Армирование монолитной плиты перекрытия: материалы, схемы, расчет, пошаговая инструкция выполнения работ

Оглавление

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.

О последствиях обрушения перекрытий можно не рассказывать, достаточно посмотреть на фотоИсточник dcdn.lt

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 chertezhi.ru

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.

Порядок расчета потребности материала онлайн калькулятором

После того, как расчет монолитного перекрытия произведен и вы знаете его габаритные размеры, нужно подсчитать необходимое количество материалов. Сегодня мало кто самостоятельно считает потребность арматуры и бетона, ведь можно воспользоваться специальным онлайн-калькулятором. Это удобно и занимает считанные минуты времени.

Фото 5. Уплотнение бетонной смеси при сооружении монолитной плиты

Последовательность расчета следующая:

Ввести в специальное поле марку бетона.
Указать длину, ширину и толщину плиты.
Заполнить дополнительные поля (например, по длине арматуры и способу ее крепления) при их наличии.
Нажать кнопку «Рассчитать».

После этого калькулятор расчета автоматически выведет всю нужную информацию, которая включает объем и вес бетона, рекомендуемый диаметр арматуры для армирующего каркаса, размер ячейки сетки, величину нахлеста стержней при армировании, необходимое количество прутков в метрах и килограммах, а также данные по материалам для сооружения опалубки.

Фото 6. Заглаживание бетонной смеси после заливки и уплотнения

В заключение хотим еще раз напомнить, что приведенные выше данные основаны на рекомендациях строительных норм и правил и актуальны не для всех объектов. Наши эксперты настоятельно рекомендуют доверять расчет параметров монолитного бетонного перекрытия квалифицированным специалистам, которые рассчитают все с учетом предполагаемых кратковременных, постоянных нагрузок и других факторов.

Плиты перекрытия ПК 63-12-8 AтV (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 6,3м, ширино…

От 11930.69 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПБ 60-12-8 (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПБ для всех типов зданий длиной 6м, шириной…

От 14041 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 48-12-8 AтV (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 4,8м, ширино…

От 10210 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 35-12-8 (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 3,5м, ширино…

От 7372 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 30-12-8 (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 3м, шириной…

От 6408 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 72-12-8 АтVт-1 (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 7,2м, ширино…

От 16911 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 42-12-8 (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 4,2м, ширино…

От 9175 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 58-12-8 AтV (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 5,8м, ширино…

От 11345 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 60-12-8 АтV (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 6м, шириной…

От 11355.03 руб/штПодробнее

Плиты перекрытия ПК 25-12-8 (Рязанский завод ЖБИ №2)Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 2,5м, ширино…

От 5258 руб/штПодробнее

Расчет монолитного перекрытия пример

Ручной расчёт требуемого армирования несколько громоздок. Особенно это касается определения прогиба с учетом раскрытия трещин. Нормы допускают образование в растянутой зоне бетона трещины с жестко регламентируемой шириной раскрытия. На глаз они совершенно не заметны, речь о долях миллиметра. Проще смоделировать несколько типичных ситуаций в программном комплексе, выполняющем расчёты строго в соответствии с действующими строительными нормами. Как же произвести расчет устройства монолитных перекрытий?

В расчёте приняты следующие нагрузки:

Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
Вес конструкции пола 150 кг/м2.
Полезная нагрузка 300 кг/м2.
Вес перегородок (усредненный) 150 кг/м2.

Общий вид расчетной схемы.

Схема деформации плит под нагрузкой.

Эпюра моментов Му.

Эпюра моментов Мх.

Подбор верхнего армирования по Х.

Подбор верхнего армирования по У.

Подбор нижнего армирования по Х.

Подбор нижнего армирования по У.

Пролеты принимались равными 4,5 и 6 м. Продольное армирование задано:

Так как площадь опирания плиты на стены не моделировалась, результаты подбора арматуры в крайних пластинах допускается проигнорировать. Это стандартный нюанс программ, использующих метод конечных элементов для расчёта.

Создание опалубки

Монолитное плитное перекрытие заливается в горизонтальную опалубку, которую можно изготовить самостоятельно или приобрести готовый вариант. Использование готовой опалубки дает два преимущества: первое – конструкция является сборно-разборной, второе – с ней в комплекте идут телескопические опоры. С их помощью опалубка устанавливается на одинаковом уровне.

Кстати, ранее мы рассматривали, как сделать опалубку из фанеры.

Однако многие частные застройщики отдают предпочтение опалубке, изготовленной своими руками. В этом случае рекомендуется придерживаться следующих правил:

Для изготовления необходимо брать обрезную доску толщиной 25-35 мм или листы фанеры толщиной 20 мм. В первом случае возникает необходимость плотного подгона досок друг к другу, а при наличии щелей рекомендуется использовать гидроизоляционный материал. Фанерные листы позволяют получить более ровную поверхность, при этом риск образования щелей сводится к минимуму.
Вертикальные стойки можно изготовить из бруса или бревна диаметром 8-15 см. Устанавливают опоры на расстоянии 1 метра друг от друга и 20 см от стен. Высота стоек регулируется по высоте стены, верхний край опалубки и верхний край стены должны располагаться на одном уровне.
Поверх стоек укладывают ригели. Для этой цели подходит брус, двутавр или швеллер.
Горизонтальная опалубка укладывается непосредственно на ригели. Вначале идут поперечные балки, затем – фанера или доски.
Установка вертикальных частей опалубки выполняется с учетом захода на стены примерно на 15-20 см. следовательно, вертикальное ограждение плиты должна располагаться на таком расстоянии от внутреннего уровня стены.
Горизонтальность опалубки и ее ровное положение определяют с помощью строительного уровня или нивелира.

Также полезно будет изучить наш материал на тему: расчет и установка съемной опалубки.

Создание опалубки для монолитной плиты перекрытия

Опалубка монолитного перекрытия.

Монолитное перекрытие предусматривает заливку бетонной смеси в опалубку горизонтального типа, ее часто называют «палубой». Известно две вариации обустройства такой опалубки.

Аренда металлической или пластиковой готовой конструкции, которая легко снимается. Этот вариант проще и многие застройщики отдают ему предпочтение, так как опалубку можно легко собрать и разобрать. Помимо этого в комплекте с опалубкой идут телескопические опорные элементы, которые поддержат опалубку на определенном уровне;
Строительство опалубки по месту возведения объекта из досок 25-30 миллиметров или фанерных влагостойких листов, с толщиной стенки не менее 20 миллиметров. В случае, когда конструкция щита собирается из досок, то их плотно подгоняют одна к другой. Если между досками образуется щель, то целесообразно применить гидроизоляционную пленку.

Телескопические стойки опалубки.

Монтаж опалубки монолитного перекрытия производится по следующей схеме:

1. Монтируются вертикальные опорные стойки, например, телескопические стойки из металла, с регулировкой их высоты. Можно применить для этих целей деревянный кругляк толщиной 10-15 сантиметров. Расстояние между опорами должно составлять около 1 метра. Стойки удаляются от стены минимум на 20 сантиметров;
2. Сверху на опоры монтируется ригель (брус, швеллер или продольная балка), который предназначен для удержания опалубки;
3. Поверх ригелей устраивается опалубка горизонтального типа. Если не применяется готовая опалубка, а в работу берется самодельная, то сверху ригелей размещают поперечно брусья или балки, поверх них укладываются фанерные листы с хорошей влагостойкостью. Опалубка монолитного перекрытия должна быть выполнена идеальной по размерам, а ее край должен упереться в стены, избегая образования щелей;
4. Производится регулировка высоты стоек, необходимо совпадение верхнего края опалубки с верхним краем кладки стены;
5. Выполняется установка вертикальных элементов (ограждения) опалубки с учетом захода плиты на стену не менее 150 миллиметров;
6. Делается финальная проверка горизонтального уровня с использованием строительного прибора — нивелира.

В некоторых случаях, для обеспечения удобства производства работ, опалубку выстилают пленкой гидроизоляции или обрабатывают ее технической смазкой, если опалубка металлическая. В результате, опалубка легко снимается, а поверхность бетонного перекрытия останется абсолютно ровной. Применять телескопические стойки при устройстве опалубки целесообразней, чем использовать опоры из дерева. Металлические опоры способны выдержать нагрузку до двух тонн, они устойчивы к микротрещинам, чего не замечено при использовании деревянного бревна или бруса.

Преимущества

Плиты перекрытия сборные железобетонные обладают определенными достоинствами и недостатками. Плюсов их использования в монтаже различных зданий гораздо больше, поэтому разные типы изделий активно применяются в строительстве тех или иных объектов.

Основные достоинства плит перекрытия:

Правильные геометрические размеры, ровность и гладкость плит – что значительно облегчает расчеты, монтаж, дальнейшую отделку поверхностей.
Простота выполнения конструкции – не нужно ни монтажных опор, ни опалубки, плиты легко и просто монтируются в любую конструкцию.
Скорость выполнения работ – сразу после установки плиты можно эксплуатировать (а не выжидать, как в случае с заливкой бетоном, 28 дней).
Возможность нагружать плиту сразу же после завершения монтажа.
Прекрасные звукоизоляционные и теплоизоляционные характеристики.
Высокие показатели прочности, надежности, жесткости.
Более легкий монтаж различных коммуникаций – когда выполняется сборное железобетонное перекрытие из многопустотных плит, в отверстиях которых можно прокладывать кабеля, трубы и т.д.

Из недостатков применения плит в строительстве стоит отметить лишь необходимость в привлечении спецтехники для монтажа и возможные проблемы с доставкой. Но эти минусы условны, так как производством плит занимаются многие предприятия не только в Москве, да и в регионах, а аренда крана не представляет сложностей.

Как рассчитать нагрузку правильно

Строительство любого дома не может обойтись без правильного расчета нагрузки, которую способна удержать плита перекрытия. От нее зависит жесткость всего здания. Поэтому данные расчеты – это залог безопасного строительства, это гарантия безопасности жизни людей.

В каждом доме перекрытия имеют две конструктивные части:

верхняя;
нижняя.

Верхняя часть передает нагрузку нижней конструкции

Поэтому очень важно точно рассчитать допустимую величину

В основном расчет любой строительной конструкции просто необходим, чтобы впоследствии не произошло разрушение здания. В случае ошибочного расчета стены очень быстро начнут трескаться. Здание быстро развалится.

динамический;
статический.

Статический расчет учитывает все предметы, которые осуществляют нагрузку на плиту. Все движущиеся объекты несут динамическую величину.

Чтобы выполнить расчет, необходимо иметь:

калькулятор;
рулетку;
уровень.

От размера плиты зависит ее устойчивость к различным нагрузкам.

Для определения нагрузки, которую способна выдержать будущая плита перекрытия, предварительно делается подробный чертеж. Учитывается площадь дома и все, что может создавать нагрузку. К данным элементам относятся:

перегородки;
утепления;
цементные стяжки;
напольное покрытие.

Основная опорная система кровли находится в торцах плиты. Когда изготавливаются плиты, армирование располагается так, чтобы максимальная нагрузка приходилась именно на торцы.

Поэтому середина конструкции не выдержит, даже если она будет усилена капитальными стенами.

Чтобы понять, как делается расчет, возьмем для примера конструкцию типа «ПК-50-15-8». Согласно ГОСТу 9561-91, масса данной системы равна 2850 кг.

Сначала рассчитывается площадь всей несущей поверхности: 5 м × 1,5 м = 7,5 кв.м.
Затем рассчитывается вес, который может удержать плита: 7,5 кв. м × 800 кг/кв.см= 6000 кг.
После этого определяется масса: 6000 кг – 2850 кг = 3150 кг.

На последнем шаге подсчитывается, сколько останется от нагрузки после проведения утепления, укладки стяжки и обшивки полов. Профессионалы стараются брать напольное покрытие, чтобы оно и стяжка не превышали 150 кг/кв.см.

Затем 7,5 кв. м умножается на значение 150 кг/кв.см, в результате получается 1125 кг. От массы плиты, равной 3150 кг, отнимается 1125 кг, получается 3000 кг. Таким образом, 1 кв. м может выдержать 300 кг/кв. см.

Особенности перекрытий монолитного типа

Перекрытия представляют собой сплошные ж/б конструкции армированного типа. Их применение актуально при повышенных весовых нагрузках, прежде всего – в многоэтажных домах. В частном строительстве к их главным преимуществам относят возможность сокращения затрат на монтаж за счет самостоятельного выполнения отдельных или всех этапов работ при минимальном задействовании спецтехники. Технология считается трудоемкой, для исключения ошибок расчет плиты стоит доверить специалистам. Полученные параметры обязательно учитываются при подготовке основного проекта дома.

Условно все межэтажные перекрытия разделяются на сборные (сплошные или пустотелые, изготовленные на заводе), часторебристые (ячеистого типа с участками из облегченного материала или пустых блоков) и монолитные. Последние ценятся прежде всего за отсутствие швов, этот вариант выбирается при бетонировании многоэтажных зданий, заливке полов или разграничении этажей в индивидуальных постройках. В зависимости от конструктивного исполнения и способа монтажа разделяются на: балочные, безбалочные (наиболее востребованная при строительстве частных домов разновидность с гладкой поверхностью), с несъемной опалубкой (одновременно выполняет роль теплоизоляционной прослойки) и уложенные на стальной настил. Последние ценятся за уменьшение трудоемкости и возможность снижения толщины и массы.

Watch this video on YouTube

Виды допустимой загруженности конструкций

Верхнюю – с напольным покрытием, стяжками и утеплителями (когда этажом выше находится другое жилое помещение).
Нижнюю – с отделкой потолка и подвесными элементами (когда этажом ниже также располагается жилье).
Конструкционную – несущая основа, на которой смонтированы все элементы данной части сооружения (коей и является плита перекрытия).

Пол и потолок с отделкой и расположенными на них предметами мебели и интерьера, в том числе – возможными в квартире навесными потолками, декоративными перегородками, дополнительной сантехникой, детскими качелями, спортивными снарядами и т.п., дают на плиту перекрытия постоянную статическую нагрузку.

Отдельно принимается во внимание расположение точечных и распределенных нагрузок. Пример точечной – подвешенная боксерская груша массой 220 кг, распределенной – система подвесного потолка, в каркасе которого на определенном расстоянии друг от друга расположены подвесы для полотнища, крепящиеся к плите перекрытия

Таким образом, нагрузки бывают постоянными – когда весь срок эксплуатации оказывается воздействие вышерасположенными конструкциями, инженерным оборудованием, коммуникациями и т.п., и временными – в трех позициях:

Перемещение живых объектов внутри помещения, добавление новых предметов быта и их перестановка.
Сезонные и погодные факторы – осадки (скопление дождевой воды и снега на кровле, карнизах и балконах), сильный ветер.
Предполагаемые чрезвычайные ситуации, например, столкновение большегрузного транспортного средства с частью сооружения или падение на стену башенного крана, если рядом возводится другой строительный объект, и прочие подобные случаи.

Точечные: 1040 кг/м2.
Распределенные: 960 кг/м2.
Постоянные: 880 кг/м2.
Временные: 1040 кг/м2.
Предельные:
1. Минимальная: 400 кг/м2.
2. Максимальная: 1040 кг/м2.

Требования СНиП

Глубина заделки плиты перекрытия в стену нормируется, исходя из требований СНиП 2.08.01-85 («Жилые здания»), а также СП 335.1325800.2017 («Крупнопанельные конструктивные системы. Правила проектирования»).

40 мм при опирании по 4 сторонам. То же условие при опирании по 3 сторонам (если контактная поверхность проходит вдоль обеих длинных стен).
50 мм – в случае укладки плиты на две опоры в пролёте до 4200 мм. Та же величина требуется при опирании перекрытия по 3 сторонам, если линия контакта проходит лишь через одну из двух длинных стен.
70 мм – при опирании на 2 стены при пролёте от 4200 до 6000 мм.
90 мм – при наличии двух опор и длине перекрытия более 6000 мм.

Если речь идёт о монолитном каркасе здания, то жёсткая заделка горизонтальных и вертикальных железобетонных элементов достигается при полном опирании перекрытия на стену. При увеличении площади контакта поверхности стены и перекрытия, равномерно распределённая нагрузка снижается, что позволяет уменьшить глубину заделки.

Расчет пошагово

В автоматическом режиме выполнить расчет плиты перекрытия для жилого здания поможет онлайн-калькулятор – нужно только ввести геометрические размеры конструкции и марку используемого бетона. Вычисление производится на основании нормативных параметров и нагрузок, которые регламентированы СНиП 2.01.07-85.

Методику самостоятельного определения параметров рассмотрим ниже.

Определение расчетной длины плиты

Основными понятиями при проектировании геометрии монолитной плиты являются проектная и физическая длина. Под понятием «расчетная длина» следует понимать минимальное расстояние между наиболее удаленными стенами. Из этого можно сделать вывод, что физическая длина будет всегда больше проектной.

Монолитная плита перекрытия может быть однопролетной (опираться по длине только на 2 несущие стены) и многопролетной (опираться на 3 и более стеновые конструкции). Опирание на стены может быть выполнено жестко (с защемлением) и шарнирно.

Рисунок 3. Схема жесткого опирания

Рисунок 4. Схема шарнирного опирания

Рисунок 5. Схема многопролетного монолитного перекрытия

Толщину плиты можно рассчитать по соотношению 1:30 к расчетной площади перекрытия. Обычно она составляет не менее 200 мм.

Предварительное определение класса арматуры и марки бетона

Расчет междуэтажного (межэтажного) перекрытия начинается с определения класса арматуры. Это можно выполнить вручную или выбрать из таблицы на рис. 6.

Рисунок 6. Формула и таблица для выбора класса арматуры

Класс арматуры без расчетов подбирается по значению a_R, обозначающему расстояние от центра поперечного сечения прутка до нижнего уровня плиты. С увеличением данного расстояния (его минимальное значение должно быть не меньше диаметра самой арматуры, но и не менее 10 мм) повышается прочность сцепления прутка с бетоном. Также его можно принять по коэффициенту ξ_R, который высчитываетсяпо формуле, приведенной на рис. 6.

При выборе марки бетона нужно учитывать, что этот материал является неоднородным, поэтому его физико-механические свойства (даже при условии изготовления образцов из одного замеса) характеризуются значительным разбросом.

Важно знать, что при расчетах нужно учитывать и марку бетона, и класс арматуры. При этом сопротивление бетона на сжатие не допускается принимать большим, чем сопротивление арматуры – т.е. в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас

в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас.

Как правило, при сооружении перекрытий в жилых зданиях применяются бетонные смеси марок М250-М350 (В20-В25). Для армирующего каркаса обычно применяется арматура А400 или А500.

Определение нагрузки на плиту

Расчет бетонной плиты перекрытия всегда направлен на определение распределенной нагрузки. Для этого нужно просуммировать собственный вес горизонтальной конструкции и вертикальные нагрузки.

Масса будущей плиты толщиной 200 мм определяется с учетом плотности бетона и, как правило, составляет в пределах 500 кг/м2. Согласно строительным нормам нормативные нагрузки от вышерасположенных строительных конструкций на перекрытие в зданиях жилого типа принимаются равными от 200 до 800 кг/м2 – берем среднее значение в 500 кг/м2. В результате получаем общую распределенную нагрузку 1000 кг/м2.

Основные принципы того, как рассчитать плиту перекрытия, рассмотрены в следующем видео:

Максимальное изгибающее напряжение всегда приходится на центр монолитного перекрытия, которое опирается на стены по контуру. Для расчета изгибающего момента нужно воспользоваться формулой, приведенной на рис. 7.

Рисунок 7. Воздействие изгибающего момента и формула для его расчета

Пример расчета изгибающего момента, воздействующего на монолитную плиту перекрытия при пролете длиной 6 м:

М_мах=(1000×62)/8=4500 кг/м

Подбор сечения арматуры

Для создания армирующего каркаса применяется рифленая арматура. Согласно строительным нормам диаметр прутков выбирается не менее 10 мм для двухрядной и 12 мм для однорядной вязки в зависимости от длины перекрытия. Размер ячеек сетки подбирается 200х200 мм или меньше, но в этом случае увеличится общий вес монолитной конструкции.

Фото 8. Внешний вид армирующего каркаса

При соединении опалубки с каменной стеной армирующий каркас применяется несколько способов, показанных на рис. 9

Рисунок 9. Способы соединения опалубки с каменной стеной

НДС перекрытий

Для определения общих принципов армирования монолитного перекрытия необходимо понять типологию его работы посредством анализа напряженно-деформированного состояния (НДС). Удобнее всего это сделать с помощью современных программных комплексов.

Рассмотрим два случая — свободное (шарнирное) опирание плиты на стену, и защемленное. Толщина плиты 150мм, нагрузка 600кг/м2, размер плит 4,5х4,5м.

Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).

Разница в моментах Мх.

Разница в моментах Му.

Разница в подборе верхнего армирования по Х.

Разница в подборе верхнего армирования по У.

Разница в подборе нижнего армирования по Х.

Разница в подборе нижнего армирования по У.

Граничные условия (характер опирания) смоделированы наложением соответствующих связей в опорных узлах (отмечены синим цветом). Для шарнирного опирания запрещены линейные перемещения, для защемления — ещё и поворот.

Как видно из диаграмм, при защемлении работа приопорного участка и средней области плиты существенно отличается. В реальной жизни любое железобетонное (сборное или монолитное) является как минимум частично защемленным в теле кладки. Этот нюанс важен при определении характера армирования конструкции.

Как армировать монолитную плиту перекрытия: схемы и примеры