Расчет пошагово
В автоматическом режиме выполнить расчет плиты перекрытия для жилого здания поможет онлайн-калькулятор – нужно только ввести геометрические размеры конструкции и марку используемого бетона. Вычисление производится на основании нормативных параметров и нагрузок, которые регламентированы СНиП 2.01.07-85.
Методику самостоятельного определения параметров рассмотрим ниже.
Определение расчетной длины плиты
Основными понятиями при проектировании геометрии монолитной плиты являются проектная и физическая длина. Под понятием «расчетная длина» следует понимать минимальное расстояние между наиболее удаленными стенами. Из этого можно сделать вывод, что физическая длина будет всегда больше проектной.
Монолитная плита перекрытия может быть однопролетной (опираться по длине только на 2 несущие стены) и многопролетной (опираться на 3 и более стеновые конструкции). Опирание на стены может быть выполнено жестко (с защемлением) и шарнирно.
Рисунок 3. Схема жесткого опирания
Рисунок 4. Схема шарнирного опирания
Рисунок 5. Схема многопролетного монолитного перекрытия
Толщину плиты можно рассчитать по соотношению 1:30 к расчетной площади перекрытия. Обычно она составляет не менее 200 мм.
Предварительное определение класса арматуры и марки бетона
Расчет междуэтажного (межэтажного) перекрытия начинается с определения класса арматуры. Это можно выполнить вручную или выбрать из таблицы на рис. 6.
Рисунок 6. Формула и таблица для выбора класса арматуры
Класс арматуры без расчетов подбирается по значению aR, обозначающему расстояние от центра поперечного сечения прутка до нижнего уровня плиты. С увеличением данного расстояния (его минимальное значение должно быть не меньше диаметра самой арматуры, но и не менее 10 мм) повышается прочность сцепления прутка с бетоном. Также его можно принять по коэффициенту ξR, который высчитываетсяпо формуле, приведенной на рис. 6.
При выборе марки бетона нужно учитывать, что этот материал является неоднородным, поэтому его физико-механические свойства (даже при условии изготовления образцов из одного замеса) характеризуются значительным разбросом.
Важно знать, что при расчетах нужно учитывать и марку бетона, и класс арматуры. При этом сопротивление бетона на сжатие не допускается принимать большим, чем сопротивление арматуры – т.е
в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас.
Как правило, при сооружении перекрытий в жилых зданиях применяются бетонные смеси марок М250-М350 (В20-В25). Для армирующего каркаса обычно применяется арматура А400 или А500.
Определение нагрузки на плиту
Расчет бетонной плиты перекрытия всегда направлен на определение распределенной нагрузки. Для этого нужно просуммировать собственный вес горизонтальной конструкции и вертикальные нагрузки.
Масса будущей плиты толщиной 200 мм определяется с учетом плотности бетона и, как правило, составляет в пределах 500 кг/м2. Согласно строительным нормам нормативные нагрузки от вышерасположенных строительных конструкций на перекрытие в зданиях жилого типа принимаются равными от 200 до 800 кг/м2 – берем среднее значение в 500 кг/м2. В результате получаем общую распределенную нагрузку 1000 кг/м2.
Основные принципы того, как рассчитать плиту перекрытия, рассмотрены в следующем видео:
https://youtube.com/watch?v=RuDe63IZOGI
Максимальное изгибающее напряжение всегда приходится на центр монолитного перекрытия, которое опирается на стены по контуру. Для расчета изгибающего момента нужно воспользоваться формулой, приведенной на рис. 7.
Рисунок 7. Воздействие изгибающего момента и формула для его расчета
Пример расчета изгибающего момента, воздействующего на монолитную плиту перекрытия при пролете длиной 6 м:
Ммах=(1000×62)/8=4500 кг/м
Подбор сечения арматуры
Для создания армирующего каркаса применяется рифленая арматура. Согласно строительным нормам диаметр прутков выбирается не менее 10 мм для двухрядной и 12 мм для однорядной вязки в зависимости от длины перекрытия. Размер ячеек сетки подбирается 200х200 мм или меньше, но в этом случае увеличится общий вес монолитной конструкции.
Фото 8. Внешний вид армирующего каркаса
При соединении опалубки с каменной стеной армирующий каркас применяется несколько способов, показанных на рис. 9
Рисунок 9. Способы соединения опалубки с каменной стеной
Перекрытия из железобетонных балок
Такие перекрытия монтируются на пролетах от трех до 7,5 метров. Однако здесь не обойтись без специальной подъемной техники. Вес балок составляет от 175 до 400 килограмм.
Преимуществом использования железобетонных балок является возможность перекрывать большие пролеты. Ну а необходимость применения грузоподъемного оборудования является значительным недостатком.
Железобетонные балки укладываются на расстоянии 600-1000 мм. Заполнение межбалочного пространства устраивают в виде легкобетонных плит или пустотелых легкобетонных блоков (при дощатых полах или паркетных используют плиты, а при полах из линолеума или паркету по бетонному основанию — пустотелые блоки).
Возведение монолитного перекрытия по профнастилу
Проектируя монолитное перекрытие по профнастилу, нужно соблюдать правила и требования СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» и СНиП -84 «Бетонные и железобетонные конструкции».
Монолитные плиты по профнастилу используются при строительстве многоэтажных общественных и производственных зданий с широким диапазоном нагрузок, если пролет и шаги конструкций нестандартны, большом количестве отверстий и проемов, во время реконструкции построек и возведения рабочих площадок. Плиты монолитного перекрытия, имеющие один пролет, с внешней арматурой в форме стального профилированного настила, открытой снизу, обладают огнестойкостью в пределах 30 мин, неразрезные плиты конструкции, у которых имеется не один пролет, с расположенной по всей длине пролета верхней арматурой — 45 мин и больше.
Для многоэтажных зданий с широким диапазоном нагрузки используются монолитные перекрытия по профнастилу.
Используемый в качестве арматуры перекрытия профнастил должен иметь защитное покрытие (оцинковку или любое другое), которое сможет обеспечить ему стойкость к коррозионным процессам. Для устройства монолитного перекрытия, которое выполняется по профнастилу, возможно применение тяжелых бетонов на мелкозернистом или обычном заполнителе, а их класс по прочности на сжатие должен быть не ниже В15. Стальные прогоны делаются сварными из прокатной листовой или профильной стали или же из прокатных двутавров.
В основе такого перекрытия лежит монолитная железобетонная плита, которая бетонируется по профнастилу и применяется в роли внешней арматуры после набора бетоном необходимой прочности. Перекрытие может опираться на железобетонные либо стальные прогоны, а также на бетонные или кирпичные стены. Пролет плиты выбирается в диапазоне от 1,5 до 6 м. Возможен больший пролет при возведении временных опор на время бетонирования и набора прочности. Профилированные листы следует стыковать по длине впритык на прогонах, без нахлестки. По ширине профнастил стыкуется с помощью нахлестки боковых граней. В целях местного или общего усиления монолитного перекрытия производится установка вспомогательной арматуры в форме отдельных стержней, сеток и каркасов.
Толщина бетона поверх профнастила не должна быть менее 30 мм, а если в конструкции пола отсутствует бетонная стяжка, то толщина должна быть не менее 50 мм.
Толщина бетонной полки монолитной плиты над профилированными листами определяется через расчет деформации и прочности, а также следуя технико-экономическим соображениям. Ее значение не должно быть меньше 30 мм, а в случае отсутствия бетонной стяжки в конструкциях пола — не меньше 50 мм. Листы профнастила направляют широкими гофрами вниз. Если поперек настила размер отверстия не превышает значение в 500 мм, тогда необходимо усиление монолитной конструкции в виде установки в примыкающие к отверстию гофры продольных стержней арматуры, которые заводятся за оси прогонов, или же в форме поперечных стержней, которые будут окаймлять отверстие, заводя их на два-три гофра за пределы подрезки с каждой стороны. Если величина отверстия поперек гофр профнастила превышает 500 мм, то необходимо предусматривать в конструкции перекрытия по контуру отверстия вспомогательные компоненты балочной клетки, которые переносят нагрузку с ослабленного участка с отверстием на прогоны.
На этапе возведения стальной профнастил является несущей конструкцией. Осуществляя расчет, узнают его жесткость и прочность как для тонкостенного стального изгибаемого элемента, который работает на нагрузку от своей массы настила, массы бетона и монтажных нагрузок, которые включают в себя массу рабочих и оборудования в процессе строительства монолитного перекрытия. Во время эксплуатации несущей конструкцией выступает монолитная железобетонная плита перекрытия, в которой профилированные листы применяются в качестве внешней рабочей арматуры.
Расчет монолитного перекрытия пример
Ручной расчёт требуемого армирования несколько громоздок. Особенно это касается определения прогиба с учетом раскрытия трещин. Нормы допускают образование в растянутой зоне бетона трещины с жестко регламентируемой шириной раскрытия. На глаз они совершенно не заметны, речь о долях миллиметра. Проще смоделировать несколько типичных ситуаций в программном комплексе, выполняющем расчёты строго в соответствии с действующими строительными нормами. Как же произвести расчет устройства монолитных перекрытий?
В расчёте приняты следующие нагрузки:
- Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
- Вес конструкции пола 150 кг/м2.
- Полезная нагрузка 300 кг/м2.
- Вес перегородок (усредненный) 150 кг/м2.
Общий вид расчетной схемы.
Схема деформации плит под нагрузкой.
Эпюра моментов Му.
Эпюра моментов Мх.
Подбор верхнего армирования по Х.
Подбор верхнего армирования по У.
Подбор нижнего армирования по Х.
Подбор нижнего армирования по У.
Пролеты принимались равными 4,5 и 6 м. Продольное армирование задано:
- арматурой класса А-III,
- класс бетона В25,
- защитный слой 20мм
Так как площадь опирания плиты на стены не моделировалась, результаты подбора арматуры в крайних пластинах допускается проигнорировать. Это стандартный нюанс программ, использующих метод конечных элементов для расчёта.
Когда выполняется армирование?
Одним из важных этапов, влияющим на прочностные характеристики, является армирование. Его применяют в обязательном порядке с учетом расчета по конкретному проекту. Армирование монолитного перекрытия может проводиться сварной металлической сеткой с диаметром не менее 3 мм либо вязаной арматурой с диаметром прута не меньше 6 мм.
Стержни арматуры должны соответствовать классу А300-500С, горячекатаные периодического профиля из стали марки 35ГС или 25Г2С. Толщина прутов в некоторых случаях может достигать 16 мм. Исходя из толщины плиты, подбирается оптимальное расстояние между осями арматуры: при размере менее 15 см – ячейки выполняются не более 150 мм шириной; при толщине более 15 см – не более 400 мм.
Технология монтажа по шагам
После всевозможных расчетов первоначально устанавливается форма, как и для всех железобетонных изделий. Так как перекрытия имеют большую площадь и находятся на высоте, опалубка будет иметь вид стола, главное требование для которого – надежность основания.
Существуют три вида опалубки:
1. Инвентарная – представляет собой заводскую модель из устойчивых треножных стоек, деревянных балок и ламинированной фанеры. Это профессиональное оборудование стоит немалых денег и применяется в основном в многоэтажном строительстве; в частных случаях доступно в аренду.
2. Самодельная – подразумевает использование подручных средств для формирования «стола». Достаточно трудоемкий процесс, требующих дополнительных навыков плотника.
3. Комбинированная – различные сочетания инвентарной опалубки и пиломатериалов.
После монтажа опалубки производится армирование плиты. Изначально железные пруты привариваются к выпущенным из армопояса концам арматуры. Так образуется сетка с необходимой величиной ячеек. Пруты в местах соединения связывают между собой вязальной проволокой диаметром 1,2-1,5 мм.
При планируемых повышенных нагрузках целесообразно создание двух параллельных арматурных сеток. Немаловажный момент – размещение арматуры на требуемое расстояние по высоте, для этого используют специальные железные фиксаторы диаметром 10 мм.
Далее следует этап бетонирования, допускается применение бетонного раствора марки М300-М400, с классами прочности В15, В20 и В25 и морозостойкостью F50
Здесь важно соблюдать непрерывность всего процесса, в противном случае существует риск образования холодного шва, что скажется понижением прочности такой плиты. Обязательно использование в работе вибраторов – глубинного или поверхностного – это сможет увеличить прочностные характеристики на 40 %. Монолитное железобетонное перекрытие пригодно к дальнейшей эксплуатации не раньше 30 дней после окончания бетонирования
Монолитное железобетонное перекрытие пригодно к дальнейшей эксплуатации не раньше 30 дней после окончания бетонирования
При этом снятие опалубки необходимо проводить с особой осторожностью, учитывая, что процесс производится на высоте
Особенности плитных фундаментов
К явным преимуществам плитных фундаментов (о плюсах и минусах плитного фундамента) можно отнести следующее:
- простота конструкции;
- высокая степень долговечности: железобетонный монолит может простоять более сотни лет без разрушительных изменений;
- способность быстро перемещаться в ответ на подвижки грунтов, сохраняя при этом устойчивость надземной части строения и пр.
К основным недостаткам плитного фундамента можно отнести его высокую стоимость. Кроме того, с момента его возведения и до начала строительства здания или сооружения должно пройти достаточно много времени – пока бетон не достигнет технологически оправданного показателя прочности.
Еще один минус – для выполнения работ по заливке бетона необходимы определенные погодные условия.
Несмотря на довольно обширный перечень недостатков, плитный фундамент является едва ли не самым надежным. Но данное утверждение справедливо лишь при одном условии — если правильно произведен расчет толщины плиты фундамента.
На чем основывается расчет железобетонных конструкций?
Для определения материалоемкости и расчета плиты перекрытия на дом можно воспользоваться калькулятором, но лучше поручить эту работу квалифицированным специалистам. Правильно рассчитать все необходимые параметры конструкции и воздействующие на нее нагрузки без наличия профессиональных навыков и знаний очень сложно.
Рисунок 2. Конструктивная схема монолитного перекрытия
При расчетах нужно выполнить следующее:
- определить геометрические параметры монолитной плиты, марку бетона и класс арматуры;
- высчитать нагрузки на конструкцию;
- вычислить предельный изгибающий момент;
- подобрать сечение арматуры.
Конструктив и параметры плит
Размеры плит перекрытия
Плита перекрытия — это плоская конструкция, монтируемая по горизонтали и разделяющая этажи между собой. Номинальные габариты равны расстоянию между координационными осями здания, а фактические размеры отличаются. разница между номиналом и фактическими параметрами — это необходимый для монтажа технологический зазор.
Сплошные
Плоская плита с постоянным сечением, нижняя поверхность которой подготовлена под покраску, а верхняя рассчитана под финишную отделку полов. Плита выпускается толщиной 120 мм (марка 1П) и 160 мм (марка 2П).
Многопустотные
Плиты с внутренними пустотами призваны снизить вес конструкции и увеличить звукоизоляцию. Если ГОСТ старого образца предусматривал только толщину 220 мм и две величины диаметра пустот (159 и 140 мм), новый стандарт предлагает расширенный перечень типоразмеров.
- 1ПК: 220/159 – опираются на 2, 3 или 4 стороны;
- 2ПК: 220/140 – так же три варианта опирания;
- 3ПК: 220/127 – варианты опирания те же;
- 4ПК: 260/159 – опираются только по двум сторонам;
- 5ПК: 260/180 – опора на 2 стороны;
- 6ПК: 300/203 – тоже с двухсторонней опорой;
- 7ПК: 160/114 – 2 опоры;
- ПГ: 260 мм, пустоты грушевидные;
Важно! Для плит с опиранием на 2 или 3 ребра, длиной считается сторона, которая не опирается на стены. Для плит с опорой по всему периметру, длиной считается наименьшее ребро в плане
ЖБИ серии ПБ толщиной 220 мм формуют на стендах методом непрерывного формования. Размер полостей устанавливается техническими условиями.
Ребристые
Плиты с ребрами жесткости и толщиной 300 мм более устойчивы к нагрузкам, чем сплошные или пустотные. С этой целью на внутреннюю арматуру изделий воздействует предварительное напряжение. Благодаря свойству выдерживать повышенные нагрузки ребристые плиты применяют в строительстве общественных и производственных объектов каркасного типа.
Для этих ЖБ изделий применяется ГОСТ 21506 1987 года, последние изменения в стандарт вносились в 2018 году.
Перечень типоразмеров этих изделий не так велик, как у многопустотных плит.
- П1 – 5650х2985 мм;
- П2 – 5650х1485 мм;
- П3 – 5650х935 мм.
Вес плиты зависит от ее габаритов и типа используемого бетона. Например, трехметровая плита при плотности бетона 2500 кг/м3 весит 3,85 т, а при плотности бетона 2000 кг/м3 плита будет легче почти на 800 кг, то есть 3,08 т.
Вышеуказанный ГОСТ применяется только для изделий, толщина которых 300 мм. Технический регламент для производства 400-миллиметровых плит, которые применяются для возведения исключительно промышленных объектов, указаны в стандарте 27215. Остальные типоразмеры изготовлены либо серийно, либо под конкретный проект.
Конструкция монолитного фундамента
Плитный фундамент имеет следующую конструкцию:
Устройство монолитной плиты фундамента
- Котлован.
- Дренажная система.
- Опалубка.
- Песчаная подушка.
- Слой геотекстиля.
- Щебеночный слой.
- Бетонная подготовка.
- Гидроизоляция.
- Теплоизоляция.
- Арматура.
Котлован
Для устройства фундаментной плиты выкапывают котлован. Размеры котлована в плане должны превышать размеры будущего дома на 1–2 метра. Увеличенные размеры служат для укладки дренажа и устройства отмостки.
Чертеж котлована
Дренажная система
Дренаж служит для отвода поверхностных вод от внешних стен здания. Состоит из системы перфорированных труб и приемного колодца. Трубы укладывают с небольшим уклоном. Для защиты от проникновения песка трубы оборачивают 1–2 слоями геотекстиля.
Дренаж для монолитного фундамента
Опалубка
Для изготовления опалубки используют деревянные доски или водостойкую фанеру. Все элементы соединяют с помощью саморезов и стальной проволоки.
Пример опалубки плитного фундамента
Песчаная подушка
Для устройства песчаной подушки используют крупнозернистый песок. Песок позволяет воспринимать и равномерно распределять усилия на плавающую плиту.
Песчаная подушка под фундамент
Геотекстиль
Между щебнем и песком укладывают слой геотекстиля. Он защищает состав от перемешивания и нарушения дренирующих свойств щебня.
Щебень
Служит для восприятия и передачи усилий на песчаную подушку. Щебень применяют в качестве дополнительной дренирующей системы. Вода при прохождении ослабляет напор и теряет способность к вымыванию песка.
Щебень для монолитного фундамента
Бетонная подготовка
На песчано-щебневое основание укладывают бетонную подготовку. Высота конструкции составляет 50–150 мм. Подготовку выполняют из бетона низких марок.
Бетонная подготовка:
- защищает бетон от утечки цемента;
- равномерно распределяет нагрузку;
- делает удобным монтаж стального каркаса.
Состав бетонного раствора для фундамента
Гидроизоляция
На бетонную подготовку укладывают слой гидроизоляции. В качестве материалов используют полимерно-битумные вещества. Гидроизоляционный материал служит для защиты фундаментной плиты от проникновения грунтовой влаги.
Гидроизоляция фундаментов
Теплоизоляция
Теплоизоляция служит для защиты основания от промерзания. В качестве утеплителя используют экструдированный пенополистирол. Высоту слоя принимают 10–15 см.
На теплоизоляцию укладывают полиэтиленовую пленку. Она служит защитой от проникновения жидких компонентов бетонной смеси в утеплитель.
Схема теплоизоляции плиты фундамента пенополистиролом
Арматура
Опорные элементы зданий армируются стальными каркасами. Сетка изготавливается из ребристых стальных стержней диаметром 12–18 мм. Они связаны в единый пространственный каркас с помощью стальной тонкой проволоки.
Размер ячеек каркаса зависит от величины проектируемых усилий на основание. Размер ячеек определяется расчетным путем и составляет от 10 до 25 сантиметров.
Схема армирования монолитной плиты
Предварительный этап обустройства перекрытия
При любом виде строительных работ есть такие этапы, на которых нельзя экономить. Вот почему обязательно надо иметь проект монолитного перекрытия. Желательно заказать его в проектной организации. Специалисты сделают расчет поперечного сечения перекрытия с учетом действия на него изгибающих моментов и максимальной нагрузки, что даст возможность точно определить размеры монолитной плиты, выбрать марку бетона, сортамент арматуры и количество всех используемых материалов. Это даст вам возможность избежать трат на покупку лишнего материала, а также иметь четкое руководство к проведению этих работ.
Инструкция по раскладке плит перекрытия … Монолитное перекрытие: устройство и …
Безбалочный тип монолитного перекрытия
В основе безбалочной монолитной конструкции лежит сплошная плита, которая опирается на колонны. В таком типе перекрытия по сравнению с ребристым типом упрощается устройство опалубки. Можно придавать разнообразные архитектурные формы монолитным капителям. Толщина плиты принимается в пределах от 1/30 до 1/35 большего пролета. Безбалочные перекрытия дают возможность использовать объем перекрытия и являются экономически выгодней, если пролет не более 6 м с квадратной сеткой колонн и равномерно распределенными тяжелыми нагрузками на монолитное перекрытие. Безбалочный тип монолитного перекрытия более востребован в промышленном и жилом строительстве в случае устройства гладкого потолка.
Расчет монолитного перекрытия пример
Ручной расчёт требуемого армирования несколько громоздок. Особенно это касается определения прогиба с учетом раскрытия трещин. Нормы допускают образование в растянутой зоне бетона трещины с жестко регламентируемой шириной раскрытия. На глаз они совершенно не заметны, речь о долях миллиметра. Проще смоделировать несколько типичных ситуаций в программном комплексе, выполняющем расчёты строго в соответствии с действующими строительными нормами. Как же произвести расчет устройства монолитных перекрытий?
В расчёте приняты следующие нагрузки:
- Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
- Вес конструкции пола 150 кг/м2.
- Полезная нагрузка 300 кг/м2.
- Вес перегородок (усредненный) 150 кг/м2.
Общий вид расчетной схемы.
Схема деформации плит под нагрузкой.
Эпюра моментов Му.
Эпюра моментов Мх.
Подбор верхнего армирования по Х.
Подбор верхнего армирования по У.
Подбор нижнего армирования по Х.
Подбор нижнего армирования по У.
Пролеты принимались равными 4,5 и 6 м. Продольное армирование задано:
- арматурой класса А-III,
- класс бетона В25,
- защитный слой 20мм
Так как площадь опирания плиты на стены не моделировалась, результаты подбора арматуры в крайних пластинах допускается проигнорировать. Это стандартный нюанс программ, использующих метод конечных элементов для расчёта.
Как правильно делать ремонт (распределение нагрузок):
Произведите демонтаж (уберите лишнее) и утилизацию строительного мусора
Это важно, чтобы подготовить фронт работы.
Продумайте и просчитайте пирог полов. Если требуется большой слой, то используйте легкие материалы (пеноплекс, керамзит)
Эти материалы не дают большую нагрузку на плиту перекрытия и позволяют обеспечить звукоизоляцию.
Перегородки собирайте из легких материалов. Не используйте кирпич для возведения внутренних перегородок – вес кирпичной перегородки (пустотелый кирпич) составляет 200-220 кг/кв.м. Соответственно маленькая кирпичная стена площадью в 10 кв.м будет весить более 2 т.
- Никогда не заливайте слой цементной стяжки более 4 см. Всегда должен быть “пирог” полов: снизу толстые слои легких материалов, а сверху цементная стяжка и тонкий слой самовыравнивающегося наливного пола (0,4 – 0,9 см).
- Учитывайте вес финишных материалов. Натуральный камень может передавать нагрузку от 60 кг/кв.м. Если уже произвели работы и подняли уровень полов, то правильно заменить тяжелые финишные материалы на более легкие, например на керамогранит.
- Следите, чтобы во время ремонтахранение сухих смесей не было организовано в одной точке. Разделите смеси на группы и храните их в разных комнатах.
- Всегда обращайтесь к профессионалам и не экономьте на специалистах. Ремонт не прощает ошибок. Ремонт требует знаний и опыта, никогда не допускайте к работе дилетантов или тех, кто не понимает разницу между М:300 и М:500.
Ссылка на новость: В подъезде жилого дома в Москве обрушились перекрытия
Я очень хочу, чтобы мои советы были полезны вам, а для того, чтобы быстрее всех получать новые статьи можно подписаться на мой канал “Дневник архитектора”
YoutubeInstagram Telegram
