Армирование монолитной плиты перекрытия: расчет и советы

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.

Требования

Упрочнение монолитной панели перекрытия является ответственным процессом, к реализации которого предъявляется ряд условий. При осуществлении работ по созданию армированной ж/б панели перекрытия необходимо придерживаться следующих рекомендаций.

• Для соединения металлических прутьев следует применять вязальную проволоку сечением 1,2-1,6 миллиметров. Применение электросварки неприемлемо по причине изменения строения металла в точках сопряжения.
• Нужно предусматривать необходимую толщину (высоту) бетонного массива перекрытия относительно дистанции промеж стен, воспринимающих нагрузку. Высота железобетонной панели в 30 раз меньше дистанции промеж опор. В то же время наименьшая толщина панели равняется не меньше 15 сантиметров.
• Укладка компонентов железного остова с учетом габаритов перекрытия осуществляется по вертикали. При наименьшей высоте панели раскладка арматуры производится в один слой. При высоте свыше 15 сантиметров производится упрочненное армирование двумя слоями.
• Для заливки в опалубочную конструкцию используется бетонная смесь марки М200 и выше. Бетон этих марок имеет превосходные эксплуатационные свойства, может выдерживать существенные нагрузки и отличается разумной стоимостью.
• Для сборки стальной решетки используются прутки арматуры сечением 8–12 миллиметров. При реализации двухслойного армирования практикуется повышенный размер сечения металлического профиля в нижнем ряду. Допускается вариант применения готовой сетки.
• Опалубка изготавливается из водозащищенной фанеры либо обработанных путем строгания досок. Стыки тщательным образом герметизируют. Для укрепления опалубки используются железные стойки раздвижного типа либо столбы из древесины диаметром до 20 сантиметров.

Выполнение обозначенных требований при осуществлении процессов по армированию гарантирует прочностные характеристики устраиваемой конструкции. Армированная панель, изготовленная с соблюдением технических условий, будет служить не одно десятилетие.

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.

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.

Схема армирования

Схема железобетонной плиты с армированной стяжкой.

Традиционная схема армирования плит выглядит следующим образом: рабочие стержни внизу плит, рабочие стержни вверху, арматура, перераспределяющая нагрузки, подставки из катанки. Стержни, которые применяются, могут иметь и некоторые отличия. Однако в любом случае необходимо правильно произвести расчет планируемой нагрузки и необходимой толщины бетона.

Расчет толщины производится исходя из пропорции 1:30. Таким образом, чтобы узнать толщину бетона, которая будет необходима, понадобится разделить длину пролета на 30. Будет возможность получить оптимальную толщину.

В случае если толщина плит составляет более чем 150 мм, армирование совершается в 2 слоя, где они располагаются друг на друге и связываются между собой с помощью проволоки. Выполнив расчет, стоит сказать, что размер ячеек не должен составлять приблизительно 200 на 200 мм, однако не меньше 150 на 150 мм. Таким образом, например, если ширина между несущими стенками будет составлять 6 м, толщина армированной плиты должна быть 0,2 м.

Основные нагрузки на дом будут находиться на нижней арматуре, а сжимающую нагрузку будет получать верхняя, с чем может отлично справиться и бетон. Следует помнить, что подобный процесс армирования монолитных плит необходимо выполнять полностью на всю длину изделия, помимо того, применять опалубку, которая является самым важным этапом в процессе монтажа конструкции. Для этого рекомендуется использовать дерево. В подобном случае в дом могут подойти как обыкновенные доски 50 на 150 мм, так и недорогая фанера.

Важно надежно и прочно закреплять стойки опалубки и выполнить расчет, потому что вес бетона, который будет использоваться при проведении подобной операции, достаточно часто достигает 300 кг на 1 м². Единственное, без чего весьма сложно обойтись в процессе монтажа армированной конструкции, – это телескопические стойки. Это надежный и удобный инструмент. Стойка может выдержать 2 т веса, чего нельзя сказать про доски, в которых могут появиться микротрещины либо сучки.

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.

Основные правила

Произвести профессиональный точный расчет способен отнюдь не каждый. Однако имеются единые стандарты изготовления и усиления монолитного перекрытия. На основании этих правил высота панели должна составлять 1/30 расстояния между смежными опорами пролета. Например, при протяженности пролета 600 сантиметров высота готовой монолитной конструкции будет равняться 20 сантиметрам. Увеличение высоты повлечет лишь перерасход дорогого бетона.

Когда длина перекрываемых проемов не превосходит 7 метров, то следует использовать стандартный метод расчета. По данному способу монолитную панель требуется армировать двумя слоями арматуры. Оба слоя закладывают арматурными прутками А-500С, имеющими диаметр 10 миллиметров. Прутья кладут с интервалом приблизительно 150–200 миллиметров. Соединение прутков в каркас с размером клетки 150–200 миллиметров осуществляется мягкой вязальной проволокой с сечением от 1,2 до 3 миллиметров. Можно панель усиливать посредством сварной типовой сетки, наличествующей в продаже.

При расчете габаритов монолитной конструкции необходимо учитывать величину захвата. Это та часть панели, которая будет налегать на стенку. При кирпичных стенах размер захвата (рабочая поверхность) должен составлять 15 сантиметров либо немножко больше. Для стенок из пенобетона этот размер равняется 25 и более сантиметрам. Арматурные прутья отрезаются таким образом, чтобы их концы были покрыты слоем бетонной смеси высотой не меньше 25 миллиметров.

Простейшее вычисление выявляет, что при грамотном армировании на один кв. метр монолитной бетонной плиты высотой 20 сантиметров расход ориентировочно составляет 1 м3 бетона марки М200 и выше (желательно М350), 36 килограммов арматуры марки А500С, обладающей площадью сечения 10 миллиметров. Это основные правила. Однако тщательный расчет в силах выполнить лишь специалист.

Это интересно: Ригель железобетонный — что это такое

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.

Укладка арматуры

Схема армированной плиты перекрытия.

При установке такого перекрытия достаточно важным будет правильный расчет армирования плиты перекрытия. Для подобных конструкций в домашних условиях необходимо применять стальную горячекатаную арматуру, которая имеет класс А3. Диаметр подобной арматуры будет составлять приблизительно 8-14 мм в зависимости от нагрузки, расчет которой производится.

Плита обязательно должна армироваться в 2 слоя. Первая сетка прокладывается в нижней части плиты, а вторая – в верхней. Сетки будут располагаться в середине бетона. Защитный слой, который создается опалубкой, должен быть не менее чем 15-20 мм. Арматура в сетку связывается при помощи вязальной проволоки. Размеры ячеек должны быть 200×200 мм либо 150×150 мм.

Арматура в сетке должна быть цельной, без каких-либо разрывов. В случае если будет не хватать длины арматуры, дополнительная арматура должна быть подвязана с нахлестом, который равняется 40 диаметрам арматуры. Если планируется армировать перекрытие арматурой d-10, то понадобится сделать нахлест в 400 мм. Стыки арматуры должны быть расположены в шахматном порядке, в разбежку. Края верхней и нижней арматуры в сетках необходимо связывать между собой при помощи П-образного усиления.

Нагрузки на железобетонную плиту будут передаваться сверху вниз и распределяться полностью на всю площадь покрытия. Следовательно, можно сделать следующий вывод: основной рабочей арматурой будет нижняя, которая испытывает растягивающие нагрузки. Верхняя будет получать нагрузки на сжатие. Инженерный расчет должен учитывать дополнительные арматурные усиления, однако есть и некоторые общие правила.

В процессе выполнения процедуры армирования нижней сетки дополнительную арматуру следует прокладывать в середине между несущими опорами. При связке верхней сетки над несущими опорами прокладываются усиления. Помимо того, необходима дополнительная арматура в местах скопления нагрузок и отверстий. Отдельными хлыстами делается дополнительное армирование, при этом они должны иметь длину 400-2000 мм в зависимости от ширины пролетов. Нижняя сетка усиливается в проеме между стенками.

Схема утепленной армированной плиты.

Верхняя сетка должна усиливаться над несущими стенами. Армирование подобных конструкций своими руками в местах, в которых они опираются на колонны. Оно будет сильно отличаться от традиционного армирования. Данные участки требуют дополнительного создания объемных усилений.

Плита перекрытия заливается при помощи бетононасоса. При заливке в обязательном порядке необходимо уплотнить бетон, для чего чаще всего применяется глубинный вибратор. Процесс твердения бетона сопровождается его усадкой, которая будет возрастать при высыхании бетонного раствора. На его поверхности могут появляться микротрещины.

Самостоятельный расчет плиты перекрытия: считаем нагрузку и побираем параметры будущей плиты

Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.

Поэтому в этой статье мы поможем вам изучить расчет плиты перекрытия и его нюансы, а также познакомим с основными данными и документами. Современные онлайн-калькуляторы – дело хорошее, но если речь идет о таком ответственном моменте, как перекрытие жилого дома, советуем вам перестраховаться и лично все пересчитать!

Источник: furnilux.ru