Расчет и конструирование монолитной плиты

При постройке частного дома приходится либо придерживаться строгих стандартов в проектировании, исходя из типовых габаритов бетонных плит, либо выполнить расчет монолитного перекрытия.

Для чего нужен расчет монолитного перекрытия

От прочности стен зависит надежность всей конструкции здания, и этот факт неоспорим, но не меньшее значение для безопасности проживающих в частном доме (равно как и в многоквартирном) имеют перекрытия. Крепкий пол под ногами – это очень важно для того, чтобы чувствовать себя в помещениях комфортно. Но, если плиты из бетона на этапе проектирования вынуждают придерживаться определенных рамок, поскольку параметры их являются константой, то расчет монолитного перекрытия, наоборот, приходится делать, исходя из желаемой планировки дома. И ошибки при этом крайне нежелательны.

Для чего нужен расчет монолитного перекрытия

Калькулятор расчета толщины плиты Введите длину перекрытия Введите ширину перекрытия

Любое перекрытие способно выдержать только строго определенную (выраженную в килограммах) нагрузку на квадратный метр. Не зная эту величину, и превысив ее, к примеру, изменяя планировку путем установки перегородок, можно спровоцировать возникновение трещин в структуре бетона. Как следствие, залитое монолитное основание этажа будет ослаблено, и впоследствии может разрушиться. Во избежание расчет нужно делать так, чтобы иметь запас прочности перекрытия, принимая во внимание характеристики используемой марки бетона, диаметр и количество прутков для арматуры, и их суммарный вес.

Для чего нужен расчет монолитного перекрытия

В некоторых случаях для усиления монолитного наливного основания можно изготавливать схожим образом горизонтальные железобетонные балки под перекрытием, которые будут играть роль ребер жесткости. Для их расчета нужно лишь заранее определить габариты, которые складываются из высоты, ширины и длины. В этом и состоит основная разница между балкой и перекрытием, для расчета которого нужно использовать такие параметры, как площадь и толщина бетонной заливки. Далее мы рассмотрим основные нормы, которых следует придерживаться при заливке плит, чтобы их прочность была достаточно высокой.

Расчет фундаментной плиты

Фундамент, выполненный в виде монолитной плиты (фундаментной плиты), является самым дорогостоящим из всех видов оснований. Но несмотря на высокую цену, обусловленную значительными расходами на бетонную смесь и изоляционные материалы, это тип конструкции является одним из наиболее популярных среди частных застройщиков. Монолитный фундамент обладает самыми высокими эксплуатационными показателями, подходит для сложных грунтов, ему не страшен высокий уровень подземных вод, силы морозного пучения и он способен выдержать нагрузки от домов из тяжелых строительных блоков.

Правильный расчет фундамента напрямую влияет на долговечность вашего сооружения, поэтому важно использовать только проверенные программы расчета. Наш сервис использует только актуальные нормативные и справочные данны, алгоритм работы ведется на основании положении СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП «Несущие и ограждающие конструкции» и ГОСТ Р 52086-2003 «Опалубка. Термины и определения»

Наш калькулятор расчета плиты фундамента поможет рассчитать необходимое количество материалов и расходы при будущем строительстве – быстро, просто и точно!

Виды перекрытий

В зависимости от конструкции каркаса перекрытия монтируются деревянные и железобетонные. Последние в свою очередь делятся на:

  • стандартные железобетонные плиты различных конструкций;
  • монолитное перекрытие.

Преимущество готовых армированных плит в профессиональном изготовлении согласно требованиям СНиП: меньший вес за счет наличия сформированных при заливке полостей. По количеству и форме внутреннего строения плита бывает:

  • многопустотной – с круглыми продольными отверстиями;
  • ребристой – сложный профиль поверхности;
  • пустотной – узкие, фигурные панели используются как вставки.

Уже готовые плиты перекрытия оправдывают свое применение при крупном строительстве, например при возведении высотных домов. Но они имеют свои недостатки при укладке:

  • наличие стыков;
  • использование грузоподъемной техники;
  • подходят только под стандартные размеры помещений;
  • невозможность создавать фигурные перекрытия, отверстия для вытяжек и др.
Читайте также:  Утепление чердачного перекрытия по деревянным балкам

Монтаж перекрытий из плит обходится дорого. Надо оплачивать транспортировку спецавтомобилем, загрузку и монтаж подъемным краном. Чтобы дважды не вызывать спецтехнику, желательно с машины плиты сразу монтировать на стены. Если рассматривать индивидуальное строительство небольших коттеджей и домов, то специалисты рекомендуют самостоятельное изготовление перекрытий. Заливка бетонным раствором производится непосредственно на месте. Предварительно сооружается опалубка обвязки и армированная сетка.

прогибы

Е.2.1 Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций

Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций и нагрузки, от которых следует определять прогибы, приведены в таблице Е.1. Требования к зазорам между смежными элементами приведены в Е.1.6 приложения Е.1.

Е.2.2 Предельные прогибы (физиологические)

Предельные прогибы элементов перекрытий (балок, ригелей, плит), лестниц, балконов, лоджий, помещений жилых и общественных зданий, а также бытовых помещений производственных зданий исходя из физиологических требований следует определять по формуле

где g — ускорение свободного падения;

р — нормативное значение нагрузки от людей, возбуждающих колебания, принимаемое по таблице Е.2;

 прогибы

р1 — пониженное нормативное значение нагрузки на перекрытия, принимаемое по таблице Е.2;

q — нормативное значение нагрузки от веса рассчитываемого элемента и опирающихся на него конструкций;

п — частота приложения нагрузки при ходьбе человека, принимаемая по таблице Е.2;

b — коэффициент, принимаемый по таблице Е.2.

Прогибы следует определять от суммы нагрузок j1p + р1 + q, где j1 — коэффициент, определяемый по формуле (8.1).

Е.2.3 Горизонтальные предельные прогибы колонн и тормозных конструкций от крановых нагрузок

Е.2.3.1 Горизонтальные предельные прогибы колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами, крановых эстакад, а также балок крановых путей и тормозных конструкций (балок или ферм) следует принимать по таблице Е.3, но не менее 6 мм.

Прогибы следует проверять на отметке головки крановых рельсов от сил торможения тележки одного крана, направленных поперек кранового пути, без учета крена фундаментов.

Е.2.3.2 Горизонтальные предельные сближения крановых путей открытых эстакад от горизонтальных и внецентренно приложенных вертикальных нагрузок от одного крана (без учета крена фундаментов), ограничиваемые исходя из технологических требований, следует принимать равными 20 мм.

Е.2.4 Горизонтальные предельные перемещения и прогибы зданий, отдельных элементов конструкций и опор конвейерных галерей от ветровой нагрузки, крена фундаментов и температурных климатических воздействий

 прогибы

Е.2.4.1 Горизонтальные предельные перемещения зданий, ограничиваемые исходя из конструктивных требований (обеспечение целостности заполнения каркаса стенами, перегородками, оконными и дверными элементами), приведены в таблице Е.4. Указания по определению перемещений приведены в Е.1.9 приложения Е.

Горизонтальные перемещения зданий следует определять с учетом крена (неравномерных осадок) фундаментов. При этом нагрузки от веса оборудования, мебели, людей, складируемых материалов и изделий следует учитывать только при сплошном равномерном загружении всех перекрытий многоэтажных зданий этими нагрузками (с учетом их снижения в зависимости от числа этажей), за исключением случаев, при которых по условиям нормальной эксплуатации предусматривается иное загружение.

Для зданий высотой до 40 м (и опор конвейерных галерей любой высоты), расположенных в ветровых районах I-IV, крен фундаментов, вызываемый ветровой нагрузкой, допускается не учитывать.

Нормы настоящего раздела устанавливают предельные прогибы и перемещения несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений при расчете по второй группе предельных состояний независимо от применяемых строительных материалов.

Нормы не распространяются на сооружения гидротехнические, транспорта, атомных электростанций, а также опор воздушных линий электропередачи, открытых распределительных устройств и антенных сооружений связи.

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.

Читайте также:  Как заменить электропроводку в хрущевке — пошаговая инструкция

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:

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:

Основные параметры

Схема расчета бетона на фундамент.

Вышеприведенный расчет был простым, но, чтобы уменьшить количество арматуры, его следует усложнить, т. к максимальный изгибающий момент будет действовать лишь в центральной части плиты. Момент в местах приближения к опорам-стенам стремится к нулю, следовательно, остальные метры, исключая центральные, можно армировать, используя арматуру, которая имеет меньший диаметр. А вот размер ячеек для арматуры, которая имеет диаметр, равный 10 мм, увеличивать не следует, так как распределенная нагрузка на плиту перекрытия считается условной.

Следует помнить, что существующие способы расчета монолитной плиты перекрытия, которая опирается по контуру, в условиях панельных построек предполагают применение дополнительного коэффициента, который будет учитывать пространственную работу изделия, ведь воздействие нагрузки заставит плиту прогибаться, что предполагает концентрированное применение арматуры в центральной части плиты. Использование подобного коэффициента позволяет максимум на 10 процентов уменьшить сечение арматуры. Но для железобетонных плит, которые изготавливаются не в стенах завода, а в условиях стройплощадки, применение дополнительного коэффициента не обязательно. Прежде всего это обусловлено необходимостью дополнительных расчетов на раскрытие возможных трещин, на прогиб, на уровень минимального армирования. Более того, чем большее количество арматуры имеет плита, тем меньше окажется прогиб в центре и тем проще его можно устранить либо замаскировать в процессе финишной отделки.

Читайте также:  Монолитное перекрытие по профнастилу чертежи

Так, если использовать рекомендации, которые предполагают расчет сборной сплошной плиты перекрытия общественных и жилых зданий, тогда площадь сечения арматуры, которая принадлежит к нижнему слою, по длине плиты окажется равна примерно А01 = 9.5 см2 , что примерно в 1.6 раза меньше полученного в данном расчете результата, но в этом случае необходимо помнить, что максимальная концентрация арматуры должна оказаться посредине пролета, поэтому разделить полученную цифру на 5 м длины не допустимо. Однако это значение площади сечения позволяет приблизительно оценить, какое количество арматуры можно сэкономить после проведения расчетов.

Конструктивные особенности

Железобетонные изделия обладают свойствами сразу двух материалов – металла и бетона, что делает их идеальной строительной конструкцией, используемой в самых разных сферах. Бетон берет на себя сжимающие нагрузки, металл выдерживает легко растяжение. В строительстве нагрузка на перекрытия воздействует в направлении вертикально вниз и распределяется, как правило, равномерно по площади. Определяется нагрузка собственным весом и всеми конструкциями, предметами, людьми, пребывающими в помещении.

Армировка плиты перекрытия, схема которой может быть самой разной, работает на изгиб и выполняется для восприятия этой нагрузки. Обычно прокладывают две сетки арматуры (нижний слой и верхний), располагая пруты поперек и вдоль пролета. Минимальный шаг стержней (расстояние между параллельными прутами) определяется в чертеже, обычно для индивидуального жилого строительства он составляет 15-20 сантиметров.

В толще бетона сетка должна быть расположена на расстоянии 20-25 миллиметров от поверхности. Пруты перевязывают между собой во всех пересечениях вязальной проволокой, иногда используют для сооружений готовую сетку. Сваривают редко, так как есть вероятность разрывов в местах соединения.

Между нижним и верхним слоями сетки устанавливают вертикальные фиксаторы, которые помогают выдерживать единое расстояние между сетками. Разделители бывают разными, их шаг должен быть одинаковым на всей площади.

Края перекрытия усиливают дополнительной арматурой – Г и П-образными элементами, в особенности в местах опирания. Если же плита опирается по всему контуру, усиление делают, соответственно, по всему периметру. Верхняя часть упрочнения работает на сжатие, нижняя – на растяжение, беря на себя основную нагрузку. Поэтому для обустройства нижнего слоя сетки выбирают толстые стержни, а вот для верхней подойдет минимальный диаметр арматуры в плите перекрытия.

Многое в расчетах зависит от величины пролетов – их не советуют делать больше 6 метров. Если расстояние между опорами больше, над самой опорой усиливают верхний слой сетки, между опорами в средине – усиливают нижний слой арматуры.

Прутья арматуры должны быть неразрывными: нахлест должен составлять минимум 40 х диаметр арматуры: так, если диаметр стержня составляет 15 миллиметров, нахлест выполняют в 60 сантиметров. Плиты перекрытия выполняют с использованием горячекатанной стальной арматуры класса А3, диаметром 8-14 миллиметров.

Общие правила такие: для жилого помещения с пролетом не более 6 метров, независимо от соотношения сторон, рекомендуют плиту выполнять толщиной 20 сантиметров, шаг арматуры 20 на 20 сантиметров, диаметр прутков нижнего слоя 12 миллиметров, верхнего – 8.