300A400A500B500
Значение ξR0,6120,5770,5310,4930,502
Значение aR0,4250,4110,3900,3720,376

Если расчеты проводятся недостаточно квалифицированными проектировщиками (грубо говоря — не профессионалами) с целью предостережения, рекомендуется занижать значение сжатой зоны ξR в 1.5 раза.

В нашем случае, а=200 мм.

Если ξξR или же в сжатой зоне отсутствует арматура, для проверки прочности бетона используется следующая формула:

Смысл данной формулы следующий: поскольку любой момент может быть представлен в виде силы работающей с плечом, то в отношении бетона должно быть применено вышеприведенное условие.

При том же ξξR для проверки прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой используется следующая формула:

Смысл данной формулы следующий: согласно расчету, арматура должна выдерживать нагрузку равную той, что выдерживает бетон. Поскольку как первый, так и последний испытывает действие одинаковой силы с аналогичным плечом.

Данная расчетная схема не является единственной, расчет может быть произведен относительно центра тяжести приведенного сечения. Но стоит заметить, что железобетон является композитным (искусственно созданным сплошным материалом с неоднородным составом) материалом, за счет чего его расчет по предельным напряжениям (при сжимании или растяжении) возникающим в поперечном сечении ж/б балки достаточно непростая задача. В тоже время железобетон в этом не одинок. Разброс прочностных характеристик встречается у таких конструкционных материалов как сталь, алюминий и т.п. Сюда же можно отнести древесину, кирпич, а также полимерные композитные материалы.

Для определения высоты сжатой зоны бетона при отсутствии в ней арматуры используется следующая формула:

Для возможности определения сечения арматуры нужно определить коэффициент am:

Если аm М=180000 кгс·м, по формуле (6.3);

  • 3600·7.69(8 — 0.5·2.366)=188721 кгс·м > М=180000 кгс·м, по формуле (6.4).
  • Выходит, что все соответствует нужным требованиям.

    При увеличении класса бетона до В25, снижается количество требуемой арматуры, поскольку для В25 Rb=148 кгс/см² (14.5 МПа).

    • am=1800/(1·0.08²·1480000)=0.19003;
    • As=148·100·10(1-√‾(1-2·0.19))/3600=6.99 см².

    Из этого исходит, что для армирования 1 погонного метра плиты перекрытия понадобится всего 5 стержней диаметром 14 мм с шагом 200 мм (допускается продолджение подбора сечения). Также стоит заметить, что с целью удовлетворения требованиям по максимально допустимому прогибу, высота плиты завышается до 130-140 мм, при этом сечение арматуры составляет 4-5 стержней Ø16 мм.

    Пошаговые инструкции

    Чтобы обеспечить долгосрочную эксплуатацию решений в области сухого строительства необходимо строго придерживаться технологии использования строительных материалов КНАУФ. Как надежно возвести межкомнатную перегородку без трещин, безошибочно смонтировать подвесной потолок, прочно закрепить телевизор на перегородке из гипсокартона, правильно уложить сухой пол можно узнать из пошаговых инструкций или пройдя обучение в Учебном центре КНАУФ.

    МОНТАЖ ОБЛИЦОВКИ СТЕН С623 ИЗ ВЛАГОСТОЙКИХ КНАУФ-ЛИСТОВ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОМ КАРКАСЕ

    Шаг 1. Разметка проектного положения конструкции

    С помощью лазерного уровня или шнуроотбойного устройства выполняем разметку проектного положения направляющих профилей ПН 28×27 на полу и потолке.

    На стене и на полу размечаем расположение осей стоек каркаса из профилей ПП 60×27.

    Отмечаем точки размещения прямых подвесов.

    Шаг 2. Монтаж направляющих профилей

    Наклеиваем уплотнительную ленту на направляющие профили для обеспечения плотного примыкания к основанию и звукоизоляции.

    Закрепляем направляющие профили ПН 28×27к полу и потолку.

    Шаг 3. Установка подвесов

    Наклеиваем уплотнительную ленту на прямые подвесы для лучшего примыкания к стене и повышения звукоизоляции.

    Закрепляем подвесы в отмеченных точках.

    Шаг 4. Монтаж стоек

    Устанавливаем стойки из профилей ПП 60×27 в направляющие профили в соответствии с разметкой.

    Для наращивания профилей стоек применяем удлинители.

    Проверяем проектное положение стоек с помощью уровня.

    Закрепляем шурупами профили в прямых подвесах.

    При необходимости, в пространстве между каркасом и базовой стеной прокладываем кабели электропроводки.

    Шаг 5. Укладка минераловатной изоляции

    Для увеличения тепло- и звукоизоляции используем минераловатную изоляцию АкустиКНАУФ.

    Шаг 6. Наклеивание разделительной ленты

    Наклеиваем разделительную ленту в местах примыкания листов будущей облицовки к потолку и смежным стенам.

    Шаг 7. Раскрой КНАУФ-листов

    Делаем раскрой КНАУФ-листов строительным ножом согласно проекту.

    С торцевых обрезных кромок листов, кромочным рубанком снимаем фаску под углом 22,5 градуса, на 2/3 толщины листа с лицевой стороны.

    При высоте помещения больше длины листов, в обшивке образуются горизонтальные стыки, которые на соседних листах должны быть смещены не менее чем на 400 мм. При однослойной обшивке, в местах таких стыков между стойками каркаса необходимо предусмотреть перемычки из профиля ПП 60×27.

    Шаг 8. Монтаж КНАУФ-листов на каркасе

    Устанавливаем листы к стойкам каркаса, располагая их вертикально, крепим самонарезающими шурупами, используя шуруповёрт.

    Крепление шурупами производим последовательными рядами от одного края листа к другому или от середины к краям.

    Листы подгоняются к друг другу без зазора. Вертикальные стыки КНАУФ-листов должны находиться на стойках, а горизонтальные — на перемычках каркаса.

    Шаг 9. Заделка стыков

    Заделываем стыки листов шпаклевкой КНАУФ-Унифлот или КНАУФ-Фуген с применением армирующей ленты.

    Также заполняем шпаклёвкой углубления от шурупов и места примыканий облицовки к стенам, полу и потолку.

    Шаг 10. Монтаж облицовки завершен

    Возведение межкомнатных перегородок

    Пошаговые инструкции по облицовкам КНАУФ
    Пошаговые инструкции по перегородкам КНАУФ

    Монтаж подвесных потолков КНАУФ

    Пошаговые инструкции по монтажу одноуровневого потолка

    Пошаговые инструкции по монтажу двухуровневого потолка

    Монтаж потолка из плит КНАУФ-Акустика

    Руководства по устройству КНАУФ-полов

    Пошаговые инструкции по устройству пола КНАУФ-Трибон
    Пошаговые инструкции по монтажу сухого пола КНАУФ-суперпол

    Навешивание предметов на гипсокартонные перегородки

    Пошаговая интрукция навешивания предметов на перегородки КНАУФ

    Монтаж короба и ревизионного люка

    Как спрятать трубы?
    Монтаж универсального ревизионного люка

    Академия КНАУФ

    Сформированная сеть учебных площадок КНАУФ (учебные, консультационные и ресурсные центры), работающих по единым стандартам компании КНАУФ, в которых потребитель может получить кавыки работы с материалами и технологиями КНАУФ, консультации по применению продукции КНАУФ, доступ к актуальным учебно-методическим пособиям, нормативно-техническим документам, и итоге повысить свою компетентность и конкурентоспособность на рынке труда.

    Оцените статью
    Добавить комментарий