Основные правила устройства монолитных перекрытий. Монолитные железобетонные перекрытия Сборная и монолитная плита перекрытия – варианты конструкций

Конструкция перекрытия и материалы для него подбираются исходя из особенностей проектируемого здания.

Перекрытия могут быть двух видов: деревянные и железобетонные. Вторые обладают наибольшими преимуществами благодаря высокой надежности, поскольку дерево легко воспламеняется, а бетон не является горючим материалом. В то же время плита перекрытия из бетона имеет большой вес, поэтому воздействие на стены каждого этажа здания очень велико. При проектировании зданий следует заранее предусмотреть необходимую толщину и прочность стен, которые должны будут соответствовать выбранному виду перекрытия. Кроме того, для повышения теплоизоляционных свойств в бетон добавляется керамзит, а не щебень.

Вернуться к оглавлению

Виды железобетонных и монолитных перекрытий

Железобетонные перекрытия имеют следующие виды:

Для сборного перекрытия размер панелей подбирается исходя из размеров здания.

• монолитные;
• сборные, то есть заводские заранее изготовленные плиты;
• часторебристые, при изготовлении которых используют облегченный бетон или пустотелые блоки и железобетонные балки.

Сборные готовые плиты необходимо устанавливать с помощью подъемного крана. Можно отметить преимущества и в размерах перекрытий: для железобетонных плит они могут быть любыми, а деревянные перекрытия должны иметь стандартные размеры. Устройство монолитных железобетонных перекрытий не требует осуществления различных работ, связанных с погрузкой и разгрузкой. Поверхность изделий получается очень качественной, так как технология не предусматривает наличия швов на монолитных перекрытиях. Различают следующие виды :

1. Балочное монолитное.
2. Безбалочное.
3. С несъемной опалубкой.
4. С применением настила (стального профилированного).

Устройство монолитного позволяет получать гладкие поверхности, готовые для дальнейшего использования, поэтому оно больше остальных распространено в строительстве. Закупать балки не требуется, поэтому расход материалов меньше. Профнастил при монтаже позволяет получить очень качественную плиту. При использовании второго варианта также не потребуется дополнительный расход материалов с целью обработки перекрытия.

Вернуться к оглавлению

Принцип монтажа опалубочных систем

Многоэтажные здания теперь проектируются с учетом сложных планировок и различных конфигураций благодаря тому, что несущие перекрытия каркасных систем опираются на балки, поддерживающие монолитную плиту. При этом межэтажные монолитные перекрытия выполняют функции жесткого диска, придающего зданию особую прочность и надежность. Современные технологии устройства монолитных перекрытий позволяют обеспечить жесткость каждого этажа здания, поэтому устанавливать несущие стены в данном случае не обязательно.

Динамичный рост строительства зданий с использованием монолитных перекрытий связан с внедрением технологии применения опалубки.

Вернуться к оглавлению

Понятие и виды опалубок перекрытий, их конструкция

Одно из самых недорогих перекрытий, но при этом достаточно надежное.

Опалубка под плиту монолитного перекрытия является конструкцией, монтаж которой связан с получением формообразующей поверхности перекрытия. Использование опалубки увеличивает возможности проектирования зданий и получения различных геометрических форм, что позволяет осуществлять более современный дизайн каждого этажа строительных конструкций. Опалубка представляет собой вид временной конструкции, формирующей необходимую поверхность монолитного перекрытия, поэтому ее демонтируют после того, как бетон затвердеет. Конструкцией монолитного перекрытия предполагается наличие жизненного цикла опалубки, который означает количество раз ее использования, предусматривающего сохранность прочности и геометрической формы.

Высота, на которой располагается перекрытие над основанием, определяет вид стойки, используемой в опалубке. Телескопические стойки делятся на индивидуальные и рамные, которые предусматривают высоту перекрытия, равную 4,5 м и 3 м. Для очень больших высот целесообразно использование опалубочных башен, при этом толщина перекрытия может достигать 1000 мм, в то время как в первом случае – 300 мм. Получение сложных конфигураций монолитных перекрытий зависит от использования деревянной клееной балки, длина которой может быть разной. предполагает включение следующих частей:

1. Фанеры.
2. Балки перекрытия.
3. Стойки опалубки перекрытия.
4. Треноги.
5. Унивилки.

Данные части имеют следующие функциональные особенности и характеристики:

• Фанера определяет качество поверхности , образуя нижнюю часть монолитного перекрытия, при этом ламинированная фанера наиболее популярна;
• Балки несут нагрузку конструкции перекрытия каждого этажа здания, передавая ее на стойки опалубки монолитного перекрытия. На балки настилается фанера;
• Телескопическая стойка опалубки перекрытия служит для передачи нагрузки конструкции с каждой на его основание;
• Тренога должна обеспечивать устойчивое вертикальное положение стойки опалубки;
• Унивилка представляет собой связующее звено стойки опалубки и балки монолитного перекрытия.

Вернуться к оглавлению

Технология устройства монолитного перекрытия на профилированный лист

Для перекрытия применяют профнастил маркированный буквой Н – несущий.

Современные технологии устройства монолитных перекрытий с использованием профнастила связаны с применением несъемной опалубки в процессе заливки плит. Бетон заливают по классическому принципу, связанному с демонтажем щитов оснований перекрытий, которые удерживают бетон в процессе твердения. Используемая технология с применением несъемной опалубки и профилированного листа позволяет осуществлять постройки гаражей, хозблоков, террас и т.п. Это связано с более высокой прочностью за счет придания металлическим профилем бетону той формы, которая в наибольшей степени позволит обеспечить сопротивление деформации, что сделает перекрытие очень надежным и прочным. Исследования показали, что расход арматуры в данном случае намного меньше, чем в результате применения других технологий, так как в сечении перекрытие является ребристым. Расход бетона меньше, как и арматуры, однако прочность конструкций с использованием профлиста не отличается от других видов монолитных перекрытий.

Технология перекрытий с применением профнастила позволяет получить плиту небольшого веса. Поэтому такая плита используется при строительстве домов со стенами из кирпича, либо построенных с помощью бетонных блоков.

Вернуться к оглавлению

Используемые материалы и необходимые инструменты

В процессе изготовления монолитных перекрытий будут необходимы следующие виды материалов:

Неоспоримым преимуществом профнастила является его относительно небольшой вес, что значительно ускоряет и облегчает монтаж.

1. Арматура.
2. Балки.
3. Бетон.
4. Доски для несъемной опалубки.
5. Металлические колонны.
6. Стальная проволока.
7. Профилированный лист.
8. Пленка или рубероид.
9. Пленка для гидроизоляции.
10. Утеплитель.

Выполнение всех работ будет связано с использованием таких видов специнструмента, как:

1. Саморезы с усиленным буром.
2. Электродрель.
3. Шуруповерт.
4. Крепеж.
5. Бетононасос.

Вернуться к оглавлению

Подготовительные работы

Технология с применением профнастила предполагает в процессе планирования работ проведение расчета прочности будущего перекрытия с учетом каждого этажа, если конструкция здания многоэтажная. Поскольку изготовление связано с различными сложностями, то данную работу лучше поручить профессионалам. После того как все нагрузки на будущее перекрытие будут определены, следует подготовить балки с металлическими колоннами, определив все необходимые параметры данных материалов путем расчетов. В зависимости от вида профилированного листа балки располагают на заранее предусмотренном расстоянии друг от друга, учитывая их шаг, чтобы плита из бетона была прочно и надежно залита.

Вернуться к оглавлению

Монтаж профилированного листа

В зависимости от высоты профиля выбирается шаг установки балок – чем выше профиль, тем меньше шаг. В любом случае – на лист профлиста должно идти не менее 3-х балок.

Например, балки можно укладывать на расстоянии не более 3 м. Требуется профилированный лист марки ТП-75 при толщине 0,9 мм. Длина профнастила должна учитывать, что в качестве опоры для него будут служить 3 балки, что предотвратит деформацию листа в будущем. Давление в коротких пролетах будет меньше, а бетон будет заливаться проще. Профлист необходимо прикрепить к основанию из металла, что связано со сложностями, поэтому необходим специнструмент, а именно саморезы с усиленным буром и крепеж параметром 32 мм. Благодаря усиленному буру саморез легче будет входить в швеллер даже без предварительного просверливания, поэтому этот крепеж носит название бронебойного.

Закручивают саморезы с помощью шуруповерта, можно использовать электродрель, если выставить ее на малые обороты, так как технология предполагает большое количество точек крепления профлиста. При этом необходимо следить, чтобы каждое крепление и балки основания соприкасались, так как на всю конструкцию придется очень большая нагрузка. Опалубка в данном случае требуется очень надежная, поскольку бетон придаст конструкции немалый вес. Следующий шаг – это фиксация мест стыков отдельных профилированных листов. В данном случае используются саморезы меньших размеров, например, имеющих длину 25 мм, поэтому их вкручивают с учетом шага, равного 25 мм. Выполнив фиксацию, приступают к подготовке армирования.

Вернуться к оглавлению

Выполнение каркаса из арматуры

Для закрепления профнастила для перекрытия из инструментов вам потребуется только шуруповерт.

Каркас из арматуры, который будет находиться внутри монолитного перекрытия, сделает бетон максимально прочным, что будет препятствовать сжатию и изгибу плит. Только специалист может предусмотреть то, что из-за несъемной опалубки дополнительная прочность монолитного перекрытия не будет достигнута, поэтому укладка арматуры требует навыка. Перекрытие должно иметь объемную структуру, которая создается за счет изготовления каркаса из арматуры, включающего продольные прутья, имеющие толщину 12 мм, укладываемые во впадины профилированного листа. Используются как продольные, так и поперечные элементы, изготовляемые из 10 и 5 мм прутьев арматуры. Соединение элементов каркаса из арматуры происходит с помощью сварных швов, либо с использованием стальной проволоки. Сварные швы делают всю конструкцию из арматуры прочней.

Тем не менее, соединение можно выполнить быстрей, поэтому на практике наиболее часто применяют стальную проволоку для соединения составляющих каркаса из арматуры. Если здание запланировано многоэтажное, то межэтажные лестничные проемы и каналы коммуникаций намечают заранее и выполняют затем опалубку вокруг них. После окончания всех работ в данном случае не потребуется выполнять дополнительные работы, связанные с проемом, а только вырезать часть тонкого профлиста там, где запланированы межэтажные проемы.

Изготовление опалубки осуществляется из дерева, так как оно является самым дешевым материалом, доски при этом требуют защитного слоя из пленки, можно использовать рубероид.

Монолитные балочные перекрытия выполняются в опалубке из монолитного бетона на строительной площадке, с обязательным армированием.

По конструкции такие перекрытия бывают:

Ребристые (состоящие из главных балок (прогонов) и вспомогательных балок с монолитной плитой;

Кессонные в виде системы взаимопересекающихся балок одинакового сечения, монолитно связанных с плитой.

Безбалочные, представляющие собой сплошную монолитную плиту, опертую на колонны с утолщенными капителями.

Пролёты между монолитными балками 3-6м (без балочные перекрытия до 3м). Толщина 60-100м.

Если главные и второстепенные балки имеют одинаковую высоту то такое перекрытие называется кессонным.

Главный недостаток:

Трудоёмкие

Неиндустриальные (большие сроки выполнения)

Безбалочные перекрытия применяется для каркасных зданий с сеткой колонн 5*5 или 6*6 могут быть монолитными и сборными опираются на канители колонн.

Рисунок 3.Монолитные железобетонные перекрытия

а- ребристое; б – кессонное; в- безбалочное; 1-плита;2-вспомогательные балки;3-главные балки(прогоны);

4-колонны;5-перекрестные балки;6-капител

а) монолитные безбалочные перекрытия

б) сборные безбалочные перекрыт

Тема: Деревянные перекрытия

Деревянные перекрытия применяют в ос­новном в малоэтажных зданиях и в райо­нах, где лес является местным материа­лом. Этот вид перекрытия прост в устройстве и имеет сравнительно невы­сокую стоимость. К недостаткам дере­вянных перекрытий необходимо отнести их недостаточную долговечность, сгорае­мость, возможность загнивания и относи­тельно малую прочность.

Деревянные перекрытия состоят из ба­лок, являющихся несущей конструкцией, межбалочного заполнения, конструкции пола и отделочного слоя потолка (Рис.1).

Балки (Рис. 2) изготовляют преимущественно в виде брусьев прямо­угольного сечения, размеры которых устанавливаются расчетом. Чаще всего высота балок составляет 130, 150, 180 и 200 мм, а толщина - 75 и 100 мм. Рас­стояние между балками (по осям) прини­мают обычно 600... 1000 мм.

Для опирания межбалочного заполне­ния к боковым сторонам прибивают так называемые черепные бруски сечением 40 х 50 мм. Глубину опирания концов ба­лок в гнездах каменных стен принимают 180 мм (Рис. 3, а). Между торцом балки и кладкой необходимо оставлять зазор не менее 30 мм, чтобы не было соприкосновения с кладкой и обеспечивалось испаре­ние влаги из балки. Концы балок антисептируют 3 %-ным раствором фтористого натрия на длину 750 мм, а боковые поверхности концов балок оклеивают толем в два слоя на смоле. Для усиления жесткости и устой­чивости концы балок перекрытий заанкеривают в стены. Стальной анкер одним концом прикрепляют к балке, а другой конец заделывают в кладку.

При опирании балок на внутренние стены (Рис. 3,6) концы их антисепти­руют и обертывают двумя слоями толя. Зазор между балками и стенками гнезд также рекомендуется заделывать раство­ром по противопожарным и звукоизоля­ционным соображениям.

Заполнение между балками (см. Рис. 1) состоит из щитового наката, смазки по верху наката глинопесчаным раствором толщиной 20...30 мм и зву­коизоляционного слоя шлака. В чер­дачных и надподвальных перекрытиях за­сыпка является теплоизоляцией и ее толщину определяют теплотехническим расчетом.

Конструкция пола по деревянному перекрытию состоит из дощатого насти­ла из строганых шпунтованных досок, прикрепляемых гвоздями к лагам из пла­стин, укладываемых поперек балок через 500...700 мм. Если пол паркетный, то на­стил устраивают из нестроганых досок (черный пол). Благодаря наличию лаг под полы под всей площадью помещения создается сплошная воздушная прослой­ка, которая сообщается с воздухом по­мещения через устраиваемые в углах комнат вентиляционные решетки. Это обеспечивает вентиляцию подпольного пространства и удаление из него водяных паров. Для уменьшения высоты перекры­тия нередко пол укладывают непосред­ственно по балкам. Однако отсутствие лаг ухудшает звукоизоляцию перекрытия.

Нижнюю поверхность деревянного перекрытия, образующую потолок, оби­вают гипсокартонными листами или ош­тукатуривают по слою драни. Для этого чаще всего применяют известково-гипсовый раствор.

Монолитные железобетонные перекрытия имеют пока ограниченное применение из-за большой трудоемкости. Их используют в тех случаях, когда необходимо перекрыть нетиповое помещение с нетиповыми размерами, а также в монолитных зданиях.

Монолитные перекрытия выполняются балочными (ребристыми) и безбалочными в виде гладкой плиты (рис. 5.4).

Рис.5.4. Конструктивные схемы монолитных железобетонных перекрытий:

а – ребристое; б – кессонное; в – безбалочное; 1 – плита; 2 – балки; 3 – колонны; 4 – капитель колонны

5.1.4. Перекрытия по балкам

Балочные перекрытия применяются в малоэтажном строительстве (в деревянных и каменных зданиях), при реконструкции зданий старой постройки путем замены деревянных балок на более долговечные металлические или железобетонные.

По материалу балки подразделяются на деревянные, железобетонные и металлические.

Перекрытия по железобетонным балкам. Перекрытия по железобетонным балкам состоят из балок, укладываемых на несущие стены с расстоянием в осях 600, 800, 1000 мм, межбалочного заполнения и пола (рис. 5.5).

Глубина опирания концов балок на стены или прогоны принимается не менее 150 мм. Концы балок на опорах заанкериваются, а зазоры между балкой и стенками гнезда на глубину 40-60 мм заделываются раствором. Межбалочное заполнение (рис. 5.6) состоит из наката, представляющего собой настил из легкобетонных плит и звукоизолирующего (теплоизолирующего) слоя. Швы между элементами наката и балками тщательно заполняются раствором или поверх наката укладывают пергамин. Звукоизоляция выполняется обычно из слоя шлака или песка толщиной не менее 60 мм. Снизу накат и балки затираются раствором. Такую конструкцию применяют при дощатых полах по лагам. При устройстве других видов полов, например цементных, требующих сплошной жест

Рис.5.5. Сборные железобетонные балки и детали их опирания:

а – план расположения балок перекрытия; б – общий вид балки; 1 – балка;

2 – стальной анкер; 3 – стальная структура; 4 – монтажная петля; 5 – заделка бетоном

кой подготовки, пространство между балками заполняется шлаком, по которому укладывается слой шлакобетона толщиной не менее 40 мм и пол (рис.5.6г). Более целесообразными в этих случаях являются накаты из двухпустотных легкобетонных камней - вкладышей, обладающие достаточными звукоизоляционными свойствами и требующие лишь тщательного заполнения швов раствором (рис. 5.6 д).

Перекрытия по металлическим балкам. В настоящее время металлические балки применяются лишь в исключительных случаях при ремонте и реконструкции зданий.

Стальные балки (обычно двутаврового профиля) располагаются на расстоянии 1-1,5 м друг от друга. Глубина опирания их концов на стены составляет 200-250 мм.

Рис.5.6. Конструкция балочного перекрытия из сборных

железобетонных элементов:

а – общий вид; б – легкобетонная плита; в – легкобетонный камень-вкладыш; г,д – варианты перекрытия с минеральными полами; 1 – железобетонная балка; 2 – накат из легкобетонных плит; 3 – гидроизоляционный слой; 4 – звукоизоляция; 5 – звукоизоляционная прокладка; 6 – лага; 7 – дощатый пол; 8 – шлак; 9 – шлакобетон толщиной

40 мм; 10 – цементный пол толщиной 20 мм; 11 – затирка раствором

Для увеличения площади давления на кладку в целях предохранения ее от смятия под концы балок укладываются бетонные подушки или стальные подкладки. Концы балок заанкериваются в кладку стен и в необходимых случаях отепляются войлоком с последующей заделкой зазоров по периметру гнезда бетоном (рис.5.7).

Межбалочное заполнение может быть из железобетонных сборных или монолитных плит, а в отдельных случаях из кирпичных сводиков.

Рис.5.7. Конструкция перекрытия по стальным балкам:

а – опирание концов балок на стены; б – деталь крепления анкера; в – перекрытие с заполнением железобетонной монолитной плитой; г – то же, кирпичными сводиками;

1 – стальная балка; 2 – стальной анкер; 3 – бетонная подушка; 4 – болт; 5 – заделка цементным раствором; 6 – железобетонная монолитная плита; 7 – легкий бетон; 8 – керамическая плитка по слою цементного раствора; 9 – кирпичный сводик; 10 – звукоизоляционный слой; 11 – два слоя толя; 12 – дощатый пол по лагам; 13 – стальная сетка; 14 – штукатурка цементным раствором

Перекрытия по деревянным балкам. В настоящее время деревянные перекрытия допускается применять лишь в малоэтажных зданиях и только в районах, где лес является местным строительным материалом. Достоинства их - простота устройства и сравнительно невысокая стоимость. Недостатки - сгораемость, возможность загнивания и относительно малая прочность.

Все деревянные элементы перекрытий выполняются из хвойных пород леса (сосна, лиственница, ель и др.) Балки изготовляются преимущественно в виде брусьев прямоугольного сечения, размеры которых устанавливаются расчетом. (рис. 5.8). Расстояние между осями балок принимается от 600 до 1000 мм.

Для опирания межбалочного заполнения к боковым сторонам балок прибиваются бруски сечением 40 х 50 мм, называемые черепными (рис.5.8). Глубина опирания концов балок в гнездах каменных стен должна быть не менее 150 мм.(рис.5.9). Концы балок антисептируются 3%-ным раствором фтористого натрия или обмазываются (кроме торцов) смолой, а при заделке в наружные стены дополнительно обертываются двумя слоями толя. На внутренних стенах или прогонах под концы балок укладывают два слоя толя на дегтевой мастике. Зазоры между стенками гнезда и концами балок на глубину 40-60 мм наглухо заделываются раствором. Расположение деревянных балок перекрытий, а также их анкеровка аналогичны железобетонным перекрытиям балочного типа (рис.5.1 в).

Заполнение между балками (рис. 5.10) состоит из щитового дощатого наката, смазки по верху наката глинопесчаным раствором толщиной 20-30 мм и звукоизоляционного слоя шлака или прокаленной земли толщиной 60 мм. Полы выполняются дощатыми по лагам с устройством в них по углам помещений металлических вентиляционных решеток. Потолки оштукатуриваются известково-гипсовым раствором по драни или подшиваются листами сухой штукатурки.

Рис.5.8. Конструктивные решения деревянных балок:

1 – балка брусковая одинарная; 2 – балка составная из двух брусков цельной древесины; 3 – балка из клееной древесины; 4 – черепной брусок

Рис. 5.9. Детали опирания деревянных балок перекрытий на

каменные стены:

а – на наружную стену; б – на внутреннюю; 1 – наружная несущая стена; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – внутренняя несущая стена; 4 – деревянная балка; 5 – термовкладыш; 6 – два слоя толя на дегтевой мастике или антисептированная зона балки; 7 – анкер из полосового железа; 8 – костыли или гвозди

Рис.5.10. Конструкция перекрытия по деревянным балкам:

а – с дощатым щитовым накатом; б – то же, из пустотелых блоков; в – то же, из легкобетонных блоков (плит); г – перекрытия в санузлах; д – виды накатов; 1 – балки; 2 – накат (щитовой); 3 – штукатурка; 4 – глиняная смазка; 5 – засыпка; 6 – лага; 7 – звукоизоляционная прокладка; 8 – дощатый пол; 9 – пустотелый легкобетонный блок; 10 – черепной брусок; 11 – раствор; 12 – гипсовая плита; 13 – пол из керамической плитки; 14 – цементная стяжка 20 мм; 15 – бетонная подготовка; 16 – два слоя рубероида на мастике; 17 – дощатый пол; 18 – пластины; 19 – доски; 20 – подшивной потолок

Самым надежным (но не всегда целесообразным) вариантом междуэтажного перекрытия является монолитное перекрытие. Оно выполняется из бетона и арматуры. О правилах устройства монолитных перекрытий читайте в этой статье. Разбор характеристик видов и применения, устройства монолитных перекрытий.

В каких случаях нужно именно устройство монолитных перекрытий

Монолитное железобетонное перекрытие является самым надежным, но и самым дорогим из всех существующих вариантов. Следовательно, необходимо определить критерии целесообразности его устройства. В каких же случаях целесообразно устройство монолитных перекрытий?

1. Невозможность доставки/монтажа сборных железобетонных плит. При условии осознанного отказа от других вариантов (деревянное, облегченное Terriva и т.п.).
2. Сложная конфигурация в плане с «неудачным» расположением внутренних стен. Она в свою очередь не позволяет разложить достаточное количество серийных плит перекрытия. То есть требуется большое количество монолитных участков. Затраты на подъемный кран, и на опалубку не рациональны. В этом случае лучше сразу переходить к монолиту.
3. Неблагоприятные условия эксплуатации. Очень большие нагрузки, крайне высокие значения влажности, не решаемые полностью гидроизоляцией (автомойки, бассейны и т.д.). Современные плиты перекрытия обычно выполняют предварительно напряженными. В качестве армирования применяют натянутые стальные тросы. Их сечение в виду очень высокой прочности на растяжение очень небольшое. Такие плиты крайне уязвимы для коррозионных процессов и характерны хрупким, а не пластичным характером разрушения.
4. Совмещение функций перекрытия с функцией монолитного пояса. Опирание сборных железобетонных плит непосредственно на кладку из легких блоков, как правило, не допускается. Необходимо устройство монолитного пояса. В тех случаях, когда стоимость пояса и сборного перекрытия идентична или превышает цену монолита, целесообразно остановиться именно на нем. При опирании его на кладку с глубиной, равной ширине пояса, устройство последнего обычно не требуется. Исключение могут составить сложные грунтовые условия: просадочность 2-го типа сейсмическая активность закарстованность и т.д.

Определение требуемой толщины монолитного перекрытия

Для изгибаемых плитных элементов, за десятилетия опыта применения железобетонных конструкций, опытным путем определено значение — отношения толщины к пролету. Для плит перекрытия оно составляет 1/30. То есть при пролете 6м оптимальная толщина составит 200мм, для 4,5мм — 150мм.

Занижение или наоборот, увеличение принимаемой толщины возможно исходя из требуемых нагрузок на перекрытие. При низких нагрузках (к нему относится частное строительство) возможно уменьшение толщины на 10-15%.

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.

Армирование монолитного перекрытия. Продольное и поперечное армирование

Бетон отлично работает на сжатие. Арматура — на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).

Расстояние между арматурными стержнями — это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм.
В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть — именно здесь возникают наибольшие напряжения.

Для обеспечения требуемого положения верхнего армирования при бетонировании применяют поперечное армирование. Оно располагается вертикально. Может быть в виде поддерживающих каркасов или специальным образом согнутых деталей. В несильно нагруженных плитах они выполняют конструктивную функцию. При больших нагрузках поперечное армирование вовлекается в работу, препятствуя расслаиванию (растрескиванию плиты).

В частном строительстве в плитах перекрытия поперечная арматура обычно выполняет сугубо конструктивную функцию. Опорная поперечная сила (сила «среза») воспринимается бетоном. Исключением является наличие точечных опор — стоек (колонн). В этом случае понадобится расчет поперечного армирования в опорной зоне. Поперечная арматура, как правило, предусматривается с гладким профилем. Обозначается он A-I или А240.

Для поддержания верхнего армирования при бетонировании наибольшее распространение получили гнутые П-образные детали.

Заливка перекрытия бетоном.

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:

1. Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
2. Вес конструкции пола 150 кг/м2.
3. 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:

• арматурой класса А-III,
• защитный слой 20мм

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.

Обратите внимание на строгое соответствие всплесков значений моментов со всплесками требуемого армирования.

Толщина монолитного перекрытия

В соответствии с выполненными расчетами можно порекомендовать, для устройства монолитных перекрытий, в частных домах толщину перекрытия 150мм, для пролетов до 4,5м и 200мм до 6м. Превышать пролет в 6м нежелательно. Диаметр арматуры зависит не только от нагрузки и пролета, но и от толщины плиты. Устанавливаемая зачастую арматура диаметром 12мм и шагом 200мм сформирует существенный запас. Обычно можно обойтись 8мм при шаге 150мм или 10мм с шагом 200мм. Даже это армирование едва ли будет работать на пределе. Полезная нагрузка принята на уровне 300кг/м2 – в жилье её может сформировать, разве что, крупный шкаф полностью заполненный книгами. Реально действующая нагрузка в жилых домах, как правило, существенно меньше.

Общее требуемое количество арматуры легко определить исходя из усредненного весового коэффициента армирования 80кг/м3. То есть для устройства перекрытия площадью 50м2 при толщине 20см (0,2м) понадобится 50*0,2*80=800кг арматуры (примерно).

При наличии сосредоточенных или более существенных нагрузок и пролетов, применять указанные в данной статье диаметр и шаг арматуры для устройства монолитного перекрытия нельзя. Потребуется расчет для соответствующих значений.

Видео: Основные правила устройства монолитных перекрытий

Монолитные перекрытия

Иногда в частном домостроении применяется такой вариант перекрытий - монолитное железобетонное, опирающееся на металлические балки (спаренные швеллеры, двутавры, труба квадратная и т.д.).

Плюсами такого перекрытия является то, что за счет довольно часто расположенных балок (от 1 м до 2,5 м в среднем) само перекрытие можно сделать довольно тонким (но не менее 50 мм). Армируется такое перекрытие в один слой, что тоже дает немалую экономию.

Основным минусом является то, что по требованиям пожарной безопасности металлические конструкции нужно покрывать специальным огнезащитным составом, а это недешевое удовольствие.

В данной статье мы рассмотрим два вопроса: как выполнить железобетонное перекрытие и как подобрать металлические балки.

С чего следует начать? С анализа перекрытия в плане. Допустим, у нас перекрытие размером 4х8 м. Рациональней расположить балки вдоль короткой стороны плиты, т.е. длина балок будет 4 метра (не считая глубины опирания на стены). Чем короче балка, тем меньше металла мы на нее потратим, и тем реже эти балки можно расставить. Конечно, это не жесткое правило, а просто рациональный совет.

Нагрузка от веса перегородок (желательно балки располагать под перегородками, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на облегченное перекрытие),

Собственный вес перекрытия.

Затем нужно задаться шагом металлических балок. Здесь на первый план выходит монолитное перекрытие. Если сделать шаг балок слишком частым, мы рискуем вызвать перерасход как металла, так и железобетона. Если расстояние между балками, наоборот, слишком большое, это вызовет увеличение арматуры в плите, увеличение толщины этой плиты (при этом значительно возрастет нагрузка на балки), а значит увеличится и сечение балок. Поэтому всегда перед началом расчета нужно анализировать и подбирать оптимальное расстояние между балками перекрытия. Изложенные ниже расчеты применимы при условиях: между всеми балками должно быть одинаковое расстояние; должно выполняться условие L 1/L 2 > 2, где L 1 - длина балки, L 2 - расстояние между соседними балками.

В принципе, есть несколько путей расчета перекрытия такого типа.

Первый путь (более трудоемкий, особенно без достаточного опыта, но иногда необходимый). Можно задаться профилем металлических балок (допустим, у вас уже есть в наличии металл конкретного профиля); затем, задавшись толщиной перекрытия и шагом балок, можно собрать нагрузки и выполнить расчет балки. При этом, выполняя расчет, вы за несколько подходов можете определить максимально допустимое расстояние между балками, при котором выполняются условия прочности и деформативности. После этого можно перейти к расчету перекрытия и определить его толщину и армирование. Если все прошло - хорошо. Если толщина оказалась большей, чем вы задавали, расчет нужно будет повторить с начала - пока не сойдутся все части задачи.

Второй путь. Расчет начинается с железобетонного перекрытия. Задаемся шагом балок и толщиной плиты, собираем нагрузки и выполняем расчет плиты. При необходимости, корректируем шаг балок и толщину плиты до наиболее экономичных результатов. Собираем нагрузку на балку с получившегося пролета и подбираем сечение балок.

Второй путь мы рассмотрим на примере.

Расчет ведется для условно выделенной полосы плиты шириной 1 м.

Необходимо перекрыть помещение размером в плане 6х10 м. Над перекрытием будут жилые комнаты - временная нагрузка 150 кг/м 2 . Материалы плиты: бетон класса В15, расчетное сопротивление бетона Rb = 7,7 МПа, арматура горячекатаная периодического профиля класса А400С, расчетное сопротивление арматур ы Rs = 365 МПа.

Минимальная толщина перекрытия должна быть больше, чем L /35, где L - расстояние между балками.

Задаемся шагом балок - 2,5 м, направление балок - вдоль короткой стороны помещения, толщина ж.б. перекрытия - 80 мм (что больше, чем 2,5/35 = 0,071 м = 71 мм), расстояние от нижней грани плиты до рабочей арматуры - 35 мм.

Собираем нагрузки на 1 м 2 переркытия.

Для расчета перекрытия необходимо найти максимальный изгибающий момент, который возникает в крайнем пролете плиты, и равен: М = qL 2 /11 (см. формулу 6.169 справочник «Проектирование железобетонн ых конструкций», Голышев А.Б.).

В нашем случае, q = 6241 м, L = 2,5 м - расстояние между балками, значит М = 624* 2,5 2 /11 = 355 кг*м.

Для перекрытия, армированного сеткой в нижней зоне (без верхней арматуры), должно выполняться условие:

αm > αR (см. п. 3.18 Пособия по проектированию бетон ых и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения). Значение α R находим из таблиц ы 18 пособия. Для арматуры класса АIII (А400С) и бетона класса В15 αR = 0,440.

Находим α m = М/R b bh 0 2 = 355/(770000*1*0,045 2) = 0,228, где

b = 1 м - ширина полос ы перекрытия, для которой выполняется расчет;

h 0 = 0,08 - 0,035 = 0,045 м - расстояние от верхней зоны плиты до центра тяжести рабочей арматуры.

Условие αm = 0,228 < αR = 0,440 выполняется. Из таблицы 20 пособия при αm = 0,228 находим значение

Найдем площадь рабочей арматуры плиты:

Аs = М/ (R s * ζ*h 0) = 355/(36500000*0,87*0,045) = 0,000248 м 2 = 2,48 см 2 . Принимаем арматуру диаметром 8 мм с шагом 200 мм (5 стержней на 1 метр плит ы, площадью 2,52 c м 2).

Для самопроверки можно воспользоваться таблицей из справочника Линович Л.Е. для подбора толщины и армирования перекрытия в зависимости от нагрузки. В данной таблице даны результаты для однопролетных плит. Наша же плита считается многопролетной (количество пролетов равно количеству шагов балок), и работает за счет многопролетности она значительно лучше. Поэтому результаты расчета по примеру должны быть лучше (экономичней), чем в таблице из справочника.

Переходим к расчету балки (см. книгу Я.М. Лихтарников «Расчет стальн ых конструкций» стр. 60-61 или книгу Васильев А.А. «Металлические конструкции» §24). В первую очередь, необходимо определить погонную нагрузку на каждую балку. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия у нас получилась 540 (624) кг/м 2 , а шаг балок мы приняли 2,5 м. Тогда нагрузка на 1 погонный метр балки равна:

нормативная 540*2,5 = 1350 кг/м;

расчетная 624*2,5 = 1560 кг/м.

Пролет балки в свету 6 м. Глубина опирания с каждой стороны - 0,2 м. Тогда расчетная длина балки равна 6 + 2*2*0,2/3 = 6,3 м.

Найдем максимальный момент в сечении балки по формуле М = qL 2 /8, где q - нагрузка на 1 погонный метр балки, L - расчетная длина балки.

Нормативный момент М н = 1350*6,3 2 /8 = 6698 кг*м,

расчетный момент М р = 1560*6,3 2 /8 = 7740 кг*м.

Определим требуемый момент сопротивления:

W тр = М р /1,12R = 7740/(1,12*21) = 329 см 3 . По сортаменту (например справочник Я.М. Лихтарников Расчет стальн ых конструкций, приложение VI ) подбираем двутавр №27 (момент сопротивления W = 371 см 3 , момент инерции I = 5010 см 4).

Проверяем прочность балки из условия:

σ= М/1,12W = 7740/(1,12*371) = 18 кН/см 2 , что меньше R = 21 кН/см 2 - условие обеспечено.

Проверим жесткость балки.

М н *L /(10EI ) = 6698*630/(10*21000*5010) = 0,004 = 1/250 - условие выполняется (хотя на пределе).

Таким образом, подобранная балка проходит по расчету. Но она получилась довольно мощной. Чтобы уменьшить сечение балки, нужно задаться меньшим шагом балок и пересчитать задачу с начала. Чем меньше шаг балок (расстояние между балками), тем меньше нагрузка на них приходится, а значит тем меньше сечение получится.

Схему устройства перекрытия, характеристики которого мы определили по ходу расчета, смотрите на рисунке ниже.

Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел "БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ" .

class="eliadunit">

Комментарии

1 2 3

0 #65 Иринa 23.01.2013 09:25

Цитирую дмитрий:

какие перекрытия возможны при строительстве стен из газопенобетонных блоков.И возможно ли заменить металлические балки на что-то другое,при монтаже монолитных перекрытий.

0 #71 Максим 05.03.2013 20:36

Цитирую Иринa:

Лучше бы не по подсчетам, а по СНиПу (ДБНу) "Нагрузки и воздействия" - в разных городах она разная. И она дается на 1м2, это значительно облегчает расчет.
И еще, если ваше перекрытие - на пристройке к более высокой части дома, то может образоваться снеговой мешок, это тоже нужно учесть. Если такой факт имеется, опишите подробно.

Для моей 4 зоны, Средний Урал, нагрузка аж 240 кг на метр квадратный!! и как я эти 800 кг своих расчетных насчитал...)

Сооружение отдельно стоящее.

0 #76 Иринa 18.04.2013 11:04

Цитирую Андрей:

Здравствуйте, нужно мнение опытного человека.
Сделано перекрытие, помещение ширина 6*6.5, материалы: двутавр высота 120мм шаг укладки 1200мм (перекрыто по ширине т.е 6м), между двутаврами бетон на всю высоту (120мм) в бетоне арматура 10мм с шагом 120мм по длинне, (поперек между двутаврами клетка через 400мм арматура 10мм) с низу была опалубочная фанера и выдержано на стойках месяц.
Вопрос: какую нагрузку может выдержать данное перекрытие (полезная нагрузка)
Спасибо за ответ.

0 #77 Андрей 24.04.2013 23:01

Цитирую Иринa:

Андрей, у меня опыт в проектировании, а не в научном анализе неправильно сделанного. На пролет 6м двутавра №12 явно мало. Его полки для опирания арматуры 10мм тоже не достаточно (нужно 100мм минимум). Шаг арматуры 400мм - слишком большой, нужен не более 200мм. С такими исходными данными расчет не даст ответа, т.к. расчет подразумевает, что все законструировано правильно.