Кессонное перекрытие: краткое описание и применение

Плиты перекрытия предназначены для разделения здания на уровни (этажи). Если плиты расположены между этажами, то это перекрытие, если над последним этажом, то покрытие. Разница заключается только в несущей способности. К данным строительным конструкциям предъявляются повышенные требования к прочности и надежности, так как они являются основными несущими элементами и воспринимают нагрузку от всего этажа, включая полы, перегородки, оборудование, мебель и временные нагрузки.

Разновидности перекрытия кессонного типа

В зависимости от технологии изготовления различают:

  1. Сборно-монолитные кессонные перекрытия, состоящие из сборных пустотелых блоков размерами 20 × 20 × 60 или 30 × 30 × 80 см, расположенных в растянутых сечениях, и монолитной плиты в сжатых зонах. Блоки монтируются в виде закрытой со всех сторон геометрической фигуры и служат несъёмной опалубкой (остаются в теле бетона). Над блоками толщина монолитного бетона составляет от 5-ти до 6-ти см. В местах сопряжения с колоннами (надопорных местах) конструктив представляет собой сплошную монолитную плиту, так как в этих местах действуют растягивающие силы. Поверх блоков выполняется армирование арматурными сетками, а в надопорных зонах на блоки напускаются арматурные стержни.
  2. Монолитные кессонные железобетонные перекрытия, отличающиеся оптимальным распределением бетонной смеси. Между рёбрами нет лишнего бетона, что значительно облегчает конструктив, создавая ребристую структуру. Смесь не укладывается в растянутых зонах сечения, в которых бетонируются только ребра с арматурой, работающей на растяжение. Результат — значительная экономия материалов и возможность увеличения перекрываемых пролётов. Опалубка для кессонных перекрытий состоит из следующих комплектующих элементов:
      телескопические стойки;
  3. металлическая обрешётка;
  4. пластиковые кессонообразователи, инвентарные формы с незначительной адгезией к бетону и возможностью лёгкого удаления после твердения бетона допускающего демонтаж опалубки. Небольшой вес позволяет выполнять работы по их раскладке и снятию вручную без использования грузоподъёмных механизмов.

Пластиковые формы фиксируются на прогонах обрешётки с большой точностью, структуру каналов под ребра образуют инвентарные кассеты пустотообразователей. Поверх форм размещаются арматурные сетки, после чего вся поверхность заливается бетонной смесью с доставкой автомиксерами и уплотнением. Результат — монолитная железобетонная конструкция кессонного типа высотой по высоте пластиковых форм (от 25-ти до 45-ти см). На участках опирания на колонны бетонируется сплошная железобетонная монолитная плита.

Монолитное перекрытие своими руками: расчёт, подготовка и установка опалубки

Специфика сборной опалубки в том, что она состоит из ригелей, на которые опираются балки. Шаг ригелей — не более 1,2 м, их располагают вдоль помещения. Шаг балок — 400–600 мм, и они обычно идут поперёк. Количество линий опорного ригеля будет равно ширине помещения, делённой на шаг. В нашем случае:

Итого по две линии ригелей в каждом помещении. Это 10 балок по 2,8 м.

Поперечные балки рассчитываются, исходя из ширины помещений. В нашем случае — 10 шт. по 3,6 м и 10 шт. по 2,4 м.

по теме

Пример расчета монолитной плиты перекрытия

Прежде, чем приступить к изготовлению плиты, желательно сделать ее расчет. Дальше будет выполнен пример расчета плиты междуэтажного перекрытия на прогиб.

Читайте также:  Правильная укладка плит перекрытия на ленточный фундамент

Исходные данные для расчета

Размер здания с монолитным перекрытием возьмем размером 6х6 м разделенными по центру внутренними стенами (пролет 3м). Толщину перекрытия примем 160 мм, при этом рабочая высота сечения перекрытия будет 13 см. Для изготовления плиты будет использоваться бетон класса В20 (Rb=117кг/см2, Rbtn=см2, Eb=3.1*10^5 кг/см2) и стальная арматура А-500С (Rs=4500кг/см2, Ea=2.0*10^6 кг/см2).

Сбор нагрузок на перекрытие

Нагрузка на перекрытие будет состоять из веса: плиты перекрытия (в нашем случаи 160 мм), цементной стяжки толщиной 30 мм, керамической плитки, нормативного веса перегородок и полезной нагрузки. Все данные сведены в таблице ниже с учетом коэффициентов.

Расчет плиты по деформациям на прогиб

Схема работы перекрытия:

Теперь нам нужно подобрать сечение арматуры, для этого определим максимальный момент:

и коэффициент Aо при ширине участка плиты b=1(м):

Требуемая площадь сечения арматуры будет равна:

Поэтому для армирования 1 погонного метра плиты перекрытия можно применить 5 стержней диаметром 8 мм с шагом 200 мм. Площадь сечения арматуры при этом будет As=2,51см2.

Мы подошли в плотную к расчету плиты по деформациям на прогиб. С исходных данных нам известно, что постоянная нагрузка на перекрытие равна м² ивременная нагрузка на перекрытие равна м².

Вычисляем максимальный момент от действия длительной нагрузки:

И максимальный момент от действия кратковременной нагрузки:

Находим коэффициент, учитывающий вид нагрузки и схему нагружения S=5/48 – для балок с постоянной равномерно распределенной нагрузкой (табл. 31, «Руководствопо проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона»). y’=y=0 (табл. 29 «Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона»).

Коэффициент для определения: k1кр ; k1дл ; k2дл.

Считаем кривизну оси при одновременном действии кратковременных, длительных и постоянных нагрузок:

Теперь осталось нам определить максимальный прогиб в середине пролета:

Условие выполняется, значит принятое нами армирование Ø8 A-500С с шагом 200 мм верно!

Зачем нужен расчёт нагрузок и почему его должны делать специалисты

Если в проекте дома заложены сборные перекрытия, а владелец решает заливать монолит, ему придётся определить параметры плиты – толщину заливки, диаметр арматуры, количество рядов и размеры ячеек армирующего каркаса, необходимость возведения дополнительных опор и т.д. Разумеется, это необходимо делать и при строительстве зданий без проекта, например, гаража с подвалом.

Основные параметры для такого расчёта – это нагрузки на перекрытие, длина и ширина пролётов, марка бетона. Нагрузки вычисляются путём сложения всех сил, воздействующих на единицу площади. Это:

  • вес самой плиты;
  • вес стяжки и всех слоёв напольного и потолочного покрытий;
  • нагрузки от опирающихся на плиту перегородок, элементов кровельной системы, межэтажных лестниц;
  • вес печей, каминов и других массивных конструкций;
  • вес инженерных коммуникаций;
  • вес мебели, оборудования и людей.

Даже если вы сможете самостоятельно определить суммарную нагрузку, это не поможет вам понять, как залить плиту перекрытия своими руками, какой толщины её делать и как армировать. Потому что нужно учитывать сопротивление материалов изгибу, ударным нагрузкам и другие их характеристики. А также знать, какой запас прочности должна иметь плита. Это сложные расчёты, которые по плечу не каждому инженеру.

Пример расчёта монолитного перекрытияИсточник

Не секрет, что в частном малоэтажном домостроении часто обходятся без расчётов, заливая перекрытия с запасом по толщине. Вполне достаточной считается толщина 12-18 см при марке прочности бетона не менее В20. Все, что больше, требует обоснования расчётами, так как с увеличением массы плиты увеличивается нагрузка и на неё, и на стены с фундаментом.

Читайте также:  Пароизоляция межэтажного перекрытия в деревянном доме

Безбалочный тип монолитного перекрытия

В основе безбалочной монолитной конструкции лежит сплошная плита, которая опирается на колонны. В таком типе перекрытия по сравнению с ребристым типом упрощается устройство опалубки. Можно придавать разнообразные архитектурные формы монолитным капителям. Толщина плиты принимается в пределах от 1/30 до 1/35 большего пролета. Безбалочные перекрытия дают возможность использовать объем перекрытия и являются экономически выгодней, если пролет не более 6 м с квадратной сеткой колонн и равномерно распределенными тяжелыми нагрузками на монолитное перекрытие. Безбалочный тип монолитного перекрытия более востребован в промышленном и жилом строительстве в случае устройства гладкого потолка.

Заливка бетона

Монолитные железобетонные перекрытия создаются с помощью бетона марки М200 и выше. Компонентами раствора являются вода, щебень фракции 5-20 мм и чистый, просеянный песок. Правила заливки следующие.

  1. Монолитное перекрытие своими руками заливается в один прием: в противном случае прочность конструкции обеспечена не будет.
  2. Раствор равномерно наносят на днище опалубки. Толщину слоя раствора ограничивают с помощью маяков.
  3. Воздух из бетонной массы удаляют с помощью глубинного вибратора. При его отсутствии используют металлический прут, которым часто протыкают раствор по всей площади заливки.
  4. Уложенный бетон следует накрыть полиэтиленовой пленкой на несколько дней: это обеспечит равномерное застывание и предотвратит растрескивание.
  5. Спустя 28 суток опалубку демонтируют, можно продолжать строительство. При необходимости возведения стен следующих ярусов раньше, работы выполняют, не разбирая опалубку.

Последовательность действий

При реализации работ соблюдается общая последовательность, характерная для монолитного строительства.

Обустройство опалубки

Для ведения строительства целесообразно приобрести специальный комплект опалубки. Это дешевле чем аренда и надежнее, чем самостоятельное изготовление. Впоследствии комплект можно будет продать практически за ту же стоимость.

Последовательность установки:

  • по всей пощади помещения монтируются телескопические стойки с шагом 50-60 см. Расстояние от крайней стойки до стены должно составлять 20.0 см;
  • стойки устанавливаются на треноги, что обеспечивает безопасность. В верхней части фиксируется «вилка» — на которую будут укладываться ригеля. В зависимости от поворота вилки на ней может быть размещен 1 или 2 ригеля;
  • на стойки выкладываются основные направляющие ригеля;
  • на них укладываются подпорные ригеля, на которых будет размещаться фанера (щиты), то есть реализуется обшивка горизонтальной опалубкой;
  • для щитов целесообразно использовать фанеру мм;
  • затем проводится монтаж дощатых вертикальных ограждений;
  • система не должна содержать щелей и зазоров. Расположение конструкции проверяется уровнем. Если между перемычками и горизонтальной опалубкой есть зазоры, их можно закрыть монтажной пеной. Мелкие щели при заливке забьются щебнем, так что их можно оставить без внимания.

Уменьшение размера ячеек хоть и увеличит прочностные характеристики, но приведет к нежелательному увеличению массы конструкции

Закладка арматуры:

  • используется арматура класса А3;
  • в зависимости от толщины плиты, закладывается один или два пояса арматуры;
  • расположение сетки регулируется при помощи пластмассовых фиксаторов, то есть именно на них укладывается нижний горизонтальный слой. Сами стульчики помещаются прямо на опалубку, с шагом 50 см;
  • расстояние от горизонтальной опалубки и верхнего слоя бетона должно соответствовать толщине плиты, обычно это 20-25 мм;
  • вязка — нижнюю сетку целесообразно укладывать с размером ячеек 15х15 см, с сечением прутка 12 мм. Верхний пояс можно связать с ячейкой 30х30 см, с сечением 8 мм;
  • продольные и поперечные стержни связываются проволокой диаметром мм в шахматном порядке;
  • концы арматурного каркаса должны заступать на несущие стены на 15 см (венцы). Если стены выполнены из газобетона напуск должен быть увеличен до 25.0 см. Также можно предусмотреть выпуск для балконов соответствующей длины.
Читайте также:  Боковое опирание плиты перекрытия на стену /инструкция с фото

Заливка бетона:

  • рекомендовано использовать бетон не ниже М200. Материал опять же выгоднее заказать на заводе, чтобы соблюсти исходную прочность;
  • заливка производится в один прием, для чего раствор равномерно распределяется по всей площади будущей плиты при помощи бетононасоса;
  • при работе раствор должен подаваться без всплесков, иначе, в толще заливки образуются воздушные пузыри;
  • раствор уплотняется – оборудование для трамбовки можно взять в аренду;
  • площадь заливки покрывается п/э пленкой, материал не должен образовывать складок, так как это негативно скажется на геометрии поверхности;
  • в первые 24-48 часов поверхность увлажняется, что благотворно влияет на прочность конструкции и блокирует образование трещин;
  • при заливке можно оставить отверстия для вытяжек, коммуникаций, канализационных, дымоходных труб каминов и прочих технологических отверстий, которые усиливаются кирпичами или металлическими коробами.

Поверхность застывающего бетона рекомендуется именно увлажнять, а не тупо поливать из шланга

Инструкция по работе с калькулятором

Данный онлайн-калькулятор поможет вам рассчитать:

  • площадь основания фундамента (например, для определения количества гидроизоляции, чтобы накрыть готовый фундамент)
  • объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом
  • количество арматуры, автоматический расчет ее веса, исходя из ее длины и диаметра
  • площадь опалубки и количество пиломатериала в кубометрах и в досках
  • необходимое количество материалов для приготовления бетона — цемент, песок, щебень
  • а также ориентировочную стоимость всех стройматериалов

Шаг 1: Первое — задайте размеры фундаментной плиты — ее длину, ширину и высоту. Далее, заполните параметры для расчета арматуры и опалубки. При расчете арматуры необходимо указать размеры (длину и ширину) ячейки, из которых состоит один пласт (ряд) арматуры, и количество таких рядов (секций) в арматурном каркасе. А также диаметр арматурного стержня. Для опалубки укажите размеры заготовленных досок.

Шаг 2: При расчете бетона имейте ввиду, что количество цемента, требуемое для изготовления одного кубического метра бетона различное в каждом конкретном случае. Это зависит от марки цемента, желаемой марки получаемого бетона, размеров и пропорций наполнителей. Значения по умолчанию для пропорций и количества цемента, песка и щебня даны справочно, так, как обычно рекомендуют производители цемента. Вы можете изменить эти значения в соответствии с вашими требованиями.

Поможем разобраться с выбором реноватора бренда электроинструмента от бренда Hammer, отзывы об инструменте на сайте: 

Шаг 3: При расчете стоимости стройматериалов, обратите внимание, что стоимость песка и щебня в калькуляторе указывается за 1 тонну. В прайсах же поставщиков цена чаще всего объявляется за кубический метр. Так что пересчитывать цену за тонну песка и щебня вам придется самостоятельно или уточнять у продавцов. В любом случае, расчет все же поможет вам узнать ориентировочные расходы на строительные материалы для заливки фундамента.

При планировании, не забудьте еще про проволоку для вязки арматуры, гвозди или саморезы для опалубки, доставку строительных материалов, расходы на земляные и строительные работы.