Расчет монолитного перекрытия – учитываем все нюансы

Рис. 1. Схемы расчетных контуров поперечного сечения при продавливании плоских плит из СП 430.1325800.2018

Для чего нужен расчет монолитного перекрытия

От прочности стен зависит надежность всей конструкции здания, и этот факт неоспорим, но не меньшее значение для безопасности проживающих в частном доме (равно как и в многоквартирном) имеют перекрытия. Крепкий пол под ногами – это очень важно для того, чтобы чувствовать себя в помещениях комфортно. Но, если плиты из бетона на этапе проектирования вынуждают придерживаться определенных рамок, поскольку параметры их являются константой, то расчет монолитного перекрытия, наоборот, приходится делать, исходя из желаемой планировки дома. И ошибки при этом крайне нежелательны.

Калькулятор расчета толщины плиты Введите длину перекрытия Введите ширину перекрытия

Любое перекрытие способно выдержать только строго определенную (выраженную в килограммах) нагрузку на квадратный метр. Не зная эту величину, и превысив ее, к примеру, изменяя планировку путем установки перегородок, можно спровоцировать возникновение трещин в структуре бетона. Как следствие, залитое монолитное основание этажа будет ослаблено, и впоследствии может разрушиться. Во избежание расчет нужно делать так, чтобы иметь запас прочности перекрытия, принимая во внимание характеристики используемой марки бетона, диаметр и количество прутков для арматуры, и их суммарный вес.

В некоторых случаях для усиления монолитного наливного основания можно изготавливать схожим образом горизонтальные железобетонные балки под перекрытием, которые будут играть роль ребер жесткости. Для их расчета нужно лишь заранее определить габариты, которые складываются из высоты, ширины и длины. В этом и состоит основная разница между балкой и перекрытием, для расчета которого нужно использовать такие параметры, как площадь и толщина бетонной заливки. Далее мы рассмотрим основные нормы, которых следует придерживаться при заливке плит, чтобы их прочность была достаточно высокой.

Основные этапы монтажа

Укладка начинается с расчета и закупки стройматериалов (в идеале – используются данные проекта). Подготавливаются опалубочные конструкции: щиты из толстой влагостойкой фанеры, металла или пластика, брусья и телескопические подпорки (1 шт/м2), оборудование для приготовления, подачи и уплотнения бетона, инструмент для загиба арматуры и специальные подставки. При необходимости по периметру несущих стен закладывается армопояс, такая потребность возникает при возведении перекрытий в доме из газобетона.

Основные этапы включают:

  • Сборку и установку опалубки.
  • Размещение армокаркаса.
  • Заливку монолитной плиты бетоном, уплотнение и выравнивание.
  • Влажностной уход за раствором, укрывание, демонтаж опалубки через 28 дней.

1. Требования к опорам и щитам.

Монтаж подразумевает заливку бетона в герметичную горизонтальную опалубку, предпочтение отдается специальным сборно-разборным конструкциям. Щиты в принципе несложно сделать самому из фанеры толщиной не менее 20 мм (доски лучше не использовать из-за сложностей при подгонке). Обязательным условием является установка телескопических металлических стоек (при возведении перекрытия первого этажа дома они заменяются стационарными опорами). При их отсутствии допускается замена бревнами диаметром не менее 8 см, но следует быть готовыми к проблемам при подгонке уровня.

Для поддержки щитов укладывается ригель – продольный брус сечением не менее 10×10 см, при необходимости опалубка усиливается поперечными элементами (такая ситуация чаще всего возникает при работе с самоделками). Щиты укладывают без зазоров, края плотно упираются в стену. При монтаже вертикальных конструкций учитывается величина захода на несущие системы. Для исключения риска протекания дно застилается пленкой, герметичные заводские разновидности многократного использования смазываются для облегчения процесса снятия. Этап завершается проверкой уровня, отклонения недопустимы.

2. Что нужно учесть при армировании?

Усиление металлом – главное требование технологии. Предусматривается расстояние от края бетона до металла не менее 25 мм. Соединение стыков обвязывается проволокой с сечением 1,2-1,5 мм, сварка не допускается. Для развода сеток используются заранее подготовленные фиксаторы: из стали толщиной не менее 10 мм, с интервалом до 1 м, аналогичные элементы размещаются на торцах. Армирование монолитного железобетонного перекрытия завершается закладкой соединителей, обеспечивающих равномерное восприятие нагрузки на всю систему – через 40 см возле стен, через 70 от нее, с последующим шагом в 20.

3. Нюансы бетонирования.

Главное требование технологии – непрерывность процесса, в идеале раствор заказывается на заводах и заливается с помощью соответствующего оборудования. Рекомендуемая толщина слоя бетона – 20 см, что в большинстве случаев совпадает с высотой самого перекрытия. Минимальная марка составляет М200, с целью усиления теплоизоляционных свойств и облегчения веса часть крупнофракционного высокопрочного наполнителя может заменяться керамзитом, но такой способ требует одобрения специалистами (проверки прочности).

Отверстия для подвода коммуникаций и вентиляционных каналов закладываются до начала заливки, сверление застывшей монолитной плиты относится к нарушениям. Этап завершается обязательным уплотнением бетона с помощью глубинных вибраторов. Правила ухода за поверхностью в целом стандартные, но обильно поливать конструкцию водой нельзя, в отличие от фундамента или вертикальных стен она смачивается более аккуратно.

Читайте также:  Как правильно уложить плиты перекрытия между этажами? /инструкция с фото

Расценки

Стоимость заливки при обращении в профессиональные фирмы варьируется от 4000 до 9000 рублей/м3 (при условии использовании опалубки заказчика). Итоговая величина затрат зависит от выбранной схемы армирования, высоты расположения будущей плиты (от уровня грунта или от отметки предыдущей горизонтальной опоры) и ее толщины, способа размещения (на колонны или несущие стены), общего объема работ. В перечень услуг строительных фирм входит установка и демонтаж опалубочных конструкций, сборка армокаркаса согласно подготовленного заранее проекта (оплачивается отдельно), непрерывное бетонирование и уход за уложенной смесью: полив, укрывание, при необходимости – прогрев. Преимуществом обращения к профессионалам является обязательный контроль качества, проводимый по окончании набора прочности.

К дополнительным затратам при выполнении работ своими руками относят потребность в спецтехнике и тары для поднятия раствора наверх (бадьи-туфельки и крана или бетононасоса). Это не является проблемой при обустройстве сплошных полов на цокольных этажах дома, но в остальных случаях без соответствующего оборудования не обойтись. Это объясняется главным требованием технологии – непрерывным процессом бетонирования, монолитные перекрытия с отдельными латками, застывшими в разные дни, уступают по качеству залитым за один раз. Минимальные затраты при выполнении всех этапов самостоятельно составляют 3200 рублей на 1 м2 при толщине плиты в 20 см.

Основные расчеты и подбор материалов

Для начала следует рассмотреть самый распространенный пример армирования монолитной плиты перекрытия: рабочие пруты в нижней части плиты, рабочие прутья в верхней части элемента, стержни, перераспределяющие нагрузку, катанки и подставки. Естественно, существуют и другие проектные схемы.

Какой бы чертеж не был выбран, необходимо позаботиться о грамотном расчете планируемой нагрузки на бетонную конструкцию. Толщина плиты перекрытия вычисляется исходя из пропорции 1 к 30, следовательно, чтобы рассчитать толщину бетона, следует поделить длину пролета на 30.

Если толщина бетонной конструкции будет превосходить 15 см, придется выполнять двойное армирование. Сетки арматуры должны располагаться одна на другой и связываться специальной проволокой. Минимальный размер ячеи – 15х15 см, максимальный – 20х20 см.

Для того чтобы обеспечить плите хорошую стойкость, лучше всего использовать металлические стержни одинакового диаметра. Дополнительное усиление можно осуществить прутами длинной 0,4-1,5 м. Схема армирования предполагает, что основная нагрузка приходится на нижний ряд стержней, а сжимающая – на верхний ряд. Арматурный каркас для цельной плиты перекрытия необходимо изготавливать на полную длину конструкции, а не на ее часть.

Также не стоит забывать, что требуется использовать опалубку – важный элемент при бетонировании плиты. Для изготовления опалубки можно применять дерево (доски размером 5х15 см) или дешевую фанеру. Главное – надежно зафиксировать опалубочный каркас, так как масса бетонного раствора, применяемого при заливке, может равняться 300 кг на квадратный метр плиты. Наиболее подходящими опорами для такой опалубки считаются телескопические стойки, с которыми очень легко работать. Они обладают высокой несущей способностью (могут выдержать до 2 т), в отличие от деревянных балок, в которых нередко бывают сучки или микроскопические трещины.

Этап 4: Определение предполагаемой нагрузки на плиту

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

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

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

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

q=(400+250+100)1.2=900 кг/м²

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

Сплошная плита

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

Читайте также:  Устройство опалубки монолитной плиты перекрытия

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

Пример армирования плиты перекрытия

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

Вязка арматуры монолитной плиты

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

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

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

Расчет диаметра и количества арматуры

Сечение арматурного материала, используемого для устройства армированного ленточного монолитного фундамента, считается важным показателем, и определять его следует заблаговременно.

Для этого существует определенная методика:

  • длина плиты умножается на ее высоту, чтобы определить ее сечение;
  • вычисляется допустимый диаметр прута, для чего сечение плиты следует разделить на минимальный показатель армирования (в процентах);
  • определяется площадь прутьев в ряду;
  • имея данные по длине плиты и шагу размещения арматурных стержней, определяется их минимальное значение сечения.

Чтобы выполнить расчет количества арматуры, необходимой для армирования, пользуются несложной схемой.

Зная параметры плиты, их делят на значение стандартной ячейки, чтобы уточнить количество стержней. К полученному числу прибавляют дополнительный прут.

Чтобы получить каркасную сетку, потребуется укладка поперечного материала для армирования, так что полученное значение увеличивается в два раза.

Каркас состоит из двух рядов, так что окончательный результат вновь увеличивается вдвое, и у нас получается искомое количество стержней.

Как правило, стальные прутья поставляются шестиметровыми отрезками, поэтому легко определить, сколько погонных метров материала потребуется.

Элементы вертикального соединения определяются аналогично. Для уточнения параметра длины соединительного элемента необходимо знать высоту плиты, от которой отнимаются два расстояния, отделяющие концы арматуры от верхней и нижней поверхности. Остается подсчитать общую длину, сложить все данные и получить окончательный результат.

Как правильно армировать плиту фундамента?

Выполняя укладку арматурного каркаса в опалубочную конструкцию, необходимо рассчитать все таким образом, чтобы каждый прут после завершения заливки бетона, был укрыт двух- трехсантиметровым слоем раствора. Чтобы выдержать нужные расстояния, применяют специальные фиксаторы из пластикового материала или металлические крепления.

Если работы по армированию плиты в 300 мм проводятся в предварительно устроенном приямке, то сроки выполнения монтажа сокращаются, и укладка легко выполняется по нужному месту. Правда, имеется определенный недостаток – появляется риск повредить уплотненную подушку или гидроизоляционный слой.

Армирование плитного фундамента с ребрами рекомендуется выполнять следующим образом:

  • смонтированный нижний ряд выставляется на подпорки;
  • выполняется установка поперечных стержней;
  • собирается верхний ряд, соединения со стойками и нижним поясом выполняются вязальной проволокой.

сечения плиты

Поперечное сечение плиты представлено на рис. 5.

Рисунок 4 – Расчетное сечение плиты

Площадь приведенного сечения плиты:

Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани:

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

Момент инерции приведенного сечения:

Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне:

Момент сопротивления приведенного сечения по верхней зоне:

Расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой грани, до центра тяжести сечения:

Где

Принимаем

Расстояние от ядровой точки, наименее удаленной от растянутой грани, до центра тяжести приведенного сечения:

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне:

Где г= – для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне.

Упругопластический момент сопротивления по сжатой зоне:

Где г=1.5 – для тавровых сечений с полкой в растянутой зоне при bf/b˃2 и hf/h˂0.2.

Как чертить план перекрытий и покрытий

Первое, что необходимо для того чтобы чертить план перекрытий и покрытий, за основу нужно взять план здания без перегородок, внутренних размеров и других элементов. Далее необходимо разместить несущие элементы перекрытий на несущих стенах в соответствии с существующими нормами, к примеру, сборные плиты перекрытий необходимо опирать на две несущие стены с перекрытием в 15 см на каждой стене.

Как чертить план перекрытий и покрытий
Как чертить план перекрытий и покрытий

При раскладке несущих элементов перекрытия, вы увидите, что подбор их ширины также важен, как и длины. Используя разные по ширине плиты, можно избежать образования больших участков недоборов.

Как чертить план перекрытий и покрытий
Как чертить план перекрытий и покрытий

Дело проще обстоит с монолитными перекрытиями, так как под них нет необходимости выбирать плиты из сортаментов сборных элементов. Однако при их использовании необходимо производить расчет арматуры, а также подбирать нужную марку бетона.

Как чертить план перекрытий и покрытий
Как чертить план перекрытий и покрытий

По окончании расположения несущих элементов на стенах здания переходят к нанесению обозначений и размеров. К первым можно отнести обозначения монолитных участков, наименование сборных плит перекрытия, выпуски арматуры и другое. Наносимые размеры существенно не отличаются от размеров на плане дома. Они показывают расстояние между осями, габаритные размеры и расстояние по контурам.

Как чертить план перекрытий и покрытий
Как чертить план перекрытий и покрытий

Как чертить план перекрытий и покрытий

Перемычки

Один из разделов модуля Project Studio CS Конструкции предназначен для подбора и проектирования перемычек над стандартными проемами в зданиях и сооружениях, а также для маркировки перемычек на чертежах и автоматического получения ведомостей и спецификаций по использованным перемычкам. Раздел Перемычки содержит редактируемую базу типовых сечений перемычек под проемы в стенах различных толщин, с четвертями и без них, а также базу элементов, которые могут использоваться для реализации выбранного сечения. Инструментарий программы позволяет проектировщику подобрать режим работы под любую технологию проектирования.

Читайте также:  Использование плит перекрытия для возведения фундамента дома

Основная работа по созданию и подбору перемычек осуществляется в универсальном многостраничном диалоговом окне. На закладке Проем этого диалога (рис. 18) выполняется подбор нужного сечения из базы сечений или готовой, с заданными параметрами, перемычки под проем. Параметры проема могут быть получены из чертежа (программа распознаёт как «собственные» проемы, так и те, что выполнены с помощью Autodesk Architectural Desktop) или введены пользователем непосредственно в диалоге. Подбор сечения может выполняться как по всей совокупности параметров, так и по любой их комбинации — для этого достаточно снять флажки у тех параметров, которые не будут задействованы в процессе. Результат отображается в левой части диалогового окна как перечень готовых маркировок или сечений, удовлетворяющих критериям отбора. Дважды щелкнув мышью на одном из вариантов сечения, пользователь может приступать к определению конкретных конструктивных элементов для реализации выбранного варианта. При решении этой задачи следует перейти на закладку Позиции/Сечения (рис. 19).

Левая часть диалогового окна на закладке Позиции/Сечения представляет собой набор сечений (потенциальных перемычек) и готовых номеров позиций (реализованных перемычек), отвечающих критериям, определяемым на закладке Проем. Правая часть окна содержит инструменты управления для решения таких задач, как подбор конкретных элементов сечения перемычки, создание, редактирование и удаление марок (позиций) перемычек, редактирование библиотеки сечений. Программа автоматически определяет количество типов элементов, а также характеристики каждого типа в выбранном сечении и осуществляет в базе данных проекта предварительный подбор реализации для каждого типа. Результат подбора отображается как список возможных значений, из которого проектировщик может в любой момент выбрать наиболее подходящий для конкретных условий. Для ввода данных по нестандартному элементу предусмотрен специальный диалог. Если реализация определена для всех элементов в составе сечения, то на базе этого сечения можно создать новую позицию маркировки: понадобится лишь нажать кнопку Создать позицию. Готовые позиции могут быть использованы для маркирования перемычек одного или нескольких проемов, при этом в программе предусмотрен как режим жесткого связывания проема с маркировкой (для последующего контроля), так и режим свободной расстановки маркировок без привязки к конкретному проему.

Если проектировщика не устраивает ни одно из предложенных программой сечений для новой позиции перемычек, он может, не выходя из программы, создать новое сечение и сохранить его в базе. Разработчики постарались сделать процесс формирования нового сечения максимально простым, удобным и оперативным. Подпрограмма редактора сечений (рис. 20) имеет диалоговое окно с тремя закладками, на каждой из которых решается определенная задача: ввод базовых параметров геометрии сечения, определение состава сечения, присвоение номеров позиции и фиксация положения выносок. Форма верхней части проема с учетом толщины стены и размера четверти отображается как фон при отрисовке сечения, что упрощает контроль расположения элементов. Для отрисовки самих элементов пользователю предоставлена большая библиотека сечений, сгруппированных по типам (перемычки брусковые, фасадные, плитные, элементы металлопроката и т.д.). Существует возможность добавлять вспомогательные графические элементы, которые не имеют позиции и не специфицируются. При нажатии кнопки OK новое сечение, созданное в редакторе, автоматически заносится в базу и становится доступным в программе подбора сечений. Подсчет количества использованных перемычек и формирование типовых табличных форм осуществляются в автоматическом режиме. Информация о составе и сечении всех созданных и использованных позиций перемычек заносится программой в соответствующие колонки ведомостей и спецификаций (рис. 21).