Расчет и конструирование монолитной плиты

Армирование монолитной плиты — это сложная и ответственная задача. Конструктивный элемент воспринимает серьезные изгибающие нагрузки, с которыми бетону не справится. По этой причине при заливке монтируют арматурные каркасы, которые усиливают плиту и не дают ей разрушаться под нагрузкой.

Секреты вязки арматуры для плитного фундамента

В монолитной плите фундамента при эксплуатации наблюдаются сжимающие и растягивающие усилия. Если с первыми бетон легко справляется самостоятельно, то для компенсации растяжения необходимо использовать арматуру. Этот конструкционный материал повышает прочность растяжения плитного основания в 10 раз. Причем, стержни необходимо вязать правильно, в соответствии с нормативами СП 52-101, согласно схеме армирования, укладывать сетки в два слоя с минимальным расстоянием 10 см по вертикали, защитным слоем 3 см.

Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента

Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента
Секреты вязки арматуры для плитного фундамента

Этап Определение расчетной длины плиты

Длина плиты и проектная длина плиты это очень разносторонние вещи. Фактическая длина плиты может быть любой. А вот расчетная длина (другими словами пролет балки, а в нашем случае плиты перекрытия) имеет совсем иные значения. Пролетом зовется расстояние в свету (минимальное расстояние между наиболее выпуклыми частями соседних элементов) между несущими стенами. А если быть точнее, то это рассчитываемая от стен длина и ширина помещения. И само собой, за счет опирания на стены, по факту плита будет длиннее.

Следует отметить, что монолитная железобетонная плита может опираться на несущие стены, возведенные из следующих материалов: кирпич, камень, газо- и пенобетон, керамзитобетон, шлакоблок. Если в качестве опор под плиту используется кладка из недостаточно прочных материалов (газобетон, пенобетон, керамзитобетон, шлакоблок), то этот материал должен пройти расчеты на соответствующие нагрузки.

В статье приведен пример однопролетной плиты перекрытия, которая опирается на две несущих стены. Расчет плиты при условии ее опирания на четыре несущих стены — рассмотрен не будет.

Примем значение расчетной длины плиты l=4 м.

Перекрытия- преимущества и недостатки

Как и в домах домах построенных из дерева, так и в домах из кирпича можно использовать деревянные перекрытия. Традиционно состоят они из толстых балок, с шагом 100-150 , однако, применяются тонкие элементы, но гораздо более густо расположенные (40 или 60 см), а с низу скрытые гипсо-картонными плитами.

Такие потолки иногда называют «досчатыми» или «ребристыми», они очень популярны в домах построенных по каркасной технологии.

В домах построенных с использованием кирпича, перекрытия из дерева используются довольно редко, обычно, как перекрытие над последним этажом (функцию потолочных балок, так же может выполнять, нижняя полоса стропильных ферм). Нежелание устраивать такие потолки из дерева, вытекает главным образом из-за трудности их эффективной шумоизоляции.

Деревянные перекрытия

Устройство деревянного перекрытия и потолка с хорошими звукоизолирующими показателями, возможно, но их конструкция сложная, требует внимания к деталям и лишь немногие исполнители могут сделать их правильно.

Перекрытия- преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Легкий вес (а следовательно, меньшая нагрузка на несущие элементыдома);
  • cкорость монтажа;
  • отсутствие мокрых работ,благодаря чему строительные работы, могут проводиться в зимний период;
  • очень хорошая тепло- изоляция, если пространство между стропилами, заполняется теплоизолирующим материалом.

Недостатки:

  • Недостаточная звуко-изоляция;
  • уязвимость к воздействию неблагоприятных биологических условий;
  • уязвимость к возгоранию;
  • скрипение из-за непрофессиональной работы.

Перекрытия- преимущества и недостатки

Деревянное перекрытие c дополнительной звукоизоляцией, плавающим полом и подвесным потолком

Монолитные перекрытия- плюсы и минусы

Монолитными перекрытиями называются перекрытия из усиленного бетона (железобетон),бетонирующиеся с использованием опалубки, непосредственно на строительной площадке. Они должны быть разработаны для конкретного здания: проект определяет расположение арматуры (в одном или в двух направлениях или крестообразно), а также способ опоры на стенах. От решения архитектора зависит несущая способность перекрытия, поэтому не посоветовавшись с ним, нельзя вносить никаких изменений в проект, которые могли бы изменить принятые для расчета нагрузки — например передвигать несущие стены. Монолитное перекрытие требует, прочно закрепленной опалубки. В настоящее время, вместо традиционной деревянной опалубки, обычно используются опалубки для многократного использования, изготовленные из плит фанеры. Усиление перекрытия — это задача для опытных профессионалов.

Для бетонирования, наиболее эффективно использовать готовый бетон: это позволит обеспечить поддержание надлежащего класса бетона, а благодаря перекачке смеси бетона прямо из бетономешалки на колесах, облегчит бетонные работы.

Преимущества:

  • Необходимые материалы можно легко купить у многих поставщиков;
  • форма монолитных плит может быть нетипичной;
  • имеет небольшую высоту (толщину);
  • с низу создается равная однородная поверхность, что способствует легкости штукатурных работ;
  • обеспечивает хорошую звукоизоляцию ;
  • нет необходимости привлекать для монтажа, тяжелое оборудование.
Перекрытия- преимущества и недостатки

Недостатки:

  • Трудоемкость строительных работ;
  • сложное усиление перекрытия, требующее высококвалифицированных подрядчиков;
Читайте также:  Как класть пеноблоки: пошаговая инструкция

много времени и труда требуют изготовление и установка опалубки, а так же большого количества древесины (этот недостаток может быть значительно сокращен, за счет использования элементов опалубки,арендованных в местах аренды строительного оборудования.)

Схема монолитного железобетонного перекрытия

Строение монолитного ребристого перекрытия

  • Его толщина зависит от исполнения — перекрытие из самых низких блоков, имеет толщину 24 см, максимальная — 29 см;
  • легкий — в зависимости от типа блоков перекрытий, один квадратный метр весит от 160 до 340 кг
  • его ширина ограничена длиной балок перекрытия, а толщина подбирается в зависимости от размеров блоков;
Перекрытия- преимущества и недостатки
  • всегда требует дополнительной звукоизоляции;
  • потолок всегда требует шпаклевания и толстого слоя отделки;
  • работы могут осуществляться с перерывами. Перерыв можно сделать после установки балок и блоков. Возможные загрязнения сдует ветер, останется очистить только углубления в балках и ребрах;
  • строительство этого вида перекрытия, не требует большого опыта работы, с соответствующим монтажом сборных элементов, справятся два человека.

Корректировка конструкции ж/б плиты

Если заменить дорогостоящий плитный фундамент ленточным невозможно по ряду объективных причин, можно постараться снизить бюджет строительства. Например, при толщине 30 см крупногабаритные конструкции сложно залить даже при регулярном приеме смеси из миксеров. Выходом часто становится подбетонка:

  • при толщине 5 – 7 см она не требует армирования
  • заливается в один прием
  • выравнивает основание
  • защищает гидроизоляцию от порывов щебнем
  • снижает толщину защитного слоя (нижнего) на 20 – 35 мм
  • использует тощий бетон

Однако в этом случае сечение стержней верхнего слоя придется пересчитать. Для несимметричных плит (внутренняя стена смещена относительно центра конструкции) производится расчет по большему значению длины пролета, как для симметричных. Запас прочности повысится при незначительном повышении сметы.

Подобным способом можно рассчитывать арматуру для плитных фундаментов любой сложности. Кроме того, существует ПО для проектировщиков, делающих это с высокой точностью.

Материалы и инструменты

Для того чтобы заложить каркас армирования основания своими руками, понадобится не только металл, а также дополнительные материалы и инструменты. Сетка никогда не должна касаться края плиты.

Расстояние от границы фундамента до металла должно быть не менее 3 см. Поэтому нижний слой каркаса укладывается на специальные фиксирующие подставки.

Материалы и инструменты

Для связки используется строительная проволока ВР-1 различного диаметра. Связывание производится при помощи специального крючка.

Если у вас его нет, можно использовать обычные пассатижи. Отрезок проволоки размером примерно 300 мм, складывается вдвое, так чтобы на одном конце образовалась петля. Петля заводится под место пересечения прутков и затягивается так, чтобы не дать стержням возможность сдвинуться.

Примеры вязки узлов пересечения стержней

На заметку! При связке не стоит слишком сильно затягивать узел, чтобы избежать разрыва проволоки.

Материалы и инструменты

Подробнее ознакомиться с техникой укладки арматуры в опалубку можно посмотрев видео в этой статье.

Расчет и армирование плиты

здание рама ригель перекрытие плита

Плита рассчитывается на действие нагрузки на полосу шириной 1м. расчетная схема плиты принимается как многопролетная неразрезная балка, опорами которой являются второстепенные балки. При вычислении нагрузок на 1м2 перекрытия использованы результаты сбора нагрузок, приведенные в табл.7.1.

Таблица 7.1

№ п/п

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка,

Коэф. надежности по нагр., гf

Расчетная нагр.,

1

2

3

4

5

I.

1.

Постоянная (g)

Собственный вес пола

0,2223+0,418+0,418

1,0583

1,3313

2.

Собственный вес монолитной плиты

1·1·0,06·25·0,95

Итого:

  • 1,425
  • 2,4833

1,1

  • 1,5675
  • 2,8988

II.

  • 1.
  • 2.

Временная(х)

Полезная

Перегородки

  • 11,0
  • 0,50
  • 1,3
  • 14,3
  • 0,65

ИТОГО: х = х1+ х2

11,5

14,95

ВСЕГО: gпер = gпер + Vпер

17,4666

17,8488

Предварительно назначаются высота и ширина сечения второстепенной балки:

hвб = (1/18…1/16)·L1=(1/18…1/16)·5,8 =0,32…0,36 м;

принимаем hвб =0,35 м.

Ширина второстепенной балки:

bвб = (0,35…0,45) hвб =0,12…0,16 м,

принимаем bвб = 0,15 м.

Расчетный пролет плиты равен:

L03 = L3 — bвб = 1,933 — 0,15 = 1,78м.

Выровненные изгибающие моменты в средних пролетах и над средними опорами:

в первом пролете и на первой промежуточной опоре соответственно:

Монолитные плиты армируются сетками. Расстояние от центра тяжести арматуры сеток до ближайшей грани сечения принимаем аs = 1,5см. Тогда рабочая высота сечения h0 = hпл — аs = 6 — 1,5 = 4,5см. Вначале расчет прочности по нормальному сечению ведется по моменту М2 в следующей последовательности:

з* = 0,871; о = 0,26 (табл.3.1(3)).

Рис.7.1. Эпюра изгибающих моментов в плите

Рис.7.2. Армирование плиты рулонными сетками

Принимаем количество сеток в одном шаге колонн n = 3.

Длину нахлеста принимаем предварительно а0 = 0,1м.

Принимаем длину выпуска поперечных стержней а = 0,025м.

Ширина сетки между крайними продольными стержнями:

Округляем кратно 25 мм

Принимаем защитный слой бетона а3 = 0,025м.

Ширина здания, состоящего из 3 пролетов, равна:

Взд = 3·L2 = 4·5800 = 17400мм.

Длина сетки равна:

L = Bзд — 2·а3 = 17400 — 2·25 = 17350мм.

Способ армирования зависит от диаметра рабочей продольной арматуры.

Принимаем шаг продольных стержней равным 100мм. Тогда количество стержней в 1м ширины сетки равно 10. Требуемая площадь сечения 1 стержня равна: Аs1 = 2,173/10 = 0,2173см2.

По сортаменту арматуры принимаем стержни 6 В500 c Аs=0,283 см2

Поскольку арматуры >5 мм, армирование производится раздельными плоскими сетками с поперечным расположением рабочей арматуры.

Рис.7.3. Армирование плиты раздельными сетками

Принимаем в первом приближении поперечных стержней сеток d=6 мм.

Ширина сеток:

С1 и С4 В=1800 мм

С2 и С5 В?0,5·Lo3+bвб=0,5·1780+150=1040 мм

Принимаем В=1100 мм

С3 В?0,25·Lo3+ bвб+15·d=0,25·1780+150+15·6=685 мм

Принимаем В=700 мм

Принимаем защитный слой бетона aз=0,025 м. Длина здания, состоящего из 10 шагов колонн определяется по формуле:

Lзд=10·L1=10·5800=58000 мм

Длина сеток:

L=Lзд — 2aз=58000 — 2·25=57950 мм

Подбираем марку сетки С1:

з*=0,79 (табл.3.1(3));

см2

Требуемая площадь сечения одного стержня равна:

см2

По сортаменту арматуры принимаем стержни 12 А400 с Аs=1,131 см2

Сетка С2:

Параметры сетки С3 назначаются по конструктивным требованиям:

Для сеток С4 и С5 получим:

з*=0,867 (табл.3.1(3));

см2

Принимаем шаг рабочих стержней 200 мм. Тогда число стержней составит 1000/200=5. Требуемая площадь сечения одного стержня:

см2

По сортаменту арматуры принимаем стержни 10 А400

Сетка С4:

Сетка С5:

Плюсы армирования монолитов

Армирование монолитных плит перекрытия применяется достаточно часто в строительстве. Это неудивительно, ведь данная технология имеет целый список преимуществ:

  1. Железобетон в два раза более устойчив к воздействию огня, чем перекрытия из дерева.
  2. Монолитное перекрытие с армированием может стать отличной возможностью возведения конструкции, когда имеется нестандартный проект дома. При этом в виде опорной части здания могут использоваться не только несущие стены, но и колонны, которые также будут нести декоративную функцию.
  3. Поперечное армирование так же, как и продольное, делает плиты более способными противостоять низким температурам. В результате такие конструкции хорошо предохраняют чердак и мансарду от холода.
  4. Если заливка плиты осуществляется прямо на месте ее дальнейшего размещения, то это дает возможность обустроить пол любым образом и любого размера.
  5. Благодаря высокой прочности плит перекрытия обеспечивается устойчивость всего здания к воздействию нагрузок механического типа, силовому напряжению, а также воздействию повышенных температур.
  6. Монолитные конструкции обеспечивают хорошую изоляцию от шума.
  7. Плиты имеют небольшой вес, благодаря чему воздействие на фундамент является оптимальным.
  8. Применение монолитных плит позволяет сделать единую конструкцию, которая будет равномерно сообщать давление, вызванное грузом, стенам.
  9. Применение армированных монолитов позволяет провести ряд работ без привлечения габаритной строительной техники.
  10. Использование платформ значительно ускоряет процесс строительства.
  11. Если возводится здание с небольшим количеством этажей, монолитные плиты можно залить даже без привлечения специалистов.

Несмотря на большое количество преимуществ армированных плит, данные конструкции все же имеют и определенные недостатки:

  1. Заливка и армирование монолитной плиты перекрытия – это достаточно трудоемкий процесс, которые требует немалого времени.
  2. Для заливки бетонного раствора не обязательно привлекать специалистов, однако, люди все же понадобятся, причем не менее трех человек.
  3. До тех пор, пока монолитная плита не станет полностью твердой, за ней нужно будет ухаживать, а также контролировать процесс застывания.
  4. Для осуществления работ над монолитной плитой перекрытия в виде армирования потребуются различные механические приспособления и специальный инвентарь.
  5. Осуществление армирования монолитной плиты перекрытия обходится значительно дороже, чем монтаж деревянных конструкций.

Порядок расчета арматуры

Согласно нормативам СНиП, процент армирования бетона должен составлять 0,15 – 0,3% (М300 – М200, соответственно). Практика проектирования показывает, что пруток периодического сечения 12 мм обладает достаточным запасом прочности для любых малоэтажных зданий с кирпичными, бетонными стенами. Максимально возможный диаметр стержня, используемый индивидуальными застройщиками, составляет 16 мм. То есть, с увеличением сборных нагрузок необходимо увеличивать, как толщину плиты, так и диаметр арматуры.

Расчет арматуры начинается с определения толщины плиты:

Например, для стандартных 6 м пролетов толщина конструкции составляет 30 см. Армируют плиту исключительно горячекатаной арматурой класса А2 и выше. Хомуты, вертикальные перемычки допускается изготавливать из прутков класса А1 диаметром 6 – 8 мм.

Определение сечений

Расчет арматуры по сечению зависит от прочности бетона (класс В10 – В25), арматуры (класс А240 – А500, В500) на сжатие. Чаще используется бетон В25, арматура А500, имеющие расчетное сопротивление 11,5 МПа, 435 МПа, соответственно. Опирание по контуру в кирпичных коттеджах (четыре несущих стены по периметру) встречается редко. Поэтому используется расчет статической конструкции со средними опорами, план нижнего уровня. Конфигурация верхнего, мансардного этажа обычно совпадает с ним.

Принимаются условия:

Последнее допущение позволяет перестраховаться при незначительном увеличении сметы строительства, не заказывать геологию, топографию, определять грунты на глаз. При сборе нагрузок достаточно производят расчет нагрузки от плиты – объемный вес ж/б (2500 кг/м 2) умножается на высоту плиты, коэффициент надежности (1,2). Аналогичным образом добавляются нагрузки от всех конструкций (полы, стропила, кровля, перекрытия, снеговая, ветровая).

При наличии внутренних стен нагрузки распределяются неравномерно, расчет арматуры производится по нескольким сечениям плиты. Вычисления могут производиться по нескольким методикам с примерно одинаковым результатом (новый СНиП, способ ж/б балки, по моменту сопротивления), изменится высота расположения сетки армопояса.

После чего корректируется принятая на начальном этапе толщина плиты для экономии бетона. После сверки с таблицами СНиП вычисляются необходимые площади сечения, количество прутков, диаметр арматуры. Затем этот параметр унифицируется с учетом коэффициента армирования в зонах опор. При значительных габаритах плиты реальная экономия металлопроката достигает 27% за счет отсутствия нижней сетки в ее центральной части

Расчет количества

Арматура обычно продается весом, у каждого продавца имеется таблица перевода длины прутка в массу и наоборот. Если произвести вычисления заранее, можно проконтролировать эти цифры при покупке. Производится расчет количества арматуры по схеме:

  • вычисление количества продольных стержней – из длины короткой стены необходимо отнять два защитных слоя по 2 см, разделить цифру на шаг сетки, отнять еще единицу
  • подсчет количества поперечных стержней – аналогично предыдущему способу, только с размером длиной стены

Останется сложить длину всех прутков, нахлестов, чтобы получить общий погонаж «рифленки». Для хомутов используется гладкая арматура, куски которой изгибаются в пространственные конструкции сложной формы. Подсчитать длину заготовки можно сложением всех сторон.

Для каждого стыка потребуется 30 см кусок вязальной проволоки. Их количество можно вычислить перемножением продольных прутков на поперечные. Если в проект заложена «шведская», чашеобразная плита, расход арматуры автоматически увеличится:

  • в каждом ребре жесткости проходят 4 продольных прутка (возможно с нахлестом)
  • они связываются квадратными хомутами через каждые 30 – 60 см
  • ребра обязательны по периметру
  • могут добавляться параллельно короткой стене через 3 м

На последнем этапе расчет арматуры заключается в переводе единиц измерения. Зная массу погонного метра, можно вычислить общий вес каждого сортимента металлопроката для плитного фундамента коттеджа.

Подготовка к вязке стержней для фундамента типа монолитная плита

Готовясь своими руками осуществить вязку арматурных стержней, следует выполнить подготовительные мероприятия:

  1. Рассчитать величину усилий, которые будут действовать на фундаментную основу. Это сложная задача, решение которой целесообразно доверить профессионалам.
  2. Подобрать марку арматурной проволоки и определить размер стержней в поперечном класса и диаметра стержней зависит предельно допустимый угол их изгиба.
  3. Определить количество проволоки для сборки каркаса, а также рассчитать потребность в арматуре. При определении потребности следует руководствоваться схемой вязки.
  4. Определиться со способом выполнения вязальных своевременно подготовить соответствующий инструмент, а также проволоку для вязания.

До начала работ следует разработать чертеж или рабочий эскиз арматурного каркаса.

Расход арматуры при армировании

Обладая точными цифрами, можно правильно подобрать арматуру, толщину плиты, марку и количество бетона. Это в свою очередь позволит сэкономить силы и финансовые средства.

Напомним снова, как бы банально это не было, но не стоит экономить на покупке качественных стройматериалов, особенно, когда дело касается фундамента. В противном случае то может сказаться на сроке эксплуатации конструкции, и при ремонте потребуется выложить гораздо больше денег, чем было сэкономлено.

Существуют общепринятые нормы, как рассчитать расход арматурного материала в расчете на 1 кубометр бетонного раствора. При укладке арматура размещается вплотную на поверхности плиты, при этом от края остается 3-5 см.

Расчет на примере плиты 8х8

Точное количество арматуры рассчитывается на примере плиты размером 8х8 метров.

Для устойчивости грунта идеально подойдет стержень арматуры ∅ 10 мм. Как правило, сетка из арматуры выкладывается через шаг до 200 мм. Исходя из этого, не сложно вычислить нужное количество стержней.

Для этого ширина плиты делится на размер шага в метрах и прибавляется 1 прут (8/0,2+1=41). Для получения сетки стержни размещаются в перпендикулярном направлении. Значит, полученный результат нужно умножить на два (41х2=82 стержня).

Важно! При монтаже монолитной плиты требуется укладка двух слове сетки из арматуры сверху и снизу. Следовательно, данные снова умножаем на два (82х2=164 стержня).

Длина стандартного арматурного стержня составляет 6 метров. Исходя из этого, получается следующий расчет: 164х6=984 м.

Слои связаны между собой точками пересечения, количество которых легко вычислить, если количество стержней умножить на этот же показатель (41х41=1681 штук). Арматура в виде сетки укладывается в 5 см от основания плиты.

Толщина монолитной плиты равняется 200 мм. Чтобы произвести соединение, потребуется стержень длиной 0,1 метров.

Для осуществления всех соединений понадобится 0,1х1681=168,1 метров арматурного материала. Итого для проведения строительных работ потребуется 984+168,1=1152,1 метров арматуры, это теперь можно посчитать и в весе, если знать, сколько весит метр арматуры. Цифра получится также важной для расчета нагрузок на основания строения.

Практически всегда арматурные стержни продаются в строительных магазинах в килограммах. Один стержень весит в среднем 0,66 кг, значит, потребуется 0,66х1152,1=760 килограмм арматуры.