Расчет и конструирование монолитной плиты

В нашей небольшой заметке предлагается во всех подробностях рассмотреть армирование плиты перекрытия, как технологию, массово используемую в гражданском строительстве. В начале, мы предложим читателю некоторый план, которому будем следовать в течение дальнейшего изложения. Основные пункты данного плана выглядят следующим образом:

Преимущества армирования плит перекрытия

Армированные плиты рекомендовано использовать в покрытиях, перекрытиях построек жилого и общественного типа, сооружениях со стенами, выполненными из ячеистобетонных блоков, кирпича, включая крупные блоки. Плиты перекрытий используют в зданиях, где влажность воздуха составляет до 60%, а также для построек с наличием на внутренней поверхности стен пароизоляции – здесь влажность воздуха должна составлять до 75%. Показатель глубины опирания плит перекрытия на стены несущего типа должна находиться в пределах не менее чем 80 мм.

Армированные плиты дают возможность получить качественное утепление постройки, а также ускорить процесс по строительству, включая повышение звукоизоляции. Небольшой вес армированной плиты с бетонными перемычками понижает нагрузку на стены и фундамент. Таким образом, можно дополнительно добиться экономического эффекта при непосредственном возведении дома. Чтобы провести армирование пустотных плит перекрытия, не нужно иметь громадную строительную технику, например, подъемный кран.

Что нужно знать об армировании перекрытия

Здания со сложной архитектурой имеют в плане нестандартную форму, далёкую от квадрата. Заводские пустотные плиты перекрытия в этих условиях заменяют на монолитные конструкции. Монолитные перекрытия хорошо связывают в систему остальные несущие элементы здания, передают нагрузку стенам и фундаменту.

Армированием называется принцип совместного использования двух материалов для укрепления прочности. Общая работа монолитного бетона и металла позволяет устраивать прочные конструкции сложной формы, большого размера.

Требования к минимальному расстоянию между стержнями арматуры

Требования к минимальному расстоянию между стержнями арматуры приведены в разделе 10.3 СП Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. (раздел 10.3 СП )

Для чего необходим обеспечить минимальное расстояние между стержнями в железобетонной конструкции:

  • обеспечение совместной работы арматуры с бетоном;
  • качественное изготовление конструкций (укладка и уплотнение бетонной смеси)

Согласно п. 10.3.5 (СП , СП ), минимальное расстояние между стержнями арматуры должно составлять:

1. Не менее наибольшего диаметра стержня!

2. При горизонтальном или наклонном положении стержней в один или два ряда при бетонировании:

  • для нижней арматурыне менее 25 мм;
  • для верхней арматурыне менее 30 мм;

3. При горизонтальном или наклонном положении стержней более чем в два ряда при бетонировании:

  • для нижней арматуры не менее 50 мм (кроме стержней двух нижних рядов).

4. При вертикальном положении стержней при бетонировании.

  • не менее 50 мм;

5. При стесненных условиях допускается располагать стержни группами — пучками (без зазора между ними).

При этом расстояния в свету между пучками должны быть также не менее приведенного диаметра стержня, эквивалентного по площади сечения пучка арматуры, принимаемого равным по формуле:

d si -диаметр одного стержня в пучке,

n- число стержней в пучке.

Достоинства технологии

Как обычно, начнем с преимуществ. Во-первых, — их больше. Во-вторых, — к этому располагает сама тема нашей заметки. Итак, чем же хороши перекрытия с арматурой?

Читайте также:  Деревянное перекрытие между этажами. Особенности монтажа

Как мы уже упоминали, горизонтальные несущие панели данного типа могут послужить основой любой нестандартной конструкции, ведь опорой их могут служить не только несущие вертикальные поверхности, но и даже колонны декоративного назначения.

Достоинства технологии

Если перекрытие используется для пола или в иных целях, ему можно придать любые форму и размеры, так как заливка осуществляется непосредственно на месте строительства и проектировщик не зависит от заводских типоразмеров. Конструкции данного типа не подвержены деформациям и прогибам даже под существенной нагрузкой. Влияние градиента температуры также не оказывает на них сколько-нибудь существенного воздействия.

Армированные плиты являются превосходными теплоизоляторами, что особенно важно при возведении мансард и чердаков. Железобетон плит резко снижает опасность возникновения в доме пожара. Можно использовать монолитные участки между плитами перекрытия, из других материалов.

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:

Читайте также:  Ремонт крыши частного дома - терапия для крыши

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:

Расчет диаметра и количества арматуры

Сечение арматурного материала, используемого для устройства армированного ленточного монолитного фундамента, считается важным показателем, и определять его следует заблаговременно.

Для этого существует определенная методика:

  • длина плиты умножается на ее высоту, чтобы определить ее сечение;
  • вычисляется допустимый диаметр прута, для чего сечение плиты следует разделить на минимальный показатель армирования (в процентах);
  • определяется площадь прутьев в ряду;
  • имея данные по длине плиты и шагу размещения арматурных стержней, определяется их минимальное значение сечения.
Расчет диаметра и количества арматуры

Имея данные по сечению прута. Диаметр его можно уточнить в действующем ГОСТе 5781.

Чтобы выполнить расчет количества арматуры, необходимой для армирования, пользуются несложной схемой.

Зная параметры плиты, их делят на значение стандартной ячейки, чтобы уточнить количество стержней. К полученному числу прибавляют дополнительный прут.

Чтобы получить каркасную сетку, потребуется укладка поперечного материала для армирования, так что полученное значение увеличивается в два раза.

Каркас состоит из двух рядов, так что окончательный результат вновь увеличивается вдвое, и у нас получается искомое количество стержней.

Расчет диаметра и количества арматуры

Как правило, стальные прутья поставляются шестиметровыми отрезками, поэтому легко определить, сколько погонных метров материала потребуется.

Элементы вертикального соединения определяются аналогично. Для уточнения параметра длины соединительного элемента необходимо знать высоту плиты, от которой отнимаются два расстояния, отделяющие концы арматуры от верхней и нижней поверхности. Остается подсчитать общую длину, сложить все данные и получить окончательный результат.

Работа над ограждением

Рассмотрев чертежи армирования монолитной плиты перекрытия, которые предлагаются в статье, вы можете приступать к работам. На следующем этапе технология предусматривает установку опалубки из влагостойкой фанеры или досок. Эти материалы можно комбинировать. Подпорки должны быть хорошо закреплены, ведь вес заливаемой конструкции составляет 300 кг на квадратный метр. Опорными элементами могут выступить стойки-домкраты телескопического типа. Они позволяют устанавливать нужную высоту с высокой точностью. Опоры выдерживают нагрузку до 2,5 кг.

Порядок работ по армированию

Все виды работ делятся на несколько последовательных этапов:

  1. Монтаж опалубки.
  2. Крепление арматуры и сетки.
  3. Заливка бетоном.

Первым делом нужно поставить опалубку. Для устройства опалубки есть свои требования: она не должна деформироваться при заливке бетоном, выдерживать общий вес плиты до полного застывания раствора. Нагрузка при этом огромна, слой бетона в 200 мм весит около 0,5 тонны, и это нагрузка только на 1 м2. Поэтому опалубка должна быть прочной и крепкой. Щитки опалубки можно делать из фанеры в 18-20 мм, а брус размером 100 на 100 мм использовать в качестве стоек, балок и ригелей. Отлично подойдет и профессиональная опалубка для заливки плит. Она уже рассчитана на большие нагрузки, в комплекте есть и телескопические стоечки, которые могут регулировать уровень обрешетки и выдерживать большой вес. Такое оборудование стоит дорого, и если стройка разовая, можно арендовать опалубки и стойки на фирмах или у других строительных организациях.

Схема опалубки есть в любой строительной литературе, но если выбор пал на профессиональную, там будет инструкция вместе с упаковкой. Какую опалубку вы выберете, по сути, не важно, главное проверить все поверхности на горизонтальность и выставить уровень с помощью нивелира, уровня или других приборов. Армирование плит. Перед началом армирования нужно положить на дно фиксирующие элементы − опоры из пластика для защитного слоя, их высота от 25 до 30 мм. Далее параллельно укладываются стержни с равным шагом. Потом устанавливается другой ряд под прямым углом в 90 градусов. При помощи проволоки вязальной связываются разделители сеток вместе с равным шагом. Дополнительно нужно армировать края перекрытий – усилить конструкцию. Поперечные и продольные стержни армирования укладываются последовательно на разделители и П-образные элементы усилений. Верхняя плоскость стержней арматуры должна проходить ниже уровня опалубки в среднем на 30 мм. Арматура в собранном виде должна выдержать вес человека, если каркас жесткий, то и деформаций не будет.

Читайте также:  Информация для автолюбителей: делаем односкатную крышу из профнастила

Преимущества использования

Положительных моменты плит:

  • высокое качество, устойчивость и практичность;
  • длительный эксплуатационный срок (до 10-20 лет);
  • дешевизна (по сравнению с другими расходными материалами их стоимость невысокая);
  • универсальность и безопасность в применении;
  • относительная простота при монтаже;
  • устойчивость к внешним факторам.

Данный тип железобетонного перекрытия подбирается при строительстве зданий любых типов. Отличные технические характеристики и долгий эксплуатационный период позволяют обеспечить постройке максимальную надежность и устойчивость даже при самых плохих погодных условиях. Крупные промышленные предприятия выпускают качественные плиты, способные выдерживать нагрузку, вес которой достигает 830 килограмм на квадратный метр. По индивидуальному заказу компаний могут изготавливаться более мощные варианты. Такие изделия применяются в сложных сферах строительства. Крупногабаритные конструкции используются при возведении промышленных комплексов, торговых центров, загородных домов и иных сооружений.

Массивная прослойка в каналах способна значительно увеличить степень шумо- и термоизоляции между двумя этажами. Благодаря высокой защите она используется не только в плохо отапливаемых комнатах, но и в помещениях, где уровень влажности воздуха превышает допустимую норму. Очень часто такие изделия применяются при строительстве туалетных и ванных комнат, подвалов и чердаков. Пустоты, толщина которых достаточно велика, выполняют роль скрытых прокладок с целью монтажа электрических кабелей, элементов вентиляционных систем, трубопроводов. Технические характеристики плиты позволяют ее ребрам выдержать любые деформации без дальнейших разрушений.

Особенности маркировки

Она представляет собой наличие индивидуального номера, включающего основные характеристики и технические параметры плит:

1. буквенное и цифровое обозначение размера;

2. максимальный показатель несущей способности материала;

3. вес и вид арматуры (класс), использованной при производстве, а также иные особенности конструкции;

4. дополнительные характеристики (например, сейсмическая устойчивость, толщина изделия).

Существует большое количество типов плит, каждая серия рассчитана на разный вес нагрузки, вид здания, а также другие показатели. Они могут быть сплошными, иметь сечения либо дополнительные отверстия.

К изделиям небольшого размера относится серия Она имеет несколько типов, рассчитанных на разную степень нагрузки:

  • Ширина от 0,95 до 3 метра, наличие напрягаемой арматуры.
  • Ширина 0,75 метров, ненапрягаемая арматура.

Для расчета размеров конструкции специалисты используют компьютерную программу, где в качестве исходных показателей берутся данные поперечной силы. Очень важно учитывать снеговые или сейсмические нагрузки. При составлении графического плана необходимо четко вычислить размеры плиты перекрытия, оптимальную площадь арматуры и ширину пролетов. Получив точные результаты расчета, можно приступать к непосредственному процессу выбора.

Подбирать изделие следует, исходя из предполагаемого уровня нагрузки, который будет действовать на материал в конкретных условиях. Качественные плиты перекрытия выполняют задачу жесткого диска, обеспечивающего постройке стабильность и устойчивость каркаса, а также надежность поясов стропильной конструкции и равномерное распределение нагрузки между пролетами и рамами.