Расчет монолитной плиты перекрытия

Расчет монолитной плиты перекрытия

Невзирая на высокий ассортимент готовых плит, железобетонные монолитные плиты не утратили своей актуальности, продолжая пользоваться спросом. Особенно актуальным их применение является при строительстве малоэтажной загородной недвижимости, которой характерна индивидуальная планировка с различным размером комнат или в тех случаях, когда для строительства не используются подъемные краны. Такой вариант возведения зданий позволит сэкономить средства на доставке материалов и сократить затраты на монтаж. При этом возрастет время на осуществление подготовительных работ, которые будут связаны с возведением опалубки. Впрочем, этот факт не отпугивает застройщиков, которые не видят трудности в покупке бетона и арматуры. Гораздо сложнее произвести правильный расчет плит перекрытий, определить марку необходимого бетона, вид арматуры, значение действующей нагрузки и прочие связанные с прочностью и надежностью характеристики.

Содержание

Давайте начнем с того, что монолитная железобетонная плита перекрытия – это конструкция, которая лежит на четырех несущих стенах, т.е. опирается по своему контуру.

И не всегда плита перекрытия представляет собой правильный четырехугольник. Тем более, что сегодня проекты жилых домов отличаются вычурностью и многообразием сложных форм.

В этой статье мы научим вас рассчитывать нагрузку на 1 кв. метр плиты, а общую нагрузку вам нужно будет вычислять по математическим формулам. Если сложно – разбейте площадь плиты на отдельные геометрические фигуры, рассчитайте нагрузку каждой, затем просто суммируйте.

Преимущества монолитных перекрытий

• Монолитное перекрытие (не имеет значение какой тип перекрытия: балочное или безбалочное) имеет ровную поверхность без швов, соединений и стыков.
• Равномерное распределение нагрузки на стены дома, что невозможно сделать сборными ж/б плитами. Это преимущество перекрытия особенно важно для легких пористых автоклавных бетонов (газобетон, пенобетон).
• Такое монолитное перекрытие этажей можно выполнить с любой конфигурацией.
• Возможно в перекрытие смонтировать системы теплых полов непосредственно на этапе заливки.

Устройство монолитных перекрытий

Устройство монолитных перекрытий произвести просто, но и в тоже время требует ряд знаний и умений, необходимые для устройства монолитного перекрытия в доме. Как правило в бригаде монолитчиков имеется разделение на этапы монтажа монолитного перекрытия. Это арматурщики, опалубщики и бетонщики. Каждый этап требует знаний и умений для устройства монолитного перекрытия в доме. Рассмотрим в подробности различные этапы:

1. Установка опалубки монолитного перекрытия

Установка опалубки монолитного перекрытия несложный этап. Он не требует отдельных конструкторских расчетов перекрытия, но требует точности в установке. От точности установки опалубки для монолитного перекрытия будет зависить отсутствие горизонтального отклонения бетонного перекрытия в соответствии с СНиП 52-01-2003. При установки опалубки перекрытия применяются следующие инструменты

• Оптический нивелир
• Уровень различной длины
• Рулетки
• Молотки
• Вязальные крючки
• Электрическая пила

2. Установка телескопических стоек для монолитного перекрытия

Установка телескопических стоек производится в соответствии со схемой расстановки стоек и в соответствии с таблицей нагрузок. Телескопические стойки опалубки монолитного перекрытия применяются различной длины, в зависимости от высоты низа бетонного перекрытия при строительстве дома.

Телескопические стойки имеют длину от 1200 мм до 5500 мм.

Стандартная современная система опалубки для монолитных перекрытий позволяет увеличить шаг расстановки телескопических стоек от 1000 мм до 1750 мм.

Рассчитать нужное количесво телескопических стоек необходимых для монолитного перекрытия можно по следующей формуле обозначенной в таблице :

Унивилка

Унивилка для опалубки является связывающим звеном между телескопической стойкой и двутавровой балкой. Унивилка представляет из себя металлическуб площадку и стойки ограждения. Стойки ограждения зачастую выполнены из равнополочного уголка.

Унивилка насаживается сверху телескопической стойки и равномерно распределяет нагрузку передаваемую от конструкции балок и фанеры.

Конструкция нижней площадки унивилки, размером 244 мм х 154 мм, позволяет расположить как одну так и две двутавровой балки шириной 80 мм и прочно зафиксировать балку предотратив ее смещение со стойки для монолитных работ во время монтажа и заливки бетона.

В случаее если во время эксплуатации опалубки произойдет поломка унивилки, ее легко отремонтировать в построечных условиях, путем приварки сломанных элементов

Как залить плиту: технология

Сама технология предполагает несколько этапов процесса: расчеты, подготовка оборудования/материала/инструмента, сборка герметичной опалубки, создание арматурного каркаса и помещение его вовнутрь опалубочной конструкции, замес бетонной смеси, заливка, правильный уход.

Монтаж опалубки

До того, как залить плиту перекрытия своими руками, необходимо смонтировать опалубку. Можно арендовать уже готовую конструкцию или собрать ее самостоятельно из досок, фанеры, бруса. Фабричные опалубки поставляются вместе с телескопическими опорами, экономят время на монтаже подпорок. Но второй вариант получится более дешевым, хоть и трудоемким.

Для самостоятельного изготовления опалубки берут обрезную доску толщиной минимум 2.5-3.5 сантиметров либо влагостойкие фанерные листы толщиной от 2 сантиметров. Доски сбивают максимально герметично, застилают гидроизоляционной пленкой.

Процесс монтажа опалубки – пошаговая инструкция:

• Установка опорных вертикальных стоек – лучше всего сделать телескопические вертикальные из металла. Если таких нет, можно взять деревянные бревна сечением от 8 сантиметров. Установить стойки с метровым шагом, на расстоянии от стен по периметру минимум 20 сантиметров.
• Далее следует укладка на поверхность стоек ригелей – продольного бруса, который будет удерживать опалубочную конструкцию.
• Сверху на ригели монтируют опалубку – сначала на продольные брусья устанавливают деревянные поперечные балки, на них сверху монтируют фанеру или доски. Крайние грани опалубочной конструкции должны упираться точно в стены, не создавая щелей.
• Регулировка высоты опорных стоек таким образом, чтобы верхний край опалубки был строго на едином уровне с верхней границей выложенной стены.
• Установка вертикальных элементов конструкции – края плиты перекрытия заходят на стену, поэтому вертикальное ограждение должно монтироваться на определенном отдалении от внутреннего края стены.
• Проверка уровнем ровности установки опалубки, корректирование возможных отклонений.

Соединяют элементы опалубки гвоздями или нагелями, внутри застилают гидроизоляционным материалом. В сравнении с деревянным аналогом металлические телескопические стойки считаются более предпочтительными благодаря их надежности, прочности.

Усиление пола, армирование ЖБ перекрытия

До того, как сделать бетонное перекрытие своими руками, в опалубку нужно проложить арматурный каркас, который придаст прочность конструкции и сделает ее стойкой к изгибающим нагрузкам.

Для создания каркаса понадобятся: металлические прутья диаметром до 16 миллиметров, вязальная проволока, крючок для вязки, специальные фиксаторы под стержни (обеспечивают заливку арматуры бетоном со всех сторон). Также желательно заранее подготовить болгарку с диском по металлу и устройство для гибки прутьев.

Правила сборки арматурного каркаса:

• Резка прутков на куски нужного размера
• Вязка стержней проволокой для формирования сетки с величиной ячеек 15 на 15 или 20 на 20 сантиметров
• Раскладка фиксаторов, укладка нижней сетки на них
• Установка вертикальных (поперечных) стержней с шагом минимум 100 сантиметров
• Сборка и монтаж к вертикальным пруткам верхней сетки каркаса

Подготовка бетона

До того, как будет осуществляться заливка монолитной плиты перекрытия, необходимо определиться с составом бетона. Обычно выбирают прочные марки растворов, чтобы обеспечить нужные параметры и стойкость к нагрузкам. Бетон в Москве и регионах можно заказать уже готовый с завода либо же замешивать самостоятельно.

Приготовление бетона для заливки монолитного перекрытия:

• Подготовка строительных материалов – очищенная вода, просеянный и очищенный от примесей песок, щебень фракции 20-30 миллиметров, цемент М400
• Замес бетонного раствора: 2 части песка, по части цемента и щебня тщательно смешать, потом добавить оптимальное количество воды для достижения нужной консистенции
• Мешать лучше всего в бетономешалке – сначала все сухие компоненты, потом понемногу доливая воду

Бетонирование монолита

Чтобы сделать крепкую, прочную и однородную монолитную плиту, советуют заливать бетон за один заход. Именно поэтому многие мастера предпочитают заказывать готовый раствор с завода, так как самостоятельно быстро приготовить нужный объем практически невозможно.

Правила заливки раствором плиты:

• Подача смеси в опалубочную конструкцию, равномерное распределение смеси по площади
• Уплотнение слоя поверхностным или глубинным вибратором
• Проверка ровности и аккуратности заливки

Застывание плиты, уход за бетоном

Для поддержания оптимальной влажности монолита его покрывают полиэтиленом и периодически (в первые 7-10 дней) разбрызгивают по поверхности воду. Далее выжидают, пока бетон не наберет большую часть марочной прочности, не проводя никаких работ.

Сколько сохнет бетон при +20С:

• 3 суток – 30% прочности по марке
• 14 суток – до 80% прочности
• 28 суток – 100% марочной прочности

При изменении уровня влажности, температуры воздуха бетон может вести себя по-разному. Так, при +5С процесс гидратации и вовсе останавливается. Поэтому работы лучше всего проводить в теплое время года. Посмотреть же особенности высыхания и твердения бетонного раствора в зависимости от условий можно в справочной литературе.

Проверка бетона на предмет высыхания: вечером оставить на поверхности кусок рубероида, утром поднять и посмотреть. Если под рубероидом появилось темное пятно – бетон еще не высох.

Монолитное перекрытие – прекрасный выбор для качественного и долговечного здания из любого материала. Если выполнить правильно все расчеты и реализовать проект самостоятельно, удастся существенно сэкономить без ущерба прочности и способности конструкции выдерживать механические нагрузки.

Преимущества и недостатки

Монолитные железобетонные перекрытия – одни из самых надежных и универсальных. К их преимуществам относят:

1. Высокие несущие возможности.
2. Долгий срок эксплуатации. В первые 50 лет бетон только набирает прочности, такие панели могут прослужить нескольким поколениям людей.
3. Возможность заливки перекрытий любых размеров и форм. Единственное условие для больших помещений – требуется установка дополнительных опор.
4. Пожаробезопасность. Бетон не горит и не способствует горению.
5. Отсутствие швов и переходов.
6. Толщина меньше чем у готовых плит.

Недостатки монолитного перекрытия:

1. Сложность устройства. Необходимость использования специализированного оборудования, что значительно усложняет возможность самостоятельного обустройства.
2. Большой вес оказывает сильную нагрузку на стены и фундамент, что делает невозможным использование в некоторых постройках (деревянных домах).
3. Сезонность работ. При температуре ниже 5°С надо применять противоморозные добавки, что значительно удорожает процесс.
4. Непрерывность заливки. Не рекомендуется, чтобы встречался «старый» и «новый» бетон, это может привести к появлению трещин.

Часто на стройках пользуются готовыми железобетонными плитами. В этих перекрытиях есть свои преимущества:

Заводские железобетонные плиты распространенный строительный материал, используемый для перекрытии.

1. Сравнительная дешевизна.
2. Скорость монтажа.
3. Прочность и долговечность.
4. Простота монтажа. Уложить плиты можно автокраном при помощи нескольких стропальщиков.
5. Шумоизоляция. Пустоты в плитах снижают уровень шума.
6. Надежность. Плиты изготавливают в заводских условиях, что гарантирует качество.

Недостатки сборного железобетонного перекрытия:

1. Необходимость привлечения грузоподъемной техники.
2. Меньший уровень жесткости в сравнении с монолитным перекрытием.
3. Наличие пролетов между плитами, что требует дополнительной отделки.

Вернуться к оглавлению

В зависимости от принципов устройства, перекрытие железобетонное бывает нескольких типов:

• ребристое;
• кессонное;
• безбалочное.

Заливка перекрытия монолитной железобетонной плитой ребристого типа поможет сократить количество использованного бетона, уменьшить давление на фундамент, стены. Используется обычно для обустройства промышленных зданий, когда надо залить большие пролеты.

Это монолитное перекрытие включает в себя плиту и идущие вдоль нее балки (могут идти в одном и двух направлениях). Балки есть главные, которые опираются на колоны, стены, и второстепенные, опирающиеся на главные. Плиты опираются на второстепенные балки. Ребрами плита ложится на стены либо колоны. Ширина плит от 1,8 до 2,8 м, это позволяет делать плиты минимальной толщины (5-8 см). Надо отметить, что установка опалубки для такой конструкции сложнее, чем при заливке плоских плит, а потолки получаются ребристые и требуют обшивки гипсокартонном. Толщина ребристого перекрытия меньше на 5-6 см от обычного. Устройство перекрытий ребристыми монолитными плитами в 2 раза выгоднее от обычного.

Схема кессонного перекрытия.

При заливке больших площадей пользуется популярностью и кессонное перекрытие. В таком перекрытии балки размещены в двух направлениях (перпендикулярно) с шагом до 1,5 м, сверху расположена монолитная бетонная плита. Балки должны иметь высоту не менее 1/20 пролета, толщина плиты от 4 см.

Легкость железобетонному перекрытию придают пустоты между ребрами, которые формируются при помощи пластиковых форм-пустотобразователей, исполняющих функцию съемной или несъемной опалубки. Устройство кессонного перекрытия позволяет сэкономить до 55% материала в сравнении с плоскими плитами. Кессонные еще называют частореберными, частобалочными, или вафельными монолитными перекрытиями.

Безбалочные перекрытия делают в помещениях с большими равномерными нагрузками и когда хотят получить гладкие потолки, удобные для монтирования подвесного транспорта, разводки коммуникаций. Это могут быть многоэтажные склады, холодильники, мясокомбинаты. Безбалочное перекрытие представляет собой плоскую железобетонную неразрезную панель. Опирается она на колоны или капители грибовидной формы. Особенность этой конструкции в том, что нагрузка через панель передается непосредственно на колоны. Сетка колон делается квадратной или прямоугольной формы с шагом 6 м. Вверху колоны расширяются, образуя капители. Безбалочная конструкция имеет ряд преимуществ: улучшаются санитарные показатели, облегчается вентиляция помещений, упрощается прокладка коммуникаций, уменьшается площадь, требующая дополнительной отделки (потолки получаются гладкими), высота потолка ниже, чем при использовании ребристых или кессонных конструкций, что позволяет экономить на обслуживании здания (отоплении, охлаждении).

Обследование и расчёт монолитной железобетонной плиты перекрытия

Цель выполнения настоящего расчета — определение фактической несущей способности монолитной железобетонной плиты перекрытия подвала над комнатой отдыха жилого дома.

При расчете учитывались следующие исходные данные и предпосылки:

— со слов Заказчика, плита перекрытия армировалась и бетонировалась как единая конструкция сразу над всем подвалом. Однако, поскольку наверняка установить факт наличия правильного армирования плиты над опорой (средней стеной) на настоящий момент невозможно, расчет плиты перекрытия выполнен без учета ее неразрезности, что идет в запас прочности, поскольку фактические изгибающие моменты, действующие в пролете плиты будут ниже;
— по результатам осмотра жилого дома, монолитная железобетонная плита перекрытия подвала выполнена опертой на стены подвала по контуру. Однако, участок плиты перекрытия над комнатой отдыха условно рассчитывался как балка шириной 1,0 м на двух опорах (продольных стенах помещения), как худший случай работы плиты;
— расчетный пролет: расстояние в свету между продольными стенами помещения составляет 5130 мм (см. схему на рис. 1). Опирание плиты перекрытия выполнена на всю толщину стен здания.

Расчетный пролет, на который выполнялись дальнейшие вычисления принят равным 5,4 м;
— толщина плиты перекрытия: 200 мм;
— материал плиты перекрытия: бетон, по результатам выполненных испытаний, бетон плиты перекрытия соответствует классу В25, Rb = 14,5 МПа.
— рабочая арматура плиты перекрытия: армирование плиты перекрытия, расстояние между стержнями и величина защитного слоя бетона принималось со слов Заказчика, а также по результатам определения шага и защитного слоя бетона неразрушающим методом. Армирование выполнено из стержней периодического профиля диаметром 12 мм, уложенных в двух направлениях с размером ячейки 200х200 мм в два слоя (около нижней и верхней зоны плиты). Для расчета принято армирование из ф12 А400, шаг стержней 200 мм, As = 565 мм2, Rs = 350 МПа. Расстояние от нижней грани плиты перекрытия до центра тяжести нижней рабочей арматуры: принято по результатам определения армирования неразрушающими методами а = 38 мм. Расстояние от верхней грани плиты перекрытия до центра тяжести верхней арматуры принято аналогичным нижней арматуре;
— при расчете плиты перекрытия учитывались нагрузки от следующих слоев: цементно-песчаная стяжка толщиной 100 мм, фактически выполненная на момент расчета, покрытие пола из керамогранита (на момент выполнения расчета не выполнено, принято со слов Заказчика), также учтена отделка потолка в виде штукатурного слоя из цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм, как наиболее тяжелый возможный вид отделки. Полезная нагрузка и коэффициенты надежности по нагрузке принимались по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редак-ция СНиП 2.01.07-85*).

Расчет монолитной железобетонной плиты

Вывод по результатам расчета

При расчете монолитной железобетонной плиты перекрытия подвала над комнатой отдыха на принятую нагрузку, расчетные изгибающие моменты превышают предельный момент, который может быть воспринят сечением плиты.

Рекомендации по дальнейшей эксплуатации плиты перекрытия подвала

Поскольку при выполнении расчета выявлено превышение расчетных изгибающих моментов, действующих в плите перекрытия на рассчитанном участке предельного момента, который может быть воспринят сечением плиты, рекомендуется выполнить одно из следующих мероприятий:

• возведение несущей стены под плитой перекрытия в середине пролета (или по возможно-сти ближе к середине пролета), при этом обеспечить передачу нагрузки от плиты перекрытия на эту стену;
• подведение разгружающей балки (балок) под плиту перекрытия, при этом необходимо обеспечить включение этих балок в работу;
• усиление плиты перекрытиядругим способом (например — устройство дополнительного армирования снизу плиты с последующим обетонированием и др.).

При выборе конкретного способа усиления плиты перекрытия подвала необходимо предварительно проверить принятое решение расчетом.

Монолитная фундаментная плита

Фундаменты на основе монолитной плиты обходятся дороже других, но широко применяются благодаря своим замечательным характеристикам. Их стоимость определяется главным образом габаритами изделия, поэтому владельцев участков всегда интересует ответ на вопрос, какой должна быть толщина монолитной плиты.

Чтобы ответить на него, нужно произвести расчёт. Для него следует определить два параметра — несущую способность грунта под будущим строением (в кг/см²) и удельное давление дома на грунт в пределах площади опирания (тоже в кг/см²). Если последняя величина будет намного больше несущей способности почвы — со временем дом погрузится в землю, если наоборот — дом будет плавать на поверхности земли, что тоже нехорошо, поскольку её подвижки могут привести к наклону плиты со всеми неприятными последствиями.

Чтобы избежать подобных неприятностей, при расчёте соблюдают правило: значение удельного давление веса плиты с домом, домочадцами, оборудованием, мебелью, снегом на крыше и необходимым запасом прочности не должно отличаться более чем на 25 % в одну или другую сторону от оптимального значения распределённой нагрузки, установленной СНиПом. Величина последнего параметра составляет для мелких песков 0,25 кг/см², для суглинков и плотных песков — 0,35 кг/см², для супесей и глин — 0,5 кг/см².

Если сравниваемые величины расходятся более, чем на 25 %, то конструкцию дома изменяют — увеличивают или уменьшают толщину плиты, изменяют её площадь или заменяют плиту (как напрасную трату денег) более дешёвыми ленточным или свайным фундаментом.

Монолитные железобетонные перекрытия

Монолитное перекрытие с установленной опалубкой

Монолитные перекрытия из железобетона возводятся непосредственно на стройке и образуют единую горизонтальную плоскость. Форма монолитного перекрытия может быть любой, что снимает планировочные ограничения с проекта дома, которые присутствуют, в случае устройства полностью сборных бетонных перекрытий. Процесс возведения монолитной плиты состоит из нескольких стадий — устройства опалубки, укладки арматурного каркаса, заливки цемента, демонтажа опалубки после набора прочности.

Опалубка для монолитного перекрытия может изготавливаться из обрезной доски или фанеры, при этом последняя является наиболее предпочтительным вариантом, поскольку образует ровную поверхность с меньшим количеством швов. Впрочем, не менее удачным вариантом является и металлическая опалубка, но возможность её использования есть далеко не у всех. Плоские элементы опалубки опираются на горизонтальные деревянные или металлические балки, под которые расставляют вертикальные стойки. Крайне желательно использовать металлические, регулируемые по высоте стойки, поскольку с их помощью будет проще выставить точную горизонтальную плоскость для заливки плиты. Металлические стойки можно взять в аренду. После сборки опалубка должна быть абсолютно жесткой и выдерживать не только вес арматуры и залитого бетона, но и возможные дополнительные нагрузки в процессе заливки.

При сборке арматурного каркаса монолитного перекрытия необходимо обеспечить его ровную пространственную геометрию. Первый слой арматуры должен быть поднят над плоскостью опалубки на 20-50мм. Это расстояние называется защитным слоем бетона и может изменяться в зависимости от толщины перекрытия и его расчетных параметров. Защитный слой необходим для предотвращения коррозии арматуры и обеспечения огнестойкости конструкции. Для того, чтобы поднять арматуру над опалубкой её устанавливают на специальные пластиковые фиксаторы, которые могут быть рассчитаны на различную толщину защитного слоя бетона, сечение арматуры, и иметь самую разнообразную форму. Второй слой арматуры поднимают над первым при помощи поддерживающих арматурных элементов.