Армирование монолитного перекрытия опертого по контуру: Расчет железобетонной плиты перекрытия, опертой по контуру

Содержание

9.2. Расчет и конструирование плит, опертых по контуру

Плиты, опертые по
контуру, армируют плоскими сварными
сетками с рабочей арматурой в обоих
направ­лениях. Поскольку изгибающие
моменты в пролете, при­ближаясь к
опоре, уменьшаются, количество стержней
в приопорных полосах уменьшают. С этой
целью в про­лете по низу плиты укладывают
две сетки разных размеров, обычно с
одинаковой площадью сечения армату­ры.
Меньшую сетку не доводят до опоры на
расстояние:

l/4
— в плитах, неразрезных и закрепленных
на опоре,

l/4
— в плитах, свободно опертых, где l
меньшая сторона опорного контура.

Сетки
укладывают в пролете в два слоя во
взаимно перпенди­кулярном направлении.
Монтажные
стержни сеток не стыкуются.

Надопорная
арматура неразрезных многопролетных
плит, опертых по контуру, при плоских
сетках в пролете конструируется
аналогично надопорной арматуре балоч­ных
плит. Армирование может осуществляться
также с применением типовых рулонных
сеток с продольной рабочей арматурой,
раскатываемых во взаимно перпендикулярном
направлении (рис. 9.3).

В
первом пролете многопролетных плит
изгибающий
момент
больше, чем в средних, поэтому поверх
основных
сеток
укладывают дополнительные рулонные
сетки
или
дополнительные плоские сетки.

Таблица 9.1

Соотношения между
расчетными моментами в плитах, опертых
по контуру

l2/l1

M2/M1

MΙ
/M
1
и
M
ΙM1

MΙΙ
/M
1
и
M
ΙΙM1

1-1,5

1,5-2

0,2-1

0,15-0,5

1,3-2,5

1-2

1,3-2,5

0,2-0,75

Если плита имеет
один или несколько свободно опер­тых
краев, то соответствующие опорные
моменты принимают равными нулю.

1 –
колонна; 2
– плита;
3

балка; 4
– ребра;
5 – пролетная
рулонная сетка; 6
– над-опорная
сетка углов плиты

Рис.
9.3. Конструктивное
решение ребристых перекрытий с плитами
опертыми по контуру (а,
б, в), армирование
плит плоскими (г) и рулонными (д)
сетками,
а также схемы нагружения балок (е)

Расчетные
пролеты l1
и l2
принимают равными рас­стоянию (в
свету) между балками или расстоянию от
оси опоры на стене до грани балки (при
свободном опи­сании).

В плитах, окаймленных
по всему контуру монолит­но-связанными
с ним балками, в предельном равновесии
возникают распоры, повышающие их несущую
способ­ность. Поэтому при подборе
сечений арматуры плит из­гибающие
моменты, определенные расчетом, следует
уменьшить на 10…20%.

Сечение арматуры
плит подбирают как для прямо­угольных
сечений. Рабочую арматуру в направлении
меньшего пролета располагают ниже
арматуры, идущей в направлении большего
пролета. В соответствии с та­ким
расположением арматуры рабочая высота
сечения плиты для каждого направления
различна и будет отли­чаться на размер
диаметра арматуры.

9.3. Расчет и конструирование балок

Нагрузка
от плиты на балки передается по грузовым
площадям в виде треугольников или
трапеций (рис. 9.4).

Рис.9.4. Расчетные
схемы и армирование балок ребристых
перекрытий с плитами опертыми по контуру

Для
определения этой нагрузки проводят
биссектри­сы углов панели до их
пересечения.
Про­изведение
нагрузки

(на
1 м2)
на соответствующую грузовую площадь
даст полную нагрузку на пролет балки.
загружённой с двух сторон
панелями:

Для балки пролетом
l1:

(9.1)

Для балки пролетом
l2:

(9.2.)

Кроме
того, следует учесть равномерно
распределен­ную нагрузку от собственного
веса балки и части пере­крытия с
временной нагрузкой на ней, определяемой
по грузовой полосе, равной ширине балки.

Расчетные пролеты
балок принимают равными рас­стоянию
в свету между колоннами или расстоянию
от оси опоры на стене (при свободном
опнрании) до грани первой колонны. Для
упрощения принимают расчетный пролет
балки равным пролету плиты в свету между
реб­рами (с некоторой погрешностью в
сторону увеличения расчетного пролета
балки).

Порядок подбора
сечения и принцип армирования балки
такие же, как главной балки ребристого
пере­крытия с балочными плитами. На
опорах балки арми­руют седловидными
каркасами, что поз­воляет осуществить
независимое армирование в пересе­чениях
на колоннах.

Лекция
10.

БАЛОЧНЫЕ
СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ

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.

Схема армирования монолитного перекрытия.

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

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.

Добавка в бетон для гидроизоляции.
Монтаж сборно монолитного перекрытия.
Цементный раствор: пропорции. Подробнее>>

Определение параметров плиты

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/м2.

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/см2. Будет применена и арматура, относящаяся к классу AIII. Ее расчетное сопротивление растяжению равно Rs = 355 МПа или 3600 кгс/см2.

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

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 = q1l12/8. 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 = q1l12/8 = ql12/16 = ql22/16. 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 52/16 = 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 = (m12 + m22)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

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.

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 см2. 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 см2 либо 15. 7 см2 по длине плиты.

Основные параметры

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 см2 , 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

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.

Формулы и коэффициенты

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 = ql12/8 = 775 х 52 / 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 см2. 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 см2, 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.

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.

Это значит, что:

  • 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.

Монолитное перекрытие расчет на изгиб

Расчет монолитной плиты перекрытия

Невзирая на высокий ассортимент готовых плит, железобетонные монолитные плиты не утратили своей актуальности, продолжая пользоваться спросом. Особенно актуальным их применение является при строительстве малоэтажной загородной недвижимости, которой характерна индивидуальная планировка с различным размером комнат или в тех случаях, когда для строительства не используются подъемные краны. Такой вариант возведения зданий позволит сэкономить средства на доставке материалов и сократить затраты на монтаж. При этом возрастет время на осуществление подготовительных работ, которые будут связаны с возведением опалубки. Впрочем, этот факт не отпугивает застройщиков, которые не видят трудности в покупке бетона и арматуры. Гораздо сложнее произвести правильный расчет плит перекрытий, определить марку необходимого бетона, вид арматуры, значение действующей нагрузки и прочие связанные с прочностью и надежностью характеристики.

Принцип расчета

Монолитная плита перекрытия представляет собой один из компонентов каркаса здания, который воспринимает на себя вертикальные нагрузки, вступая одновременно в качестве элемента жесткости всей конструкции. Расчет параметров железобетонных конструкций осуществляется в соответствии с регламентом строительных норм и правил СП 52-101-2003 и СНиП 52-01-2003. Процесс ручного расчета конструкций представляет собой ряд этапов, в ходе которых производится подбор таких параметров, как класс бетона и арматуры, поперечного сечения, достаточного для того чтобы избежать разрушения при воздействии максимальных сил нагрузки. В случае использования ПЭВМ находят применение специализированные программные комплексы.

Как показывает практика применения железобетонных плит перекрытия, для упрощения задачи можно пренебречь сложными вычислениями таких величин, как расчет на раскрытие трещин и деформацию, сил кручения и поперечных сил, а также продавливания и местного сжатия. При обычном строительстве в этом нет необходимости, сосредоточив свое внимание на вычислении изгибающего момента, действующего на поперечное сечение.

Характеристики монолитной плиты

Реальная длина плиты может отличаться от расчетного значения пролета, которым принято считать расстояние между стенами, выступающими в виде опор. Стены выполняют функцию поддержки плиты. Таким образом, пролет – это размер помещения в длину и в ширину. Для его измерения можно использовать простую рулетку, с помощью которой можно измерить расстояние между стенами. При этом реальное значение длины монолитной плиты должно быть обязательно больше. В качестве опор для плиты выступают стены, материалом для которых может послужить распространенный кирпич или шлакоблок, камень, керамзитобетон, газо- или пенобетон. Необходимо учитывать прочность стен, которые должны выдерживать массу плиты. В случае с камнем, шлакоблоком и кирпичом можно не сомневаться в несущей способности, тогда как пенобетонные конструкции должны быть рассчитаны на определенную массу. Для примера произведем расчет однопролетной схемы перекрытия с опорой на две стены, расстояние между которыми составляет 5000 мм.

Геометрические размеры толщины и ширины плиты задаются. Как правило, наиболее часто в загородном строительстве применяют плиты толщиной 0,1 м с условной шириной равной одному метру. Принимаем за основу конструкцию с армированием плиты перекрытия при помощи арматуры марки А400 при заливке бетона В20. В дальнейшем плита при расчете рассматривается как балка.

Выбор типа опоры

Во время расчета плита перекрытия может по-разному опираться на несущие стены, в зависимости от типа использованного при их возведении материала. Различают следующие варианты опоры:

  • жестко защемленная на опорах балка;
  • балка консольного типа шарнирно-опертая;
  • бесконсольная шарнирно-опертая балка.

Вид опоры определяет принцип расчета. Рассмотрим пример расчета для наиболее распространенного вида конструкции плиты перекрытия с шарнирно-опертой балкой бесконсольного типа.

Определение нагрузки

В процессе строительства, а впоследствии при эксплуатации на балку воздействую различные виды нагрузок. При расчете нас интересуют, прежде всего, динамические и статистические нагрузки, возникающие вследствие передвижения или давления сил временного характера, вызванного перемещением людей, транспорта, работы механизмов и постоянные составляющие, обусловленные массой строительных элементов. При проведении расчета, для получения необходимого запаса прочности, можно пренебречь разницей между данными видами нагрузок.

По характеру нагрузки дифференцируются на:

  • распределенные хаотически и неравномерно;
  • точечные;
  • равнораспределенные.

При расчете плиты перекрытия достаточно ориентироваться на равномерные нагрузки. Для сосредоточенной нагрузки усилия измеряются в ньютонах, килограммах (кг), либо килограммсилах (кгс).

В случае с равным распределением актуально апеллировать данными о нагрузке, воздействующей на метр. Для жилых домов параметр равнораспределенной нагрузки составляет в среднем 400 Н/м2. При толщине плиты в 10 см ее масса создаст нагрузку около 250 кг/м2, а с учетом стяжки или использовании керамической плитки она может возрасти до 350 кг/м2. Таким образом, нагрузка рассчитывается с коэффициентом запаса в 20%, составляя:

Q = (400+250+100)*1.2 = 900 Н/м

Данная величина нагрузочной способности обеспечит прочность при различных вариациях статических и динамических нагрузок. При наличии лестниц или бетонных маршей опирающихся на плиту перекрытия, необходимо брать в расчет их массу и не упускать из виду динамическую нагрузку во время эксплуатации. Проектировка загородных домов должна предусматривать инсталляцию крупных объектов на плите, например, каминов, масса которых может варьироваться от 1 до 3 тонн. Для обеспечения прочности в таких случаях используется местное усиление – армирование или предусматривается отдельная балка.

Расчет изгибающего момента

Для бесконсольного типа балки при наличии равномерно распределенной нагрузки, которая сосредоточена на опорах шарнирного вида показатель максимально изгибающего момента определяется по формуле:

Мmax = (Q * L²) / 8, где

При расчете имеем:

Мmax = (900*5²) / 8 = 225 кг/м.

Основания для расчета

Для бетонных плит перекрытий сопротивление материала растяжению практически равно нулю. Такой вывод можно сделать на основании анализа и сопоставления нагрузок на растяжение, которые испытывает арматура и бетон. Разница между этими данными составляет три порядка, что свидетельствует о том, что всю нагрузку берет на себя арматурный каркас. С нагрузками на сжатие ситуация обстоит иначе: силы равномерно распределяются вдоль вектора силы. Как следствие, сопротивление на сжатие принимаем равным расчетному значению.

Для выбора арматуры необходимо определить значение по формуле:

ER = 0,8/ 1+RS/700 , где

RS – расчетное значение сопротивления арматуры, МПа.

Имея значение данные о расстоянии между нижней частью балки и центром окружности, сформированной плоскостью поперечного сечения арматуры, ее марку выбирают исходя из таблицы.

Правильный подбор арматуры обеспечит надежное сцепление с бетоном, которое гарантирует предел прочности без деформаций и растрескиваний. При этом максимальное растягивающее усилие арматуры не должно превышать полученное расчетным путем значение.

При армировании на один погонный метр, как правило, уходит не менее чем пять стержней, которые располагаются равномерно на одинаковых расстояниях. Точное число стержней зависит от нагрузки и определяется по СНиП 52-01-2003. Формируется каркас чаще всего из нескольких слоев стержней, которые могут иметь различное сечение. Сетка скрепляется заранее хомутами или фиксируется при помощи сварки. В качестве элементов армирования чаще всего применяется ненапрягаемая арматура Ат-IIIС и Ат-IVС с наличием термического упрочнения.

Таким образом, расчет железобетонной конструкции плиты перекрытия включает в себя следующие стадии:

  • составление схемной реализации перекрытия с компоновкой элементов. При возведении многоэтажек расстояния между колоннами должны быть кратные 3000 мм в диапазоне величин от 6 до 12 метров. Значение высоты одного этажа может находиться в пределах от 3,6 до 7,2 метра с дискретностью 600 мм. Данные условия помогут упростить вычисление и обеспечить стандартный автоматический расчет;
  • прочностный конструкционный расчет монолитной плиты. К расчетной части должна прилагаться графическая часть в виде составленного подробного чертежа, который можно составить самостоятельно или доверить его реализацию специалистам из проектных организаций. При этом необходимо произвести расчет элементов перекрытия и главной балки. Выбор бетона при проектировании осуществляется по классу материала на сжатие по заданной прочности, исходя из норм и табличных значений. Как правило, балка и монолит проектируются из одной марки бетона;
  • в зависимости от архитектурных особенностей строения может понадобиться расчет колонны, а также ригеля или второстепенной балки;
  • на основании всех произведенных расчетов, полученных масс и нагрузок формируется фундамент. Монолитное основание представляет собой подземную конструкцию, с помощью которого нагрузка от здания передается на грунт. Общий чертеж должен отображать конструкцию здания в целом с учетом изображения положения плит перекрытий, несущих стен и основания.

Расчетная часть строительного проекта для любого здания является необходимой документаций, которая содержит информацию о размерах архитектурного объекта, его особенностях, технологии возведении. При этом именно на основе проекта составляется строительная расходная ведомость, в которую включаются необходимые для возведения здания материалы, определяются трудозатраты. А основе расчета осуществляется планирование материалов, этапов выполнения строительных работ, их объемов и сроков. Прочность и надежность здания во многом зависят от правильности расчетов, качества используемых материалов и соблюдения технологии строительства на каждом из отдельно взятых этапов.

Преимущества применения плит перекрытий

Технология возведения перекрытий в виде армированных бетонных плит обладает целым рядом преимуществ, среди которых:

  • возможность сооружения перекрытий для зданий и сооружений с практически любыми габаритами, независимо от линейных размеров. Единственным нюансом являются конструктивные особенности зданий. При слишком большой площади покрытия для устойчивости перекрытий, отсутствия провисаний устанавливаются дополнительные опоры. Для домов и сооружений, стены которых выполнены на основе газобетона для установки плиты железобетонного перекрытия осуществляют монтаж дополнительных опор, изготовленных из стали или бетона;
  • отсутствие необходимости масштабных отделочных работ на внутренней части поверхности, которая, как правило, благодаря технологии монолитного литья имеет гладкую и ровную форму;
  • высокая степень звукоизолирующих свойств. Принято считать, что плита перекрытия толщиной 140 мм обладает высокой степенью шумоподавления, обеспечивающего комфортность проживания в доме для человека;
  • конструктивно данная технология обладает гибкими инструментами для строительства различных архитектурных форм и объектов. Так, например, загородный дом можно с легкостью оборудовать балконом на втором этаже, который будет иметь необходимые размеры и конфигурацию;
  • высокий уровень прочности и долговечности строительной конструкции перекрытии в целом, который обусловлен набором прочностных характеристик армированного бетона.

Делаем железобетонные перекрытия

По мнению участника форума ontwerper из Москвы, монолитные железобетонные перекрытия не так уж сложно сделать своими силами. Он приводит в качестве аргументов общеизвестные и малоизвестные соображения по их изготовлению. По его мнению, делать перекрытия своими руками выгодно по нескольким причинам:

  1. Доступность технологий и материалов;
  2. Удобство и практичность с архитектурной и инженерной точек зрения;
  3. Подобные перекрытия долговечны, пожаробезопасны и обладают шумоизолирующими качествами;
  4. Финансовая целесообразность.

Монолитные работы

Перед тем как заливать бетон ontwerper советует тщательно продумать весь процесс и прежде всего заказать бетон на заводе. Он лучше самодельного – там есть контроль качества и количества наполнителей, улучшающих бетон и долго не дающие ему расслаивается. Состав должен состоять из тяжелых заполнителей, иметь класс прочности В20-В30 (М250-М400), и морозостойкость от F50.

Не ленитесь и проконтролируйте по документам отпускные параметры, класс-марку и время до момента схватывания бетона.

Если вам нужно подать бетон на второй, третий этаж или на большое расстояние то сделать это без бетононасоса вам не удастся, а перекатывание бетона лопатами по бесконечным желобам очень тяжёлое и неудобное занятие.

В зимнее время бетон можно заказать с противоморозными добавками, учитывая, что добавки обычно повышают время набора прочности, некоторые из них провоцируют коррозию арматуры, но это допустимо, если добавка заводская.

ontwerper предпочитает зимой строительство не вести, и вам не рекомендует. В крайнем случае сами раствор не готовьте, воспользуйтесь заводским бетоном.

Монтаж опалубки

Главное назначение опалубки – выдержать массу свеженалитого бетона и не деформироваться. Для вычисления прочности нужно знать, что один 20 сантиметровый слой бетонной смеси давит на квадратный метр опалубки с силой 500 кг, к этому нужно добавить давление смеси при её падении из шланга, и вы поймете, что все элементы конструкции должны быть надёжными.

Для её изготовления ontwerper советует использовать фанеру 18-20мм ламинированную (с покрытием) или простую (но она сильнее прилипает). Для балок, ригелей и стоек опалубки следует использовать брус толщиной не менее 100х100 мм.
После её сборки нужно обязательно проверить горизонтальность всех конструкций. В противном случае в дальнейшем вы потеряете много времени и средств для исправления ошибок.

Армирование

Для этого ontwerper рекомендует призвать на помощь арматуру периодического профиля A-III, А400, А500. В плите перекрытия всегда имеется четыре ряда арматуры.

Нижний – вдоль пролета, нижний – поперек пролета, верхний – поперек пролета, верхний – вдоль пролета.

Пролет – расстояние между опорными стенами (для прямоугольной плиты по короткой стороне). Самый нижний ряд укладывается на пластиковые сухарики, специально предназначенные для этого, их высота составляет 25-30мм. Верхний ряд – перекрывает его поперек и вяжется проволокой во всех пересечениях.

Затем на очереди – установка разделителя сеток – детали из арматуры с определенным шагом, её можно сделать по своему желанию. На разделители – верхняя поперек, – вязать, на нее верхняя вдоль, – вязать проволокой во всех пересечениях. Верхняя точка каркаса (верх верхнего стержня) должна быть ниже верхней грани стенки опалубки на 25-30 мм, или толщина бетона выше верхней арматуры на 25-30 мм.

После окончания армирования каркас должен представлять жёсткую конструкцию, которая не должны сдвигаться при заливке бетона из насоса. Перед заливкой проверьте соответствие шага и диаметра арматуры проекту.

Заливка бетона

После всей подготовки нужно принять и распределить по всей площади бетон, провибрировать его. Лучше всего плиту заливать целиком за 1 раз, если это невозможно, поставьте рассечки – промежуточные стенки внутри контура опалубки, ограничивающие бетонирования. Их делают из стальной сетки с ячейкой 8-10 мм, устанавливая ее вертикально и прикрепляя к арматуре каркаса. Ни в коем случае не делайте рассечек в середине пролета и не делайте их из доски, ППС.

Уход за бетоном

После заливки плиты её нужно укрыть, чтобы предотвратить попадание осадков, и постоянно поливать внешнюю поверхность, чтобы она была влажной. Приблизительно через месяц можно снять опалубку, а в случае крайней необходимости это можно сделать не раньше, чем через неделю и снимать только щиты. Для этого нужно осторожно снять щит, а плиту обратно подпереть стойкой. Стойки поддерживают плиту до её полной готовности, около месяца.

Прочность монолитного перекрытия: расчет

Он сводится к сравнению между собой двух факторов:

  1. Усилий, действующих в плите;
  2. Прочностью ее армированных сечений.

Первое должно быть меньше второго.

Стены на монолитную плиту перекрытия: рассчитываем нагрузки

Произведем расчеты постоянных нагрузок на монолитную плиту перекрытия.

Собственный вес плиты монолитной перекрытия с коэффициентом надежности по нагрузке 2.5т/м3 х 1.2 =2.75т/м3.
– Для плиты 200мм – 550кг/м3

Собственный Вес пола толщиной 50мм-100мм – стяжка – 2,2т/м2 х 1,2= 2,64т/м3
– для пола 50мм – 110кг/м3

Перегородки из кирпича размером 120мм приведите к площади плиты. Вес 1-го погонного метра перегородки высотой 3м 0.12м х1.2х1.8 т/м3 х 3м = 0,78т/м, при шаге перегородок длиной 4м получается примерно 0,78/4= 0,2т/м2. Таким образом приведенный вес перегородок = 300 кг/м2.

Полезная нагрузка для 1-й группы предельных состояний (прочность) 150кг/м3 – жилье, с учетом коэффициента надежности 1.3 примем. Временная 150х1,3= 195кг/м2.

Полная расчетная нагрузка на плиту – 550+110+300+195=1150кг/м2. Примем для эскизных расчетов нагрузку в – 1.2т/м2.

Определение моментных усилий в нагруженных сечениях

Изгибающие моменты определяют на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения– это середина пролета, другими словами – центр плиты.

Изгибающие моменты в квадратной в плане плите разумной толщины, шарнирно опертой – незащемленной по контуру ( на кирпичные стены ) по каждому из направлений Х,Y примерно могут быть определены как Mx=My=ql^2/23. Можно получить некоторые значения для частных случаев.

  • Плита в плане 6х6м – Мх=My= 1.9тм;
  • Плита в плане 5х5м – Мх=My= 1.3тм;
  • Плита в плане 4х4м – Мх=My= 0,8тм.

Это усилия, которые действуют и вдоль и поперек плиты, поэтому нужно проверить прочность двух взаимно перпендикулярных сечений.

Проверка прочности к продольной оси

При проверке прочности к продольной оси сечения по изгибающему моменту (пусть момент положительный, т.е брюхом вниз) в сечении есть сжатый бетон сверху и растянутая арматура снизу. Они образуют силовую пару, воспринимающие приходящее на нее моментное усилие.

Определение усилия в этой паре

Высота пары может быть грубо определена, как 0.8h, где h – высота сечения плиты. Усилие в арматуре определим как Nx(y)=Mx(y)/(0.8h). Получим в представлении на 1 м ширины сечения плиты.

  • Плита в плане 6х6м -Nx(y)= 11,9т;
  • Плита в плане 5х5м – Мх=My= 8,2т;
  • Плита в плане 4х4м – Мх=My= 5т.

Под эти усилия подберите арматуру класса A-III (А400) – периодического профиля. Расчетное сопротивление арматуры разрыву равно R=3600кг/см2. площадь сечения арматурного стержня при диаметре Ф8=0,5см2, Ф12=1,13см2, Ф16=2,01см2, Ф20=3,14см2.

Несущая способность стержня равна Nст=Aст*R Ф8=1,8т, Ф12=4,07т, Ф16=7,24т, Ф20=11,3т. Отсюда можно получить требуемый шаг арматуры. Шаг= Nст/ Nx(y)

  • Плита в плане 6х6м для арматуры Ф12 Шаг=4,07т/ 11,9т=34см;
  • Плита в плане 5х5м – для арматуры Ф8 Шаг=1,8/ 8,2=22см;
  • Плита в плане 4х4м – Ф8 Шаг=1,8/ 5=36см.

Это армирование по прочности по каждому из направлений X и Y, т.е квадратная сетка из стержней в растянутой зоне бетона.

Кроме прочности необходимо уменьшить образование трещин. Для плит домов и жилых помещений пролетом до 6м толщиной 200мм, опертых по контуру (т.е. по четырем сторонам) при любом соотношении а/b можно принимать нижнее рабочее армирование из стержней А III по двум направлениям с шагом 200х200 диаметром 12мм, верхнее (конструктивное) – то же из Ф8, тоньше и меньше не следует.

Все это является частным случаем общего подхода, демонстрирующим специфику задачи, но для её реализации необходимо смотреть глубже и обращаться к специалистам.

Размещено участником FORUMHOUSE ontwerper.

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.

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 ↑

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.

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.

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.

Расчет 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.

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру ↑

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.

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.

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:

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,

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:

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:

    А01 = 0.0745 А02 = 0.104

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

    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.

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.

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.

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.

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:

    Fa1 = 3.845 кв. см; Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

    продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, Sсеч. – 3.93 кв. см; поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, Sсеч. – 2.01 кв.см.

Плоские ребристые перекрытия Расчет и конструирование пан…

Расчет и конструирование панелей.

 

По форме поперечного сечения различает ребристые многопустотные и сплошные панели. Ребристые панели применяют преимущественно в промышленных зданиях. Ширина панелей 1.0…1.8м через 0.1м; высота сечения панелей 25…35см. Многопустотные панели, имеющие гладкие потолочные поверхности, применяют, главным образом, в гражданском строительстве. Наиболее распространены панели с круглыми пустотами шириной 1.4…2.4м через 0.1м, высотой сечения 20…24см. Панели с овальными  пустотами  менее  технологичны в изготовлении и в последнее время применяются редко.

 Сплошные панели могут быть однослойные и двухслойные с верхним слоем из легкого бетона; последние обладают высокими  теплоизоляционными свойствами, малой звукопроводностью и применяются в чердачных перекрытиях

 

 

Монолитные ребристые перекрытия с балочными плитами.

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, второстепенных балок и главных балок, которые бетонируются вместе и представляют собой единую

 

конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные — на главные балки, опорами которых служат опоры и стены. Проектирование монолитного перекрытия включает в себя компоновку конструктивные схемы, расчет плит, второстепенных и главных балок и их конструкции. Главные балки располагаются параллельно продольным стенам, или перпендикулярно им и имеет пролет 1 =6…8м.

Пролет второстепенных балок 2 = 5…7м, плит  =1,5…3м. Перекрытия выполняют из бетона класса В15 и армируют арматурой класса Вр-1, В-1 и стержневой арматурой класса АI, АII, АIII.

 

Расчет и конструирование балочной плиты.

Различают  плиты монолитных перекрытий балочные и опертые по контуру. Балочные имеют отношение сторонL1/L2 >2; опертые по контуру L1/L2 £2. Балочные плиты работают в одном более коротком направлении. В другом (длинном) направлении изгибающие моменты так малы, что ими можно пренебречь. В плитах, опертых по контуру, необходимо учитывать изгиб в обоих направлениях. В ребристых направлениях более часто встречаются балочные плиты. Для расчета таких плит выделяют полосу шириной 1м и рассматривают её как неразрезную балку, опертую на второстепенные балки и наружные стены. Расчет плиты производят с учетом перераспределения усилий, при этом в целях упрощения конструирования принимают: в первом пролете и на первой промежуточной опоре В средних пролетах и на средних опорах  Расчетное значение средних пролетов принимают равным расстоянию между гранями второстепенных балок ,крайних пролетов(при свободном отпирании одного конца плиты на стену)- расстоянию и гранью ребра балки  и осью опоры на стене  . Площадь арматуры в расчётных сечениях определяют как для прямоугольного сечения шириной в =100см и высотой 

 

 

Армирование многопролетных балочных плит осуществляют, как правило, рулонными сетками при этом принимают непрерывное армирование рулонными сетками с продольной рабочей арматурой (¯ £5мм) и раздельное армирование плоскими или рулонными сетками с поперечной рабочей арматурой. При непрерывном армировании основную арматуру с площадью Аs подбирают по моменту , а в первом пролете и над первой опорой устанавливают дополнительную арматуру Аs подбирая по моменту

  . M=.

Расчёт и конструирование второстепенной балки.

Второстепенную балку рассчитывают как не разрезную конструкцию, опирающуюся на  главные балки и наружные стены, на равномерно распределённую нагрузку(), передаваемую плитой с полосы вf, и нагрузку от сложить.  Массы g2 балки  = ;

Изгиб моментальной и поперечной силы при равных пролётах опередит по формулам: в первом пролёте М1=  ; на первой от края опоре Мв=  ; в остальных опорах и над пролётами М=  ; Qа=0.4; Qв= 0.6; на первой промышленной опоре справа и на всех остальных опорах: Qвч=: где …-расчетный пролет второстепенной балки, принимаемый равным расстоянию в свету м. главными балками, отпирании на наружные стены- расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки.

1.     Плита

2.     Второстепенная балка

3.     Главная балка

4.     Колонна

Размеры сечения уточняют по моменту на первой промежуточной опоре, принимая  , тогда  . Затем унифицируют размеры и подбирают рабочую арматуру в расчётную норму сечения: в первом и средних пролетах- как для такого сечения, на первый промежуточный и средних опорах- как для прямоугольного шириной в.  На действие отрицательных мом-ба в средних пролётах расчёт ведут как для прямоугольного сечения. Расчет поперечного сечения выполняют как для прямоугольного сечения. Расчет поперечного сечения выполняют для 3-х наклоненных сечений: у крайней свободной опоры(на QA) и у первой промежуточной опоры  слева и справа(на Qb.l и QB.ч). Второстепенные балки армируют в пролете плоскими сварными каркасами, а на промежуточных пролетах- двумя одинаковыми рулонными сетками с поперечной рабочей арматуры, раскатываемыми над главными балками. В целях экономии арматуры надопорные сетки смещаются одна относительно другой.

 

 

Расчет и конструирование главных балок

На главную балку передаются постоянные и временные сосредоточенные нагрузки от второстепенных балок, равные их опорным реакциям. Кроме того учитывается собственная масса главной балки.

В расчетном отношении главная балка монолитного ребристого перекрытия рассматривается как нарезная, загруженная сосредоточенными грузами.

Размеры сечения главной балки уточняют по моменту у грани колонны, тогда  6………8)

, так как над главными балками располагается арматура плиты и сеток второстепенных балок.

Расчетное сечение главных балок принимают в полете- тавровое на опоре прямоугольного(так как на опоре возникает изгибистый момент вверху, следовательно эта зона растянута, а бетон на растяжках не работает и полка тавричного сечения в расчете не учитывается).

В пролете главную балку армируют 2…3 плоскими каркасами, соединенными перед установкой в пространственных каркасах при наличии 3-го каркаса его обычно не доводят до грани опоры, обрывая в соответствии с опорой моментов. На опоре главная балка армируется двумя самостоятельными каркасами и рабочей арматурой вверху. На главную балку нагрузка от второстепенной балки передается через сжатую зону последней. Эта нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки, а при необходимости составятся дополнительные сетки.

Монолитные ребристые перекрытия с плитами, опертыми по контуру.

 

Существуют два вида таких перекрытий. В перекрытиях первого вида балки располагаются по осям колонн, шаг которых 4…6м. балки имеют одинаковую высоту поперечных сечений. Соотношение сторон 1…1,5. Перекрытия 2-го типа, называемые клеонными, отличаются более частым расположением балок, отсутствием промежуточных колонн и малыми размерами плит, не превышающими 2м. Перекрытия с плитами, опертыми по контуру, менее экономичны, чем с балочными плитами, при той же сетке колонн, но эстетически они выгладят лучше и применяются для перекрытия зданий общественного назначения: залов… Плита опертая по контуру, работает в 2-х направлениях и армируется связанными сетками, укладываемыми в пролете по низу, а у опор(над балками)- поверху, при пролётах плиты более 2,5м применяют раздельное армирование.

Нижнюю арматуру выполняют из двух сеток с одинаковойплощадью сечения рабочей арматуры в каждом направлении. В целях экономии каждая сетка доводится ло опор, а другая размещается в средней части и не доводится до опор на расстоянии 1/4L1, если плита примыкает к балке, или на 1/8 L1, при свободном отпирании плиты.

Верхняя арматура плиты(над балками) выполняется в виде сеток, у которых рабочие стержни располагаются в направлении, перпендикулярном балке, и заходят в пролёты через один на расстоянии 1/4L1 и 1/6L1.

Вопросы для самопроверки.

1)    Какая конструкция называется балкой?

2)    Какая конструкция называется плитой?

3)    Какие плиты называются балочными? Какие плиты называются опертыми по контуру?

4)    Начертите схему балочной клетки.

5)    Чему равен пролет главных балок?

6)    Чему равен пролет второстепенных балок?

7)    Чему равен пролет плиты?

8)    Чему равна толщина перекрытия?

9)    Из каких составляющих складывается нагрузка на плиту?

10)           Что такое постоянная нагрузка? Как получить нагрузку на 1м2 плиты и пола?

11)           Чему равна грузовая площадь при расчёте плиты?

12)           В каком направлении возникает изгибающий момент при расчёте плиты?

13)           Расчётная схема балочной плиты?

14)           Начертите эпюру изгибающих моментов при наличии балочной плиты?

15)           Выполняют ли расчет прочности по наклонному сечению для плит?  Почему?

16)           Как определить площадь продольной арматуры для плиты? (по изгибающему моменту как для прямоугольного сечения шириной 100см и высотой h? по двум моментам среднего и первого пролета).

17)           Покажите армирование плиты . Чему равен % армирование плит?

18)           Как определить изгибающие моменты второстепенных балок с равными пролётами?

19)           Как определить поперечные силы на плитах второстепенных балок?

20)           В каких сечениях подбирают рабочую арматуру второстепенных балок?

21)           Как передается нагрузка на главную балку?

22)           В каком направлении работают плиты, опертые по контуру?

23)           В чем заключается общий принцип проектирования панелей?

24)           Чему равна нагрузка на 1 м2 панели?

25)           Как определить грузовую площадь нагрузки на единицу длины панели?

26)           Как определить расчётный пролет панели?

Как произвести расчёт прочност

Особенности работы монолитного балочного перекрытия под нагрузкой Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ВЕСТНИК 11/2013

МГСУ_11/2013

УДК 624.07

А.Н. Малахова

ФГБОУ ВПО «МГСУ»

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ МОНОЛИТНОГО БАЛОЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ

Рассмотрено монолитное перекрытие в виде сплошной плиты с межколонными балками в двух направлениях и с размерами ячейки 5,7*8,0 м. Приведено конструктивное решение, показано армирование конструктивных элементов перекрытия. Выполнен приближенный расчет плиты перекрытия по упругой стадии и методу предельного равновесия, а также компьютерный расчет перекрытия. Объяснены причины расхождения результатов. Выявлены особенности работы плиты перекрытия, связанные с параметрами жесткости контурных балок.

Ключевые слова: сплошная плита перекрытия, межколонные балки в двух направлениях, конструктивное решение, расчет перекрытия, расчет плиты, упругая стадия, метод предельного равновесия, компьютерный расчет перекрытия, сравнительный анализ, распределение напряжения в плите.

Монолитные железобетонные перекрытия находят широкое применение при проектировании современных зданий различного назначения. И хотя работа монолитных железобетонных перекрытий достаточно хорошо изучена, исследования их поведения под нагрузкой в нашей стране [1—3] и за рубежом [4—6] в настоящее время продолжаются.

Одним из видов монолитного балочного перекрытия зданий является монолитное перекрытие с контурными балками.

При выполнении упрощенного расчета таких перекрытий система балок считается основной несущей конструкцией, а плиты опираются на систему балок. Расчет монолитных балочных перекрытий с использованием программного комплекса для проектирования строительных конструкций учитывает совместную работу конструктивных элементов перекрытия и может показать иное распределение усилий в элементах монолитного балочного перекрытия под нагрузкой.

В качестве примера монолитного балочного перекрытия с контурными балками в статье рассматривается перекрытие, приведенное на рис. 1, где показана схема расположения и армирования конструктивных элементов монолитного балочного перекрытия и опор-колонн. Монолитная железобетонная плита перекрытия толщиной к, равной 200 мм, опирается на межколонные балки, расположенные в двух направлениях, с размерами поперечного сечения Ь*к = 300*500 мм. В свою очередь, контурные балки опираются на железобетонные колонны с размерами поперечного сечения 300*300 мм. Многослойные наружные стены здания устанавливаются поэтажно на перекрытия.

По современной классификации, приведенной в СП1, рассматриваемое здание является зданием с колонной конструктивной системой, плиты перекрытия сплошные с межколонными балками в двух направлениях.

1 СП 52-103—2007. Железобетонные монолитные конструкции зданий. М., 2007. 18 с.

Рис. 1. Схема расположения и армирования конструктивных элементов монолитного балочного перекрытия и опор-колонн

Расчетная схема плиты при выполнении приближенных расчетов представлена на рис. 2, а, б. Плита рассматривается как жестко заделанная по четырем сторонам. Расчетный пролет плиты, равный расстоянию в свету между балками, в коротком направлении составляет I = 5700 мм, в длинном — I = 7700 мм. Отношение сторон 7,7/5,7 = 1,35 < 2,0, поэтому плита рассматривается как работающая в двух направлениях. Равномерно распределенная нагрузка на плиту принята: q = (£+У) = 11,04 кН/м2, дп = 9,21 кН/м2, дп1 = 9,21 кН/м2 (соответственно расчетное, нормативное и нормативное длительное значения суммарной нагрузки).

ВЕСТНИК

МГСУ-

11/2013

Рис. 2. Расчетная схема и результаты расчета плиты: а — по упругой стадии; б — по методу предельного равновесия; в — с использованием программного комплекса ЛИРА

При расчете плиты по упругой стадии в соответствии с методикой, приведенной в справочнике2, сначала определяется суммарная нагрузка Р = qxl.xl = 11,04×5,7*7,7 = 484,5 кН. Затем с использованием табличных значений коэффициентов определяются моменты в рассчитываемой плите.

М. = 0,0209×484,5 = 10,13 кНм/м;

М. = 0,0115×484,5 = 5,57 кНм/м;

Мj = М = 0,0474×484,5 = 22,96 кНм/м;

Мп = Мп’ = 0,026×484,5 = 12,60 кНм/м.

При этом в таблице выбираются коэффициенты для плиты, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, жесткой заделанной по контуру, с отношением сторон l = l2/l. = 1,35.

В основу расчета по упругой стадии работы конструкции положено рассмотрение двух выделенных из плиты полос, взаимно пересекающихся в середине пролета. В месте пересечения полосы имеют общий прогиб. При выделении полос ближе к балкам-опорам прогиб полос уменьшается, поэтому этот способ определения моментов в плите носит приближенный характер и дает их завышенные величины.

2 Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический : в 2 кн. Кн. 2 / под ред. А.А. Уманского. М. : Стройиздат, 1973. С. 48—49.

При расчете плиты по методу предельного равновесия усилия, действующие в плите, определяются с учетом их перераспределения вследствие развития пластических деформаций бетона и арматуры.

При действии равномерно распределенной нагрузки (д = 11,04 кН/м2) величины моментов определяются из условия равенства работ внешних нагрузок и внутренних моментов.

Сумма пролетных и опорных моментов для прямоугольных плит, работающих в двух направлениях, определяется по формуле 2

П(3/2 -11) = (2Щ + 2М1 + М!) + (2М2 + Мп + М;т),

где п — коэффициент, учитывающий влияние распора на несущую способность плиты.

Считается, что контурные балки стесняют горизонтальные перемещения плит. С возникновением распора несущая способность плит увеличивается на 20 % против расчета без учета влияния распора.

Коэффициент п = 1, если высота поперечного сечения плиты Н < (1/30)/0 и если рассчитывается плита, расположенная в крайних ячейках монолитного перекрытия с контурными балками3.

Для рассчитываемого перекрытия п = 1.

Первоначально вычисляется погонный изгибающий момент М1 кНм/м, для определения которого предварительно задаются значения коэффициентов ортотропии армирования у, у = у:’, уп = уп’. Так как М = А-Я-2, то коэффициенты ортотропии армирования характеризуют не только соотношение арматуры, но также соотношение изгибающих моментов в пролетных и опорных сечениях плиты.

Коэффициенты у, у = у:’, уп = уп’ назначаются по X =7,7/5,7 = 1,35, с учетом способа защемления плиты по четырем сторонам. В рассматриваемом примере приняты коэффициенты ортотропии армирования у = 0,58; у = у = 1,53; Уц = Уп = 1, определенные по рекомендациям, приведенным в пособии по проектированию жилых зданий4.

М ==—‘-‘ = 29,89 *

12 2 + у ! ! ) + 2 + у II +УII )

3,05 91,16 Н

= 9,96 кНм / м.

6,83 + 2,32 9,15 Моменты:

М2 = 0,58х М1 = 0,58×9,96 = 5,78 кНм/м; М = М; = 1,53хМ1 = 1,53×9,96 = 15,24 кНм/м; Мп = Мп’ = 1,0хМ = 9,96 кНм/м.

На рис. 2 приведены значения опорных и пролетных моментов в плите, рассчитанных по упругой стадии (а), по методу предельного равновесия

3 Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. М. : Стройиздат, 1975. С. 16—59.

4 Пособие по проектированию жилых зданий. Вып. 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01—85). М. : Стройиздат, 1989. С. 166—168.

ВЕСТНИК

МГСУ-

11/2013

(б). Минимальные значения усилий в плите получены при расчете по методу предельного равновесия, который учитывает перераспределение усилий в конструктивном элементе вследствие развития пластических деформаций бетона и арматуры.

Расчет плиты, опертой (защемленной) по контуру, с использованием программного комплекса ЛИРА (см. рис. 2, в) был предпринят как для сравнения с двумя предыдущими расчетами, так и для сравнения с расчетом плиты в составе монолитного балочного перекрытия.

При компьютерном расчете монолитного балочного перекрытия (см. рис. 1) плита моделировалась пластинчатыми элементами, а балки перекрытия — стержневыми. Равномерно распределенная нагрузка на плиту принята: q = 11,04 кН/м2, qn = 9,21 кН/м2, qnl = 9,21 кН/м2 (соответственно расчетное, нормативное и нормативное длительное значения нагрузки). Толщина плиты перекрытия — 200 мм, размеры поперечного сечения контурных балок — 300*500 (к) мм.

Расчет выполнялся с использованием программного комплекса ЛИРА (программа ЛИР-ВИЗОР). На рис. 3 представлены изополя напряжений по Мх (а) и изополя напряжений по М (б) в плите с учетом деформации контурных балок для средней ячейки перекрытия, приведены на рис. ‘

зано с несоблюдением при проектировании перекрытия конструктивных требований в отношении назначения размеров поперечного сечения контурных балок.

Размеры поперечного сечения контурных балок назначаются в зависимости от приложенной нагрузки и перекрываемого пролета. На плане монолитного балочного перекрытия (см. рис. 1) показаны пролеты контурных балок и грузовые полосы, с которых собирается нагрузка на балки. Балки, расположе-ные вдоль цифровых осей, менее нагружены и перекрывают меньший пролет,

однако, размеры поперечного сечения балок обоих направлений были приняты одинаковыми, что оказало влияние на работу монолитного перекрытия под нагрузкой: пролетный изгибающий момент вдоль длинной стороны оказался

больше момента вдоль короткой стороны М > М. Увеличение при расчете вых у

соты поперечного сечения балок, расположенных вдоль буквенных осей, привело к перераспределению напряжений в плите. На рис. 4 показаны результаты расчета плиты, опертой на контурные балки с размерами поперечного сечения 300×500 (И) мм и 300×750 (И) мм. Изгибающие моменты в плите М > М.

a б

Рис. 4. Результаты расчета плиты, опертой на контурные балки с размерами поперечного сечения 300×500 (h) мм и 300×750 (h): а — изополя напряжений поМ, кНм/м; б — изополя напряжений по М, кНм/м

При обследовании технического состояния монолитного балочного перекрытия, представленного на рис. 1, были выявлены трещины, свидетельствующие о недостаточном армировании плиты вдоль длиной стороны. Было также установлено, что армирование плиты у нижней грани производилось отдельными стержнями 08А400 в виде вязаных сеток. Причем арматура, идущая вдоль короткой стороны, устанавливалась с шагом 200 мм, вдоль длиной — 300 мм, что, как показали расчеты, противоречило реальной картине распределения напряжений в плите (М>Му) и привело к дефектам в плите монолитного перекрытия.

Таким образом, особенности работы монолитного балочного перекрытия под нагрузкой могут быть связаны с параметрами жесткости контурных балок перекрытия.

Библиографический список

1. Тамразян А.Г. О влиянии снижения жесткости железобетонных плит перекрытий на несущую способность при длительном действии нагрузки // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 7. С. 30—32.

2. Яров В.А., Коянкин А.А., Скрипальщиков К.В. Экспериментальные исследования участка монолитного перекрытия многоэтажного здания // Вестник МГСУ 2009. № 3. С. 150—153.

3. Железобетонные перекрытия с плитой, опертой по контуру / Ю.Б. Потапов, А.В. Васильев, И.В. Федоров, В.П. Васильев // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 3. С. 40—41.

4. Russo G., PaulettaM. Seismic Behavior of Exterior Beam-Column Connections with Plain Bars and Effects of Upgrade. ACI Structural Journal. 2012, March, vol. 109, no. 2, pp. 225—233.

ВЕСТНИК 11/2013

МГСУ_11/2013

5. Lips S., Ruiz M.F., Muttoni A. Experimental Investigation on Punching Strength and Deformation Capacity of Shear-Reinforced Slabs. ACI Structural Journal. 2012, November, vol. 109, no. 6, pp. 889—900.

6. Torsten Welsch, Markus Held. Zur Geschichte der Stahlbetonflachdecke. Beton- und Stahlbetonbau. 2012, vol. 107, no. 2, pp. 106—115.

Поступила в редакцию в сентябре 2013 г.

Об авторе: Малахова Анна Николаевна — кандидат технических наук, доцент, профессор кафедр архитектурно-строительного проектирования и железобетонных конструкции, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 29, 8(495)583-07-65 вн. 17-65, 8(495)287-49-14 вн. 30-35, [email protected], [email protected]

Для цитирования: МалаховаА.Н. Особенности работы монолитного балочного перекрытия под нагрузкой // Вестник МГСУ. 2013. № 11. С. 50—57.

A.N. Malakhova

FEATURES OF MONOLITHIC BEAM FLOOR OPERATION UNDER LOAD

The article deals with a monolithic floor in the form of a solid slab with intercolumn beams arranged in two directions, with cell dimensions 5,7*8,0 m. The article presents a constructive solution: floor slab having a thickness (h) 200 mm is based on contour beam cross-section with the dimensions of 300*500 (b*h) mm. The reinforcement of structural elements of a slab is shown.

The results of simplified floor slab calculation in the elastic stage and by limit equilibrium method are presented. The simplification of the floor calculation due to the separate calculation of beams (the main supporting structure of the floor) and slabs, supported by a system of beams, is offered. It is considered that slabs are firmly fastened on four sides with no displacement of supports.

Also the results of computer calculation of monolithic beam floors are presented, which take into account the operation of structural elements of the floor. In the process of computer calculation of monolithic beam floor the slab was modeled by plate members and floor beams — by axial elements.

The author gives a comparative analysis of the results of simplified calculations and computer calculations of a monolithic beam floor made on the basis of the final stress distribution in the slab. Special features of a monolithic beam slab under the load depend on the parameters of stiffness of contour floor beams.

Key words: solid floor slab, intercolumn beams arranged in two directions, constructive solution, floor calculation, slab calculation, elastic stage, limit equilibrium method, computer calculation of the floor, comparative analysis, distribution of stresses in a slab.

References

1. Tamrazyan A.G. O vliyanii snizheniya zhestkosti zhelezobetonnykh plit perekrytiy na nesushchuyu sposobnost’ pri dlitel’nom deystvii nagruzki [On the Influence of Reducing the Stiffness of Reinforced Concrete Floor Slabs on their Bearing Capacity under Long-term Load]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2012, no. 7, pp. 30—32.

2. Yarov V.A., Koyankin A.A., Skripal’shchikov K.V. Eksperimental’nye issledovaniya uchastka monolitnogo perekrytiya mnogoetazhnogo zdaniya [Experimental Investigations of a Section of the Monolithic Floor of a Multi-storey Building]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2009, no. 3, pp.150—153.

3. Potapov Yu.B., Vasil’ev A.V., Fedorov I.V., Vasil’ev V.P. Zhelezobetonnye perekrytiya s plitoy, opertoy po konturu [Reinforced Concrete Floors with a Slab Supported on a Contour]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2009, no. 3, pp. 40—41.

4. Russo G., Pauletta M.. Seismic Behavior of Exterior Beam-Column Connections with Plain Bars and Effects of Upgrade. ACI Structural Journal. 2012, March, vol. 109, no. 2, pp. 225—233.

5. Lips S., Ruiz M.F., Muttoni A.. Experimental Investigation on Punching Strength and Deformation Capacity of Shear-Reinforced Slabs. ACI Structural Journal. 2012, November, vol. 109, no.6, pp. 889—900.

6. Torsten Welsch, Markus Held. Zur Geschichte der Stahlbetonflachdecke. Beton- und Stahlbetonbau. 2012, vol. 107, no. 2, pp. 106—115.

About the author: Malakhova Anna Nikolaevna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Professor, Department of Reinforced Concrete Structures, Department of Architectural and Structural Design, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected] ru; [email protected]

For citation: Malakhova A.N. Osobennosti raboty monolitnogo balochnogo perekrytiya pod nagruzkoy [Features of Monolithic Beam Floor Operation under Load]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 11, pp. 50—57.

Из чего состоят монолитные ребристые перекрытия с балочными плитами?

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, второстепенных балок и главных балок, которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные — на главные балки, опорами которых служат колонны и стены (рис. 9.5, а).

Проектирование монолитного перекрытия включает в себя компоновку конструктивной схемы, расчет плит, второстепенных и главных балок, их конструирование.

При компоновке выбирают сетку и шаг колонн, направление главных балок, шаг второстепенных балок. Это производится с учетом назначения сооружения, архитектурно-планировочного решения, технико-экономических показателей и т.п. Главные балки располагаются параллельно продольным стенам или перпендикулярно им (рис. 9.5, б, в) и имеют пролет l1 = 6…8 м. Первое решение выгодно при необходимости лучшей освещенности потолка, второе целесообразно при больших оконных проемах и необходимости обеспечить жесткость здания в поперечном направлении. Пролет второстепенных балок l2=5…7м, плит l=1,5…3 м. По экономическим соображениям принимают такое расстояние между балками, чтобы толщина плиты была возможно меньшей, но не менее значений, указанных в § 4.1. Высота сечения второстепенных балок составляет (1/12…1/20)l2, главных (l/8…1/15)l1, ширина сечений балок b = (0,4…0,5)h. Перекрытия, как правило, выполняют из бетона класса В15 и армируют арматурной проволокой классов Вр-I, B-I и стержневой арматурой классов А-II, А-III.

Рис. 9.5. Конструктивные схемы монолитных ребристых

перекрытий с балочными плитами:

1 — плита; 2 — второстепенная балка; 3 — главная балка; 4 — колонна

■ 

Расчет и конструирование балочной плиты. 

Различают плиты монолитных перекрытий балочные и опертые по контуру. В балочных плитах, характеризуемых соотношением ly/lx>2, кривизна плиты и изгибающие моменты от нагрузки значительно больше в поперечном направлении, чем в продольном (рис. 9.6, а). Поэтому изгибом в продольном направлении пренебрегают. В плитах, опертых по контуру, необходимо учитывать изгиб в обоих направлениях. В ребристых перекрытиях наиболее часто встречаются балочные плиты. Для расчета таких плит выделяют полосу шириной 1 м (рис. 9.5, б, в) и рассматривают ее как неразрезную балку, опертую на второстепенные балки и наружные стены. Расчет плиты производят с учетом перераспределения усилий, при этом в целях упрощения конструирования принимают (см. рис. 9.6, б):

в первом пролете и на первой промежуточной опоре

в средних пролетах и на средних опорах

Рис. 9.6. Расчетная схема и армирование монолитных балочных плит

 

Расчетное значение средних пролетов принимают равным расстоянию между гранями второстепенных балок l02 = l2—b, крайних пролетов (при свободном опирании одного конца плиты на стену) — расстоянию между гранью ребра балки и осью опоры на стене l01=l1—0,5b.

В балочных плитах, окаймленных по контуру балками, горизонтальным смещениям опорных сечений препятствует распор Н, возникающий вследствие жесткости этих балок и повышающий несущую способность плиты (см. рис. 9.6, б). Учитывают это явление путем снижения моментов в средних пролетах и на средних опорах на 20%. Площадь арматуры в расчетных сечениях определяют как для прямоугольного сечения с одиночной арматурой шириной b=100 см и высотой hf.

Расчет плит по наклонным сечениям не производят, так как практически всегда соблюдается условие (4.33).

Армирование многопролетных балочных плит осуществляют, как правило, сварными рулонными сетками. При этом для плит с hf=6…10 см обычно применяют непрерывное армирование (рис. 9.6, г) рулонными сетками с продольной рабочей арматурой (d≤5 мм), а для плит с hf>10 см — раздельное армирование (рис. 9.6, д) плоскими или рулонными сетками с поперечной рабочей арматурой. При непрерывном армировании основную арматуру с площадью As подбирают по моменту ql  /16, а в первом пролете и над первой опорой устанавливают дополнительную арматуру ΔAs, подбирая по моменту ΔM=ql  /11-ql /16.

При сложном форме плит, наличии неупорядоченных отверстий, реконструкции возможно применение вязаных сеток.

■ 

Расчет и конструирование второстепенной балки. 

Второстепенную балку рассчитывают как неразрезную конструкцию, опирающуюся на главные балки и наружные стены на равномерно распределенную нагрузку (g1 + v), передаваемую плитой с полосы bf (см. рис. 9.5, б, в), и нагрузку от собственной массы g2 балки q = (g1 + v)bf+g2.

Изгибающие моменты и поперечные силы при равных или отличающихся друг от друга в пределах 20% пролетах определяют с учетом перераспределения усилий по формулам: в первом пролете M1 = ql  /11; на первой от края опоре Мв=ql  /14; в остальных пролетах и над опорами M = ql  /16; QA=0,4ql01; QB,l=0,6ql01; на первой промежуточной опоре справа и на всех остальных опорах QB,r=Q = 0,5ql02, где l0i — расчетный пролет второстепенной балки, принимаемый равным расстоянию в свету между главными балками, а при опирании на наружные стены расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки (рис. 9.7, а).

Для определения отрицательных моментов в пролетах и рационального размещения арматуры по длине второстепенной балки рекомендуется строить огибающие эпюры моментов. При этом учитывают разгружающее влияние главной балки, создающей дополнительное закрепление на опорах [13]. Размеры сечения уточняют по моменту на первой промежуточной опоре, принимая ξ = 0,35, тогда h0 = 1,8  . Затем унифицируют размеры и подбирают рабочую арматуру в расчетных нормальных сечениях: в первом и средних пролетах — как для таврового сечения, на первой промежуточной и средних опорах — как для прямоугольного шириной b. На действие отрицательного момента в средних пролетах расчет ведут как для прямоугольного сечения. Расчет поперечного сечения выполняют для трех наклонных сечений: у крайней свободной опоры (на QA) и у первой промежуточной опоры слева и справа (на QB,l, QB,r).

Второстепенные балки армируют в пролете сварными каркасами, которые доводят до опор элемента и соединяют с каркасами следующего пролета стыковыми стержнями d1>0,5d, заводимыми за грани балки, в каждый пролет на длину не менее 15d1. На промежуточных опорах балки армируют узкими сетками b = 400…600мм или широкими сварными сетками с поперечной рабочей арматурой, раскатываемыми над главными балками. Если сеток две, то они в целях экономии стали смещаются друг относительно друга (рис. 9,7, а).

■ 

Расчет и конструирование главных балок. 

На главную балку передаются постоянные и временные сосредоточенные нагрузки от второстепенных балок, равные их опорным реакциям (без учета неразрезности). Кроме того, учитывается собственная масса главной балки, которую разрешается приводить к сосредоточенным грузам, приложенным в местах опирания второстепенных балок и равным массе участков главной балки между второстепенными балками.

В расчетном отношении главная балка монолитного ребристого перекрытия рассматривается как неразрезная, загруженная сосредоточенными грузами. Изгибающие моменты и поперечные силы определяют с учетом перераспределения усилий. Размеры сечений главной балки уточняют по моменту у грани колонны, тогда h0 = 1,8  ; h=h0+(6…8) см, так как над главными балками располагается арматура плиты и сеток второстепенных балок. Расчетное сечение главных балок принимают в пролете — тавровое, на опоре—прямоугольное. В пролете главную балку армируют 2…3 плоскими каркасами, соединенными перед установкой в пространственный каркас (рис. 9.7, б). При наличии третьего каркаса его обычно не доводят до грани опоры, обрывая в соответствии с эпюрой моментов. На опоре главная балка армируется двумя самостоятельными каркасами с рабочей арматурой вверху.

 

Рис. 9.7. Конструирование второстепенных и главных балок:

1 — второстепенная балка; 2 — главная балка; 3 — колонна

На главную балку нагрузка от второстепенной передается через сжатую зону последней (рис. 9.7, в). Эта нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки, а при необходимости ставятся дополнительные сетки. Длина зоны, в пределах которой учитывается поперечная арматура, воспринимающая опорную реакцию второстепенных балок, определяется по формуле a = 2hs+b (см. § 6.3).

Необходимая площадь рабочей арматуры см. формулу (6.5)]

где F — реакция опоры второстепенной балки; h0 — рабочая высота главной балки.

Программа расчета монолитного перекрытия по профнастилу

Главная » Разное » Программа расчета монолитного перекрытия по профнастилу

Как осуществить расчет перекрытия?

  • 22-12-2013
  • 12190 Просмотров

На сегодняшний день, во время индивидуального строительства домов, при устройстве перекрытий популярным становится монолитное перекрытие по профнастилу. При бетонировании профнастил применяют как несъемную опалубку, а еще с его помощью можно выполнить внешнее армирование. Да и расчет монолитного перекрытия сделать с помощью качественной арматуры несложно.

Во время индивидуального строительства домов, при устройстве перекрытий популярным становится монолитное перекрытие по профнастилу, который обладает относительно небольшим весом при довольно высокой прочности.

Достаточно важный фактор — качественные инструменты и материалы:

  • шуруповерты и саморезы;
  • дрель и сверла;
  • правило;
  • проволока.

Это и несколько видов уровней, плиты, отвес, шнурки, угольники и рулетка. Если вы планируете осуществлять заливку бетона вручную, то воспользуйтесь бетономешалкой и емкостью для раствора. Также вам потребуется обратить внимание на пример расчета.

Преимущества монолитного перекрытия по профнастилу

Если говорить о монолитном перекрытии по профнастилу, то стоит выделить некоторые преимущества: можно применять, какой угодно вид материала, настил служит несъемной опалубкой, значительно снижает нагрузки на основание.

Схема обустройства перекрытия: 1 — Балка перекрытия, 2 — Арматура, 3 — Бетон, 4 — Несущий профнастил ТП-85, 5 — Шуруп (винт) самосверлящий некрашеный.

Что же такое монолитное перекрытие? Какие имеет отличия и плюсы в сравнении со стандартным перекрытием, как осуществить установку его плиты?

Такие перекрытия используются в разнообразных сферах строительных работ: возводят гаражи, террасы и другие постройки. Монолитные плиты по профнастилу — возможность получить по завершении работы высококачественный сделанный потолок. В дальнейшем вам не потребуется проводить какие-либо дополнительные доработки или отделку. При помощи профнастила будет осуществляться армирование.

То, что возможно применять разнообразные профилированные плиты при оснащении перекрытия, необходимо отметить, как достаточно важное преимущество, поскольку сечение вы сможете выполнить даже ребристым. Таким образом, вы значительно повысите прочность и безопасность перекрытия, уменьшите расходы арматуры и бетона при постройке.

В данном случае настил будет выполнять функцию неснимаемой опалубки, к которой в следующем этапе можно выполнять бетонирование или армирование. А вот каркас из металла (металлические колонны и балки) послужит опорой. Благодаря подобной конструкции вы всегда сможете пользоваться легкими строительными материалами низкой прочности. Также все делается быстро при помощи арматуры.

Вернуться к оглавлению

Вариант схемы обустройства перекрытия: 1 – Бетон плиты, 2 – Профлист (выполняет функцию опалубки и несущую функцию совместно с бетонным перекрытием), 3 – Главная балка перекрытия, 4 – Арматурный каркас, 5 – Упоры по главной балке для объединения плиты с профлистом, 6 – Упоры по второстепенной балке для объединения плиты с профлистом, 7 – Противоусадочная сетка.

Стоит заметить, что такая технология существует за счет того, что нагрузки перекрытий, для которых используют профилированный лист, ложатся непосредственно на прочный и безопасный каркас.

Когда будете применять плиты по профлисту, как строительный материал для стен, то можете еще воспользоваться пеноблоком или газоблоком, используемыми для теплоизоляции. Межэтажное перекрытие из профилированного листа обладает еще и другим существенным преимуществом. Чтобы возвести крупное здание, вам потребуется соорудить ленточный фундамент, на стройматериалы для которого нужны существенные затраты.

Однако перенос нагрузки на арматуры, который влечет возможность облегчения стен, может привести к тому, что снизятся нагрузки на фундамент. Таким образом, вы можете и не использовать материалозатратный ленточный фундамент, а подобрать другой вид фундамента (например, колонное основание), на который потратите значительно меньше средств. Что по поводу самой арматуры, то она состоит из специальных стержней.

Вы должны понимать, что в подобном фундаменте все колонны будут воспринимать нагрузки лишь со стороны одной колонны арматуры. В оголовке данной основы вы должны будете выпилить маленький ростверк, а расчет его сечения производите, используя данные толщины стен и предполагаемый шаг между колоннами фундамента.


Проанализировав вышеизложенное, вы сможете сделать вывод, что устройство плиты по листу повлечет значительное снижение затраты на трудовые ресурсы. А еще вы сэкономите время, поскольку процесс постройки здания существенно ускоряется.

Вернуться к оглавлению

Расстояние между балками при укладке непосредственно зависит от вида профилированной плиты, которую вы будете использовать в устройстве перекрытия.

Проектировать монолит по профнастилу рекомендуется выполнять с учетом требований СНиП. Предварительно вы должны включить в планирование расчет плиты и будущего перекрытия. Для данной цели вам потребуется такая информация:

  • размеры сооружения, которое вы планируете возводить;
  • расчет нагрузок, производящихся перекрытием.

Благодаря правильно указанным данным вы сможете определиться с габаритами колонн из металла, баллок, плиты и так далее.

Как правило, такие колонны производят, используя металлические трубы различного сечения. Чтобы произвести блоки зачастую применяют металлические двутавровые балки и швеллеры.

Обратите особое внимание на то, что расстояние между балками при укладке непосредственно зависит от вида профилированной плиты, которую вы будете использовать в устройстве перекрытия. А вот от высоты стеновых профильных листов зависит шаг между балками.

Так как же правильно выполнить расчет монолита? Необходимо заметить, что расчет перекрытия плиты можно выполнить своими руками. Как пример за основание можете взять такие данные: делайте пространство между балками — 3 м, воспользуйтесь профлистом ТП-75 с толщиной 0,9 мм.

Вернуться к оглавлению

  1. У вас получится наиболее качественное крепление арматуры к металлической основе балок, если вы используете саморезы имеющие усиленный бур. Таким образом, вы сможете просверлить швеллеры, даже не используя дрель.
  2. Фиксацию с помощью арматуры необходимо осуществить на всех стыках профилированных листов и перекрывающих балок. Например, если вы укладываете профнастил на 3 балки, то и крепить его требуется в 3-х точках, а если укладку выполняете всего на 2 балки — в 2-х точках.
  3. После того как вы зафиксируете профилированные плиты к балкам, то закрепите их непосредственно в местах стыка. С этой целью можно воспользоваться указанными бронебойными саморезами, однако немного покороче, к примеру, 25-миллиметровыми. Вкручивайте их на расстоянии один от иного на 500 мм. При помощи арматуры вы сможете выполнить работу качественно.
  4. Когда вы правильно осуществите устройство профнастильной плиты, то можете приступать к бетонированию. Если говорить о перекрытиях, то как пример вы должны учитывать их минимальную толщину, которая должна составлять не более 8 см без толщины самой плиты. Процесс бетонирования и армирования осуществляйте, применяя бетон марки М-25.
  5. Перед тем как укладывать бетон, подготовьте высококачественные плиты. С данной целью, в центре всех пролетов, между балками установите временные опоры (в их качестве используйте плиты или палки) от самого пола до профилированного листа. Таким образом, вы предупредите возможность проседания материала под нагрузкой бетона. После высыхания бетонного раствора, опоры (для которых вы применяли плиты или палки) можете убирать.

Вернуться к оглавлению

Что бы предупредить быстрое испарение влаги, через сильный нагрев профилированной плиты при теплей погоде, в период выполнения перекрытия по профнастилу постоянно смачивайте бетон.

Не стоит забывать, что суть профлиста в процессе последующего применения — армирование. Именно по этой причине толщину кладки из бетона необходимо рассчитывать, учитывая прочность и деформацию материала. Например, минимальной прочностью является 30 мм, а если вы не делали бетонную стяжку, то расчет будет составлять 50 мм. Профилированные плиты требуется укладывать гофрами вниз. Если размер отверстия поперек материала составляет около 500 мм, то необходимо усилить перекрытие в качестве продольных стержней. В иной ситуации по контуру отверстия предусматривайте элементы балочной арматуры. Как правило, это необходимо для переноса нагрузки с ослабленной плиты на прогоны.

Предварительно определите нужную протяженность листов профнастила, для этого берите в расчет опирание на 3 балки. Именно так вы сможете предусмотреть прогибы плиты в период эксплуатации.

Процессы бетонирования и армирования осуществляйте в один заход: покрывайте площадь за один день, в ином случае вам потребуется выполнять работу по пролетам.

Немаловажно заметить, что если вы делаете укладку бетона в 2-3 захода, то учитывайте, сколько дней высыхала та или иная территория. В таком случае лишние опоры из-под пролетов с высохшим материалом будут вовремя устранены. Кроме того, учитывайте, что 90% прочность у бетона будет по истечении 10 суток с момента укладки (если погода теплая). Например, в холодное время года бетонные плиты высыхают около 30 дней.

Если погода теплая, то в период выполнения перекрытия по профнастилу, постоянно смачивайте бетон. Таким образом, вы предупредите быстрое испарение влаги через сильный нагрев профилированной плиты через высокую температуру воздуха окружающей сферы.

Вернуться к оглавлению

Как и множество иных строительных работ, технологию монолитного перекрытия выполняйте, используя разные виды арматуры и профнастил. Данные материалы просты в использовании и для работы с ними вам не потребуются специальные навыки.

Самой основной стадией является разработка теоретической половины:

  • определите материал арматуры;
  • правильно определите виды и размеры профилированного листа;
  • грамотно рассчитайте сечение арматуры, которая необходима при изготовлении каркаса и так далее.

Если непосредственно постройку с помощью арматуры и разных материалов можно осуществить своими руками, то расчет по всем параметрам все-таки лучше поручить высококвалифицированным специалистам.

Устройство плиты из профнастила необходимо выполнять, учитывая строго разработанные и утвержденные планы и чертежи, согласно определенным требованиям.

Чтобы внизу арматуры защитные слои бетона имели толщину 20 мм, вам потребуется воспользоваться специальными пластмассовыми фиксаторами. Их необходимо устанавливать с шагом 1-1,2 м на пересечении арматуры. Данные фиксаторы являются достаточно распространенным товаром в строительных магазинах.

Кроме того, для предотвращения всевозможных ошибок и неточностей при выполнении строительной работы, можете пригласить квалифицированного специалиста, однако заранее необходимо узнать его репутацию и отзывы. Таким образом, вы осуществите качественное армирование.

Бесплатные программы для вычислений и расчетов плит перекрытия

Для частных застройщиков создано большое количество полезных инструментов, один из них — программа для расчета перекрытия. Простые калькуляторы и сложные технические инструменты архитекторов помогут правильно рассчитать нагрузки и не ошибиться при постройке дома.

Интерфейс программы для расчета плит перекрытия Вернуться к оглавлению

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

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.

Схема устройства плит перекрытия из дерева

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.

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

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

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.

Читайте также

Программы для проектирования домов

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.

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.

Вернуться к оглавлению

Программы для архитекторов

Профессиональная работа по проектированию зданий и сооружений невозможна без использования технических программ для расчета перекрытия. Если строительство домов является основным занятием, стоит приложить усилия и изучить инструменты по проектированию.

Интерфейс программы ArchiCad для расчета перекрытия

Самыми распространенными техническими инженерными программами в проектных организациях являются ArchiCad, AutoCad, Лира, NormCAD и SCAD.

Плюсы инженерных программ по проектированию:

  1. Универсальность. Любая из программ может быть использована для построения и расчета всех видов перекрытий.
  2. Точность. При подсчете учитывается большое количество факторов, способных повлиять на нагрузку и прочность конструкции. Такая детальность в подсчетах позволяет получить максимально точные данные.
  3. Визуализация. Получив результат, строитель наглядно видит, что и как он должен смонтировать, чтобы получить гарантированный результат.
  4. Подготовка проектной документации. Для профессиональных застройщиков с помощью инженерных программ можно подготовить документацию, которая принимается всеми проверяющими органами.

Недостатки инженерных программ по проектированию:

  1. Утверждение, что подобные инструменты легко освоить — неверно. Зачастую для их использования необходимо специальное техническое образование, знание сопромата и унифицированных строительных норм.
  2. Объем информации: для работы с инженерными программами требуется обладать большим количеством данных, в противном случае можно получить неожиданный результат вычислений.
  3. Ограничение доступа: программы лицензированные, для использования необходима покупка прав на использование.

Вернуться к оглавлению

Калькуляторы и бесплатные программы для проектирования

Для постройки собственного дома тратить время на изучение сложных программ для расчета перекрытия излишне. Специально для тех, кто строит дом своими руками, разработаны несложные инструменты.

Чертеж плиты перекрытия созданный в специальной программе

Среди подобного софта есть платный и бесплатный, предназначенный для скачивания, и работающий on-line. Программы для расчета деревянных перекрытий. Если дом, который предстоит построить, деревянный, то для расчета перекрытия удобнее воспользоваться простым софтом.

Ultralam

Инструмент для подсчета нагрузки балок из клееного и профилированного бруса. Основное направление – многопролетные элементы.

Расчет деревянных балок Владимира Романова

Простая программа, считающая нагрузки на деревянные балки. При частном строительстве домов, инструмент помогает подобрать элемент правильно.

Читайте также

Программы для проектирования и расчёта систем вентиляции

Программы для расчета металлических и железобетонных перекрытий

Среди инструментов для вычисления ж/б перекрытий много предложений программного обеспечения.

Интерфейс программы Ultralam для расчета перекрытия

Часть софта необходимо купить для персонального использования. Но также в сети есть возможность скачать бесплатно программы для расчета плит перекрытия.

СИТИС: Форт

Форт — российская разработка ООО «Ситис», предназначенная для подсчета ж/б перекрытия плитами свободной геометрии. Особенности программы:

  • удобный интерфейс, простой в освоении;
  • конструкция, не требуется самостоятельного построения схемы — вычисление производится автоматически, на основании запрошенных у пользователя данных;
  • удобная цветовая визуализация результата;
  • возможность выбирать уровень точности расчетов;
  • учет характеристик бетона и возможность пополнения библиотеки материалов.

Способ основан на требованиях актуальных СНиП, сертифицирован ГОССТРОЕМ РОССИИ. Предоставляется этот софт на платной основе.

Перекрытия

Инструмент предназначен для исчисления замены нагрузок на плиты перекрытия. С её помощью возможно вычисление общей нагрузки как на одну плиту, так и на конструкцию в целом. Для расчета монолитного перекрытия программа не рассчитана.

Позволяет:

  • задавать точечные нагрузки;
  • редактировать предыдущие проекты и их детали;
  • работать с большими площадями перекрытий.

Версии программы периодически обновляются, добавляя ей дополнительный функционал. Скачанный софт необходимо оплатить.

Beam

Инструмент для расчета нагрузки на металлические многопролетные балки:

  • определяет прочность несущей конструкции;
  • позволяет подобрать верное сечение элемента;
  • задает параметры максимальных и минимальных напряжений, углов поворота и прогибов.

Программа является частной разработкой, не сертифицирована. Человек, скачавший её, имеет право бесплатного ознакомления в течение 5 дней.

Интерфейс программы Beam для расчета балок перекрытия

В дальнейшем пользование полным функционалом платное.

Balka

Инструмент для вычисления нагрузки на однопролетные балки:

  • определяет жесткость и прочность элементов конструкции;
  • помогает с выбором сечения балок.

Является бесплатной версией Beam, поэтому имеет ряд ограничений.

Строитель + расчет железных балок

Программа от частного разработчика, позволяющая рассчитать нагрузку на ж/б ригели.

EURYDICE

Инструмент для расчета и проектирования ж/б перекрытий, предназначенный для сборно-монолитных конструкций.

Балка v2-0-2

Белорусская программа для проектирования любых видов балок перекрытия. Для использования в России подойдут расчеты по металлическим балкам. Белорусские СНиП идентичны российским. Программа лицензированная, платная.

Для домов из дерева большинство программ представляют собой on-line калькуляторы, которые можно найти в открытом доступе Интернета.

Также в сети существуют программы для перекрытий из металла и железобетона. Чтобы воспользоваться этими инструментами, следует ввести в поисковую строку фразу «программа для расчета перекрытия» или «программа для перекрытий». Останется только подобрать подходящий инструмент и воспользоваться им.

Устройство монолитного бетонного перекрытия по профнастилу – применение, специфика, особенности

Монолитное перекрытие по профнастилу является новой технологией в строительстве, экономит материал и трудозатраты, подходит для частного монолитного домостроения.

Инструменты и материалы для работ

Перед производством работ рассчитывается потребность в материале, выбираются необходимые инструменты, приспособления.

Для заливки монолитного перекрытия понадобятся:

  • профилированный лист в качестве несъёмной опалубки. Толщина листа, вид профиля принимается от планируемой нагрузки по весу;
  • металлические пруты, сетки для армирования перекрытия;
  • цемент, песок, вода, либо готовая бетонная смесь;
  • кровельные саморезы.

Нужными инструментами будут мастерок, ёмкость для замешивания раствора или бетономешалка, ведро, лопата. Бетон уплотняют виброинструментом. В работе с профлистом пригодится шуруповёрт. Горизонтальность поверхности проверяют с помощью уровня.

Что такое профнастил и где он применяется

Профнастилом называют оцинкованный или покрытый защитным лакокрасочным покрытием лист листового металла, прошедший обработку холодным прокатом. В процессе производства гладкий лист приобретает профильное сечение и прочность, благодаря сформированным прокатом рёбрам жёсткости.

Профилированный лист имеет разную толщину, материал защитно-декоративного покрытия.

В строительстве применяется как кровельное и стеновое покрытие, материал для устройства опалубки при бетонировании фундамента, перекрытий.

Из профнастила сооружают временные и постоянные ограждения (почитайте: установка временного ограждения строительной площадки), заборы.

Гибы придают металлу достаточную жёсткость для применения в несущих конструкциях зданий.

Специфика расчёта материала

Расчёт материала сводится к выбору:

  • диаметра армирующих элементов;
  • вида и размера сечения несущих металлических балок каркаса;
  • толщины, размера, вида профиля листа профнастила.

Монолитное перекрытие по профнастилу конструкционно относится к монолитному перекрытию по металлическим балкам. Балки жёстко связаны с металлическим каркасом здания, передают на стойки каркаса нагрузку от веса конструкции. Ребристое сечение перекрытия прочнее прямой поверхности.

Расход бетона на заливку квадратного метра выйдет меньше, итоговый вес конструкции снижается.

Расчёт конструкции должен проводиться проектировщиком с учётом всех суммарных нагрузок, включая все возможные статические и динамические нагрузки, собственный вес перекрытия. От принятого решения зависит шаг и сечение несущих балок, типоразмеры, толщина, марка профлиста.

Устройство монолитного перекрытия по профнастилу

Перед проведением работ заранее готовят временные дополнительные опоры под перекрытие. Опоры не дадут профлисту прогибаться и будут удалены после набора бетоном прочности.

Крепление профиля

Металлические листы крепят к балкам перекрытия с помощью саморезов, фиксируя в каждой точке стыка. Саморезы выбирают с усиленными бурами по металлу. Крепление проходит по волне, прилегающей к балке, с шагом 20-30 см.

При необходимости металл балок предварительно просверливают. Края листов накладываются друг на друга на ширину волны профиля. Стыки листов скрепляют кровельными саморезами.

Армирование

Следующая стадия работ – монтаж каркаса из арматуры. Арматурные стержни принятого сечения укладываются в волну профилированного листа, поднимаются пластиковыми фиксаторами на 2-4 см от поверхности металла.

Рекомендованный  диаметр используемых прутов 10-12 мм. Сверху укладывается армировочная стальная сетка. Между собой сетка и арматура увязывается вязальной проволокой. Концы стержней привариваются к балкам.

Заливка перекрытий

Под уложенные в проектное положение листы устанавливают временные опоры, обеспечивая стабильность и неподвижность опалубки. Фиксаторы арматуры используются для создания защитного слоя из раствора. Бетон защитит арматуру от коррозии. После набора бетоном прочности временные опоры удаляются.

При небольшом объёме работ или использовании готового бетона работы ведутся за один раз.

Такой способ сделает перекрытие монолитным, улучшит прочность конструктивного элемента.

Если выполнить объём работ за смену невозможно, заливка бетона осуществляется по пролёту между балок.

Первыми заполняются  волны опалубки, затем заливается плоскость. Бетон уплотняют виброрейками или глубинными вибраторами.

Уход за бетоном

Верхний слой бетона тщательно выравнивается, работы прекращаются до полного отвердения. Применяют меры защиты и ухода. Летом поверхность смачивается водой для предотвращения пересыхания, растрескивания.

При монтаже в условиях повышенной влажности заливку накрывают плёнкой. Зимой в состав бетонной смеси вводят противоморозные добавки.

Стадии контроля и приемки этапов строительных работ

Вся применяемая арматура по сечению, классу стали должна совпадать с проектом. Замена элементов армирования допускается только по согласованию с проектной организацией. Положение арматуры и фиксаторы проверяются перед бетонированием.

Все вертикальные и горизонтальные поверхности принимаются по уровню. Внутренняя поверхность профилированного листа перед укладкой бетона должна быть очищена от мусора и пыли.

Все скрытые последующим бетонированием элементы должны приниматься по качеству с составлением соответствующего акта приёмки скрытых работ. Перед монтажом профнастила верхняя часть балок очищается от пыли, ржавчины или окалины железными щётками.

Последующие монтажные работы по перекрытию разрешаются только после набора бетоном допустимой прочности, а ходить по нему можно уже на вторые – третьи сутки после заливки.

Ребристое монолитное перекрытие

Профилированный металлический лист в качестве несъёмной опалубки является готовой отделкой. Лакокрасочное покрытие не подвергается коррозии, защищает бетон и арматуру от разрушения, легко очищается при загрязнении. Ребристые перекрытия снижают затраты на строительство, уменьшают расход бетона.

Без облицовки монолитные перекрытия такой конструкции устраивают в гаражах, хозяйственных постройках, над подвалами, чердачными помещениями. В жилых помещениях эстетические качества повышают соответствующей отделкой.

Устройство ребристых монолитных перекрытий в опалубке из профнастила снижает затраты на строительные работы, по технико-экономическим показателям  не уступая традиционному способу возведения.

Полезные видео

Технология заливки бетона на перекрытие по профнастилу: На видео ниже – подробный рассказ от исполнителя об устройстве монолитного перекрытия по профнастилу:

Расчет монолитного перекрытия по профнастилу на действие изгибающего момента в соответствии со СП 52-101-2003, смотрим: На видео ниже показан весь процесс устройства перекрытия: установка опалубки из профлиста, армирование, укладка бетона: А что вы думаете о таких перекрытиях? Пишите в комментариях!

Возведение монолитных перекрытий: правила и расчеты

  • 20-12-2013
  • 20978 Просмотров

Многоэтажные здания в наше время проектируются с использованием габаритных унифицированных схем, причем основным типом перекрытий являются сборные перекрытия. Применение монолитных плит необходимо тогда, когда по каким-нибудь причинам необходимо отступить от унифицированных габаритных схем. К примеру, если по архитектурным или технологическим требованиям предусматриваются особенные характеристики здания (высота этажей, величина нагрузки, сложность очертаний в плане).

Подобные перекрытия отличаются гораздо большей жесткостью.

В сфере проектирования многоэтажных сооружений сложилось мнение о неиндустриальности монолитных железобетонных плит.

Однако с применением щитовой инвентарной опалубки и при надлежащей механизации работы монолитное перекрытие становится индустриальным и требует меньших денежных вложений (экономия электроэнергии).

Их достоинство заключается в большей жесткости в отличие от унифицированных конструкций (причиной тому является прочная связь элементов плиты), вследствие этого монолитные плиты зачастую являются более экономичными (из-за отсутствия сварных стыков и меньшего расхода материала). Главным минусом такого перекрытия является сложность работ в холодное время года.

Расчет монолитного перекрытия: обратиться за помощью или одолеть самому?

Не вызывает сомнений, что оптимальным вариантом строительства монолитной плиты является его проведение в полном соответствии с планом. Расчет конструкции, который проводится специалистами, имеет некоторые преимущества:

Схема монолитного армированного перекрытия: назначение элементов конструкции.

  1. Монолитное перекрытие имеет требуемую несущую способность.
  2. Количество и сортамент арматуры, толщина и марка бетонного перекрытия, которые применяются в конструкции по расчету профессионалов, считаются оптимальными, что дает возможность обойти ненужный избыток материалов и чрезмерные затраты труда.
  3. Разработанная специалистами программа строительства разрешает опереть монолитную плиту не только на стены, но также и на отдельно взятые колонны, что во много раз расширяет свободу планировки дома. Причем армирование конструкции в местах его соприкосновения с колоннами во многом отличается от армирования обыкновенного перекрытия, поскольку в таких участках нужно устанавливать вспомогательные стержни арматуры усиления.
  4. В проекте произведен четкий расчет всех объемов работ, что значительно помогает облегчить устройство конструкции тогда, когда с целью выполнения работ вы решите обратиться в строительную компанию или к частной бригаде.

Но что делать в том случае, если вы по какой-то причине не можете обратиться к подобного рода специалистам? Попробовать самостоятельно рассчитать устройство и армирование перекрытия? Конечно, вы можете предпринять такую попытку, но вряд ли сможете осуществить задуманное без наличия специального образования и навыков. Плюс к тому, при таких попытках от осознания того факта, что постичь такой расчет «в бравой кавалерийской атаке» не получается, многие поддаются панике и унынию.

Но не нужно отчаиваться, ведь вы строите свой собственный дом, а не торгово-развлекательный центра с помещениями размером 12 на 24 м, поэтому для устройства перекрытий в частном доме можно прибегнуть к стандартному решению. А за консультацией к специалистам вам стоит обращаться в тех случаях, если вы решите сделать ваше жилище с рядом из монолитных колонн и несущего перекрытия, или же в том случае, когда пролет перекрытия будет превышать 7 м.

Ребристые монолитные плиты являются системой перекрестных балок — основных и второстепенных, — которые соединяются монолитно между собой и поверху объединяющей их плитой.

Вернуться к оглавлению

Балки и ригели, элементы балочного перекрытия, становятся одним целым с монолитной конструкцией.

Выделяют балочные и безбалочные системы плит. Балочный тип характеризуется наличием ригелей, которые располагаются либо поперек строения, либо крест-накрест. Безбалочное монолитное перекрытие не имеет выступающих ребер. Как показывает практика, целесообразней всего применять поперечное расположение ригелей. Но все-таки окончательный вариант зависит от назначения возводимого монолитного перекрытия, направлением в помещениях технологических потоков, характером размещения нагрузок, методом устройства жесткости каркаса, можно разместить крупногабаритное оборудование на ригелях конструкции непосредственно, на отдельный ригель нагрузка снижается. При устройстве монолитной конструкции балки и ригели становятся одним целым с плитами.

У безбалочного типа монолитного перекрытия отсутствуют выступающие ребра ригелей. Вместо них выступают участки плит 0,2-0,3 от места, где находится пролет. Им отведена роль плитных плоских ригелей, которые работают между колоннами в пролет по схеме балок. Из-за этого исключается устройство отверстий и проемов в участках междуколонных плит монолитного перекрытия, в этом качестве может применяться срединная часть монолитной плиты. Принимаются монолитные конструкции толщиной, которая примерно равна 1/32 самого большого пролета, и если пролет не превышает 6 м, проще изготавливать плиты монолитного перекрытия плоскими.

Вернуться к оглавлению

Плиты перекрытия в данной конструкции опираются на главные и второстепенные балки.

Монолитные ребристые конструкции, у которых есть балочные плиты, состоят из главных балок , второстепенных балок и плиты, которая объединяется с балками в монолитное одно целое. Основные балки имеют упор на колонны и могут располагаться в поперечном или же продольном направлении. Принимается пролет основных балок в границах от 6 до 8 м. Высота главных балок принимается равной 1/8-1/15 величины, которой обладает пролет, а ширина — ½ значения высоты. У второстепенных балок монолитной конструкции пролет равен 5-7 м, и устанавливается шаг второстепенных балок от 1,5 до 3 м. От назначения монолитного перекрытия зависит значение толщины плиты, но оно должно быть не менее 60 мм. Если предусматриваются значительные нагрузки, то толщину плиты можно увеличить до 120 мм.

Плиты перекрытия работают в коротком направлении, опираясь при этом на главные и второстепенные балки. Во время сооружения ребристое монолитное перекрытие требует немалых затрат материала и рабочей силы, по этой причине зачастую их заменяют монолитным перекрытием по профнастилу.

Монолитные ребристые перекрытия с плитами, которые упираются по контуру, состоят из равной высоты балок, которые в перпендикулярных направлениях опираются на колонны, и из плит, связанных монолитно с балками. Принимается пролет балок величиной в границах от 4 до 6 м. В зависимости от назначения конструкции, ее размеров и нагрузки, принимается толщина плит. Она находится в пределах от 60 до 160 мм. Если сетка колонн одинакова, конструкции с плитами, которые опираются по контуру, могут стать менее экономичными, нежели монолитное перекрытие с балочными плитами.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

Проектируя монолитное перекрытие по профнастилу, нужно соблюдать правила и требования СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» и СНиП 2.03.01-84 «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.

Вернуться к оглавлению

В зависимости от схемы расчета, при опоре монолитной плиты можно использовать не одно решение. В строениях, стены которых состоят из монолитного железобетона или кирпича, плиты с последующим замоноличиванием опорного участка опираются на стены. На опоре устраивается закладная деталь в форме металлического уголка, к ней дюбелями крепится профнастил.

Вернуться к оглавлению

Этап армирования монолитных перекрытий является весьма ответственным при возведении дома. От правильности его выполнения зависит не только несущая способность постройки, но и ее стоимость.

Армирование монолитного перекрытия производится в два слоя. Как основания применяются стержни арматуры А-500С 10 мм диаметром, которая кладется с шагом в 200 мм как в верхнем, так и нижнем слое. При помощи вязальной проволоки 1,2-1,5 мм диаметром стержни арматуры соединяются в сетки; они легко связываются друг с другом при помощи специального крючка. Арматурная сетка должна не доходить своими торцами до вертикальной опалубки по плоскости перекрытия на расстояние 20-25 мм.

Схема армированного монолитного перекрытия

Сделать две основные арматурные сетки — только часть дела. Следующей стадией будет выполнение армирования плиты, то есть размещение сеток на требуемое расстояние по высоте. Отталкиваясь от того, что арматурная сетка должна защищаться слоем бетона 20 мм толщиной, по вертикали расстояние между слоями арматуры должно быть 105-125 мм. Для этого делаются специальные фиксаторы из арматуры диаметром 10 мм. Опорные нижние части и верхняя горизонтальная полка фиксатора имеют длину по 350 мм. Расчет длины вертикальных частей делают в зависимости от толщины перекрытия, так что они составляют от 105 до 125 мм.

Сделать такие фиксаторы из арматуры, как и другие детали армирования монолитного перекрытия, нетрудно при помощи гибочного приспособления, которое можно сделать самостоятельно. Размещаются фиксаторы разделения верхнего и нижнего слоя арматуры с шагом 1×1 м, каждый новый ряд в шахматном порядке от предыдущего. Причем фиксатор устанавливается под углом 10-15 градусов по отношению к главным стержням арматурного каркаса.

Вернуться к оглавлению

Произвести расчет перекрытия поможет специальная компьютерная программа, но она не может учитывать абсолютно всех нюансов, таких как характеристики арматуры и бетона. В любом случае требуется непосредственное участие проектировщика. Если не произвести для монолитного перекрытия профессиональный расчет, оно рискует быть недостаточно прочным или непомерно затратным.

Однако если вы решили взять все в свои руки и не обращаться к специалистам, то ниже можете ознакомиться с тем, как правильно рассчитать монолитное перекрытие.

Как правило, прочностный расчет монолитного перекрытия сводится к сопоставлению двух факторов:

Для того чтобы рассчитать нагрузку на монолитную плиту перекрытия лучше всего обратиться за помощью к профессионалам или специальным программам.

  1. Нагрузок, которые действуют в плите.
  2. Прочности армированных сечений плиты.

Первое значение должно быть меньше второго.

Разберемся сперва, как рассчитать нагрузку на монолитное перекрытие.

Имеем следующие постоянные:

Собственный вес пола, толщина которого 50-100 мм (стяжка, к примеру) — 2,2 т/м2 × 1,2 = 2,64 т/м3 (если пол 50 мм — 110 кг/м3).

Свой вес с комплектом надежности по нагрузке 205 т/м3 × 1,2 = 2,75 т/м3 (если плита 200 мм — 550 кг/м3).

Приведем перегородки из кирпича к площади перекрытия. Вес одного погонного метра перегородки, высота которой 3 м: 0,12м × 1,2 × 1,8 т/м3 × 3 м = 0,78 т/м.2/23. Можно рассчитать несколько значений для частных случаев:

Плита в плане 4 × 4 м — Mа=Mb = 0,8 т/м.

Плита в плане 5 × 5 м — Mа=Mb = 1,3 т/м.

Плита в плане 6 × 6 м — Mа=Mb = 1,9 т/м.

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.

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 ↑

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.

Внимание!

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.

Виды ↑

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.

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.

На заметку

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 ↑

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.

Полезно

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 ↑

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.

К примеру:

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 = qnln2/8 (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.

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:

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,

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:

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 А0n = M/bh40nRb. Соответственно получим:

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

Получаем

  • 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.

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.

На заметку

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.

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.

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:

  • Fa1 = 3.845 кв. см;
  • Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

  • продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, Sсеч. – 3.93 кв. см;
  • поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, Sсеч. – 2.01 кв.см.

© 2019 stylekrov.ru

(8 votes, average: 3,63 out of 5)

Влияние армирования контурной высокопрочной арматуры без сцепления с бетоном на прогибы монолитных балок — Журнал