РАСЧЁТ БАЛОЧНОЙ ПЛИТЫ МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Рубрика: Технические науки

Необходимость армирования

Арматурный каркас – необходимый элемент плиты. Некоторые строители не выполняют эту работу, полагая, что бетонная конструкция способна самостоятельно сопротивляться нагрузочным воздействиям. Чтобы точно знать, для чего требуется армирование плитного фундамента, нужно изучить проблемные вопросы, решаемые данным элементом:

  • каркасная основа придает фундаменту дополнительную прочность, позволяющую выдерживать большие нагрузки по сравнению с обычными цементными плитами;
  • простой бетон способен противостоять сжатиям, но изгибы выдерживает плохо. Стальные арматурные прутья не дают плите согнуться от неравномерной нагрузки, что понижает риски частичной усадки сооружения;
  • армирование плиты фундамента не позволяет ей поддаваться деформированию в процессе вспучивания и движения почвенного состава. Следует заметить, что усиленное фундаментное основание не боится резких смен температурного режима и воздействия грунтовой влаги.

Арматурный каркас увеличивает срок службы не только фундамента, но и всего объекта. Изготовление каркасов регламентировано СНИП, в котором указаны основные требования и размеры прутьев.

Сфера применения

Монолитная железобетонная фундаментная плита — устройство и состав работ

Подобная технология применяется и при монтаже кирпичных объектов или построек, где постоянная влажность превышает 60%. Если внутри дома планируется разместить бассейн, автомойку или мастерскую, то рекомендуется использовать железобетонные конструкции. Монолитный тип более устойчив к коррозии.

Сфера применения

Армированные плиты из бетона нередко выбирают для создания помещений со сложной или неправильной геометрией. Они полезны в случаях, когда нет возможности доставить или произвести монтаж заводских заготовок. Если здание построено без армопояса, из легких блоков, то монолитные плиты перекрытия восполнят недостатки и позволят сэкономить время. Исключение составляют сейсмические участки, грунт со слоями суглинков, супесей и пустот. В таких областях придётся отказаться от армирования монолитного перекрытия.

Cтатический расчет

При расчете из перекрытия мысленно вырезается полоса шириной 1м перпендикулярно второстепенным балкам, которая рассматривается как неразрезная балка, несущая постоянную и временную нагрузку. Постоянная нагрузка включает в себя собственный вес плиты и вес пола.

Тогда полная постоянная нагрузка равна:

Полезная нагрузка, согласно заданию, составляет P=1600 кгс/м2

При обычном расчете неразрезных балок предполагается шарнирное опирание, не препятствующее повороту опорных сечений. Плита же ребристого перекрытия, будучи монолитно связана с балками, не может свободно поворачиваться на промежуточных опорах. Это отражается, главным образом, на изгибающих моментах в сечениях средних пролетов. Для косвенного учета упругого защемления плиты вовторостепенных балках в качестве расчетной постоянной и временной нагрузок принимаем:

Такому перераспределению нагрузки соответствует уменьшение поворота опорных сечений, которое тем самым как бы учитывает упругое защемление плиты на опорах. Плиту рассчитываем как пятипролетную балку. Так как пролетов больше 5, то все пролеты, кроме двух крайних, рассчитываются как третий пролет пятипролетной балки. Таким образом, в плите необходимо найти пять значений изгибающих моментов М1, М2,М3,Мв,Мс. Значения этих моментов можно найти с использованием табличных данных.

Результаты расчета сведены в таблицу:

сечения

б

бgLп2

в

в pLп

M

1

2

3

348.7

B

C

-493.7

ВГР

СГР

-250.1

Моменты на гранях опор определены по формуле:

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Перед тем как использовать программу для расчета перекрытия, надо определиться с материалом конструкции. При частном строительстве используют три основных типа перекрытия:

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Деревянное

Несущими балками при устройстве деревянного перекрытия выступают: брус (бревно), металлический профиль (швеллер, двутавр, уголок) или железобетонные элементы. Балки застилаются досками, образуя плиты перекрытия. Основываясь при вычислениях на строительных нормах, сечение несущей балки определяется путем суммирования её веса и нагрузки эксплуатационной. Примерная нагрузка межэтажного деревянного перекрытия 400кг/ м². Если не предполагается активная эксплуатация данной зоны, например, в случае создания и обустройства чердака или пространства под крышей, принимаемая во внимание нагрузка может быть уменьшена.

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Схема устройства плит перекрытия из дерева

Читайте также:  Отделка деревянной лестницы своими руками

В длину каждой балки из дерева закладывается минимум 24 см, необходимых для её крепления. Важный элемент расчета деревянных конструкций – прогиб балки. Правильные вычисления помогут выбрать оптимальное сечение элемента при заданной длине. Это предотвратит изменение геометрии помещения, и повысит безопасность перекрытия.

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Количество необходимых балок рассчитывается, исходя из монтажного шага. Укладку производят, перекрывая узкий пролет, с интервалом от двух с половиной до четырех метров. В свою очередь, шаг зависит от ширины расположения каркасных стоек.

Железобетонные монолитные

Перекрытия: принцип и важность расчетов

В качестве несущих при устройстве монолитных ж/б конструкций перекрытий в доме используются металлические профили или ж/б балки. Плиты перекрытия формируются из монолитных железобетонных деталей. Это позволяет выдерживать большие нагрузки, перевязывать широкие прогоны.

Расчет монолитного перекрытия в специальной программе

Перекрытия: принцип и важность расчетов

При вычислении нагрузки на двутавровую балку её вес без учета стяжки рассчитывается исходя из значения 350 кг/ м², а учитывая стяжку – 500 кг/ м². Монтажный шаг при укладке принято делать равным 1 метру.

При создании ж/б перекрытия работает правило: длина проема должна быть в 20 раз больше высоты балки. Это допустимый минимум. Высота и ширина ж/б элемента так относится друг к другу, как 7 к 5. При расчете перекрытия также необходимо учитывать вероятный изгиб, геометрию плит, выбор армирования и характеристики бетона. В видео показан процесс расчета монолитного перекрытия.

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Железобетонные сборные

Элементы для изготовления подобных перекрытий имеют стандартные размеры и специальных расчетов не требуют. Необходимо определиться с их количеством и нагрузкой на общее основание строения.

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Предварительный подсчет поможет значительно сэкономить при закупке строительных материалов. Кроме финансовых выгод вычисления нагрузок дадут гарантию безопасности строения.

Если прочность перекрытия не учитывать, постройка может обвалиться и привести не только к дополнительным затратам, но и к ещё более плачевным последствиям. Правильный предварительный расчет – основа безопасности строения.

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Этапы выполнения работ по армированию

Самым важным этапом считается установка опалубки. Для этого можно использовать и древесину, главное – чтобы стойки опалубки закреплялись надежно и прочно. Ведь вес бетона, используемого при проведении такой операции, как армирование монолитного перекрытия, может достигать трехсот килограмм на один квадратный метр перекрытия.

Опалубка включает в себя и защитный слой арматуры, состоящей из прутьев не менее 20 мм в диаметре. Под сетку в опалубке следует уложить специальные опоры. После того, как получившаяся конструкция будет залита бетоном, следует технологическое время выдержки – около четырех недель.

Конструкция считается готовой после полного высыхания. Только после этого ее можно подвергать в полной мере тем нагрузкам, которые использовались в расчетах.

Составляющие монолитной плиты перекрытия

Если говорить подробнее о составляющих, то стандартная схема армирования плиты перекрытия выглядит следующим образом:

Этапы выполнения работ по армированию
  • рабочие стержни в нижней части плиты;
  • рабочие стержни в верхней части;
  • армировка, перераспределяющая нагрузку;
  • подставки из катанки.

Используемые схемы могут иметь и существенные отличия, поэтому профессиональная консультация не помешает, так как иногда сложно бывает самостоятельно рассчитать планируемую нагрузку. Впрочем, вы можете руководствоваться и общими принципами, ведь железобетонные конструкции работают одинаково.

Как правило, нагрузка на такие изделия осуществляется сверху вниз, а затем она равномерно распределяется по всей площади перекрытия. Соответственно, основная часть нагрузки приходится на арматуру, расположенную снизу – сверху плита испытывает нагрузки на сжатие (они хорошо переносятся и просто бетоном, без дополнительного упрочнения). А вот нижняя часть из-за нагрузок на растяжение как раз и нуждается в специальном усилении.

Читайте также:  Железобетонная плита: особенности, свойства, характеристики и размеры

Благо, монолитное армирование железобетонных изделий способно качественно и относительно быстро решить такую проблему. Преимущества этого способа еще и в том, что дополнительно армировать можно как готовые плиты перекрытия, так и монолитные перекрытия, создаваемые на месте.

Разделители арматуры

Между рядами арматурной сетки (нижним и верхним) необходимо установить фиксаторы. Это специальные разделители сетки армирования (вертикальные элементы), они нужны для равномерной установки сеток внутри плиты. Так можно выдержать одно расстояние между двумя сетками. Разделитель можно поставить любой – петля или изогнутый крюк, они тоже располагаются в конструкции с определенным шагом. Схематическое расположение арматуры представляются на чертеже. Все края плиты должны дополнительно содержать усиленную арматуру с Г-образными и П-образными элементами. В местах опоры плиты на балки – особенно.

Если плиты большие монолитные и опираются на балки по периметру, то и дополнительное усиление армированием делается по всему периметру. Нижняя часть испытывает растягивающее усилие, а верхняя, наоборот, только сжимающее. Лучше укреплять нижнюю арматуру (делать ее толще), так как основная нагрузка на растяжение концентрируется именно там. На стандартный пролет плит в 6 метров особые требования не предъявляются, если он больше этой величины (расстояние от одной опоры к другой), тогда нужно пересматривать требования к усилению арматуры (прочности бетонной плиты).

Если размер превышает 6 м, нужно произвести технический расчет всех нагрузок, и только после этого будет видно – армировать дополнительно плиту или нет. Обычно усиление идет в опорных точках плиты (усиление верхних слоев), а середина плиты укрепляется в нижнем слое арматурой.

Расчёт арматуры в столбчатом фундаменте

Фундаменты такого типа армируются, в зависимости от выбранного вида конструкции, либо одним каркасом из вертикальных рабочих стержней, либо с добавлением к каркасу горизонтальной опорной сетки.

Расчёт арматуры столбчатого фундамента.

В качестве рабочей арматуры используют пруты периодического сечения класса АIII диаметром 10-12 мм., в качестве конструктивной – гладкую проволоку диаметром порядка 6 мм. Площадь подошвы столбчатого фундамента, глубина его заложения и количество столбов зависят от вида грунтов, конструктивного решения постройки и величины передаваемой на грунт нагрузки от здания.

Обычно для армирования каркаса достаточно четырёх вертикальных прутков, связанных по вертикали проволокой с шагом 200 мм. В случае же с добавлением сетки подошвы фундамента, её изготавливают из арматуры класса AIII с размером ячейки 20х20 см. Такой относительно некрупный шаг рабочей арматуры обусловлен необходимостью предотвратить продавливание подошвы фундамента его верхней столбчатой частью под воздействием нагрузок. Сетка и вертикальный каркас соединяются между собой гладкой проволокой диаметром 6-8 мм.

При монтаже каркаса в опалубку нельзя забывать о необходимости устройства защитного слоя бетона порядка 25 мм. для обеспечения долговечности конструкции.

Подсчёт необходимого объёма материала прост – количество потребной на один каркас арматуры умножают на количество столбов.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Перекрытие второго этажа по деревянным балкам проводится по той же технологии, что и монтаж подвальных конструкций. Главное отличие межэтажного настила от напольного – наличие двойного чернового пола. При этом нижний черновой пол является потолком 1 этажа и выполняется из досок с меньшим сечением.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Строительство чердачных и межэтажных перекрытий проводится по следующей технологии:

  1. В посадочные гнезда устанавливаются несущие балки.
  2. Снизу с помощью строительного степлера крепятся ветроизоляционная пленка.
  3. Снизу крепится черновой пол.
  4. В ниши между балками выстилается утеплитель. Это может быть минеральная вата, пенополистирол, либо эковата на основе расщепленной бумаги.
  5. Поверх утеплителя настилаются доски и проводится стяжка верхнего чернового пола.

Способы усиления деревянных балок перекрытия

Читайте также:  Как выполнить расчет деревянных балок перекрытия?

Условно технологии усиления балок можно разделить на несколько видов:

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Реставрационные. В данную категорию входят такие способы, как усиление деревянными накладками, металлическими пластинами, обмотка углеволокном, протезирование. Рассмотрим каждый из вариантов более подробно.

Поврежденные балки (сгнившие, надломленные, потенциально слабые) можно усилить с помощью деревянных накладок. Для этого саму балку зачищают наждачной бумагой, либо рубанком и обрабатывают антигрибковым препаратом. С обеих сторон выкладывают брус с меньшим сечением. Конструкцию стягивают с помощью шнуров и прошивают сквозными болтами.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Несущую способность надломленных бревен восстанавливают с помощью металлических протезов по описанной выше технологии. Метизы прикладывают к зачищенной и обработанной балке и затягивают на ряд сквозных болтов.

Углеволокно, наклеенное на поврежденный брус.

Технология восстановления перекрытий с использованием углеволокна отличается простотой и легкостью. Для этого поврежденное место проклеивается несколькими слоями углеродного материала.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

Протезирование с помощью металлических протезов и накладок.

Протезирование применяется для повышения прочности и износостойкости мест стыка бруса со стеной. Именно здесь из-за максимального давления чаще всего проявляются последствия коррозии и износа. Предупреждающие меры принимаются на этапе первичного монтажа конструкции. Металлические накладки пришивают с помощью болтов к шипу бруса. Усиленную конструкцию устанавливают в гнездо. Аналогом накладок является металлический протез. Его засверливают в тело балки и устанавливают в небольшое отверстие в стене.

Реконструкционная категория включает такие методы, как:

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам
  • установка опор (колон, вертикальных балок);
  • монтаж дополнительных балок.

При недостаточной несущей способности бруса его часто усиливают вертикальными опорами. Монтаж сваи позволяет перераспределить давление с балки на опору. Данная технология наиболее популярна при ремонтных работах на чердаках и под полом.

Устройство межэтажных перекрытий по деревянным балкам

При метровом шаге увеличить несущую способность деревянных балок перекрытия можно с помощью дополнительных брусьев. Для этого производится полный демонтаж перекрытия и установка бруса с шагом в 50 см.

Перекрытия из бетона

Высота подставки 100 мм, при толщине плиты 200 мм. Устанавливаются подставки с шагом 800-800 мм в шахматном порядке.

На торцах плиты устанавливают «П» образные детали из арматуры диаметром 10 мм (класс А400С). Они служат для усиления краев перекрытия. Длинна верхней и нижней части 400 мм, высота 140 мм, как показано на рисунке (при толщине плиты 200мм).

Сетка из арматуры должна перекрывать кирпичную стену не менее чем на 15 сантиметров, а газобетонную – на 25 сантиметров. Расстояние от торцов стержней до вертикальной опалубки, должно составлять так же – 25 мм.

Для соблюдения нужного расстояния нижней сетки от опалубки, в зоне пересечения прутков, под нее вставляют фиксирующие элементы из пластмассы, с расстоянием между ними в 1 метр.

Разновидности перекрытий

Горизонтальные плиты перекрытия главным образом необходимы для обеспечения разделения этажей конструкции. При этом одна сторона такой платформы служит полом для одного этажа, а другая — потолком. Перекрытия классифицируются по назначению:

  • Цокольные. Такие плиты отделяют первый этаж здания от подвала.
  • Межэтажные. Данные платформы перекрытия разделяют этажи здания на различные уровни.
  • Чердачные. Плиты перекрытия в этом случае отделяют то пространство, которое располагается под кровлей здания и остальную жилую часть здания.

Кроме того, плиты перекрытия имеют отличия еще и в зависимости от технологии изготовления:

  • Монолитные. Такие платформы отливаются прямо в месте их расположения и установки. Их особенностью является армировка стальными прутьями.
  • Сборные. Такие конструкции производятся на заводе, установка их осуществляется посредством использования отдельных элементов.
  • Сборно-монолитные. Особенностью конструкции является структура, которая состоит из пустых внутри блоков и облегченного варианта балок из металла.

Армирование монолитных плит следует проводить в домах, которые выстроены из кирпича или бетонных блоках ячеистого типа.