Несущая способность плит перекрытия пустотных

Создание бетонных конструкций за пределами заводов стало повсеместным явлением. Бетонируются фундаменты, несущие стены и перекрытия. Популярным в малоэтажном строительстве становится устройство железобетонных перекрытий по профнастилу. Конструкции, где профлист является несъемной опалубкой, имеют высокую несущую способность, прочность и другие достоинства.

Cтатический расчет

При расчете из перекрытия мысленно вырезается полоса шириной 1м перпендикулярно второстепенным балкам, которая рассматривается как неразрезная балка, несущая постоянную и временную нагрузку. Постоянная нагрузка включает в себя собственный вес плиты и вес пола.

Тогда полная постоянная нагрузка равна:

Полезная нагрузка, согласно заданию, составляет P=1600 кгс/м2

При обычном расчете неразрезных балок предполагается шарнирное опирание, не препятствующее повороту опорных сечений. Плита же ребристого перекрытия, будучи монолитно связана с балками, не может свободно поворачиваться на промежуточных опорах. Это отражается, главным образом, на изгибающих моментах в сечениях средних пролетов. Для косвенного учета упругого защемления плиты вовторостепенных балках в качестве расчетной постоянной и временной нагрузок принимаем:

Такому перераспределению нагрузки соответствует уменьшение поворота опорных сечений, которое тем самым как бы учитывает упругое защемление плиты на опорах. Плиту рассчитываем как пятипролетную балку. Так как пролетов больше 5, то все пролеты, кроме двух крайних, рассчитываются как третий пролет пятипролетной балки. Таким образом, в плите необходимо найти пять значений изгибающих моментов М1, М2,М3,Мв,Мс. Значения этих моментов можно найти с использованием табличных данных.

Результаты расчета сведены в таблицу:

сечения

б

бgLп2

в

в pLп

M

1

2

3

348.7

B

C

-493.7

ВГР

СГР

-250.1

Моменты на гранях опор определены по формуле:

Монолитное перекрытие своими руками: опалубка

Естественно, ни о каких специальных опалубках горизонтального типа в процессе самостоятельного изготовления перекрытий речи быть не может – если еще приобретать специальные щиты и домкраты, то экономии не получится. Опалубку для монолитного перекрытия придется изготавливать самостоятельно и делать это надо из подручных или самых доступных по ценовой категории материалов. Это древесина и какой-нибудь листовой материал, к примеру, ОСБ или профнастил – и тот и другой материал стоит недорого, но отличается друг от друга структурой. Монолитное перекрытие по профнастилу отнюдь не делает потолок ровным и гладким – этот материал хорош только тем, что с его помощью получается так называемое ребристое монолитное перекрытие, которое отличается способностью воспринимать большие нагрузки. Это идеальный вариант для межэтажных перекрытий, отличающихся большой плоскостью поверхности – если же говорить о чердачном перекрытии, нагрузка на которое невысока, то здесь лучше заливать плоское перекрытие и использовать для этих целей листы ОСБ.

Монолитное перекрытие своими руками: опалубка

С этим вопросом мы разобрались, теперь дело за технологией установки горизонтальной опалубки для перекрытий. Здесь все достаточно просто, хотя не скажу, что легко – по сути, придется нагородить целый лес стоек из бруса или металлической трубы (она является более предпочтительной, так как выдерживает большую нагрузку, и ее понадобится меньше). Монтируются такие стойки довольно часто – примерно через каждый метр. Их нужно устанавливать рядами и поверх них укладывать горизонтальную балку, которая и послужит опорой для листового материала. Вся проблема установки такой опалубки заключается в том, что все ее стойки нужно хорошо укреплять, дабы они не попадали раньше времени – это еще одна из причин, которая говорит в пользу металлической трубы для столбиков. В принципе, дерево скрепить легче, но для этого понадобится несколько больше материала. Это к тому, что использование металла не принципиально. Мало того, металлические трубы труднее пристроить в последующем строительстве и отделке, а вот древесину вполне можно будет пустить на ту же крышу, полы и прочие подобные элементы дома.

Когда все стойки с балками будут собраны и установлены на свои места, поверх них укладывается листовой материал – крепить его не нужно, иначе в процессе демонтажа опалубки возникнут проблемы. Здесь особое внимание нужно будет уделить жесткости конструкции, если при ходьбе по опалубке вы почувствуете, что она прогибается, то точно так же она поведет себя и под воздействием бетона. Возможно, чтобы усилить опорные горизонтальные балки, придется уменьшить расстояние между ними – говоря на языке монтажников крыш, понадобится сделать контробрешетку, заложив ее перпендикулярно основным горизонтальным опорам с шагом в 0,5м. Такая система уже точно не позволит листовому материалу прогибаться.

Монолитное перекрытие своими руками: опалубка

После того, как настил будет готов, останется совсем немного – сколотить из доски ограничение по периметру стен и можно будет двигаться дальше. Не лишним будет напомнить, что устройство монолитного перекрытия потребует от вас установки опалубки в четком уровне горизонта – с этим придется несколько повозиться. Это, можно сказать, единственный недостаток самодельной опалубки горизонтального типа, который, в отличие от аналогичной заводской конструкции, не имеет возможности регулировки по высоте.

Читайте также:  Ванная в деревянном доме: 4 секрета, позволяющих сочетать несочетаемое

Согласно пособию по проектированию к СНиП

Согласно пособия при расчете перекрытая по всем предель­ным состояниям вес перегородок, расположенных вдоль пролета плит, учитывается следующим обра­зом:

а) нагрузка от веса глухой жесткой перегородки (например, железобетонной сборной, выполняемой из горизонтальных элементов, железобетонной или бетонной монолитной, каменной и т. п.) прикладывается сосредоточенно на расстоянии 1/12 длины пе­регородки от ее краев;

б) при наличии в жесткой перегородке одного проема, целиком расположенного в пределах одной половины перегородки, нагрузка от веса меньшего простенка (включая вес половины надпроемной части перегородки) прикладывается сосредоточенно на расстоянии 1/3 ширины этого простенка от края перегородки, а нагрузка от веса остальной части перегородки — на расстоянии 1/12 длины этой части перегородки от краев проема и перегородки; при ином расположении проема нагрузка прикладывает­ся на расстоянии 1/18 длины соответствующих частей перегородки от их краев;

в) при наличии в жесткой перегородке двух прое­мов и более нагрузка от веса перегородки прикла­дывается сосредоточенно по центрам участков, опи­рающихся на перекрытие;

г) для прочих перегородок 60% их веса прини­мается распределенным по длине перегородки (на участках между проемами), а 40% — в виде со­средоточенных сил, приложенных в соответствии с подпунктами „а» — „в».

В соответствии с пособия  распределение местной нагрузки между эле­ментами сборных перекрытий, выполняемых из многопустотных или сплошных плит, при условии обеспечения качественной заливки швов между плитами производится с учетом рекомендаций:

а) при расчете по всем предельным состояниям принимается следующее распределение нагрузки от веса перегородок, расположенных вдоль пролета равных по ширине плит:

  • если перегородка расположена в пределах одной плиты, на эту плиту передается 50% веса перегород­ки, а по 25% ее веса передается на две смежные плиты;
  • если перегородка опирается на две соседние пли­ты, вес перегородки распределяется поровну между ними;

б) при расчете по предельным состояниям второй группы местные сосредоточенные нагрузки, распо­ложенные в пределах средней трети пролета плиты, распределяются на ширину, не превышающую длины пролета; при расчете по прочности такое рас­пределение сосредоточенных нагрузок может быть допущено лишь при условии соединения смежных плит по длине шпонками, проверяемыми расчетом (см. п. пособия).

Примечание. Если перекрытие образовано двумя плитами, опертыми по трем сторонам, при расположении перегородки в пределах одной плиты на эту плиту передает­ся 75 % веса перегородки; в этом случае нагрузка от веса перегородки на перекрытие передается, согласно п. пособия , при расположении перегородки как вдоль, так и поперек плиты.

Использованные термины в статье:

Нагрузки длительные — это нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо мало по сравнению с их средними значениями (п.3.5 СП ).

Длительные нагрузки входят в состав временных нагрузок (п.5.1 СП ).

Нормативные (базовое) значение нагрузок — это основная базовая характеристика, устанавливаемая соответствующими нормами проектирования, техническими условиями или заданием на проектирование (п.3.7 СП ).

Расчетное значение нагрузки — это предельное (максимальное или минимальное) значение нагрузки в течение срока эксплуатации объекта (п.3.9 СП ).

Согласно п.4.2 СП расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γf, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию. Минимальные значения коэффициента надежности  в основных и особых сочетаниях нагрузок определяются следующим образом:

  • при расчете по предельным состояниям 1-й группы — в соответствии с 7.2 (представлен в статье выше, таблица 7.1)-7.4, 8.1.4, 8.2.7, 8.3.5, 8.4.5, 9.8, , разделом 11, 12.5 и 13.8;
  • при расчете по предельным состояниям 2-й группы — принимаются равными единице, если в нормах проектирования конструкций и оснований не установлены другие значения.
Читайте также:  Доступные способы сделать гладким бетон после заливки

Шаг Проектируем геометрию плиты

Теперь рассмотрим такие основные понятия, как физическая и проектная длина плиты. Т.е. физическая длина перекрытия может быть любой, а вот расчетная длина балки уже имеет другое значение. Ею называют минимальное расстояние между наиболее удаленными соседними стенами. По факту физическая длина плиты всегда длиннее, чем проектная длина.

Важный момент: несущий элемент плиты может быть как шарнирная бесконсольная балка, так и балка жесткого защемления на опорах. Мы будем приводить пример рассчета плиты на безконсольную балку, т.к. такая встречается чаще.

Чтобы рассчитать всю плиту перекрытия, нужно рассчитать ее один метр для начала. Профессиональные строители используют для этого специальную формулу, и приведет пример такого расчета. Так, высота плиты всегда значится как h, а ширина как b. Давайте рассчитаем плиту с такими параметрами: h=10 см, b=100 см. Для этом вам нужно будет познакомиться с такими формулами:

Дальше – по предложенным шагам.

Армирование монолитного перекрытия. Продольное и поперечное армирование

Бетон отлично работает на сжатие. Арматура – на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).

Расстояние между арматурными стержнями – это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм.В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть – именно здесь возникают наибольшие напряжения.

Для обеспечения требуемого положения верхнего армирования при бетонировании применяют поперечное армирование. Оно располагается вертикально. Может быть в виде поддерживающих каркасов или специальным образом согнутых деталей. В несильно нагруженных плитах они выполняют конструктивную функцию. При больших нагрузках поперечное армирование вовлекается в работу, препятствуя расслаиванию (растрескиванию плиты).

В частном строительстве в плитах перекрытия поперечная арматура обычно выполняет сугубо конструктивную функцию. Опорная поперечная сила (сила “среза”) воспринимается бетоном. Исключением является наличие точечных опор – стоек (колонн). В этом случае понадобится расчет поперечного армирования в опорной зоне. Поперечная арматура, как правило, предусматривается с гладким профилем. Обозначается он A-I или А240.

Для поддержания верхнего армирования при бетонировании наибольшее распространение получили гнутые П-образные детали.

Монтаж арматуры перекрытия.

Заливка перекрытия бетоном.

Пример Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания | Строительный справочник

Требуется собрать нагрузки на монолитную плиту перекрытия жилого дома. Толщина плиты 200 мм. Состав пола представлен на рис. 1.

Решение

Определим нормативные значения действующих нагрузок. Для удобства восприятия материала постоянные нагрузки будем обозначать индексом q, кратковременные — индексом ν, длительные — индексом p.

Жилые здания относятся ко II уровню ответственности, следовательно, коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0. На этот коэффициент будем умножать значения всех нагрузок. (Для выбора коэффициента см. статью Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений)

Сначала рассмотрим нагрузки от плиты перекрытия и конструкции пола.  Эти нагрузки являются постоянными, т.к. действуют на всем протяжении эксплуатации здания.

1. Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). Толщина плиты δ1 = 200 мм = 0,2 м, тогда нормативное значение нагрузки от собственного веса плиты перекрытия составляет:

q1 = 25*δ1*γн = 25*0,2*1,0 = 5,0 кН/м2.

2. Нормативная нагрузка от звукоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола плотностью ρ2 = 35 кг/м3 (0,35 кН/м3) и толщиной δ2 = 30 мм = 0,03 м:

q2 = ρ2*δ2*γн = 0,35*0,03*1,0 = 0,01 кН/м2.

Читайте также:  Перекрытия: 3. Перекрытия с устройством наката

3. Нормативная нагрузка от цементно-песчаной стяжки плотностью ρ3 = 1800 кг/м3 (18 кН/м3) и толщиной δ3 = 40 мм = 0,04 м:

q3 = ρ3*δ3*γн = 18*0,04*1,0 = 0,72 кН/м2.

4. Нормативная нагрузка от плиты ДВП плотностью ρ4 = 800 кг/м3 (8 кН/м3) и толщиной δ4 = 5 мм = 0,005 м:

q4 = ρ4*δ4*γн = 8*0,005*1,0 = 0,04 кН/м2.

5. Нормативная нагрузка от паркетной доски плотностью ρ5 = 600 кг/м3 (6 кН/м3) и толщиной δ5 = 20 мм = 0,02 м:

q5 = ρ5*δ5*γн = 6*0,02*1,0 = 0,12 кН/м2.

Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет

q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 5 + 0,01 + 0,72 + 0,04 + 0,12 +5,89 кН/м2.

Расчетное значение нагрузки получаем путем умножения ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γt.

Теперь определим временные (кратковременные и длительные) нагрузки. Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели (так называемая полезная нагрузка) для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0, итоговая кратковременная нагрузка от людей составляет:

ν1p = ν1*γt = 1,5*1,3 = 1,95 кН/м2.

Длительную нагрузку от людей и мебели получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35, указанный в табл. 6, т.е:

р1 = 0,35*ν1 = 0,35*1,5 = 0,53 кН/м2;

р1р = р1*γt =0,53*1,3 = 0,69 кН/м2.

Пример Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания | Строительный справочник

Полученные данные запишем в таблицу 1.

Помимо нагрузки от людей необходимо учесть нагрузки от перегородок.

Поскольку мы проектируем современное здание со свободной планировкой и заранее не знаем расположение перегородок (нам известно лишь то, что они будут кирпичными толщиной 120 мм при высоте этажа 3,3 м), принимаем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку с нормативным значением 0,5 кН/м2. С учетом коэффициента γн = 1,0 окончательное значение составит:

р2 = 0,5*γн = 0,5*1,9 =0,5 кН/м2.

При соответствующем обосновании в случае необходимости нормативная нагрузка от перегородок может приниматься и большего значения.

Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,3, поскольку перегородки выполняются на строительной площадке. Тогда расчетное значение нагрузки от перегородок составит:

р2р = р2*γt = 0,5*1,3 = 0,65 кН/м2.

(Для выбора плотности основных строй материалов см. статьи:

Для удобства все найденные значения запишем в таблицу сбора нагрузок (табл.1).

 Таблица 1

Сбор нагрузок на плиту перекрытия

В нашем примере сейсмические, взрывные и т.п. воздействия (т.е. особые нагрузки) отсутствуют. Следовательно, будем рассматривать основные сочетания нагрузок.

I сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная).

При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты Ψl, Ψt вводить не следует.

Тогда qI = q + ν1 = 5,89 + 1,5 = 7,39, кН/м2;

qIр = qp + ν1p = 6,63 + 1,95 = 8,58 кН/м2.

II вариант: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная) + нагрузка от перегородок (длительная).

Для основных сочетаний коэффициент сочетаний длительных нагрузок Ψl принимается: для первой (по степени влияния) длительной нагрузки — 1,0, для остальных — 0,95. Коэффициент Ψt для кратковременных нагрузок принимается: для первой (по степени влияния) кратковременной нагрузки — 1,0, для второй — 0,9, для остальных — 0,7.

Поскольку во II сочетании присутствует одна кратковременная и одна длительная нагрузка, то коэффициенты Ψl и Ψt = 1,0.

qII = q + ν1 + p2 = 5,89 + 1,5 + 0,5 =7,89 кН/м2;

qIIр = qр + ν1р + p2р = 6,63+ 1,95 + 0,65 =9,23 кН/м2.

Совершенно очевидно, что II основное сочетание дает наибольшие значения нормативной и расчетной нагрузки.

Примеры:

Армирование

Армирование перекрытия по профнастилу.

Внутренний металлический каркас в монолитном бетоне обеспечивает работу на сжатие, что обеспечивает марочную прочность плиты. Объемная арматурная структура формируется из плоской сварной сетки с ячейками 15 х 15 см и уложенных на дно каждого ребра жесткости продольных отрезков арматуры, которые объединяются вертикальными связями перевязочной проволокой или сваркой. Шаг объемной перевязки 20 см. Концы металлических прутков и сетки привариваются к балкам и колоннам.

Армирование

Для армирования берется стальной стержень диаметром 10 – 12 мм (марка А 400С). Сетка может создаваться из продольных прутков диаметром 12 мм и поперечных — 0,6 см. Чтобы профнастил сам стал внешней арматурой, на профиле создаются насечки («рифы»), которые сцепляют его с бетоном.

Сталь внутри плиты защищается слоем бетона толщиной до 4 см. Для его создания используются специальные пластиковые фиксаторы, приподнимающие металлические стержни над поверхностью дна ребер жесткости на 20 – 40 мм. Сверху арматура покрывается бетоном также на 20 – 40 мм.