Как рассчитать нагрузку на монолитную плиту перекрытия

Монолитное перекрытие – один из вариантов создания конструкционного элемента здания, который используется наряду со сборными и сборно-монолитными. Если сборные перекрытия формируются из готовых железобетонных плит, которые производятся в заводских условиях и доставляются к месту монтажа спецтранспортом, то монолитные конструкции заливаются непосредственно на объекте.

Нормативная нагрузка на плиты перекрытий в жилых зданиях.

В современном строительстве надежность зданий играет второстепенную роль. Застройщик, в целях экономии, вряд ли будет проектировать жилой дом с превышением нормы силовой нагрузки на перекрытие. Это обусловлено, установленным законом, небольшим сроком гарантии на строительные конструкции от застройщика всего 5 (пять) лет, а уж пять лет дом простоит. Так, что ответственность за надежность конструкций жилых зданий, через пять лет эксплуатации, находится на балансе его жильцов (собственников) и управляющей компании. Следует отдавать себе отчет, стоит ли загружать полы сверх нормы, в том числе вырубать проемы в несущей стене без усиления. Это чревато серьезными последствиями, в том числе грозит приличными штрафами, вплоть до лишения прав собственности на недвижимость в судебном порядке.

Нормативная нагрузка на плиты перекрытий в жилых зданиях.

Какие же нормы нагрузок на перекрытия в жилых домах?

Любые расчетные нагрузки определяются произведением их нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке.

Нормативная нагрузка на плиты перекрытий в жилых зданиях.

Коэффициент надежности для жилых зданий равен единице — 1, так как здание по назначению жилое относятся ко (II) второму уровню ответственности (см. СП п.4.2)

В этом же своде правил в п. 8.2.1 указано, что на плиты перекрытий в помещениях жилых зданий установлены нормативные значения равномерно распределенных нагрузок не менее 1,5 кПа, что равняется 150 кгс на 1м². Для тех, кто не знает кгс — это килограмм-силы. В общем 150 кг/м² предельно допустимая распределенная нагрузка на перекрытия в жилых зданиях.

Нормативная нагрузка на плиты перекрытий в жилых зданиях.

Виды ж/б плит перекрытия

Существуют несколько видов плит перекрытия. Основные это:

  • Пустотные.
  • Ребристые.

Ребристые раньше применяли для покрытия промышленных зданий. Сегодня их можно встретить только в б/у состоянии после разборки промзданий, которые потом продают частникам для перекрытия пролетов в своем доме.

Виды ж/б плит перекрытия

Пустотные плиты изготавливают по опалубочной технологии и безопалубочной. В опалубочной технологии изготавливается каркас в виде опалубки, закладывается арматура и заливают бетон. При безопалубочной технологии вдоль всего цеха закладывается арматура и потом вдоль неё идет экструдер, который формирует длинную плиту в несколько десятков метров и в последствии обрезная машина формирует плиты нужной длины.

Независимо от того какая плита пустотная или ребристая обе они работаю по однопролетной балочной схеме: шарнирно опертая балка длиной l, сверху действует распределенная нагрузка q.

Эпюра изгибающих моментов будет в виде параболической кривой с максимумом в средней точке с моментом ql2/8. Поперечная сила будет иметь треугольное очертание и максимум будет на опорах ql/2. И соответственно армирование каждой плиты подбирается в соответствии с данными усилиями.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

К плюсам относят:

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

1. Прочность и монолитность (отсутствие швов), и, как следствие – обеспечение равномерной нагрузки на фундамент и несущие стены.

3. Безопасное обустройство балкона без потребности в дополнительных опорах за счет монолитности основной горизонтальной конструкции.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Расчет плиты, составление схемы армирования

В идеале проектирование доверяется специалистам, они помогут подобрать вариант с правильно распределенными нагрузками, оптимальный в плане «надежность-стоимость стройматериалов». Исходными данными для самостоятельного расчета являются размеры перекрытия с обязательным учетом ширины опорных площадок. Толщина монолита выбирается исходя из максимальной величины продольного пролета (рекомендуемое для безбалочных конструкций соотношение – 1:30, но не менее 15 см). Для перекрытий в пределах 6 м минимум составляет 20 см, свыше 6 рассматриваются варианты с усилением их ребрами жесткости. В разновидностях балочного типа учитывается шаг опор (соответственно минимальная высота находится путем его деления на 30).

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Расчет плиты начинается с определения ее собственного веса: средняя плотность железобетона (2500 кг/м3) умножается на толщину перекрытия. Норма временной нагрузки (веса мебели, оборудования и людей) для жилых зданий – 150 кг/м2, с учетом 30 % запаса ее увеличивают до 195-200. Общую, максимально возможную нагрузку получают путем сложения этих величин.

Для проверки сечения арматуры рассчитывается максимальный изгибающий момент, формула зависит от способа распределения веса. Для стандартного безбалочного перекрытия, опираемого на две несущие стены Мmax = (q·l2)/ 8, где q – общая нагрузка, кг/см2, l2 – ширина пролета. Это формула является самой простой, при отсутствии арматуры в зонах максимального сжатия бетона или неравномерном распределении веса она усложняется.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Для проверки сечения арматуры вычисляется коэффициент, учитывающий расчетное сопротивление стройматериалов (справочные величины, зависят от выбранного класса прочности раствора и марки стали). Полученное значение соответствует минимально допустимой площади металла при поперечном разрезе плиты. Оно сравнивается с предварительным, при превышении требуется усиление схемы (снижения шага ячеек или использование стержней с большим диаметром).

Читайте также:  Дом из пеноблоков – как сделать перекрытие между этажами

Из-за сложности расчет обычно доверяют специалистам, при его пропускании выбирается шахматная схема из двух сеток (нижней и верхней) с шагом ячеек 20×20 см и толщиной стержней в пределах 10-14 мм (горячекатаная сталь). Предусматривается как усиление в центре монолитной плиты, участках с повышенными нагрузками и местах соприкосновения с опорами, так и запас на захождение перекрытия на стены (зависит от прочности стройматериалов – от 150 мм для кирпича до 250 для ячеистых бетонов). Продольные и поперечные прутья по возможности укладываются неразрывными, при нарушении этого условия выполняется их нахлест – не менее 40 см.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

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.

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.

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).

Читайте также:  Как выровнять черновой деревянный пол

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:

Изготовление плиты перекрытия своими руками

Монолитные перекрытия вполне реально сделать самостоятельно. Если все верно рассчитать и продумать, подготовить материалы и инструменты, разложить задачу на составляющие, процесс не покажется таким уж трудным.

Что понадобится для устройства монолитного перекрытия:

Изготовление плиты перекрытия своими руками
  • Инструменты – молоток, топор, ножовка по дереву, нивелир, уровень строительный, устройство для сгиба арматуры
  • Материалы и расходники – гвозди, деревянные доски, деревянный брус для опор опалубки, фанерные листы, стальная арматура, специальные фиксаторы для установки арматуры, бетонный раствор марки М350 (заказать либо замесить самостоятельно из песка, цемента, щебня, воды и добавок при необходимости)

В первую очередь, необходимо выполнить или заказать в специализированной компании проект плиты перекрытия в монолитном доме. Рассчитать все воздействия на плиту и максимальные нагрузки достаточно сложно, поэтому проще доверить составление проекта профессионалам.

Если же есть желание сделать все самостоятельно, необходимо тщательно изучить все параметры, учесть важные факторы, особенности материалов, конструкции и т.д.

Составляющие принципиальной схемы производства перекрытия:

Изготовление плиты перекрытия своими руками
  • Стальной каркас – гарантирует несущую способность, укладывается в одном направлении (параллельно короткой стороне перекрытия) либо в двух (крестообразно, увеличивает общую толщину плиты)
  • Арматура опорная – монтируется в пристенной части конструкции, нужна для защиты перекрытия от растрескивания
  • Заливка бетоном – создает функциональную поверхность всего перекрытия (является основанием для монтажа пола, потолка), защищает арматуру, выполняется слоем толщиной минимум 6 сантиметров
  • Венец – обязательный компонент перекрытия, проходит через несущие стены сооружения и соединяется с арматурными прутьями плиты

Основные этапы работ, которые нужно выполнить, чтобы сделать бетонное перекрытие между этажами своими руками: выполнение расчетов, подготовка инструмента и материалов, монтаж опалубки, прокладка арматуры, заливка бетоном, правильный уход за стяжкой.

Виды по технологии устройства

Процесс приготовления смеси упрощают, если приобретают бетономешалку, а в крупном строительстве — бетонный узел. Имеет значение технологичность опалубки.

Системы оболочек делят по критериям:

  • Область использования. Выбирают щиты для колонн, перекрытий, вертикальных ограждений, туннельные, односторонние.
  • Особенность конструкции и установки. Бывают балочные, на основе рам, стационарные, передвигаемые, переставные, подъемные.
  • Размер. Выбирают мелкоштучную и крупноблочную.
Виды по технологии устройства

Материалом служит алюминий, металл, пластик, дерево. Для несъемной опалубки используют пластины утеплителя, например, пенополистирола. В них вставляют литые перемычки из металла, чтобы стенки не разъезжались при подаче бетона. Такие оболочки остаются после твердения и набора прочности и не снимаются после этого.

Монолитное балочное перекрытие

Элементы каркаса для такого типа бетонной мембраны делают заранее, выполняют по типу квадратных или прямоугольных пустот. Элементы ставят в требуемое положение на проектной отметке с промежутками между торцами. В зазорах фиксируют арматурные стержни и бетонируют полученное пространство. Получают конструкцию монолитных балок с определенным шагом, при этом каркасные элементы играют роль дополнительных опалубочных элементов и настила.

Главные прогоны ставят поперек строения, при этом основные ригели всегда короче дополнительных балок. Продольная жесткость постройки получается за счет осевых стен из железобетона. Поперечную прочность обеспечивают вертикальные диафрагменные связи (стены на торце или несущие конструкции лестничных клеток). В таком случае расчет монолитного перекрытия выполняют только с учетом вертикальных усилий.

Безбалочное

Такую технологию применяют, если здание имеет каркасный тип с несущими колоннами, расположенными в виде сетки с шагом 6х6 или 5х5 метров. Монолитные участки опираются на ригели, расположенные на консолях колонн, или противоположные стены.

Виды по технологии устройства

Виды безбалочных покрытий:

  • кессонные мембраны ставят в административных и общественных помещениях, в частном строительстве домов такие типы не применяют;
  • цельные в виде пространственных конструкций из жб сооружают по площади строения.

Низ щитов опалубки поддерживают телескопическими стойками, которые являются инвентарными элементами, а доски и фанерные элементы обрабатывают пропиткой против впитывания влаги. Стыки арматурных сеток или каркасов сваривают или связывают проволокой. Бетонную смесь уплотняют вибратором для выгонки воздушных пузырей.

Имеющие несъемную опалубку

Технология предполагает использование неорганических и органических материалов. Несъемные оболочки снижают затраты труда, обладают рядом положительных преимуществ. Ограждающие щиты не снимаются после получения прочного перекрытия, а продолжают утеплять и изолировать горизонтальные перегородки от воздействия вредных компонентов.

Элементы опалубки не являются несущими конструкциями, они создают объемный каркас для армирования перекрытия и заливки бетонной смеси. После 28 суток бетон набирает 100% прочности, но продолжает набирать ее все оставшееся время эксплуатации медленными темпами.

Виды по технологии устройства

Система монолитной оболочки отличается множеством вариантов исполнения в зависимости от цели и назначения. Применяют пенопласт, пенополистирол, щепоцементные плиты.

Читайте также:  Каркасный дом шаг за шагом: нижняя обвязка и перекрытие

По профилированному листу

Выбирают несущие виды профнастила с удовлетворительными для этого характеристиками (Н114, 75, 60, 57). Изгиб листа имеет дополнительные ребра жесткости, чтобы материал выдерживал бетонную массу. Жесткость профнастила обеспечивает хорошую прочность поддерживающей поверхности. Вес бетона и арматурного каркаса равномерно передается на стены, перемычки и балки.

Ребра жесткости выступают дополнительными элементами армирования и позволяют снизить толщину плиты по сравнению со съемными типами опалубки. Если колонны металлические, крепление профнастила проходит в краткие сроки, и можно заливать сразу большие промежутки, в зависимости от расчетного пролета плиты. Снаружи опалубка из профилированного листа имеет эстетичный вид для помещений складов, цехов, поэтому не нужна дополнительная отделка горизонтальной поверхности.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

К плюсам относят:

1. Прочность и монолитность (отсутствие швов), и, как следствие – обеспечение равномерной нагрузки на фундамент и несущие стены.

3. Безопасное обустройство балкона без потребности в дополнительных опорах за счет монолитности основной горизонтальной конструкции.

Расчет плиты, составление схемы армирования

В идеале проектирование доверяется специалистам, они помогут подобрать вариант с правильно распределенными нагрузками, оптимальный в плане «надежность-стоимость стройматериалов». Исходными данными для самостоятельного расчета являются размеры перекрытия с обязательным учетом ширины опорных площадок. Толщина монолита выбирается исходя из максимальной величины продольного пролета (рекомендуемое для безбалочных конструкций соотношение – 1:30, но не менее 15 см). Для перекрытий в пределах 6 м минимум составляет 20 см, свыше 6 рассматриваются варианты с усилением их ребрами жесткости. В разновидностях балочного типа учитывается шаг опор (соответственно минимальная высота находится путем его деления на 30).

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Расчет плиты начинается с определения ее собственного веса: средняя плотность железобетона (2500 кг/м3) умножается на толщину перекрытия. Норма временной нагрузки (веса мебели, оборудования и людей) для жилых зданий – 150 кг/м2, с учетом 30 % запаса ее увеличивают до 195-200. Общую, максимально возможную нагрузку получают путем сложения этих величин.

Для проверки сечения арматуры рассчитывается максимальный изгибающий момент, формула зависит от способа распределения веса. Для стандартного безбалочного перекрытия, опираемого на две несущие стены Мmax = (q·l2)/ 8, где q – общая нагрузка, кг/см2, l2 – ширина пролета. Это формула является самой простой, при отсутствии арматуры в зонах максимального сжатия бетона или неравномерном распределении веса она усложняется.

Для проверки сечения арматуры вычисляется коэффициент, учитывающий расчетное сопротивление стройматериалов (справочные величины, зависят от выбранного класса прочности раствора и марки стали). Полученное значение соответствует минимально допустимой площади металла при поперечном разрезе плиты. Оно сравнивается с предварительным, при превышении требуется усиление схемы (снижения шага ячеек или использование стержней с большим диаметром).

Из-за сложности расчет обычно доверяют специалистам, при его пропускании выбирается шахматная схема из двух сеток (нижней и верхней) с шагом ячеек 20×20 см и толщиной стержней в пределах 10-14 мм (горячекатаная сталь). Предусматривается как усиление в центре монолитной плиты, участках с повышенными нагрузками и местах соприкосновения с опорами, так и запас на захождение перекрытия на стены (зависит от прочности стройматериалов – от 150 мм для кирпича до 250 для ячеистых бетонов). Продольные и поперечные прутья по возможности укладываются неразрывными, при нарушении этого условия выполняется их нахлест – не менее 40 см.

Перекрытия в доме из бруса

Дом с деревянным перекрытиями Традиционно принято в срубах из брусьев обустраивать межэтажную конструкцию с использованием деревянных балок. Это попросту позволяет максимально снизить расходы на возведение частного малоэтажного жилого строения. Но при этом требуется произвести грамотный расчет балок перекрытия.

Для правильного вычисления их поперечного сечения необходимо учитывать следующие параметры:

  • планируемая нагрузка на перекрытие;
  • ширину пролета;
  • шаг их установки;
  • конфигурацию поперечного сечения балок.
Перекрытия в доме из бруса

Например, пролеты до 5 метров можно перекрывать брусьями прямоугольной формы со сторонами 100 на 200 мм. При этом если их уложить с шагом не больше 60 см, то межэтажная конструкция способна выдерживать суммарную нагрузку до 2 тонн. К тому же необходимо учитывать величину прогиба несущих балок. Например, на 4-метровом брусе допускается искривление при полной нагрузке до 16 мм.

На заметку!Хорошей альтернативой балкам могут стать несколько досок сращенных по толщине, установленные на ребро. Для этого их нужно стянуть болтовыми соединениями, расположенными равномерно по всей их длине. Такой способ обустройства несущих составляющих межэтажной конструкции позволяет не только сэкономить на покупке толстых балок, но и обеспечить лучшую жесткость к изгибающим нагрузкам.