Расчет процента армирования плиты перекрытия

Для того, чтобы несущая способность железобетонного элемента работающего с трещинами в растянутой зоне по стадии разрушения была не меньше несущей способности бетонного элемента работающего до образования трещин устанавливают величины минимального процента армирования сечения в зависимости от площади бетонного сечения элемента, т.е. площадь арматуры в сечении элемента должна быть не менее минимальной площади (). Для изгибаемых элементов минимальный процент армирования сечения= 0,1%.

Какой минимальный процент армирования железобетонных конструкций?

В строительной отрасли широко применяются конструкции из железобетона, надежность и долговечность которых обеспечивает металлический каркас. Он способен воспринимать значительную нагрузку, если правильно подобрать сечение рифленого прута арматуры, а также выдержать расстояние между арматурой и поверхностью бетона в стенах, колоннах, фундаментах и балках. Зная процент армирования, для вычисления которого выполняются специальные расчеты, несложно определить минимальное количество арматуры. Проектируя каркас, важно уметь определять армирующий показатель.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

К плюсам относят:

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

1. Прочность и монолитность (отсутствие швов), и, как следствие – обеспечение равномерной нагрузки на фундамент и несущие стены.

3. Безопасное обустройство балкона без потребности в дополнительных опорах за счет монолитности основной горизонтальной конструкции.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Расчет плиты, составление схемы армирования

В идеале проектирование доверяется специалистам, они помогут подобрать вариант с правильно распределенными нагрузками, оптимальный в плане «надежность-стоимость стройматериалов». Исходными данными для самостоятельного расчета являются размеры перекрытия с обязательным учетом ширины опорных площадок. Толщина монолита выбирается исходя из максимальной величины продольного пролета (рекомендуемое для безбалочных конструкций соотношение – 1:30, но не менее 15 см). Для перекрытий в пределах 6 м минимум составляет 20 см, свыше 6 рассматриваются варианты с усилением их ребрами жесткости. В разновидностях балочного типа учитывается шаг опор (соответственно минимальная высота находится путем его деления на 30).

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Расчет плиты начинается с определения ее собственного веса: средняя плотность железобетона (2500 кг/м3) умножается на толщину перекрытия. Норма временной нагрузки (веса мебели, оборудования и людей) для жилых зданий – 150 кг/м2, с учетом 30 % запаса ее увеличивают до 195-200. Общую, максимально возможную нагрузку получают путем сложения этих величин.

Для проверки сечения арматуры рассчитывается максимальный изгибающий момент, формула зависит от способа распределения веса. Для стандартного безбалочного перекрытия, опираемого на две несущие стены Мmax = (q·l2)/ 8, где q – общая нагрузка, кг/см2, l2 – ширина пролета. Это формула является самой простой, при отсутствии арматуры в зонах максимального сжатия бетона или неравномерном распределении веса она усложняется.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Для проверки сечения арматуры вычисляется коэффициент, учитывающий расчетное сопротивление стройматериалов (справочные величины, зависят от выбранного класса прочности раствора и марки стали). Полученное значение соответствует минимально допустимой площади металла при поперечном разрезе плиты. Оно сравнивается с предварительным, при превышении требуется усиление схемы (снижения шага ячеек или использование стержней с большим диаметром).

Из-за сложности расчет обычно доверяют специалистам, при его пропускании выбирается шахматная схема из двух сеток (нижней и верхней) с шагом ячеек 20×20 см и толщиной стержней в пределах 10-14 мм (горячекатаная сталь). Предусматривается как усиление в центре монолитной плиты, участках с повышенными нагрузками и местах соприкосновения с опорами, так и запас на захождение перекрытия на стены (зависит от прочности стройматериалов – от 150 мм для кирпича до 250 для ячеистых бетонов). Продольные и поперечные прутья по возможности укладываются неразрывными, при нарушении этого условия выполняется их нахлест – не менее 40 см.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Расчёт изгибаемых элементов таврового сечения

с полкой в растянутой зоне

Рисунок 8.3 – К расчёту тавровых сечений с полкой в растянутой зоне

В данном случае полка находится в растянутой зоне. Растянутый бетон в расчёте не учитывают, так как в нём имеются трещины. Поэтому расчёт прочности таких элементов выполняют как прямоугольных сечений с размерами .

3. Расчёт изгибаемых элементов таврового сечения

с полкой в сжатой зоне

Читайте также:  Балка в строительстве: виды, сечения, материал и маркировка

При расчёте изгибаемых элементов таврового сечения с полкой в сжатой зоне в зависимости от положения нейтральной оси возможны два случая расчёта:

— нейтральная ось находится в пределах полки (1 случай);

— нейтральная ось находится в пределах ребра>(2 случай).

1) Определение случая расчёта

Рисунок 8.4 – Схема усилий при определении случая расчёта

изгибаемых элементов таврового сечения

Предположим, что нейтральная ось проходит по низу полки, т.е. вся полка сжата и тогда .

Равнодействующие нормальных напряжений в сжатом бетоне и в растянутой арматуре равны:

, .

Плечо внутренней пары сил .

Рассмотрим равновесие элемента (рис. 15) под действием изгибающего момента от нагрузки и внутренних усилий, возникающих в сжатом бетонеи растянутой арматуре.

1. ;

; ;.

Если , то, т.е. нейтральная ось находится в пределах полки и будем иметь 1 случай расчёта тавровых сечений.

Если >, то>, т.е. нейтральная ось находится в пределах ребра и будем иметь 2 случай расчёта тавровых сечений.

Данные уравнения применяют для определения случай расчёта тавровых сечений при решении I типа задач – проверки прочности, заданного сечения элемента.

2.;

; ;.

Выражение представляет собой изгибающий момент, воспринимаемый сжатой полкой.

Если, то, т.е. нейтральная ось находится в пределах полки и будем иметь 1 случай расчёта тавровых сечений.

Если >, то>, т.е. нейтральная ось находится в пределах ребра и будем иметь 2 случай расчёта тавровых сечений.

Данные уравнения применяют для определения случай расчёта тавровых сечений при решении II типа задач – расчёта сечений элемента.

Армирование перекрытия – что нужно знать?

Армирование – прием, который встречается повсеместно. Так делают лестничные ступеньки, бетонные крыльцо, арочные перемычки и, конечно же, монолитные плиты перекрытия. Прием заключается в совмещении двух разных по структуре материалов – бетона и арматуры. Если бетон крепкий, но достаточно хрупкий, то металл, из которого сделана арматура, обладает достаточной эластичностью, чтобы выдерживать колебания и вибрации. Арматура, по сути, является скелетом бетона – без нее он бы очень быстро рассыпался на куски.

Толщина арматуры варьируется в зависимости от сферы применения, при жилом строительстве обычно используют сечение от 8 до 14 мм, тогда как толщина самой плиты предполагается до 150 мм.

Если вы покупаете плиты, учтите, что по структуре поперечного сечения изделия бывают сплошные, ребристые и пустотные. Последние пользуются наибольшей популярностью, поскольку среди их достоинств числится сравнительно небольшой вес, они имеют высокие показатели тепло- и звукоизоляции и достаточно хорошо переносят деформацию. Однако все покупные изделия обладают одним существенным минусом – наличием стыков, которые не всегда совпадают, образуя ступеньки. При создании монолитной плиты вы получаете ровную и однородную поверхность.

Кильсон и перемычки

Схема монтажа плиты перекрытия.

Кильсон и перемычки

Когда кильсон изготовлен из легкого бетона, а каркас с запасом прочности 500 МПа, тогда можно произвести расчет диаметра стержня для продольной арматуры, величина которого составит от 16-32 мм, что зависит от использованного класса бетона. В случае если для изготовления кильсона используют ячеистый бетон (класс В10 и ниже), тогда, произведя расчет диаметра продольной арматуры, можно выяснить, что его величина должна составить до 1,6 см.

Учтите, что для перемычек используют стержни двух диаметров, при этом не учитываются конструктивные балки и плиты перекрытия. В первом ряду, при вязаном каркасе и в углах перпендикулярного профиля, а также в тех местах, где происходит перегиб хомутов, размещают арматуру большего диаметра.

Кильсон и перемычки

Основа продольного каркаса (ненапрягаемого) располагается по сечению перекладины равномерно в три ряда. В последнем (третьем) ряду должно располагаться два и более стержня. В последующем ряду стержни нельзя располагать в просветах. При этом расстояние между отдельными стержнями арматуры не должно быть меньше большего диаметра стержня, а также меньше 2,5 см (нижняя арматура) и 3 см (верхняя).

В плитах нижнюю арматуру необходимо распределить и разместить равномерно (произведя соответствующий расчет), но для этого понадобится уложить больше двух рядов, при этом ее высота должна составить около 5 см. Если места мало, тогда в плитах разрешается размещать стержни попарно, без зазоров. Между стержнями периодического сечения расстояние равно номинальному диаметру, при этом не учитывают ребра и выступы.

Кильсон и перемычки

Особенности армирования фундаментных плит

Схема расположения усилений.

Читайте также:  Монтаж опалубки перекрытий: теория и практика

Монолитную плиту, поперечное сечение которой может быть разной, необходимо армировать в два слоя. Первая сетка располагается в нижней части плиты, вторая – должна идти сверху. Сетки должны располагаться строго в середине бетона. Защитный слой, который создается при помощи опалубки, должен быть от 15-20 миллиметров. Арматура и сетка между собой связываются при помощи специальной вязальной проволоки.

В сетке арматура должна будет полностью цельной, не иметь никаких разрывов, иначе процент разрушенных армированных фундаментных плит будет постоянно расти. Если не хватает длины арматуры, то дополнительные прутья нужно подвязывать с нахлестом, который должен равняться 40 диаметрам самой арматуры. Если, например, армируется перекрытие диаметром в 10 миллиметров, то нахлест необходимо сделать в 400 миллиметров. Все стыки должны располагаться строго в шахматном порядке, в разбежку. Края верхней и нижней арматуры можно связывать между собой П-образным усилением.

Так как процент нагрузки на железобетонную плиту передается сверху вниз, то можно сделать следующий вывод: главной рабочей арматурой является именно нижняя, которая испытывает растягивающие нагрузки. Верхняя, в основном, получает нагрузки на сжатие.

При проводимой процедуре армирования нижняя сетка дополнительно прокладывается между несущими опорами строго посередине. При связке верхней сетки необходимо усиление прокладывать над несущими опорами. Требуется дополнительное усиление в местах большого скопления отверстий разного диаметра. Нижняя сетка усиливается между несущими стенами в проеме.

Верхняя сетка, как правило, усиливается над несущими стенами. Армирование монолитных плит перекрытия в тех местах, где они опираются на колонны, требует создания объемных усилий. Плита перекрытия заливается с помощью бетононасоса. При этом в обязательном порядке уплотняется бетон, для этих целей используется глубинный вибратор. Процесс затвердения бетона сопровождается его усадкой, чей процент возрастает по мере высыхания бетона, что приведет к появлению на его поверхности микротрещин. Именно поэтому на протяжении двух-трех дней после совершения заливки бетоном желательно пролить данную конструкцию обычной водой. Бетон лучше увлажнять путем разбрызгивания, а не прямой струей воды.

Расчет толщины и количества рядов

Армирование перекрытия следует всегда делать с небольшим запасом прочности. В перспективе в здании могут появиться новые элементы интерьера, а число жителей увеличиться в разы.

При разработке чертежа монолитного перекрытия оперируют такими показателями и величинами:

Расчет толщины и количества рядов
  • максимальное расстояние между несущими стенами (см);
  • 30 — постоянная составляющая;
  • 1,2 — специальный коэффициент.

Чтобы получить оптимальное значение, первое число делят на второе, а затем результат умножают на третье.

Пример: 540:30×1,2=21,6 см. Добавить на перспективу еще 1,4 см=23.

Расчет толщины и количества рядов

Количество рядов определяется исходя из того, что по нижнему и верхнему краю металл должен быть не ближе 3-5 см от края бетона. Остается 13 см — оптимальный вариант для 2 рядов арматуры.

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.

Армирование фундаментной плиты

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.

Армирование фундаментной плиты

Диаметр армирования

Армирование фундаментной плиты

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.

Армирование фундаментной плиты

Пример армирования

Армирование фундаментной плиты

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.

Армирование фундаментной плиты

Армирование фундаментной плиты

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

Армирование фундаментной плиты

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.

Армирование фундаментной плиты

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.

Армирование фундаментной плиты

Основные армирующие элементы

Армирование фундаментной плиты

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.

Армирование фундаментной плиты

Зоны продавливания

Армирование фундаментной плиты

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.

Армирование фундаментной плиты

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

Читайте также:  Как стелить изоспан на потолок? (12 фото)

Армирование пустотной плиты

Изготовить пустотную плиту собственными силами практически невозможно, обычно их заказывают на заводе железобетонных изделий. Армирование пустотной плиты перекрытия (чертеж позволяет получить наглядную картину) проводится из стали класса А3, А4. Каркас сваривается из проволоки, стержневой арматуры, иногда с участием толстых канатов, хотя частного строительства это редко касается. При производстве используются тяжелые бетоны. Пустотные плиты для усадебных домов принадлежат к серии .

Если все работы проведены правильно, после снятия опалубки получается ровная, красивая поверхность. Возможные мелкие неровности, оставшиеся от стыков горизонтальных щитов фанеры, легко зашлифовать болгаркой, при организации навесных потолочных конструкций этим этапом можно пренебречь.

О некоторых существенных моментах работы арматуры при разных глубинах опирания плит перекрытия рассказано в видео:

Порядок работ по армированию

Все виды работ делятся на несколько последовательных этапов:

  1. Монтаж опалубки.
  2. Крепление арматуры и сетки.
  3. Заливка бетоном.

Первым делом нужно поставить опалубку. Для устройства опалубки есть свои требования: она не должна деформироваться при заливке бетоном, выдерживать общий вес плиты до полного застывания раствора. Нагрузка при этом огромна, слой бетона в 200 мм весит около 0,5 тонны, и это нагрузка только на 1 м2. Поэтому опалубка должна быть прочной и крепкой. Щитки опалубки можно делать из фанеры в 18-20 мм, а брус размером 100 на 100 мм использовать в качестве стоек, балок и ригелей. Отлично подойдет и профессиональная опалубка для заливки плит. Она уже рассчитана на большие нагрузки, в комплекте есть и телескопические стоечки, которые могут регулировать уровень обрешетки и выдерживать большой вес. Такое оборудование стоит дорого, и если стройка разовая, можно арендовать опалубки и стойки на фирмах или у других строительных организациях.

Схема опалубки есть в любой строительной литературе, но если выбор пал на профессиональную, там будет инструкция вместе с упаковкой. Какую опалубку вы выберете, по сути, не важно, главное проверить все поверхности на горизонтальность и выставить уровень с помощью нивелира, уровня или других приборов. Армирование плит. Перед началом армирования нужно положить на дно фиксирующие элементы − опоры из пластика для защитного слоя, их высота от 25 до 30 мм. Далее параллельно укладываются стержни с равным шагом. Потом устанавливается другой ряд под прямым углом в 90 градусов. При помощи проволоки вязальной связываются разделители сеток вместе с равным шагом. Дополнительно нужно армировать края перекрытий – усилить конструкцию. Поперечные и продольные стержни армирования укладываются последовательно на разделители и П-образные элементы усилений. Верхняя плоскость стержней арматуры должна проходить ниже уровня опалубки в среднем на 30 мм. Арматура в собранном виде должна выдержать вес человека, если каркас жесткий, то и деформаций не будет.