Как рассчитать нагрузку на монолитную плиту перекрытия

Гипсокартон 13,849 Просмотров

Конструкционные особенности пустотных плит

Как просто догадаться, внутри железобетонные плиты перекрытия (ПК) являются пустотными, в силу чего и маркируются при продаже как многопустотные. Но отверстия внутри таких плит, вопреки заблуждению, может иметь не только овальную, но и круглую, квадратную и иную форму.

Схема опирания пустотной плиты перекрытия

Впрочем, в большинстве случаев плиты перекрытия (ПК) имеют именно цилиндрические пустотные окружности внутри.

Интересно, что плиты перекрытия (ПК) могут быть и безармированными, и армированными. Железобетонные плиты перекрытия (ПК) будут являться именно армированными.

Такие плиты перекрытия (ПК) хоть и имеют значительно больший вес, что в конечном итоге повышает и нагрузку на здание, и стоимость строительства, однако, имеют большой запас прочности. Монтаж плит перекрытие, именно сам способ монтажа, зависит от того, на какое опирание будут ставиться плиты, ведь опирание — тоже важный критерий.

Например, если опирание плиты недостаточно устойчиво, то это может привести к неприятным последствиям, чего, естественно, необходимо избегать.

Схема укладки пустотной плиты на втором этаже

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).

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.

Читайте также:  Плиты перекрытий каналов: технические характеристики, виды, применение

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.

Читайте также:  Правила армирования монолитной плиты перекрытия: познаем подробно

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).

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:

Преимущества

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

Основные достоинства плит перекрытия:

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

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

Преимущества применения монолитной плиты

Монолитную плиту можно сделать любой формы.

Расстояние между опорными элементами (колонами, балками, стенами) при монолитном изготовлении плиты не имеет значения. Сборный каркас монтируется с учетом точных размеров, например, сдвиг фундамента приведет к провалу железобетонной плиты между стенами.

Преимущества монолитных участков:

  • снижается вес перекрытия из-за уменьшения толщины, поэтому изменяется массивность основания;
  • производство горизонтальных ограждений переносится в условия стройплощадки, сокращаются операции по заделке промежуточных стыков;
  • бесшовное строение горизонтальной мембраны повышает тепло и звукоизоляцию.

Бетонную смесь готовят самостоятельно, поэтому есть возможность добавить модификаторы или применить облегченный наполнитель (керамзит, шлак). Делают сложные конструкции в плане с большим количеством поворотов, волнистых линий, что затруднительно выполнить со сборными элементами, главное — правильно рассчитать плиту перекрытия.

Сборные плиты

Кроме монолитных плит в виде перекрытия часто устанавливают сборные плиты серий ПК, ПБ и ПТ. Их использую в строительстве, как многоквартирных домов, так и одноэтажных и двухэтажных домов. Плита ПК – расшифровывается как круглопустотная и является видом многопустотной плиты.

Плиты серии ПБ считаются новой технологией, и они пришли на смену плитам ПК. Их исполняют в любых формах, размерах и различной длинны. А все благодаря технологии беспрерывного производства, а не заливки как ПК.

Толщина подобных плит имеет стандартный размер – 22 сантиметра. Общая же толщина плит перекрытия в монолитном доме подразумевает под собой сумму и других значений:

  • Толщина бетонной стяжки, около 5 сантиметров.
  •  Звукоизоляция, около 5 сантиметров.
  •  Теплоизоляция, около 10-15 сантиметров.
  •  Напольное покрытие.
  •  Конструкция потолочного покрытия.

В сумме толщина перекрытия выходит от 30 до 50 сантиметров.

Читайте также:  Какой предел огнестойкости нельзя превышать для пазогребневых плит

Серия ПТ используется в виде дополнительных плит для конструкций перекрытий с применением плит ПБ и ПК. Так как они имеют достаточно небольшие размеры, то отлично подойдут для перекрытий над коридором, санузлом, кладовкой. Толщина плит ПТ меньше чем ПБ и ПК – 12 сантиметров, а в сумме с другими элементами перекрытия равняется 20 сантиметрам.

Железобетонные пустотные плиты перекрытия

Плиты перекрытия — железобетонные изделия, которые используют в частном и профессиональном строительстве для разделения этажей подземных или надземных коробов жилых зданий, общественных, производственных построек с фундаментом, обладающим высокой несущей способностью. Их изготавливают из высокопрочного бетона и качественной обычной или предварительно напряженной стальной арматуры.

Пустотные плиты — это элементы прямоугольной формы, внутри них расположены сквозные круглые воздушные камеры. За счет такого устройства имеют сравнительно небольшой вес, что помогает снизить общую нагрузку на фундамент и стены. Для перемещения с помощью техники на одной из сторон находятся стальные монтажные петли.

Сплошные доборные конструкции

Если необходимо получить особо прочное перекрытие между этажами дома, прибегают к помощи сплошных перемычек, так как они с легкостью выдерживают нагрузку в 1000-3000 кгс/м2, и применяют их в основном при монтаже многоэтажных зданий.

Сплошные перемычки позволяют смонтировать высокопрочное перекрытие

Сплошные доборные конструкции

У таких изделий есть минусы, ведь их вес для сравнительно небольших габаритов достаточно внушительный: стандартные образцы весят от 600 кг до 1500 кг. Также у них слабоваты показатели тепловой и шумовой изоляции, что не позволяет им достойно конкурировать с пустотелыми ПК образцами. Длина данного вида панелей составляет от 1,8 м до 5 м, а толщина равна 12 или 16 см.

Виды креплений и соединений деревянных балок

В зависимости от конструкции и материала несущих стен деревянные балки крепятся:

  • в предусмотренные в кирпичной или блочной кладке гнёзда, заглубив брус или бревно не менее 150 мм, а доску не менее 100 мм;
  • на предусмотренные в кирпичной или блочной кладке полочки (уступы). Применяется в случае, если толщина стены второго этажа меньше, чем первого;
  • в вырезанные пазы в бревенчатых стенах на глубину не менее 70 мм;
  • к брусу верхней обвязки каркасного дома;
  • к металлическим опорам-кронштейнам, закреплённым на стенах.

1 — опора на кирпичную стену; 2 — раствор; 3 — анкер; 4 — изоляция толем; 5 — деревянная балка; 6 — опора на деревянную стену; 7 — болт

Виды креплений и соединений деревянных балок

Если длины балки не хватает, можно её удлинить, соединив (срастив) по длине одним из известных способов с помощью деревянных штырьков и столярного клея. При выборе типа соединения руководствуйтесь направлением приложения нагрузки. Сращенные брусы желательно усилить металлическими накладками.

а — сжатие; б — растяжение; в — изгиб

Зачем нужен армопояс

Строение из газосиликатных блоков не могут выдерживать высоких нагрузок (усадка здания, осадка грунта под ним, суточные перепады температуры, сезонные изменения). Вследствие чего, материал трескается, разрушается. Чтобы избежать разного рода деформаций, устанавливаются монолитные железобетонные пояса. Армопояс принимает эти нагрузки на себя, распределяет их равномерно, обеспечивая надежность конструкции.

Так же он способен равномерно распределять и вертикальную нагрузку. Придавая строению жесткость, он не дает возникновению движения плит перекрытия (пористые блоки расширяются при движении влаги, пара). За что еще получил называние – разгрузочного. Еще одно назначение армопояса, предохранять края верхних блоков от разрушения (установка межэтажных перекрытий). Убирать точечную нагрузку деревянных балок, при строительстве крыши. Учитывая эти качества, армопояс просто необходим при опирании плит перекрытия второго (последующих, крыши) этажа в доме из газосиликатных блоков.