Расчет монолитной плиты перекрытия: пример формул подсчета веса и толщины

Расчет монолитной плиты перекрытия на примере квадратной и прямоугольной плит, опертых по контуру

Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить такие важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.

В этой статье мы поможем вам изучить расчет плиты перекрытия и его нюансы, а также познакомим с основными данными и документами. Современные онлайн-калькуляторы – дело хорошее, но если речь идет о таком ответственном моменте, как перекрытие жилого дома, советуем вам перестраховаться и лично все пересчитать!

Шаг 1. Составляем схему перекрытия

Давайте начнем с того, что монолитная железобетонная плита перекрытия – это конструкция, которая лежит на четырех несущих стенах, т.е. опирается по своему контуру.

И не всегда плита перекрытия представляет собой правильный четырехугольник. Тем более, что сегодня проекты жилых домов отличаются вычурностью и многообразием сложных форм.

В этой статье мы научим вас рассчитывать нагрузку на 1 кв. метр плиты, а общую нагрузку вам нужно будет вычислять по математическим формулам. Если сложно – разбейте площадь плиты на отдельные геометрические фигуры, рассчитайте нагрузку каждой, затем просто суммируйте.

Шаг 2. Проектируем геометрию плиты

Теперь рассмотрим такие основные понятия, как физическая и проектная длина плиты. Т.е. физическая длина перекрытия может быть любой, а вот расчетная длина балки уже имеет другое значение. Ею называют минимальное расстояние между наиболее удаленными соседними стенами. По факту физическая длина плиты всегда длиннее, чем проектная длина.

Вот хороший видео-урок о том, как производится расчет монолитной плиты перекрытия:

Важный момент: несущий элемент плиты может быть как шарнирная бесконсольная балка, так и балка жесткого защемления на опорах. Мы будем приводить пример расчета плиты на бесконсольную балку, т.к. такая встречается чаще.

Чтобы рассчитать всю плиту перекрытия, нужно рассчитать один ее метр для начала. Профессиональные строители используют для этого специальную формулу. Так, высота плиты всегда значится как h, а ширина как b. Давайте рассчитаем плиту с такими параметрами: h=10 см, b=100 см. Для этого вам нужно будет познакомиться с такими формулами:

Расчет монолитного перекрытия своими руками



Шаг 3. Рассчитываем нагрузку

Плиту перекрытия легче всего рассчитать, если она имеет квадратную форму и если вы знаете, какая нагрузка запланирована. При этом какая-то часть нагрузки будет считаться длительной, которую определяет количество мебели, техники и этажности, а другая – кратковременной, как строительное оборудование во время стройки.

Кроме того, плита перекрытия должна выдерживать и другого рода нагрузки, как статистические и динамические, при этом сосредоточенная нагрузка всегда измеряется в килограммах или в ньютонах (например, нужно будет ставить тяжелую мебель) и распределительная нагрузка, измеряемая в килограммах и силе. Конкретно сам расчет плиты перекрытия всегда нацелен на определение распределительный нагрузки.

Вот ценные рекомендации, какой должна быть нагрузка на плиту перекрытия в плане расчета на изгиб:

Еще один немаловажный момент, который тоже нужно учитывать: на какие стены будет опираться монолитная плита перекрытия? На кирпичные, каменные, бетонные, пенобетонные, газобетонные или из шлакоблока? Вот почему так важно рассчитать плиту не только с позиции нагрузки на нее, но и с точки зрения ее собственного веса. Особенно если ее устанавливают на недостаточно прочные материалы.

Сам расчет плиты перекрытия, если мы говорим о жилом доме, всегда нацелен на нахождение распределительной нагрузки. Она рассчитывается по формуле: q1=400 кг/м². Но к этому значению добавьте вес самой плиты перекрытия, а это обычно 250 кг/м², а бетонная стяжка и чистовой пол дадут еще дополнительные 100 кг/м². Итого имеем 750 кг/м².

Учитывайте при этом, что изгибающее напряжение плиты, которая по своему контуру опирается на стены, всегда приходится на ее центр.

Типы бетонных плит и их преимущества

Монолитная плита из бетона, в качестве перекрытия считается самым надежным способом укладки. Такого результата можно достичь только в заводских условиях, по технологии, в которой заложены специальные температурные режимы и время отвердения.

Плиты перекрытия делятся на 2 типа:

Наиболее распространенными в строительстве пустотелые монолитные плиты, которые характеризуются небольшим весом и приемлемой ценой. Благодаря этому, плиту можно использовать при самостоятельном строительстве.

  • Полнотелые плиты в основном применяются только, для особо важных объектов, в которых предполагаются большие нагрузки и напряжения.
  • Пустотелые монолитные плиты обеспечивают более высокий уровень звукоизоляции, но принцип размещение пустот и их количество должно быть выбрано, после того, как будет сделан точный расчет.

Нагрузка, которую могут выдерживать плиты перекрытия, напрямую зависит от марки цемента, который использовался в изготовлении. Рекомендуется применять цемент марки М300 или М400, так готовое изделие будет выдерживать 400 кг на 1 куб. см. в секунду. Но при этом, при самостоятельном строительстве стоит знать, что это цифра, которая характеризует на плиту, нагрузку временную, а не постоянную.

На производстве современных ж/б конструкций, все плиты обязательно армируют, закладывая специальную арматурную сетку.

Плиточные перекрытия являются наиболее важным элементом постройки, благодаря которым нагрузка распределяется по опорам. Каждая такая плита должна характеризоваться небольшой массой и высоким уровнем прочности. Максимальная длина плиты, исхода из сортамента может достигать 9,7 м, а максимальная ширина 3,5 м. Среди всех предлагаемых, на строительном рынке вариантов, самым востребованным считается плита с габаритами 6х1,5 м, которая используется для многоэтажных построек, жилых зданий и загородных коттеджей.

Шаг 4. Подбираем класс бетона

Именно монолитную плиту перекрытия, в отличие от деревянных или металлических балок, рассчитывают по поперечному сечению. Ведь бетон само по себе – неоднородный материал, и его предел прочности, текучести и других механических характеристик имеет значительный разброс.

Что удивительно, даже при изготовлении образцов из бетона, даже из одного замеса получаются разные результаты. Ведь здесь много зависит от таких факторов, как загрязненность и плотности замеса, способов уплотнения и других технологических факторов, даже так называемой активности цемента.

При расчете монолитной плиты перекрытия всегда учитывается и класс бетона, и класс арматуры. Само сопротивление бетона принимается всегда на значение, на какое идет сопротивление арматуры. Т.е., по сути, на растяжение работает именно арматура. Сразу оговоримся, что здесь существует несколько расчетных схем, которые учитывают разные факторы. Например, силы, которые определяют основные параметры поперечного сечения по формулам, или расчет относительно центра тяжести сечения.

Классификация монолитных плит перекрытия

Монолитное перекрытие бывает балочным, безбалочным и ребристым (кессонным).

Балочное перекрытие укладывают двумя способами, в зависимости от типа плиты: ребристая она или гладкая. Если плита ребристая, то балки укладывают перпендикулярно ребрам. Если гладкая, то для достижения большей жесткости балки укладывают перпендикулярно друг другу.

Используют два типа балок: главные (с большим диаметром сечения) и второстепенные (с меньшим диаметром). Балки делают стальными или монолитными. Монолитные балки, в свою очередь, могут иметь разные схемы устройства. Они могут быть уложены в несколько рядов или слоев. Иногда плиту дополнительно усиливают в месте балки дополнительной арматурной сеткой. Стальные балки подпирают само перекрытие или могут находиться в самой монолитной плите. Несущий элемент в балке — двутавр.

При устройстве безбалочного перекрытия используют колонны с капителями. Последние выполнены в виде перевернутой пирамиды. Сечение арматурных штырей 8−12 мм. Капители имеют выпуски штырей с двух сторон, которые входят в сами плиту и укрепляют конструкцию. Плиты имеют каркас в два слоя арматуры. В этом случае плиты имеют толщину от 1/35 до 1/30 длины пролета. В последнее время распространена технология одновременного бетонирования колонн и плит.

Кессонное перекрытие отличается от ребристого количеством направлений ребер: они располагаются в обоих направлениях. Преимущества такого устройства перекрытия в легкости конструкции и прочности на изгиб из-за сетки ребер. При строительстве широкого пролета на месте стыка колонны и перекрытия устанавливается дополнительное арматурное усиление. Штыри колонны проникают в полость опалубки. Кессонное устройство предполагает верхний ряд сплошной арматурной сетки. Диаметр сечения штырей 8 мм.

Шаг 5. Подбираем сечение арматуры

Разрушение в плитах перекрытия происходит тогда, когда арматура достигает своего предела прочности при растяжении или текучести. Т.е. почти все зависит от нее. Второй момент, если прочность бетона уменьшается в 2 раза, тогда и несущая способность армирования плиты уменьшается с 90 на 82%. Поэтому доверимся формулам:

Самостоятельный расчет плиты перекрытия: считаем нагрузку и подбираем параметры будущей плиты

Происходит армирование при помощи обвязки арматуры из сварной сетки. Ваша главная задача – рассчитать процент армирования поперечного профиля продольными стержнями арматуры.

Как вы наверняка не раз замечали, самые распространенные ее виды сечения – это геометрические фигуры: форма круга, прямоугольника, трапеции. А расчет самой площади сечения происходит по двум противоположным углам, т.е. по диагонали. Кроме того, учитывайте, что определенную прочность плите перекрытия придает также дополнительное армирование:

Устройство армирования в плите перекрытия

Если рассчитывать арматуру по контуру, тогда вы должны выбрать определенную площадь и просчитывать ее последовательно. Далее, на самом объекте проще рассчитывать сечение, если взять ограниченной замкнутой объект, как прямоугольник, круг или эллипс и производить расчет в два этапа: с использованием формирования внешнего и внутреннего контура.

Например, если вы рассчитываете армирование прямоугольного монолитного перекрытия в форме прямоугольника, тогда нужно отметить первую точку в вершине одного из углов, затем отметить вторую и произвести расчет всей площади.

Согласно СНиПам 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» сопротивление растягивающим усилиям в отношении арматуры А400 составляет Rs=3600 кгс/см², или 355 МПа, а вот для бетона класса B20 значение Rb=117кгс/см² или 11.5 МПа:

Самостоятельный расчет плиты перекрытия: считаем нагрузку и подбираем параметры будущей плиты

Согласно нашим вычислениям, для армирования 1 погонного метра понадобится 5 стержней с сечением 14 мм и с ячейкой 200 мм. Тогда площадь сечения арматуры будет равняться 7.69 см². Чтобы обеспечить надежность по поводу прогиба, высоту плиты завышают до 130-140 мм, тогда сечение арматуры составляет 4-5 стержней по 16 мм.

Итак, зная такие параметры, как необходимая марка бетона, тип и сечение арматуры, которые нужны для плиты перекрытия, вы можете быть уверены в ее надежности и качестве.

Точечные нагрузки на перекрытия

Расчет точечной нагрузки считается наиболее важным, так как в случае ошибки вся нагнетаемая нагрузка будет приходиться на одну точку в плите, что, несомненно, приведет к обвалу перекрытия.

Согласно специализированной строительной литературе, в одной точке перекрытия может быть сосредоточенно не более 1600 кг, но каждый случай индивидуален и должен учитывать коэффициент надежности постройки.

И даже при всех правильно выполненных подсчетах специалисты советуют распределять точечную нагрузку таким образом, чтобы максимум располагался вблизи несущей конструкции, в которых выполняется усиленное армирование плит и исходных материалов. Несмотря на точный расчет рекомендуется перестраховаться.

Как сделать расчет монолитной плиты перекрытия?

foto47592-2 (1)

Если застройщик выбрал проект дома со свободной планировкой, он скорее всего столкнется с проблемой нестандартного перекрытия.

Следовательно, ему придется отказаться от заводских панелей и установить монолитную плиту перекрытия (МПП).

Это очень экономичный вариант, к которому прибегают даже при возведении типовых помещений.

Для их установки не требуется дорогостоящая грузоподъемная техника, они имеют более высокие производственные характеристики, а бесшовная поверхность перекрытий существенно экономит средства заказчика на отделочные работы.

Зачем нужно делать?

Застройщик, перед тем как устанавливать перекрытие, должен выполнить расчет этой ответственной конструкции. Поскольку эти вычисления относятся к разряду сложных, лучше поручить их выполнение специалистам.

foto47592-1 (4)

Необходимость такого расчета объясняется особой ролью плиты в обеспечении прочности и долговечности домостроения. Она принимает на себя нагрузки от расположенных выше конструкций и передает их через стенки на основание дома. Поэтому правильно выполненный расчет МПП имеет важное значение для дома в целом.

Если конструкция будет установлена без применения предварительных расчетов, она может не выдержать фактическую весовую нагрузку, что приведет к массовому процессу трещинообразования и даже вызвать более серьезные дефекты в конструкции, вплоть до полного ее разрушения.

Поэтому главной задачей такого расчета является гарантия требуемого запаса прочности. Для этой цели нужно рассчитать габариты плиты, планируемые нагрузки на МПП и профессионально выбрать диаметры поперечной и продольной арматуры.

Расчет выполняется с использованием нормативов и предельных нагрузок, установленных СНиП 2.01.07, изданного в 1985 году.

foto47592-1 (1)

    Определяют геометрические характеристики МПП, класс арматуры и марку бетона. В момент выбора марки бетона необходимо принять во внимание, что данный стройматериал неоднородный, в связи, с чем его физико-механические характеристики проявляют себя неравномерно.

Справка. Нормативами определены предельные минимальные диаметры: не менее 10 мм для 2-х рядного каркаса и 12 мм для однорядного, тип вязки каркаса определяется длиной перекрытия.

Какие характеристики следует учитывать?

Самые важные параметры, которые учитываются при расчете — это длина и ширина МПП. При этом нужно учитывать, что в реальности длина перекрытия, возможно, будет отличаться от расчетного параметра пролета. Под пролетом подразумевают расстояние между несущими стенками, выполняющими роль опор, поскольку они должны поддерживать плиту. Отсюда следует, что пролет — это характеристика объекта в ширину и в длину. Для определения пролета применяют обычную рулетку, замеряя расстояние между стенками.

На расчет МПП значительное влияние оказывает варианты размещения опор. Плита по-разному устанавливается на несущие стенки, либо в роли балки с жестким защемлением на несущих стенах в качестве опор, либо как балка консольного/бесконсольного типа.

В роли опор для перекрытий служат стенки, возведенные из различных стройматериалов: традиционный кирпич или блоки из легких бетонов. Поэтому расчет МПП выполняется с учетом стенового материала, их способности выдерживать собственный вес. Если для кирпича проблем не существует, то легкобетонные блоки должны быть предварительно усилены армопоясом, рассчитанного на конкретную массу МПП.

Часто расчет монолитной конструкции выполняется для разновидности плиты в качестве шарнирно-опертой балки бесконсольного типа.

foto47592-1 (6)

Формулы и примеры

Основанием для расчета монолитной плиты перекрытия являются СНиП No 52-01, изданный в 2003 году и СП No 52-101, также изданный в 2003 году. В этих государственных актах изложены все требования к железобетонным и бетонным конструкциям.

В качестве примера расчета предлагается рассмотреть квадратную монолитную плиту, устанавливаемую на несущие стены по всему контуру.

Исходные данные:

  • стены изготовлены из традиционного кирпича, 510 мм;
  • план помещения, 5.1х5.1 м;
  • опирание МПП, 250 мм;
  • полные габариты МПП, 5.6х5.6 м;
  • расчетный пролет: l1 = l2 = 5.1 м;
  • бетон В-20, сопротивление на сжатие Rб = 11.51 МПa = 117.1 кгс/см 2 и плотностью 2300 кг/м 3 ;
  • арматура кл. AIII, сопротивление на растяжение Rs = 356 МПa =3610 кгс/см 2 .

Поскольку, согласно строительным нормам нормативные нагрузки от расположенных выше стройконструкций на проектируемое перекрытие для жилых помещений принимают в диапазоне от 200 до 800 кг/м 2 , специалисты рекомендуют в качестве распределенной нагрузки для перекрытия жилого дома выбрать qвр = 400 кг/м 2 . Как правило, она учитывает среднестатистические нагрузки жилых помещений: стяжка пола, мебель, бытовое оборудование и вес жильцов.

Такую нагрузку условно считают временной, поскольку в будущем возможны перепланировки и ремонты, которые могут повлиять на ее итоговый размер. Поскольку высота перекрытия в начале расчетов неизвестна, допускается ее принимать предварительно, с учетом среднестатистических показателей h = 17 см, тогда собственная нагрузка МПП рассчитывается:

Этот показатель приблизительный, вследствие того, что истинный вес 1 м 2 ЖБ перекрытия на самом деле зависит не только от объема арматуры и Д прутков, но также и от объема и размера фракций бетонных наполнителей, уровня их уплотнения и прочих факторов. Представленная нагрузка считается постоянной.

Отсюда следует, что общая распределенная нагрузка на перекрытие будет составлять:

q = qмпп + qвр = 391 +400 = 791 кг/м 2

Параметры толщины плиты

Для монолитных перекрытий противодействие железобетона растяжению по существу равняется «0». Подобный вывод следует из анализа и сравнения напряжений на растяжение, которые конкретно испытывают составляющие плиты: бетон и арматура.

Различие между ними достигает существенное, что говорит о том, что практически полную нагрузку принимает на себя армокаркас. А вот нагрузки на сжатие ведут себя по иному — эти силы распределены равномерно вдоль вектора силы. Поэтому в результате, такое сопротивление берется по расчетному показателю.

СНиП требует, чтобы толщина плиты была взаимосвязана с размером пролета, установив предельное соотношение 1:30. За размер пролета неизменно принимается протяжённость наиболее длинной стены. В нашем случае помещение квадратное, все стены равны 5.1 м.

Читайте также:  Пластиковый стол: лучшее применение на кухне и даче

Расчет толщина монолитного перекрытия:

5.1х30х0,1= будет 15.3 см.

Результат ниже предварительно принятой в расчетах толщины 17 см, поэтому у расчетной плиты перекрытия будет запас прочности. Частному застройщику лучше принимать плиту перекрытия с запасом.

Специалисты не советуют частникам проектировать огромные помещения и пролеты, поскольку толщина МПП не может превосходить предельный нормативный показатель 25 см.

Максимальный изгибающий момент

Нахождение наибольшего изгибающего момента зависит от схемы опирания перекрытий. Когда МПП лежит на 2-х несущих стенках, ее можно приравнивать к балке на 2-х шарнирных опорах, для простоты подсчетов ширина такой балки принимается равной 1.0 м.

foto47592-1 (5)

В нашем примере перекрытие опирается на 4-е несущие стенки оценивать поперечное сечение только в отношении оси X недостаточно, поскольку сжимающие/растягивающие напряжения образуются в 2-х плоскостях Х и Z.

Расчет относительно оси Х пролета — l1 заключается в установлении изгибающего момента М1:

Поскольку пролеты равны, изгибающий момент м 2 по оси Z будет равен М1

При расчетной нагрузке q = q1 + q2 и плите в форме квадрата, можно определить, что q1 = q2 = 0.5q в таком случае моменты будут равны

М1 = м 2 = q1 l12 /8 = q l12 /16 = q l22 /16

Из этого можно сделать вывод, что арматурные прутья, укладываемые параллельно осям Х и Z, можно рассчитать на равнозначный изгибающий момент, он будет ниже в два раза, чем для перекрытий, опирающихся на 2 несущие стенки.

Наибольший изгибающий момент для арматурных стержней:

Мар = 791 х 5.12/16 = 1285.86 кгс·м.

Данный показатель момента допускается применять исключительно для определения характеристик арматурного каркаса. Поскольку на бетон воздействуют сжимающие напряжения в 2-х перпендикулярных площадях, поэтому это показатель для бетона необходимо брать больше:

Мбет = (м 2 1 + м 2 2)0.5 = Mар√2 = 1285.86·1.4140 = 1818.21 кгс·м.

Далее можно найти среднее значение между двумя моментами:

М = (Мар + Мбет)/2 = (1285,86+1818,21)/2 =1552,035 кгс·м.

Для того чтобы выбрать арматуру, предварительно принимают высоты осей:

  • h01 = 135 мм;
  • h02 = 114 мм.

Базовая формула для расчета:

После подставления данных, получают:

  • А01 = 0.0745
  • А02= 0.104

Полученные данные применяют для табличного определения η и ξ.

foto47592-1 (3)

Найденные табличные данные подставляют в выражение:

По данным расчетам получают результат армирования МПП с помощью 5 арматур для установки продольно/поперечно с шагом 200 мм.

foto47592-1 (2)

Например, для 5-ти прутьев Д=10 мм F сечения, будет равна 3,93 см 2, а для 1 м.п она станет — 7,86 см 2 .

Таким образом, очевидно, что F арматуры вверху армокаркаса получено с запасом. Также можно пересчитать количество стержней, например, уменьшить их до 4-х.

О расчета монолитного перекрытия на изгиб рассказано в видео:

Ошибки и сложности, их последствия

Расчет монолитной плиты, практически никто не делает самостоятельно, он выполняется при проектировании дома с применением программного комплекса. Это вызвано тем, что расчет является довольно сложным даже для многих инженеров, а ошибки, допущенные в ходе выполнения расчетов, имеют высокую цену, а порой становятся катастрофическими для всего здания.

Наиболее часто ошибки допускаются в следующих случаях:

  1. Неправильно принята схема расчета балки и ошибки в определении опор.
  2. Неточные замеры фактического пролета.
  3. Неправильно рассчитана толщина монолитной плиты с превышением соотношения 1/30.
  4. Нарушения расчетов по изгибающим моментам.
  5. Неправильно определены показатели по армокаркасу.

Заключение

Монолитная плита перекрытия, особенно ее современные модификации с применением в качестве несъемной опалубки из металлопрофиля, являются наиболее эффективными при строительстве домов с нестандартными проектными решениями.

Они соответствуют всем требованиям СНиП, ГОСТ и СП по прочности, тепло-, влаго-, шумозащите и являются экономически обоснованными, поскольку не требуют применения тяжеловесных заводских плит перекрытия и аренды автокранов. Но установке таких плит должен предшествовать точный расчет конструкции, чтобы они не разрушались и не создавали аварийных ситуаций в доме.

Расчет монолитной плиты перекрытия на примере квадратной и прямоугольной плит, опертых по контуру

При создании домов с индивидуальной планировкой дома, как правило, застройщики сталкиваются с большим неудобством использования заводских панелей. С одной стороны, их стандартные размеры и форма, с другой – внушительный вес, из-за которого не обойтись без привлечения подъемной строительной техники.

Для перекрытия домов с комнатами разного размера и конфигурации, включая овал и полукруг, идеальным решением являются монолитные ж/б плиты. Дело в том, что по сравнению с заводскими они требуют значительно меньших денежных вложений как на покупку необходимых материалов, так и на доставку и монтаж. К тому же у них значительно выше несущая способность, а бесшовная поверхность плит очень качественная.

jb-perekrytiya-doma-

Почему же при всех очевидных преимуществах не каждый прибегает к бетонированию перекрытия? Вряд ли людей отпугивают более длительные подготовительные работы, тем более что ни заказ арматуры, ни устройство опалубки сегодня не представляет никакой сложности. Проблема в другом – не каждый знает, как правильно выполнить расчет монолитной плиты перекрытия.

Преимущества устройства монолитного перекрытия ↑

компоненты армирования

Монолитные железобетонные перекрытия причисляют к категории самых надежных и универсальных стройматериалов.

  • по данной технологии возможно перекрывать помещения практически любых габаритов, независимо от линейных размеров сооружения. Единственное при необходимости перекрыть больших пространств возникает необходимость в установке дополнительных опор;
  • они обеспечивают высокую звукоизоляцию. Несмотря на относительно небольшую толщину (140 мм), они способны полностью подавлять сторонние шумы;
  • с нижней стороны поверхность монолитного литья – гладкая, бесшовная, без перепадов, поэтому чаще всего подобные потолки отделывают только при помощи тонкого слоя шпаклевки и окрашивают;
  • цельное литье позволяет возводить выносные конструкции, к примеру, создать балкон, который составит одну монолитную плиту с перекрытием. Кстати, подобный балкон значительно долговечнее.
  • К недостаткам монолитного литья можно отнести необходимость использования при заливке бетона специализированного оборудования, к примеру, бетономешалок.

Устраивать монолитное перекрытие в доме из газобетона можно исключительно после установки дополнительных опор из бетона или железа. Что же касается деревянных построек, то использование такого типа литья запрещено.

Для конструкций из легкого материала типа газобетона больше подходят сборно-монолитные перекрытия. Их выполняют из готовых блоков, к примеру, из керамзита, газобетона или других аналогичных материалов, после чего заливают бетоном. Получается, с одной стороны, легкая конструкция, а с другой – она служит монолитным армированным поясом для всего строения.

По технологии устройства различают:

  • монолитное балочное перекрытие;
  • безбалочное – это один из самых распространенных вариантов, расходы на материалы здесь меньше, поскольку нет необходимости закупать балки и обрабатывать перекрытия.
  • имеющие несъемную опалубку;
  • по профнастилу. Наиболее часто такую конструкцию используют для создания терасс, при строительстве гаражей и других подобных сооружений. Профлисты играют роль несгибаемой опалубки, на которую заливают бетон. Функции опоры будет выполнять каркас из металла, собранный из колонн и балок.

монтаж монолитного перекрытия по профнастилу

Обязательные условия получения качественного и надежного монолитное перекрытие по профнастилу:

  • чертежи, в которых указаны точнейшие размеры сооружения. Допустимая погрешность – до миллиметра;
  • расчет монолитной плиты перекрытия, где учтены создаваемые ею нагрузки.

Профилированные листы позволяют получить ребристое монолитное перекрытие, отличающееся большей надежностью. При этом значительно сокращаются затраты на бетон и стержни арматуры.

Все монтажные работы выполняются по специально составленным технологическим картам на устройство монолитного перекрытия. Его еще называют основным технологическим документом, предназначенным как для строительных организаций и проектных бюро, так и для мастеров , непосредственно связанных с выполнением монолитных ж/б работ.

Расчет безбалочного перекрытия ↑

устройство безбалочного перекрытия

Перекрытие этого типа представляет из себя сплошную плиту. Опорой для нее служат колонны, которые могут иметь капители. Последние необходимы тогда, когда для создания требуемой жесткости прибегают к уменьшению расчетного пролета.

Экспериментально было установлено, что для безбалочной плиты опасными нагрузками можно считать сплошную, оказывающую давление на всю площадь и полосовую, распределенную через весь пролет.

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру ↑

расчет изгибающего момента квадратной плиты

Параметры монолитной плиты ↑

Понятно, что вес литой плиты напрямую зависит от ее высоты. Однако, помимо собственно веса она испытывает также определенную расчетную нагрузку, которая образуется в результате воздействия веса выравнивающей стяжки, финишного покрытия, мебели, находящихся в помещении людей и другое. Было бы наивно предположить, что кому-то удастся полностью предугадать возможные нагрузки или их комбинации, поэтому в расчетах прибегают к статистическим данным, основываясь на теории вероятностей. Таким путем получают величину распределенной нагрузки.

примерный расчет распределенной нагрузки

Здесь суммарная нагрузка составляет 775 кг на кв. м.

Одни из составляющих могут носить кратковременный характер, другие – более длительный. Чтобы не усложнять наши расчеты, условимся принимать распределительную нагрузку qв временной.

Как рассчитать наибольший изгибающий момент ↑

Это один из определяющих параметров при выборе сечения арматуры.

Напомним, что мы имеем дело с плитой, которая оперта по контуру, то есть, она будет выступать в роли балки не только относительно оси абсцисс, но и оси аппликат (z), и будет испытывать сжатие и растяжение в обеих плоскостях.

Как известно, изгибающий момент по отношению к оси абсцисс балки с опорой на две стены, имеющей пролет ln вычисляют по формуле mn = qnln 2 /8 (для удобства за ее ширину принят 1 м). Очевидно, что если пролеты равны, то равны и моменты.

Если учесть, что в случае квадратной плиты нагрузки q1 и q2 равны, возможно допустить, что они составляют половину расчетной нагрузки, обозначаемой q. Т. е.

изгибающий момент

Иначе говоря, можно допустить, что арматура, уложенная параллельно осям абсцисс и аппликат, рассчитывается на один и тот же изгибающий момент, который вдвое меньше, нежели тот же показатель для плиты, которая в качестве опоры имеет две стены. Получаем, что максимальное значение расчетного момента составляет:

максимальный изгибающий момент для арматуры

Что же касается величины момента для бетона, то если учесть, что он испытывает сжимающее воздействие одновременно в перпендикулярных друг другу плоскостях, то ее значение будет больше, а именно,

максимальный изгибающий момент для бетона

Как известно, для расчетов требуется единая величина момента, поэтому в качестве его расчетного значения берут среднее арифметическое от Ма и Мб, которое в нашем случае равно 1472.6 кгс·м:

единый изгибающий момент

Как выбрать сечение арматуры ↑

В качестве примера произведем расчет сечения стержня по старой методике и сразу отметим, что конечный результат расчета по любой другой дает минимальную погрешность.

Какой бы способ расчеты вы ни выбрали, не надо забывать, высота арматуры в зависимости от ее расположения относительно осей x и z будет различаться.

В качестве значения высот предварительно примем: для первой оси h01 = 130 мм, для второй – h02 = 110 мм. Воспользуемся формулой Аn = M/bh 2 nRb. Соответственно получим:

Из представленной ниже вспомогательной таблицы найдем соответствующие значения η и ξ и посчитаем искомую площадь по формуле Fan= M/ηh0nRs.

Данные для расчета изгибаемых элементов прямоугольного сечения, армированных одиночной арматурой

  • Fa1 = 3,275 кв. см.
  • Fa2 = 3,6 кв. см.

Фактически, для армирования 1 пог. м необходимо по 5 арматурных стержня для укладки в продольном и поперечном направлении с шагом 20 см.

Для выбора сечения можно воспользоваться нижележащей таблицей. К примеру, для пяти стержней ⌀10 мм получаем площадь сечения, равной 3,93 кв. см, а для 1 пог. м она будет в два раза больше – 7,86 кв. см.

Площади поперечных сечений и масса арматурных стержней

Сечение арматуры, проложенной в верхней части, было взято с достаточным запасом, поэтому число арматуры в нижнем слое можно уменьшить до четырех. Тогда для нижней части площадь, согласно таблице составит 3,14 кв. см.

Для расчета подобной плиты в панельном доме согласно имеющимся методикам расчета обычно применяют корректирующий коэффициент для учета также пространственной работы конструкции. Он позволяет примерно на 3–10 процентов сократить сечение. Однако многие специалисты считают, что, в отличие от заводских, для монолитных плит его использование не столь уж обязательно, поскольку при таком подходе возникает необходимость в ряде дополнительных расчетов, к примеру, на раскрытие трещин и прочих. И потом, если центральную часть армировать стержнями большего диаметра, то прогиб посередине будет изначально меньше. При необходимости его можно достаточно просто устранить или скрыть под финишной отделкой.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника ↑

Очевидно, что в подобных конструкциях момент, действующий по отношению к оси абсцисс, не может равняться его значению, относительно оси аппликат. Причем чем больше разброс между ее линейными размерами, тем больше она будет похожа на балку с шарнирными опорами. Иначе говоря, начиная с какого-то момента, величина воздействия поперечной арматуры станет постоянной.

На практике неоднократно была показана зависимость поперечного и продольного моментов от значения λ = l2 / l1:

  • при λ > 3, продольный больше поперечного в пять раз;
  • при λ ≤ 3 эту зависимость определяют по графику.

график: как соотносятся моменты

Допустим, требуется рассчитать прямоугольную плиту 8х5 м. Учитывая, что расчетные пролеты это и есть линейные размеры помещения, получаем, что их отношение λ равно 1.6. Следуя кривой 1 на графике, найдем соотношение моментов. Оно будет равно 0.49, откуда получаем, что m2 = 0.49*m1.

Далее, для нахождения общего момента значения m1 и m2 необходимо сложить. В итоге получаем, что M = 1.49*m1. Продолжим: подсчитаем два изгибающих момента – для бетона и арматуры, затем с их помощью и расчетный момент.

расчет изгибательного момента для арматуры и бетона

Теперь вновь обратимся к вспомогательной таблице, откуда находим значения η1, η2 и ξ1, ξ2. Далее, подставив найденные значения в формулу, по которой вычисляют площадь сечения арматуры, получаем:

Как произвести расчет монолитной плиты перекрытия

Плиты перекрытий

Плита перекрытия — это горизонтальная строительная конструкция, которая разделяет этажи друг от друга. Эта конструкция является несущей, она распределяет нагрузки и обеспечивает жесткость здания. Монолитная плита перекрытия — это конструкция, изготовленная на месте строительства здания путем заливки арматуры бетонной смесью.

Нельзя изменять проект дома без согласования с архитектором, потому что эти плиты проектируются специально для конкретного здания, так как для них нужно определить расположение арматуры и способ опоры.

Сталь намного прочнее бетона, именно потому арматурная сетка находится внизу плиты. Эта сетка не должна быть впритык к опалубке, расстояние между арматурой и опалубкой должно быть больше 3 см. Арматуру используют сечением 8−12 мм. Бетон должен иметь толщину не менее 10 см. Плита должна быть забетонирована за один раз. Опалубка выполняется в виде дна и стен будущей плиты. Для долговечности, прочности и надежности перекрытия используют бетона марки М200 и выше. Для этого лучше покупать готовую бетонную смесь на заводе.

Преимущества монолитных плит перекрытий

Этот тип перекрытий имеет преимущества перед готовыми железобетонными плитами:

  • монолитное перекрытие используют в тех случаях, когда сложно организовать работу подъемного крана на стройплощадке, а также если здание имеет нестандартные размеры и архитектурные формы;
  • благодаря прочной связи элементов плиты обеспечивается высокая жесткость конструкции;
  • экономия денежных средств на электроэнергию, погрузочно-разгрузочные работы, сварочные работы по устранению стыков, меньшие затраты на материалы;
  • все необходимые материалы есть в свободной продаже;
  • нижняя поверхность плиты гладкая и ровная, поэтому проводить штукатурные работы легче;
  • отсутствие стыков повышает звукоизоляцию здания;
  • материал не горит и не подвержен гниению;
  • такой метод построения здания позволяет делать выносные конструкции (балконы), основание которых — единая плита с межэтажным перекрытием. Это повышает прочность и надежность балкона.

Главный недостаток такого типа перекрытия состоит в повышенной сложности работ в холодное время года. Необходимая прочность достигается через 28 дней. Из-за высокой влажности и пониженной температуры бетон будет застывать дольше, что увеличивает сроки строительства. Для исполнения монолитного перекрытия требуются специалисты высокого класса, так как плиты надо усиливать дополнительными опорами.

Еще один недостаток заключается в том, что перед тем, как заливать арматуру бетоном, нужно сделать опалубку. Обычно это занимает много времени и древесного материала. В настоящее время этого недостатка можно избежать. На рынке стройматериалов продают или сдают в прокат готовые элементы щитовой опалубки (фанерные плиты).

Классификация монолитных плит перекрытия

Классификация монолитных плит

Монолитное перекрытие бывает балочным, безбалочным и ребристым (кессонным).

Балочное перекрытие укладывают двумя способами, в зависимости от типа плиты: ребристая она или гладкая. Если плита ребристая, то балки укладывают перпендикулярно ребрам. Если гладкая, то для достижения большей жесткости балки укладывают перпендикулярно друг другу.

Используют два типа балок: главные (с большим диаметром сечения) и второстепенные (с меньшим диаметром). Балки делают стальными или монолитными. Монолитные балки, в свою очередь, могут иметь разные схемы устройства. Они могут быть уложены в несколько рядов или слоев. Иногда плиту дополнительно усиливают в месте балки дополнительной арматурной сеткой. Стальные балки подпирают само перекрытие или могут находиться в самой монолитной плите. Несущий элемент в балке — двутавр.

Читайте также:  Оригинальный декор стен в ванной комнате

При устройстве безбалочного перекрытия используют колонны с капителями. Последние выполнены в виде перевернутой пирамиды. Сечение арматурных штырей 8−12 мм. Капители имеют выпуски штырей с двух сторон, которые входят в сами плиту и укрепляют конструкцию. Плиты имеют каркас в два слоя арматуры. В этом случае плиты имеют толщину от 1/35 до 1/30 длины пролета. В последнее время распространена технология одновременного бетонирования колонн и плит.

Кессонное перекрытие отличается от ребристого количеством направлений ребер: они располагаются в обоих направлениях. Преимущества такого устройства перекрытия в легкости конструкции и прочности на изгиб из-за сетки ребер. При строительстве широкого пролета на месте стыка колонны и перекрытия устанавливается дополнительное арматурное усиление. Штыри колонны проникают в полость опалубки. Кессонное устройство предполагает верхний ряд сплошной арматурной сетки. Диаметр сечения штырей 8 мм.

Расчет параметров монолитной плиты перекрытия

Расчет параметров для плиты перекрытия

Проект стоит доверить проверенным специалистам, которые грамотно его составят. В проекте приведены расчеты максимальной нагрузки на поперечное сечение плиты. Расчеты будут производиться с учетом индивидуальных предпочтений хозяина будущего здания. Помимо расчетов, в проекте специалисты предоставят свои рекомендации, какие материалы использовать.

Очень важно не допустить ошибку в проекте, поскольку от прочности перекрытия зависит надежность строения. Перекрытие может выдержать определенную нагрузку, выраженную в килограммах на один квадратный метр. Поэтому важно не изменять самостоятельно проект без согласования с архитектором. Любой перенос внутренних перегородок может негативно повлиять на распределение нагрузки на плиту перекрытия. Если превысить нагрузку, то бетон может не выдержать и треснуть, и появится риск обрушения основания этажа. Поэтому в расчетах учитываются характеристики используемых материалов, их общий вес, а также закладывается запас прочности монолитного перекрытия.

В случае усиления монолитного перекрытия железобетонными балками, которые пропускают под перекрытием, рассчитывают такие параметры, как высота, длина и ширина. Для расчетов параметра плиты необходимо знать толщину и площадь заливки бетона.

Как произвести расчеты для монолитной плиты

Расчеты монолитного перекрытия состоят из расчетов его отдельных элементов. В первую очередь делается опалубка. Она должна быть качественной с ровным дном и боковыми стенками. Лучше всего использовать толстую ламинированную фанеру. Для подпорок используют брус сечением 10 на 10 см.

На втором этапе делается армирующая сетка. Для нее используют металлические прутки сечением 8−12 мм, которые перевязывают проволокой. Размер ячеек должен быть 20 см. Ячейки не должны быть частыми, поскольку это увеличивает массу плиты.

Запас прочности рассчитывается исходя из характера эксплуатации здания: нагрузка на перекрытие у частного дома и промышленного здания совершенно разная.

Разработаны специальные компьютерные программы для расчета перекрытий. Однако они не учитывают характеристик используемых материалов. Поэтому прибегнуть к помощи проектировщика придется в любом случае. Это позволит правильно сделать все расчеты и не переплатить за строительство.

Прочность перекрытия рассчитывается исходя из двух факторов: нагрузки плиты и прочности арматуры. Причем прочность арматуры должна быть больше нагрузок на плиту.

Нагрузка на 1 квадратный метр перекрытия рассчитывается исходя из следующих данных:

  • собственный вес перекрытия;
  • временная нагрузка на перекрытие.

В качестве наглядного примера будут приведены расчеты для жилого помещения размерами 6 на 10 метров. Балки расположены на расстоянии 2,5 метра друг от друга. Толщина перекрытия будет равна 80 мм, что отвечает требованиям формулы L/35 (где L — шаг балок): 2,5/35=0,071 (71 мм).

Ребристое монолитное перекрытие

Временная нагрузка для жилого дома по нормативам составляет 150 кг/м 2 . Коэффициент запаса 1,3. Итого получается нагрузка 195 кг/м 2 .

Нагрузка от собственного веса перекрытия рассчитывается таким образом: толщина плиты 20 см умножается на величину 2500 — получается 500 кг/м 2 .

Максимальная нагрузка на монолитную плиту будет равна q=195+500=695 кг/м 2 .

После получения этих данных просчитывается шаг балок. Это необходимо для оптимального использования материалов (бетона и металла) и правильного распределения нагрузок на балки. Балки должны укладываться через равные расстояния. Обязательно надо выполнять следующее условие: L 1 /L 2 >2, где L 1 — это длина балки, а L 2 — расстояние (шаг) между балками. Длина балок 6 метров. Условие выполнено: 6/2,5=2,4.

Для расчета максимального изгибания плиты необходимы такие данные:

  • расчетное сопротивление бетона R b = 7,7 МПа;
  • арматура класса А400С;
  • расчетное сопротивление арматуры R s = 365 МПа.

Расстояние от арматуры до края плиты 35 мм.

Максимальный изгибающий момент рассчитывается так:

Монолитная плита перекрытия

Перекрытие с нижней армированной сеткой должно выполнять следующее условие: a m

b — ширина перекрытия 6 м,

h 0 — расстояние от края плиты до центра тяжести арматуры, 0,08−0,035=0,045 м.

В противном случае, когда a m >a r, надо повышать марку бетона или увеличивать сечение арматуры.

При значении am=0,042 коэффициент, а равен 0,98.

Площадь рабочей арматуры

Аs = М/(R s * а*h 0) = 395/(36500000*0,98*0,045) = 0,000245 м 2 =2,45см 2 .

На один метр монолитной плиты приходится 5 стержней диаметром 80 мм и площадью 2,45см 2 .

Погонная нагрузка на балку

Балки опираются на стену на 20 см. Расчетная длина балки 6+2*0,2=6,4 м.

Максимальный момент в сечении балки

Требуемый момент сопротивления

Особенности расчетов при строительстве плит

Для такого сопротивления подходит двутавр № 27 с моментом сопротивления W=371 см 3 и инерцией I=5010 см 4 .

Прочность балки проверяется таким образом:

Расчетная R равна нормативной, что говорит о хорошей прочности балки.

Все константы и формулы можно найти в пособии к СНиП 2.03.01−84 «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры».

Как видно, все формулы достаточно сложные и требуют определенных знаний, поэтому правильным решением будет обратиться к проверенной фирме, которая имеет высококвалифицированных специалистов в области проектирования и строительства.

Расчет монолитной плиты перекрытия пример

Частные строители в процессе возведения своего дома часто сталкиваются с вопросом: когда необходимо произвести расчет монолитной железобетонной плиты перекрытия, лежащей на 4 несущих стенах, а значит, опертой по контуру? Так, при расчете монолитной плиты, имеющей квадратную форму, можно взять в расчет следующие данные. Кирпичные стены, возведенные из полнотелого кирпича, будут иметь толщину 510 мм. Такие стены образуют замкнутое пространство, размеры которого равны 5х5 м, на основания стен будет опираться железобетонное изделие, а вот опорные площадки по ширине будут равны 250 мм. Так, размер монолитного перекрытия будет равен 5.5х5.5 м. Расчетные пролеты l1 = l2 = 5 м.

Монолитное перекрытие

Схема армирования монолитного перекрытия.

Кроме собственного веса, который прямо зависит от высоты плиты монолитного типа, изделие должно выдерживать еще некоторую расчетную нагрузку.

Монолитное перекрытие по профнастилу

Схема монолитного перекрытия по профнастилу.

Отлично, когда данная нагрузка уже известна заранее. Например, по плите, высота которой равна 15 сантиметрам, будет производиться выравнивающая стяжка на основе цемента, толщина стяжки при этом равна 5 сантиметрам, на поверхность стяжки будет укладываться ламинат, его толщина равна 8 миллиметрам, а финишное напольное покрытие будет удерживать мебель, расставленную вдоль стен. Общий вес мебели при этом равен 2000 килограммов вместе со всем содержимым. Предполагается также, что помещение иногда будет умещать стол, вес которого равен 200 кг (вместе с закуской и выпивкой). Стол будет умещать 10 человек, общий вес которых равен 1200 кг, включая стулья. Но такое предусмотреть чрезвычайно сложно, поэтому в процессе расчетов используют статистические данные и теорию вероятности. Как правило, расчет плиты монолитного типа жилого дома производят на распределенную нагрузку по формуле qв = 400 кг/кв.м. Данная нагрузка предполагает стяжку, мебель, напольное покрытие, людей и прочее.

Эта нагрузка условно может считаться временной, т. к. после строительства могут осуществляться перепланировки, ремонты и прочее, при этом одна из частей нагрузки считается длительной, другая — кратковременной. По той причине, что соотношения кратковременной и длительной нагрузок неизвестны, для упрощения процесса расчетов можно считать всю нагрузку временной.

Определение параметров плиты

Сборная плита перекрытия

Схема сборной плиты перекрытия.

По причине, что высота монолитной плиты остается неизвестной, ее можно принять за h, этот показатель будет равен 15 см, в этом случае нагрузка от своего веса плиты перекрытия будет приблизительно равна 375 кг/кв.м = qп = 0.15х2500. Приблизителен этот показатель по той причине, что точный вес 1 квадратного метра плиты будет зависеть не только от диаметра и количества примененной арматуры, но и от породы и размеров мелкого и крупного наполнителей, которые входят в состав бетона. Будут иметь значение и качество уплотнения, а также другие факторы. Уровень данной нагрузки будет постоянным, изменить его смогут лишь антигравитационные технологии, но таковых на сегодняшний день нет. Таким образом можно определить суммарную распределенную нагрузку, оказываемую на плиту. Расчет: q = qп + qв = 375 +400 = 775 кг/м 2 .

Схема монолитной плиты перекрытия.

В процессе расчета следует взять во внимание, что для плиты перекрытия будет использован бетон, который относится к классу В20. Этот материал обладает расчетным сопротивлением сжатию Rb = 11.5 МПа или 117 кгс/см 2 . Будет применена и арматура, относящаяся к классу AIII. Ее расчетное сопротивление растяжению равно Rs = 355 МПа или 3600 кгс/см 2 .

При определении максимального уровня изгибающего момента следует учесть, что в том случае, если бы изделие в данном примере опиралось лишь на пару стен, то его можно было бы рассмотреть в качестве балки на 2-х шарнирных опорах (ширина опорных площадок на данный момент не учитывается), при всем при этом ширина балки принимается как b = 1 м, что необходимо для удобства производимых расчетов.

Расчет максимального изгибающего момента

Расчет монолитного перекрытия

Схема расчета монолитного перекрытия.

В вышеописанном случае изделие опирается на все стены, а это означает, что рассматривать лишь поперечное сечение балки по отношению к оси х будет недостаточно, так как можно рассматривать плиту, которую отражает пример, так же как балку по отношению к оси z. Таким образом, растягивающие и сжимающие напряжения окажутся не в единой плоскости, нормальной к х, а сразу в 2-х плоскостях. Если производить расчет балки с шарнирными опорами с пролетом l1 по отношению к оси х, тогда получится, что на балку будет действовать изгибающий момент m1 = q1l1 2 /8. При всем при этом на балку с пролетом l2 будет действовать такой же момент m2, т. к. пролеты, которые отображает пример, равны. Однако расчетная нагрузка одна: q = q1 + q2, а если плита перекрытия имеет квадратную форму, то можно допустить, что: q1 = q2 = 0.5q, тогда m1 = m2 = q1l1 2 /8 = ql1 2 /16 = ql2 2 /16. Это значит, что арматура, которая укладывается параллельно оси х, и арматура, укладываемая параллельно z, может быть рассчитана на идентичный изгибающий момент, при этом момент окажется в 2 раза меньше, чем для той плиты, которая опирается только на 2 стены.

Схема кровли профнастилом.

Так, уровень максимального расчета изгибающего момента окажется равен: Ма = 775 х 5 2 /16 = 1219.94 кгс.м. Но такое значение может быть использовано лишь при расчете арматуры. По той причине что на поверхность бетона станет действовать сжимающие напряжения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то значение изгибающего момента, применимое для бетона, следующее: Мб = (m1 2 + m2 2 ) 0.5 = Mа√2 = 1219.94.1.4142 = 1725.25 кгс.м. Так как в процессе расчета, который предполагает данный пример, необходимо какое-то одно значение момента, можно взять во внимание среднее расчетное значение между моментом для бетона и арматуры: М = (Ма + Мб)/2 = 1.207Ма = 1472.6 кгс.м. Следует брать во внимание, что при отрицании такого предположения можно рассчитать арматуру по моменту, который действует на бетон.

Сечение арматуры

Перекрытие по профлисту

Схема перекрытия по профлисту.

Данный пример расчета монолитной плиты предполагает определение сечения арматуры в продольном и в поперечном направлениях. В момент использования какой бы то ни было методики следует помнить о высоте расположения арматуры, которая может быть разной. Так, для арматуры, которая располагается параллельно оси х, предварительно можно принять h01 = 13 см, а вот арматура, располагаемая параллельно оси z, предполагает принятие h02 = 11 см. Такой вариант верен, так как диаметр арматуры пока неизвестен. Расчет по старой методике проиллюстрирован в ИЗОБРАЖЕНИИ 2. А вот используя вспомогательную таблицу, которую вы увидите на ИЗОБРАЖЕНИИ 3, можно найти в процессе расчета: η1 = 0.961 и ξ1 = 0.077. η2 = 0.945 и ξ2 = 0.11.

Несъемная опалубка

Схема примера несъемной опалубки.

В таблице указаны данные, необходимые в ходе расчета изгибаемого элемента прямоугольного сечения. Элементы при этом армированы одиночной арматурой. А как производится расчет требуемой площади сечения арматуры, можно увидеть на ИЗОБРАЖЕНИИ 4. Если для унификации принять продольную, а также поперечную арматуру, диаметр которой будет равен 10 мм, пересчитав показатель сечения поперечной арматуры, приняв во внимание h02 = 12 см, мы получим то, что вы сможете увидеть, взглянув на ИЗОБРАЖЕНИЕ 5. Таким образом, для армирования одного погонного метра можно применить 5 стержней поперечной арматуры и столько же продольной. В конечном итоге получится сетка, которая имеет ячейки 200х200 мм. Арматура для одного погонного метра будет иметь площадь сечения, равную 3.93х2 = 7.86 см 2 . Это один пример подбора сечения арматуры, а вот расчет удобно будет производить, используя ИЗОБРАЖЕНИЕ 6.

Все изделие предполагает использование 50 стержней, длина которых может варьироваться в пределах от 5.2 до 5.4 метра. Учитывая то, что в верхней части сечение арматуры имеет хороший запас, можно уменьшить число стержней до 4, которые расположены в нижнем слое, площадь сечения арматуры в этом случае окажется равна 3.14 см 2 либо 15.7 см 2 по длине плиты.

Основные параметры

Расчет бетона на фундамент

Схема расчета бетона на фундамент.

Вышеприведенный расчет был простым, но, чтобы уменьшить количество арматуры, его следует усложнить, т. к максимальный изгибающий момент будет действовать лишь в центральной части плиты. Момент в местах приближения к опорам-стенам стремится к нулю, следовательно, остальные метры, исключая центральные, можно армировать, используя арматуру, которая имеет меньший диаметр. А вот размер ячеек для арматуры, которая имеет диаметр, равный 10 мм, увеличивать не следует, так как распределенная нагрузка на плиту перекрытия считается условной.

Следует помнить, что существующие способы расчета монолитной плиты перекрытия, которая опирается по контуру, в условиях панельных построек предполагают применение дополнительного коэффициента, который будет учитывать пространственную работу изделия, ведь воздействие нагрузки заставит плиту прогибаться, что предполагает концентрированное применение арматуры в центральной части плиты. Использование подобного коэффициента позволяет максимум на 10 процентов уменьшить сечение арматуры. Но для железобетонных плит, которые изготавливаются не в стенах завода, а в условиях стройплощадки, применение дополнительного коэффициента не обязательно. Прежде всего это обусловлено необходимостью дополнительных расчетов на раскрытие возможных трещин, на прогиб, на уровень минимального армирования. Более того, чем большее количество арматуры имеет плита, тем меньше окажется прогиб в центре и тем проще его можно устранить либо замаскировать в процессе финишной отделки.

Так, если использовать рекомендации, которые предполагают расчет сборной сплошной плиты перекрытия общественных и жилых зданий, тогда площадь сечения арматуры, которая принадлежит к нижнему слою, по длине плиты окажется равна примерно А01 = 9.5 см 2 , что примерно в 1.6 раза меньше полученного в данном расчете результата, но в этом случае необходимо помнить, что максимальная концентрация арматуры должна оказаться посредине пролета, поэтому разделить полученную цифру на 5 м длины не допустимо. Однако это значение площади сечения позволяет приблизительно оценить, какое количество арматуры можно сэкономить после проведения расчетов.

Расчет прямоугольной плиты

Монолитное перекрытие своими руками

Схема монолитного перекрытия своими руками.

Данный пример для упрощения расчетов предполагает использование всех параметров, кроме ширины и длины помещения, таких же как в первом примере. Бесспорно, моменты, которые действуют относительно оси х и z в прямоугольных плитах перекрытия, не равны. И чем больше окажется разница между шириной и длиной помещения, тем больше плита перекрытия станет напоминать балку, размещенную на шарнирных опорах, а в момент достижения определенного значения уровень влияния поперечной арматуры будет почти неизменным.

Существующие экспериментальные данные и опыт, полученный при проектировании, показывают, что при соотношении λ = l2 / l1 > 3 показатель поперечного момента окажется в 5 раз меньше продольного. А в случае когда λ ≤ 3, определить соотношение моментов допустимо, используя эмпирический график, который проиллюстрирован на ИЗОБРАЖЕНИИ 7, где можно проследить зависимость моментов от λ. Под единицей подразумеваются плиты монолитного типа с контурным шарнирным опиранием, двойка предполагает плиты с трехсторонним шарнирным опиранием. График изображает пунктир, который показывает допустимые нижние пределы в процессе подбора арматуры, а в скобках указаны значения λ, что применимо для плит с трехсторонним опиранием. При этом λ < 0,5 m = λ, нижние пределы m = λ/2. Но в этом случае интерес представляет лишь кривая №1, которая отображает теоретические значения. На ней можно видеть подтверждение предположения, что уровень соотношения моментов равен 1 для плиты квадратной формы, по ней можно определить уровень моментов для остальных соотношений ширины и длины.

Читайте также:  Рекомендации по самостоятельному изготовлению фильтра циклон для пылесоса

Формулы и коэффициенты

Монтаж перекрытия

Схема монтажа перекрытия.

Так, для расчета плиты перекрытия монолитного типа используется помещение, которое имеет длину, равную 8 м, и ширину, равную 5 м. Следовательно, расчетные пролеты окажутся равны l2 = 8 м и l1 = 5 м. При этом λ = 8/5 = 1.6, уровень соотношения моментов равен m2/m1 = 0.49, а вот m2 = 0.49m1. По причине, что общий момент равняется M = m1 + m2, то M = m1 +0.49m1 или m1 = M/1.49, общий момент следует определять по короткой стороне, что обусловлено разумностью решения: Ма = ql1 2 /8 = 775 х 5 2 / 8 = 2421.875 кгс.м. Дальнейший расчет приведен на ИЗОБРАЖЕНИИ 8.

Так, для армирования одного погонного метра плиты перекрытия следует применить 5 стержней арматуры, диаметр арматуры в этом случае будет равен 10 мм, при этом длина может варьироваться до 5.4 м, а начальный предел может быть равен 5.2 м. Показатель площади сечения продольной арматуры для одного погонного метра равняется 3.93 см 2 . Поперечное армирование допускает использование 4 стержней. Диаметр арматуры плиты при этом равен 8 мм, максимальная длина равна 8.4 м, при начальном значении в 8.2 м. Сечение поперечной арматуры имеет площадь, равную 2.01 см 2 , что необходимо для одного погонного метра.

Стоит помнить, что приведенный расчет плиты перекрытия можно считать упрощенным вариантом. При желании, уменьшив сечение используемой арматуры и изменив класс бетона либо и вовсе высоту плиты, можно уменьшить нагрузку, рассмотрев разные варианты загрузки плиты. Вычисления позволят понять, даст ли это какой-то эффект.

Строительство дома

Схема строительства дома.

Так, для простоты расчета плиты перекрытия в примере не было учтено влияние площадок, выступающих в качестве опор, а вот если на данные участки сверху станут опираться стены, приближая таким образом плиту к защемлению, тогда при более значительной массе стен данная нагрузка должна быть учтена, это применимо в случае, когда ширина данных опорных участков окажется больше 1/2 ширины стены. В случае когда показатель ширины опорных участков окажется меньше или будет равен 1/2 ширине стены, тогда будет необходим дополнительный расчет стены на прочность. Но даже в этом случае вероятность, что на опорные участки не станет передаваться нагрузка от массы стены, окажется велика.

Пример варианта при конкретной ширине плиты

Возьмем за основу ширину опорных областей плиты, равную 370 мм, что применимо для кирпичных стен, имеющих ширину в 510 мм. Этот вариант расчета предполагает высокую вероятность передачи на опорную область плиты нагрузки от стены. Так, если плита будет удерживать стены, ширина которых равна 510 мм, а высота — 2.8 м, а на стены станет опираться плита следующего этажа, сосредоточенная постоянная нагрузка окажется равна.

Более правильным в этом случае было бы брать во внимание в процессе расчета плиту перекрытия в качестве шарнирно опертого ригеля с консолями, а уровень сосредоточенной нагрузки — в качестве неравномерно распределенной нагрузки на консоли. Кроме того, чем ближе к краю, тем нагрузка была бы больше, но для упрощения можно предположить, что данная нагрузка равномерно распределяется на консолях, составляя 3199.6/0.37 = 8647, 56 кг/м. Уровень момента на шарнирных опорах от подобной нагрузки будет равен 591.926 кгс.м.

  • в пролете m1 максимальный момент будет уменьшен и окажется равен m1 = 1717.74 — 591.926 = 1126 кгс.м. Сечение арматуры плиты перекрытия допустимо уменьшить либо и вовсе изменить остальные параметры плиты;
  • изгибающий опорный момент вызовет в верхней части плиты растягивающие напряжения, бетон на это в области растяжения не рассчитан, значит, необходимо дополнительно армировать в верхней части плиты перекрытия монолитного типа или уменьшить значение ширины опорного участка, что позволит уменьшить нагрузку на опорные участки. На случай если верхняя часть изделия не будет дополнительно армирована, плита перекрытия станет образовывать трещины, превратившись в плиту шарнирно-опертого типа без консолей.

Данный вариант расчета загружения следует рассматривать вместе с вариантом, который предполагает, что плита перекрытия уже имеется, а стены — нет, что исключает временную нагрузку на плиту.

Пример расчета монолитного участка перекрытия

Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить такие важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.

В этой статье мы поможем вам изучить расчет плиты перекрытия и его нюансы, а также познакомим с основными данными и документами. Современные онлайн-калькуляторы – дело хорошее, но если речь идет о таком ответственном моменте, как перекрытие жилого дома, советуем вам перестраховаться и лично все пересчитать!

В каких случаях нужно именно устройство монолитных перекрытий

Монолитное железобетонное перекрытие является самым надежным, но и самым дорогим из всех существующих вариантов. Следовательно, необходимо определить критерии целесообразности его устройства. В каких же случаях целесообразно устройство монолитных перекрытий?

  1. Невозможность доставки/монтажа сборных железобетонных плит. При условии осознанного отказа от других вариантов (деревянное, облегченное Terriva и т.п.).
  2. Сложная конфигурация в плане с “неудачным” расположением внутренних стен. Она в свою очередь не позволяет разложить достаточное количество серийных плит перекрытия. То есть требуется большое количество монолитных участков. Затраты на подъемный кран, и на опалубку не рациональны. В этом случае лучше сразу переходить к монолиту.
  3. Неблагоприятные условия эксплуатации. Очень большие нагрузки, крайне высокие значения влажности, не решаемые полностью гидроизоляцией (автомойки, бассейны и т.д.). Современные плиты перекрытия обычно выполняют предварительно напряженными. В качестве армирования применяют натянутые стальные тросы. Их сечение в виду очень высокой прочности на растяжение очень небольшое. Такие плиты крайне уязвимы для коррозионных процессов и характерны хрупким, а не пластичным характером разрушения.
  4. Совмещение функций перекрытия с функцией монолитного пояса. Опирание сборных железобетонных плит непосредственно на кладку из легких блоков, как правило, не допускается. Необходимо устройство монолитного пояса. В тех случаях, когда стоимость пояса и сборного перекрытия идентична или превышает цену монолита, целесообразно остановиться именно на нем. При опирании его на кладку с глубиной, равной ширине пояса, устройство последнего обычно не требуется. Исключение могут составить сложные грунтовые условия: просадочность 2-го типа сейсмическая активность закарстованность и т.д.


Характеристики монолитной плиты перекрытия

Заливка монолитной плиты перекрытия
Конструкцию используют как конструктивную часть строения, применяют наравне со сборными панелями, изготавливают непосредственно на месте установки. Для небольших элементов перекрытия не требуются грузоподъемные механизмы.

Работа заключается в последовательных операциях:

  • расчет будущего элемента на прочность;
  • монтаж и фиксация щитовой оболочки;
  • установка армирующего каркаса;
  • заполнение опалубочного пространства бетоном;
  • уход за поверхностью плиты до набора прочности.

Правильный расчет железобетонной плиты позволяет сделать надежную конструкцию, выдерживающую высокие нагрузки. Самостоятельная заливка при возведении частного дома экономит средства, т.к. итоговая стоимость элемента получается ниже аналогичного сборного конструктива с завода и его перевозки.

Определение требуемой толщины монолитного перекрытия

Для изгибаемых плитных элементов, за десятилетия опыта применения железобетонных конструкций, опытным путем определено значение – отношения толщины к пролету. Для плит перекрытия оно составляет 1/30. То есть при пролете 6м оптимальная толщина составит 200мм, для 4,5мм – 150мм.

Занижение или наоборот, увеличение принимаемой толщины возможно исходя из требуемых нагрузок на перекрытие. При низких нагрузках (к нему относится частное строительство) возможно уменьшение толщины на 10-15%.

Перекрытие под нагрузкой

При неравномерной нагрузке на участки часторебристого перекрытия, например, при устройстве ванной на этаже или установке перегородки, его балки могут работать независимо. Данное явление называется «клавишированием». Вследствие этого на обратной стороне перекрытия (потолке нижнего этажа) образуются продольные трещины. Риск их появления пропорционален удлинению пролета перекрытия. Чтобы предостеречься от «клавиширования» в больших перекрытиях предусматривают распределительные ребра. Прогибы также могут появляться и в результате, выполнения набетонки частями: балки прогибаются под весом мокрой смеси, а по мере ее высыхания уменьшают прогиб, но их несущая способность ослабляется. Новый слой мокрого бетона снова нагрузит балки, но они уже прогнуться сильнее, чем это предусмотрено проектом. В итоге, снизу перекрытия вдоль балок образуются трещины, которые нужно будет шпаклевать.

Если в доме, где устраивается часторебристое перекрытие, работы на втором этажа откладывают на определенный срок, то отделка потолка первого этажа может повредиться, только когда наверху станут монтировать пол и нагружать перекрытие. В таком случае оправдано выполнение натяжных потолков, которые не связаны с перекрытием. Монолитному перекрытию такое не грозит, поскольку его прогиб учитывается в проекте с большим запасом.

НДС перекрытий

Для определения общих принципов армирования монолитного перекрытия необходимо понять типологию его работы посредством анализа напряженно-деформированного состояния (НДС). Удобнее всего это сделать с помощью современных программных комплексов.

Рассмотрим два случая – свободное (шарнирное) опирание плиты на стену, и защемленное. Толщина плиты 150мм, нагрузка 600кг/м2, размер плит 4,5х4,5м.

Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).

Разница в моментах Мх.

Разница в моментах Му.

Разница в подборе верхнего армирования по Х.

Разница в подборе верхнего армирования по У.

Разница в подборе нижнего армирования по Х.

Разница в подборе нижнего армирования по У.

Граничные условия (характер опирания) смоделированы наложением соответствующих связей в опорных узлах (отмечены синим цветом). Для шарнирного опирания запрещены линейные перемещения, для защемления – ещё и поворот.

Как видно из диаграмм, при защемлении работа приопорного участка и средней области плиты существенно отличается. В реальной жизни любое железобетонное (сборное или монолитное) является как минимум частично защемленным в теле кладки. Этот нюанс важен при определении характера армирования конструкции.

Расчет монолитного фундамента

От того, насколько верными будут результаты расчета, зависит уровень прочности дома и длительность его эксплуатации. Для всех основных показателей монолитного основания стоит проводить расчет еще на стадии разработки строительного проекта.

Первым делом определяем уровень нагрузки, который сможет выдержать выбранный тип фундамента и почва, на которую будет давить основание. Выделяют временный и постоянный тип нагрузки. Постоянные включают в себя вес фундамента, крыши и стен, а также учитывают массу мебели, оборудования расположенных в доме, и людей проживающих в нем.

Переменные нагрузки несколько сложнее рассчитать, так как – это те погодные и климатические условия, которые преобладают на территории возведенного здания.

Перед тем как начать расчет фундамента, специалисты вычисляют площадь опоры, на которой он будет располагаться. Обязательно проводится расчет массы монолитного основания, так как превышение нагрузки на грунт, может привести к довольно плачевной ситуации.

Важно! При проведении расчетов, специалисты особое внимание уделяют строительным материалам, которые будут применяться в строительстве дома. Такой подход дает возможность правильно оценить реальную нагрузку и правильно распределить ее по всей площади дома.

Армирование монолитного перекрытия. Продольное и поперечное армирование

Бетон отлично работает на сжатие. Арматура – на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).

Расстояние между арматурными стержнями – это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм. В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть – именно здесь возникают наибольшие напряжения.

Сложные конфигурации перекрытий

Существуют сложные типы монолитных перекрытий (что сказывается и на стоимости монтажа крыши), которые необходимо правильно рассчитывать, верное армирование в данном случае также является обязательным шагом. В результате, всегда получается индивидуальное конструирование с учетом индивидуальных особенностей нагрузки, построение и прочих параметров. Специалисты помогут в таком случае сделать правильный расчет, а также сэкономить деньги.

Типы монолитных перекрытий тоже бывают разными: к примеру, пользуются спросом плоские монолитные плиты. Мы уже писали, что толщина соотносится к величине пролета как 1 к 30. Правильное соотношение бетона и арматуры в конструкции всегда приветствуется, так как не получится перерасход этих двух компонентов, который не приведет к увеличению прочности.

Следует учесть и тот фактор, что монолит выполняет свои функции лучше по меньшему расстоянию. Несущие стены и колонны в доме передают вес перекрытий на фундамент, и толщина их должна быть не менее 25 см (длина кирпича). На определение толщины стен влияет сразу несколько факторов:

Если была выбрана толщина бетона меньше 15 см, то армирование выполняется всего в один слой, однако, решение все равно принимается на основе соответствующих норм и правил (следует смотреть официальные документы). Если толщина слоя превышает 15 см, то, как правило, продумывается расположение двух слоев арматуры. Арматуру связывают специальной вязальной проволокой. Сетка имеет стандартный размер ячеек 15х15 или 20х20 см. Арматура имеет диаметр 8-14 мм. Специалисты рекомендуют использовать на всем протяжении работ сетку с одинаковыми ячейками.

Если требуется дополнительное армирование, то оно выполняется отдельными стержнями длиной от 40 до 150 см — она зависит от перекрываемых пролетов и нагрузок.

Толщина монолитного перекрытия

В соответствии с выполненными расчетами можно порекомендовать, для устройства монолитных перекрытий, в частных домах толщину перекрытия 150мм, для пролетов до 4,5м и 200мм до 6м. Превышать пролет в 6м нежелательно. Диаметр арматуры зависит не только от нагрузки и пролета, но и от толщины плиты. Устанавливаемая зачастую арматура диаметром 12мм и шагом 200мм сформирует существенный запас. Обычно можно обойтись 8мм при шаге 150мм или 10мм с шагом 200мм. Даже это армирование едва ли будет работать на пределе. Полезная нагрузка принята на уровне 300кг/м2 – в жилье её может сформировать, разве что, крупный шкаф полностью заполненный книгами. Реально действующая нагрузка в жилых домах, как правило, существенно меньше.

Общее требуемое количество арматуры легко определить исходя из усредненного весового коэффициента армирования 80кг/м3. То есть для устройства перекрытия площадью 50м2 при толщине 20см (0,2м) понадобится 50*0,2*80=800кг арматуры (примерно).

При наличии сосредоточенных или более существенных нагрузок и пролетов, применять указанные в данной статье диаметр и шаг арматуры для устройства монолитного перекрытия нельзя. Потребуется расчет для соответствующих значений.

Правила расчетов нагрузки монолитной плиты перекрытия

Если взять пример расчета железобетонной монолитной плиты, первая часть включает сбор действующих усилий.

Нагрузки делят по видам:

  • постоянные, которые включают вес строения, состоящий из массы отдельных конструктивных элементов (перегородок, сантехники, коммуникаций);
  • временные — меняют значение в зависимости от присутствия людей, мебели.

Действующая нагрузка должна быть меньше расчетного усилия сопротивления монолитной плиты. Прочность зависит от марки цемента, вида наполнителя. Принимают во внимание высоту монолитного участка и вариант усиливающего армирования. Перекрытие работает не только на сжатие, но на растяжение и изгиб, поэтому ставят сплошные арматурные сетки и применяют продольные стержни для повышения прочности на продавливание.

Расчетом определяют диаметр металлических элементов, марку бетона, рекомендуют модификаторы в зависимости от условий работы. Самостоятельно сделать расчет плиты сложно, т.к. нужно учитывать множество факторов влияния и коэффициентов, поэтому лучше попросить об этом инженеров-конструкторов.

Ссылка на основную публикацию