Возможно ли армирование монолитной плиты перекрытия при пролете 6500.
Необходимое сечение и шаг армирующей сетки? Несущие стены – термодом, стена толщиной 125мм, ж/б армирование усиленное вертикали А — III Ø10, шаг ∆100, горизонтально А — I Ø6, ∆250.
Отчего же? Возможно, конечно. Армируют ведь монолитные конструкции длиной в сотни метров.
Мы настоятельно рекомендуем строить не «на глаз» или «по совету», а поручить расчёт вашей конструкции дипломированному инженеру-проектировщику. На наш взгляд, экономить на проекте нерационально: услуги стоят не так уж дорого, ошибки же могут обойтись весьма недёшево.
Имеет смысл обратиться к компании-поставщику или производителю пенопластовой опалубки. Приличная организация должна иметь альбом типовых решений и инженеров в своём штате. Будет лучше (и, скорее всего, дешевле), если именно они выдадут вам проект перекрытия
Почему мы не считаем возможным дать вам здесь конкретный совет на страничке сайта?
На наш взгляд, было бы логично перекрыть относительно нетяжёлые стены термодома облегчённым перекрытием. По сравнению со сплошной массивной железобетонной плитой уменьшится вес, снизится расход бетона и трудоёмкость работ. Соответственно, при грамотном подходе к организации работ облегчённое перекрытие обойдётся дешевле. Мы считаем наиболее рациональными следующие варианты:
Пустотелые бетонные либо керамические блоки устанавливаются между сборно-монолитными балками. Они представляют собой «заготовку», состоящую из арматурного каркаса и нижнего пояса, позволяющего обходиться без нижней опалубки. Для монтажа перекрытия достаточно лишь установить опоры для балок и замонолитить их после установки блоков
В этом варианте перекрытия пространство между балками заполнено пенополистирольными плитами-вкладышами, которые одновременно служат опалубкой. Бетоном заливают не только балки, но и всю поверхность перекрытия сверху. Слой бетона над пенопластом составляет всего лишь 4-5 см, армируется сеткой из тонких прутков 4-6 мм. В результате получается ребристая, довольно неплохо звукоизолированная монолитная плита
Наиболее экономный вариант сборно-монолитного перекрытия: арматурный каркас балок устанавливается на деревянную доску. Балки-заготовки можно купить готовыми или смонтировать по месту. Подъёмные механизмы не нужны, все работы можно делать вручную
Монтаж сборно-монолитного перекрытия проще, чем монолитной плиты, понадобятся только стойки и некоторое количество брусков
Добавим, что при принятии решения об использовании того либо иного типа лёгкого перекрытия необходимо учесть дополнительные нагрузки. При наличии опорных стоек, передающих на этаж вес крыши, скорее всего, понадобится усиление.
Производится расчет арматуры для фундаментной плиты в соответствии с нормативами СНиП 52-01 от 2003 года. Основными задачами при проектировании являются: выбор сечения стержней, хомутов, изготовление схемы армирования каждого пояса, определение количества в метрах, перевод в единицы веса для покупки на стройрынке.
Для чего нужен армопояс?
На фундаментную плиту действуют преимущественно растягивающие нагрузки от веса здания, мебели, жильцов, ветра, снега. Однако присутствуют и сжимающие усилия. Бетон работает исключительно на сжатие, причем подобным нагрузкам этот материал противостоять не может. Поэтому в нижней части плиты у подошвы помещают арматурную сетку, компенсирующую сжатие. В верхней части уложена вторая сетка, воспринимающая усилия растяжения.
Расчет арматуры позволяет обеспечить прочностной запас для максимально возможного ресурса конструкции при минимальном сечении прутка, шага ячейки сетки. Кроме того, для стальных прутков необходим защитный слой (15 – 40 мм), на который их необходимо погрузить в бетон для отсутствия коррозии.
Порядок расчета арматуры
Согласно нормативам СНиП, процент армирования бетона должен составлять 0,15 – 0,3% (М300 – М200, соответственно). Практика проектирования показывает, что пруток периодического сечения 12 мм обладает достаточным запасом прочности для любых малоэтажных зданий с кирпичными, бетонными стенами. Максимально возможный диаметр стержня, используемый индивидуальными застройщиками, составляет 16 мм. То есть, с увеличением сборных нагрузок необходимо увеличивать, как толщину плиты, так и диаметр арматуры.
Расчет арматуры начинается с определения толщины плиты:
Например, для стандартных 6 м пролетов толщина конструкции составляет 30 см. Армируют плиту исключительно горячекатаной арматурой класса А2 и выше. Хомуты, вертикальные перемычки допускается изготавливать из прутков класса А1 диаметром 6 – 8 мм.
Определение сечений
Расчет арматуры по сечению зависит от прочности бетона (класс В10 – В25), арматуры (класс А240 – А500, В500) на сжатие. Чаще используется бетон В25, арматура А500, имеющие расчетное сопротивление 11,5 МПа, 435 МПа, соответственно. Опирание по контуру в кирпичных коттеджах (четыре несущих стены по периметру) встречается редко. Поэтому используется расчет статической конструкции со средними опорами, план нижнего уровня. Конфигурация верхнего, мансардного этажа обычно совпадает с ним.
Принимаются условия:
Последнее допущение позволяет перестраховаться при незначительном увеличении сметы строительства, не заказывать геологию, топографию, определять грунты на глаз. При сборе нагрузок достаточно производят расчет нагрузки от плиты – объемный вес ж/б (2500 кг/м 2) умножается на высоту плиты, коэффициент надежности (1,2). Аналогичным образом добавляются нагрузки от всех конструкций (полы, стропила, кровля, перекрытия, снеговая, ветровая).
При наличии внутренних стен нагрузки распределяются неравномерно, расчет арматуры производится по нескольким сечениям плиты. Вычисления могут производиться по нескольким методикам с примерно одинаковым результатом (новый СНиП, способ ж/б балки, по моменту сопротивления), изменится высота расположения сетки армопояса.
После чего корректируется принятая на начальном этапе толщина плиты для экономии бетона. После сверки с таблицами СНиП вычисляются необходимые площади сечения, количество прутков, диаметр арматуры. Затем этот параметр унифицируется с учетом коэффициента армирования в зонах опор. При значительных габаритах плиты реальная экономия металлопроката достигает 27% за счет отсутствия нижней сетки в ее центральной части
Расчет количества
Арматура обычно продается весом, у каждого продавца имеется таблица перевода длины прутка в массу и наоборот. Если произвести вычисления заранее, можно проконтролировать эти цифры при покупке. Производится расчет количества арматуры по схеме:
- вычисление количества продольных стержней – из длины короткой стены необходимо отнять два защитных слоя по 2 см, разделить цифру на шаг сетки, отнять еще единицу
- подсчет количества поперечных стержней – аналогично предыдущему способу, только с размером длиной стены
Останется сложить длину всех прутков, нахлестов, чтобы получить общий погонаж «рифленки». Для хомутов используется гладкая арматура, куски которой изгибаются в пространственные конструкции сложной формы. Подсчитать длину заготовки можно сложением всех сторон.
Для каждого стыка потребуется 30 см кусок вязальной проволоки. Их количество можно вычислить перемножением продольных прутков на поперечные. Если в проект заложена «шведская», чашеобразная плита, расход арматуры автоматически увеличится:
- в каждом ребре жесткости проходят 4 продольных прутка (возможно с нахлестом)
- они связываются квадратными хомутами через каждые 30 – 60 см
- ребра обязательны по периметру
- могут добавляться параллельно короткой стене через 3 м
На последнем этапе расчет арматуры заключается в переводе единиц измерения. Зная массу погонного метра, можно вычислить общий вес каждого сортимента металлопроката для плитного фундамента коттеджа.
Если заменить дорогостоящий плитный фундамент ленточным невозможно по ряду объективных причин, можно постараться снизить бюджет строительства. Например, при толщине 30 см крупногабаритные конструкции сложно залить даже при регулярном приеме смеси из миксеров. Выходом часто становится подбетонка:
Однако в этом случае сечение стержней верхнего слоя придется пересчитать. Для несимметричных плит (внутренняя стена смещена относительно центра конструкции) производится расчет по большему значению длины пролета, как для симметричных. Запас прочности повысится при незначительном повышении сметы.
Подобным способом можно рассчитывать арматуру для плитных фундаментов любой сложности. Кроме того, существует ПО для проектировщиков, делающих это с высокой точностью.
Частные строители в процессе возведения своего дома часто сталкиваются с вопросом: когда необходимо произвести расчет монолитной железобетонной плиты перекрытия, лежащей на 4 несущих стенах, а значит, опертой по контуру? Так, при расчете монолитной плиты, имеющей квадратную форму, можно взять в расчет следующие данные. Кирпичные стены, возведенные из полнотелого кирпича, будут иметь толщину 510 мм. Такие стены образуют замкнутое пространство, размеры которого равны 5х5 м, на основания стен будет опираться железобетонное изделие, а вот опорные площадки по ширине будут равны 250 мм. Так, размер монолитного перекрытия будет равен 5.5х5.5 м. Расчетные пролеты l 1 = l 2 = 5 м.
Схема армирования монолитного перекрытия.
Кроме собственного веса, который прямо зависит от высоты плиты монолитного типа, изделие должно выдерживать еще некоторую расчетную нагрузку.
Схема монолитного перекрытия по профнастилу.
Отлично, когда данная нагрузка уже известна заранее. Например, по плите, высота которой равна 15 сантиметрам, будет производиться выравнивающая стяжка на основе цемента, толщина стяжки при этом равна 5 сантиметрам, на поверхность стяжки будет укладываться ламинат, его толщина равна 8 миллиметрам, а финишное напольное покрытие будет удерживать мебель, расставленную вдоль стен. Общий вес мебели при этом равен 2000 килограммов вместе со всем содержимым. Предполагается также, что помещение иногда будет умещать стол, вес которого равен 200 кг (вместе с закуской и выпивкой). Стол будет умещать 10 человек, общий вес которых равен 1200 кг, включая стулья. Но такое предусмотреть чрезвычайно сложно, поэтому в процессе расчетов используют статистические данные и теорию вероятности. Как правило, расчет плиты монолитного типа жилого дома производят на распределенную нагрузку по формуле q в = 400 кг/кв.м. Данная нагрузка предполагает стяжку, мебель, напольное покрытие, людей и прочее.
Эта нагрузка условно может считаться временной, т. к. после строительства могут осуществляться перепланировки, ремонты и прочее, при этом одна из частей нагрузки считается длительной, другая – кратковременной. По той причине, что соотношения кратковременной и длительной нагрузок неизвестны, для упрощения процесса расчетов можно считать всю нагрузку временной.
Схема сборной плиты перекрытия.
По причине, что высота монолитной плиты остается неизвестной, ее можно принять за h, этот показатель будет равен 15 см, в этом случае нагрузка от своего веса плиты перекрытия будет приблизительно равна 375 кг/кв.м = q п = 0.15х2500. Приблизителен этот показатель по той причине, что точный вес 1 квадратного метра плиты будет зависеть не только от диаметра и количества примененной арматуры, но и от породы и размеров мелкого и крупного наполнителей, которые входят в состав бетона. Будут иметь значение и качество уплотнения, а также другие факторы. Уровень данной нагрузки будет постоянным, изменить его смогут лишь антигравитационные технологии, но таковых на сегодняшний день нет. Таким образом можно определить суммарную распределенную нагрузку, оказываемую на плиту. Расчет: q = q п + q в = 375 +400 = 775 кг/м 2 .
Схема монолитной плиты перекрытия.
В процессе расчета следует взять во внимание, что для плиты перекрытия будет использован бетон, который относится к классу В20. Этот материал обладает расчетным сопротивлением сжатию R b = 11.5 МПа или 117 кгс/см 2 . Будет применена и арматура, относящаяся к классу AIII. Ее расчетное сопротивление растяжению равно R s = 355 МПа или 3600 кгс/см 2 .
При определении максимального уровня изгибающего момента следует учесть, что в том случае, если бы изделие в данном примере опиралось лишь на пару стен, то его можно было бы рассмотреть в качестве балки на 2-х шарнирных опорах (ширина опорных площадок на данный момент не учитывается), при всем при этом ширина балки принимается как b = 1 м, что необходимо для удобства производимых расчетов.
Расчет максимального изгибающего момента
Схема расчета монолитного перекрытия.
В вышеописанном случае изделие опирается на все стены, а это означает, что рассматривать лишь поперечное сечение балки по отношению к оси х будет недостаточно, так как можно рассматривать плиту, которую отражает пример, так же как балку по отношению к оси z. Таким образом, растягивающие и сжимающие напряжения окажутся не в единой плоскости, нормальной к х, а сразу в 2-х плоскостях. Если производить расчет балки с шарнирными опорами с пролетом l1 по отношению к оси х, тогда получится, что на балку будет действовать изгибающий момент m 1 = q 1 l 1 2 /8. При всем при этом на балку с пролетом l2 будет действовать такой же момент m 2 , т. к. пролеты, которые отображает пример, равны. Однако расчетная нагрузка одна: q = q 1 + q 2 , а если плита перекрытия имеет квадратную форму, то можно допустить, что: q 1 = q 2 = 0.5q, тогда m 1 = m 2 = q 1 l 1 2 /8 = ql 1 2 /16 = ql 2 2 /16. Это значит, что арматура, которая укладывается параллельно оси х, и арматура, укладываемая параллельно z, может быть рассчитана на идентичный изгибающий момент, при этом момент окажется в 2 раза меньше, чем для той плиты, которая опирается только на 2 стены.
Схема кровли профнастилом.
Так, уровень максимального расчета изгибающего момента окажется равен: М а = 775 х 5 2 /16 = 1219.94 кгс.м. Но такое значение может быть использовано лишь при расчете арматуры. По той причине что на поверхность бетона станет действовать сжимающие напряжения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то значение изгибающего момента, применимое для бетона, следующее: М б = (m 1 2 + m 2 2) 0.5 = M а v2 = 1219.94.1.4142 = 1725.25 кгс.м. Так как в процессе расчета, который предполагает данный пример, необходимо какое-то одно значение момента, можно взять во внимание среднее расчетное значение между моментом для бетона и арматуры: М = (М а + М б)/2 = 1.207М а = 1472.6 кгс.м. Следует брать во внимание, что при отрицании такого предположения можно рассчитать арматуру по моменту, который действует на бетон.
Сечение арматуры
Схема перекрытия по профлисту.
Данный пример расчета монолитной плиты предполагает определение сечения арматуры в продольном и в поперечном направлениях. В момент использования какой бы то ни было методики следует помнить о высоте расположения арматуры, которая может быть разной. Так, для арматуры, которая располагается параллельно оси х, предварительно можно принять h 01 = 13 см, а вот арматура, располагаемая параллельно оси z, предполагает принятие h 02 = 11 см. Такой вариант верен, так как диаметр арматуры пока неизвестен. Расчет по старой методике проиллюстрирован в ИЗОБРАЖЕНИИ 2. А вот используя вспомогательную таблицу, которую вы увидите на ИЗОБРАЖЕНИИ 3, можно найти в процессе расчета: ? 1 = 0.961 и? 1 = 0.077. ? 2 = 0.945 и? 2 = 0.11.
Схема примера несъемной опалубки.
В таблице указаны данные, необходимые в ходе расчета изгибаемого элемента прямоугольного сечения. Элементы при этом армированы одиночной арматурой. А как производится расчет требуемой площади сечения арматуры, можно увидеть на ИЗОБРАЖЕНИИ 4. Если для унификации принять продольную, а также поперечную арматуру, диаметр которой будет равен 10 мм, пересчитав показатель сечения поперечной арматуры, приняв во внимание h 02 = 12 см, мы получим то, что вы сможете увидеть, взглянув на ИЗОБРАЖЕНИЕ 5. Таким образом, для армирования одного погонного метра можно применить 5 стержней поперечной арматуры и столько же продольной. В конечном итоге получится сетка, которая имеет ячейки 200х200 мм. Арматура для одного погонного метра будет иметь площадь сечения, равную 3.93х2 = 7.86 см 2 . Это один пример подбора сечения арматуры, а вот расчет удобно будет производить, используя ИЗОБРАЖЕНИЕ 6.
Все изделие предполагает использование 50 стержней, длина которых может варьироваться в пределах от 5.2 до 5.4 метра. Учитывая то, что в верхней части сечение арматуры имеет хороший запас, можно уменьшить число стержней до 4, которые расположены в нижнем слое, площадь сечения арматуры в этом случае окажется равна 3.14 см 2 либо 15.7 см 2 по длине плиты.
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.
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 А 01 = 9.5 см 2 , 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.
Расчет прямоугольной плиты
Схема монолитного перекрытия своими руками.
Данный пример для упрощения расчетов предполагает использование всех параметров, кроме ширины и длины помещения, таких же как в первом примере. Бесспорно, моменты, которые действуют относительно оси х и z в прямоугольных плитах перекрытия, не равны. И чем больше окажется разница между шириной и длиной помещения, тем больше плита перекрытия станет напоминать балку, размещенную на шарнирных опорах, а в момент достижения определенного значения уровень влияния поперечной арматуры будет почти неизменным.
Существующие экспериментальные данные и опыт, полученный при проектировании, показывают, что при соотношении? = l 2 / l 1 > 3 показатель поперечного момента окажется в 5 раз меньше продольного. А в случае когда? ? 3, определить соотношение моментов допустимо, используя эмпирический график, который проиллюстрирован на ИЗОБРАЖЕНИИ 7, где можно проследить зависимость моментов от?. Под единицей подразумеваются плиты монолитного типа с контурным шарнирным опиранием, двойка предполагает плиты с трехсторонним шарнирным опиранием. График изображает пунктир, который показывает допустимые нижние пределы в процессе подбора арматуры, а в скобках указаны значения?, что применимо для плит с трехсторонним опиранием. При этом? < 0,5 m = ?, нижние пределы m = ?/2. Но в этом случае интерес представляет лишь кривая №1, которая отображает теоретические значения. На ней можно видеть подтверждение предположения, что уровень соотношения моментов равен 1 для плиты квадратной формы, по ней можно определить уровень моментов для остальных соотношений ширины и длины.
Формулы и коэффициенты
Схема монтажа перекрытия.
Так, для расчета плиты перекрытия монолитного типа используется помещение, которое имеет длину, равную 8 м, и ширину, равную 5 м. Следовательно, расчетные пролеты окажутся равны l 2 = 8 м и l 1 = 5 м. При этом? = 8/5 = 1.6, уровень соотношения моментов равен m 2 /m 1 = 0.49, а вот m 2 = 0.49m 1. По причине, что общий момент равняется M = m 1 + m 2 , то M = m 1 +0.49m 1 или m 1 = M/1.49, общий момент следует определять по короткой стороне, что обусловлено разумностью решения: М а = ql 1 2 /8 = 775 х 5 2 / 8 = 2421.875 кгс.м. Дальнейший расчет приведен на ИЗОБРАЖЕНИИ 8.
Так, для армирования одного погонного метра плиты перекрытия следует применить 5 стержней арматуры, диаметр арматуры в этом случае будет равен 10 мм, при этом длина может варьироваться до 5.4 м, а начальный предел может быть равен 5.2 м. Показатель площади сечения продольной арматуры для одного погонного метра равняется 3.93 см 2 . Поперечное армирование допускает использование 4 стержней. Диаметр арматуры плиты при этом равен 8 мм, максимальная длина равна 8.4 м, при начальном значении в 8.2 м. Сечение поперечной арматуры имеет площадь, равную 2.01 см 2 , что необходимо для одного погонного метра.
Стоит помнить, что приведенный расчет плиты перекрытия можно считать упрощенным вариантом. При желании, уменьшив сечение используемой арматуры и изменив класс бетона либо и вовсе высоту плиты, можно уменьшить нагрузку, рассмотрев разные варианты загрузки плиты. Вычисления позволят понять, даст ли это какой-то эффект.
Схема строительства дома.
Так, для простоты расчета плиты перекрытия в примере не было учтено влияние площадок, выступающих в качестве опор, а вот если на данные участки сверху станут опираться стены, приближая таким образом плиту к защемлению, тогда при более значительной массе стен данная нагрузка должна быть учтена, это применимо в случае, когда ширина данных опорных участков окажется больше 1/2 ширины стены. В случае когда показатель ширины опорных участков окажется меньше или будет равен 1/2 ширине стены, тогда будет необходим дополнительный расчет стены на прочность. Но даже в этом случае вероятность, что на опорные участки не станет передаваться нагрузка от массы стены, окажется велика.
Пример варианта при конкретной ширине плиты
Возьмем за основу ширину опорных областей плиты, равную 370 мм, что применимо для кирпичных стен, имеющих ширину в 510 мм. Этот вариант расчета предполагает высокую вероятность передачи на опорную область плиты нагрузки от стены. Так, если плита будет удерживать стены, ширина которых равна 510 мм, а высота – 2.8 м, а на стены станет опираться плита следующего этажа, сосредоточенная постоянная нагрузка окажется равна.
Более правильным в этом случае было бы брать во внимание в процессе расчета плиту перекрытия в качестве шарнирно опертого ригеля с консолями, а уровень сосредоточенной нагрузки – в качестве неравномерно распределенной нагрузки на консоли. Кроме того, чем ближе к краю, тем нагрузка была бы больше, но для упрощения можно предположить, что данная нагрузка равномерно распределяется на консолях, составляя 3199.6/0.37 = 8647, 56 кг/м. Уровень момента на шарнирных опорах от подобной нагрузки будет равен 591.926 кгс.м.
Это значит, что:
- в пролете m1 максимальный момент будет уменьшен и окажется равен m1 = 1717.74 – 591.926 = 1126 кгс.м. Сечение арматуры плиты перекрытия допустимо уменьшить либо и вовсе изменить остальные параметры плиты;
- изгибающий опорный момент вызовет в верхней части плиты растягивающие напряжения, бетон на это в области растяжения не рассчитан, значит, необходимо дополнительно армировать в верхней части плиты перекрытия монолитного типа или уменьшить значение ширины опорного участка, что позволит уменьшить нагрузку на опорные участки. На случай если верхняя часть изделия не будет дополнительно армирована, плита перекрытия станет образовывать трещины, превратившись в плиту шарнирно-опертого типа без консолей.
Данный вариант расчета загружения следует рассматривать вместе с вариантом, который предполагает, что плита перекрытия уже имеется, а стены – нет, что исключает временную нагрузку на плиту.
Страница 16 из 20
Пример 10 . Монолитная плита перекрытия сплошного сечения, защемленная по трем сторонам (рис. 55).
Рис. 55. Схемы к примеру расчета монолитной плиты перекрытия
Исходные данные. Плита толщиной 13 см в конструктивной ячейке 6 ´ 6 м сборно-монолитного здания с внутренними стенами из монолитного бетона и навесными фасадными панелями. Плита перекрытия формуется в едином цикле с внутренними стенами. Внутренние стены и плиту перекрытия изготавливают из тяжелого бетона класса по прочности В15.
Расчетная схема плиты: плита защемлена по трем сторонам и не имеет опоры по четвертой стороне.
Расчетные пролеты плиты: l 1 = 6000 - 160 = 5840 мм; l 2 = 6000 ‑ 80 = 5920 мм.
Соотношение сторон плиты l = l 2 /l 1 = 5920/5840 » 1 < 1,5 - плита работает на изгиб из плоскости в двух направлениях.
Рабочие высоты сечения плиты: h 0 1 = 160 ‑ 20 = 140 мм; h 02 = 160 ‑ 25 = 135 мм.
Унифицированные нагрузки на плиту:
без учета собственного веса р = 4,5 × 10 -3 Н/мм 2 ; р п = 3,6 × 10 -3 ; p l = 2,4 × 10 -3 Н/мм 2 ;
с учетом собственного веса g = 0,16 × 2500 × 9,8 = 4 × 10 3 Н/м 2 = 4 × 10 -3 Н/мм 2 .
Расчетные нагрузки с учетом коэффициента надежности по назначению y n = 0,95:
q = 0,95(p + l,lg ) = 0,95(4,5 -3 + 1,1 × 4 × 10 -3) = 8,45 × 10 -3 Н/мм 2 ;
q n = 0,95(p n + g ) = 0,95(3,6 × 10 -3 + 4 × 10 -3) = 7,22 × 10 -3 Н/мм 2 ;
q l = 0,95(p l + g ) = 0,95(2,4 × 10 -3 + 4 × 10 -3) = 6,l × 10 -3 Н/мм 2 .
Расчетные характеристики бетона и арматуры.
Для тяжелого бетона класса В15 естественного твердения: R b = 8,5 × 0,9 = 7,65 МПа; R bt = 0,75 × 0,9 = 0,675 МПа;
при расчете прогибов плиты R bn = R b,ser = 11 МПа; R bt,n = R bt,ser = 1,15 МПа; E b = 23 × 10 3 МПа.
Характеристика арматуры:
стержни периодического профиля класса А-III диаметром 6 - 8 мм - R s = 355 МПа; R sn = R s,ser = 390 МПа; E s = 20 × 104 МПа;
проволочная арматура периодического профиля класса Вр-1, диаметром 4 мм - R s = 370 МПа; R sn = R s,ser = 405 МПа; Е s = 17 ´ 104 MПа;
диаметром 5мм - R s = 360 МПа; R sn = R s,ser = 395 МПа; E s = 17 × 104 МПа.
Нагрузка образования трещин в опорных и пролетном сечениях плиты
По табл. 13 при l = 1: а 0 1 = 3,3, а 0 2 = 4,2, а 0 3 = 4,8;
q crc,1 = 3,3(160 2 × 1,15)/5840 2 = 2,85 × 10 -3 Н/мм 2 < q n ;
q crc 2 1 = 3,3(160 2 × 1,15)/5840 2 = 3,62 × 10 -3 Н/мм 2 < q n ;
q crc, 3 = 3,3(160 2 × 1,15)/5840 2 = 4,14 × 10 -3 Н/мм 2 < q n .
В плите в опорных и пролетном сечении образуются трещины, тогда при назначении арматуры должны удовлетворяться условия: в опорных сечениях а si ³ a s,crc , в пролетном сечении 0,5(a s1 + a s2 ) ³ a s,crc .
Момент, воспринимаемый сечением плиты при образовании трещин на длину b = 1 м,
m crc = (bh 2 R bt,ser )/3,5 = (1000 × 160 2 × 1,15)/3,5 = 8,41 × 10 6 Н×мм.
Требуемое сечение арматуры для восприятия m crc :
A o = m crc /(R b bh 2 0 ) = (8,41 × 10 6)/(7,65 × 1000 × 140 2) = 0,056; h = 0,97;
a s,crc = m crc /(R s h h o ) = (8,41 × 10 6)/(355 × 0,97 × 140) = 173 мм 2 .
Расчет несущей способности плиты. При одностороннем сопряжении перекрытия с несущей стеной опорная сетка анкеруется поперечным стержнем, заведенным в толщу стены на глубину l an = 120 мм, тогда:
поверхность выкалывания на длине b = 1000 мм
s = 2l an b = 2 × 120 × 1000 = 2,4 × 10 5 мм 2 ;
растягивающее усилие, воспринимаемое анкером,
n an = 0,5sR bt = 0,5 × 2,4 × 10 5 × 0,675 = 0,81 × 10 5 Н.
Максимальное усилие, воспринимаемое анкером,
m an = 0,9n an h o = 0,9 × 0,81 × 10 5 × 140 = 10,2 × 10 6 Н×мм;
требуемое армирование для восприятия момента m an
А о = (10,2 × 10 6)/(7,65 × 1000 × 140 2) = 0,068; h = 0,965;
a s,an = (10,2 × 10 6)/(355 × 0,965 × 140) = 213 мм 2 .
Плита работает с трещинами по опорному сечению. Площадь арматуры подбираем из условий
m ¢ 1 £ m an (a ¢ s,1 £ a s,an );
m 1 ³ m crc (a ¢ s,1 ³ a s,crc ).
Принимаем проволоку диаметром 10 мм с шагом 100 мм из стали класса Вр-I (a ¢ s,1 = 196 мм 2).
Момент, воспринимаемый сечением плиты на данной опоре, m ¢ 1 = r s a ¢ s,1 (h o ‑ 0,5r s a ¢ s,1 /R b b ) = 360 × 196(140 - 0,5 × 360 × 196)/(7,65 ´ 1000) = 9,55 × 10 6 Н×мм.
Поперечный анкерующий стержень назначается в зависимости от усилия, приходящегося на один продольный стержень опорной сетки,
Анкерующий стержень принимаем диаметром 8 мм из стали класса А-III.
Несущую способность плиты определяем по формуле
По табл. 11 задаем коэффициенты распределения изгибающих моментов
y 1 = m 2 /m 1 = 0,15; y I = m I /m 1 = 1,5; y II = m II /y 1 m 1 = 2;
8,45 × 10 - 3 = /5840 2 (6 × 5920 × 5840),
m 1 = 12,84 × 10 6 Н×мм, тогда требуемое армирование плиты
A o = (12,84 × 10 6)/(7,65 × 1000 × 140) 2 = 0,086; h = 0,955;
a s,1 = (12,84 × 10 6)/(355 × 0,985 × 140) = 270 мм 2 .
Принятым соотношениям y i , соответствующих коэффициентам распределения арматуры: a s, 2 = 270 × 0,15 = 40,5 мм 2 , a s,1 = 270 × 1,5 = 405 мм 2 ; a s,1I = 270 × 0,15 × 2 = 81 мм 2 .
Армирование плиты в пролете принимаем вдоль l 1 из стали диаметром 6 мм, класса А-III с шагом 175 мм (a s, 1 = 287 мм 2); вдоль l 2 из стали диаметром 5,5 мм, класса Вр-1 с шагом 200 мм (a s , 2 = 63 мм 2). Условие 0,5(a s,1 + a s , 2) ³ a s,crc выполняется;
на опорах a s, 1 = 402 мм 2 , a ¢ s,I = 196 мм 2 ,
условие a s, i ³ a s,crc выполняется.
Проверка несущей способности плиты при принятом армировании:
m 2 = 13,56 × 0,15 = 2,03 × 10 6 Н×мм;
m ¢ I = 9,55 × 10 6 Н×мм; m II = 2,03 × 2 = 4,06 × 10 6 Н×мм;
Прочность плиты обеспечена
Расчет по раскрытию трещин нормальных к продольной оси производим по формуле
1. В опорном сечении
q crc = 2,85 × 10 -3 Н/мм 2 < q l = 6,1 × 10 -3 Н/мм 2 ;
a ¢ s,1 = 196 мм 2 (Вр-I)
Относительная высота сжатой зоны при образовании трещин
Напряжения в арматуре при действии нагрузки, соответствующей моменту образования трещин,
s s,ser = m crc /[(1 ‑ 0,5x )h o a ¢ s,1 ] = 8,41 × 10 6 /[(1 ‑ 0,5 × 0,125)140 × 196] = 327 МПа.
Предельная несущая способность плиты
q ser = qR s,ser /R b,ser = 8,6 × 10 -3 × 390/355 = 9,45 × 10 -3 Н/мм 2 .
Напряжение в стержнях арматуры
s s = s s,ser = (R s,ser ‑ s s,ser )(q l ‑ q crc )/(q ser ‑ q crc ) = 327 + (395 ‑ 327(6,1 ‑ 2,85)10 -3 /(9,45 ‑ 2,85)10 -3 = 360 МПа, тогда
где d = 1 - для изгибаемых элементов; j l = l,6 - 15m = 1,6 - 15 ´ 0,0014 = 1,58 - коэффициент, учитывающий продолжительное действие нагрузки.
h = l,2 - при проволочной арматуре периодического профиля. Корректируем величину раскрытия трещины с учетом работы растянутого бетона над трещинами.
Момент, при котором растянутый бетон над трещинами практически выключается из работы, m o = m crc + y bh 2 R bt,ser = 8,41 × 10 6 + 0,13 × 1000 × 160 2 × 1,15 = 12,24 × 10 6 Н×мм 2 ; y = (15mа )/h = (15 × 0,0014 ´ 7,39)/1,2 = 0,13; а = E s /E b = 17 × 10 4 /23 × 10 3 = 7,39.
Момент, действующий в сечении плиты от нагрузки q l ,
т l = m crc + (m ser ‑ m crc ) (q l ‑ q crc )/(q ser ‑ q crc ) =
где m ser = m ¢ 1 R s,ser /R s = 9,55 × 10 6 × 395/360 = 10,48 × 10 6 Н×мм.
Коэффициент, учитывающий уровень нагружения плиты,
Коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки,
j l1 = 1,8m crc /m l = 1,8 × 8,41 × 10 6 /9,43 × 10 6 = 1,6.
Коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона над трещинами,
j b = j f1 j l1 = 0,388 × 1,6 = 0,62, тогда величина раскрытия трещины a сгс = 0,46 × 0,62 = 0,285 мм < a сгс,2 = 0,3 мм.
Определение ширины раскрытия трещины в остальных опорных сечениях производится аналогично приведенному расчету.
2. В пролетном сечении:
q crc = 4,14 × 10 -3 Н/мм 2 < q l = 6,1 × 10 -3 Н/мм 2 ;
арматура диаметром 8мм из стали класса А-III с шагом 175 мм a s,1 = 287 мм2, a s,2 = 63 мм2;
Определяем величины:
h o = 0,5(h 01 + h 02 ) = 0,5(140 + 135) = 137,5 мм;
a s = m bh o = 0,00126 × 1000 × 137,5 = 173,3 мм 2 ;
Определяем
x = 0,1 + 0,5 × 0,00126 × 390/11 = 0,122;
j1 = 1,6 ‑ 15 × 0,00126 = 1,58; h = 1 ¾ при стержневой арматуре периодического профиля, тогда 
Корректируем величину раскрытия трещины с учетом работы растянутого бетона над трещинами
m o = 8,41 × 10 6 + 0,16 × 1000 × 160 2 × 1,15 = 13,12 × 10 6 Н×мм;
y = 15 × 0,00126 × 8,45/1 = 0,16; а = 19,44 × 10 4 /23 × 10 3 = 8,45;
тогда a с rc = 0,39 × 0,183 = 0,071 мм < 0,3 мм.
Прогиб плиты определяется в середине пролета свободной стороны. При q l = 6,1 × 10 -3 Н/мм 2 > q crc = 4,14 × 10 -3 Н/мм 2 ;
f = f crc + (f ser - f crc ) (q l - q crc )/(q ser - q crc ).
Прогиб плиты перед моментом образования трещин в пролете
где j b2 = 2 - для учета влияния длительной ползучести бетона, b° = 0,34 (см. табл. 13).
Прогибы плиты в предельном состоянии определяем как для плиты, защемленной по контуру с соотношением сторон l 1 : 2l 2 , l ¢ = 2l 2 /l 1 = (2 × 5920)/5840 » 2,
где q - коэффициент, учитывающий степень защемления плиты в опорных сечениях, определяется при y II £ y I :
y 1 = m I /m 1 = (18,65 × 10 6)/(13,56 × 10 6) = 1,375;
y¢ I = m ¢ I /m I = (9,55 × 10 6)/(13,56 × 10 6) = 0,7.
Из условия y II + y ¢ II £ y I + y ¢ I принимаем
y II + y ¢ II = y I + y ¢ I = 1,37 + 0,7, тогда
q = 1/(1 + 0,25åy i ) = 1/ = 0,49;
v = 0,15 - коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бетона сжатой зоны; h1 = l + 0,2(2l - 1) = 1 + 0,2(2 × 1 - 1) = 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение предельного прогиба у середины свободного края плиты, защемленной по трем сторонам при l > 0,5; h 2 = h 01 /(h 01 ‑ 0,7) = 14/(14 - 0,7) = 1,05 - коэффициент, учитывающий возможные отклонения в толщине защитного слоя арматуры;
Жесткость плиты обеспечена.
| Содержание |
|---|
Основные виды
Основные нагрузки на дом будут находиться на нижней арматуре, а сжимающую нагрузку будет получать верхняя, с чем может отлично справиться и бетон. Следует помнить, что подобный процесс необходимо выполнять полностью на всю длину изделия, помимо того, применять опалубку, которая является самым важным этапом в процессе монтажа конструкции. Для этого рекомендуется использовать дерево. В подобном случае в дом могут подойти как обыкновенные доски 50 на 150 мм, так и недорогая фанера.
Важно надежно и прочно закреплять стойки опалубки и выполнить расчет, потому что вес бетона, который будет использоваться при проведении подобной операции, достаточно часто достигает 300 кг на 1 м². Единственное, без чего весьма сложно обойтись в процессе монтажа армированной конструкции, – это телескопические стойки. Это надежный и удобный инструмент. Стойка может выдержать 2 т веса, чего нельзя сказать про доски, в которых могут появиться микротрещины либо сучки.
Укладка арматуры
При установке такого перекрытия достаточно важным будет правильный перекрытия. Для подобных конструкций в домашних условиях необходимо применять стальную горячекатаную арматуру, которая имеет класс А3. Диаметр подобной арматуры будет составлять приблизительно 8-14 мм в зависимости от нагрузки, расчет которой производится.
Плита обязательно должна армироваться в 2 слоя. Первая сетка прокладывается в нижней части плиты, а вторая – в верхней. Сетки будут располагаться в середине бетона. Защитный слой, который создается опалубкой, должен быть не менее чем 15-20 мм. Арматура в сетку связывается при помощи вязальной проволоки. Размеры ячеек должны быть 200×200 мм либо 150×150 мм.
Арматура в сетке должна быть цельной, без каких-либо разрывов. В случае если будет не хватать длины арматуры, дополнительная арматура должна быть подвязана с нахлестом, который равняется 40 диаметрам арматуры. Если планируется армировать перекрытие арматурой d-10, то понадобится сделать нахлест в 400 мм. Стыки арматуры должны быть расположены в шахматном порядке, в разбежку. Края верхней и нижней арматуры в сетках необходимо связывать между собой при помощи П-образного усиления.
Нагрузки на железобетонную плиту будут передаваться сверху вниз и распределяться полностью на всю площадь покрытия. Следовательно, можно сделать следующий вывод: основной рабочей арматурой будет нижняя, которая испытывает растягивающие нагрузки. Верхняя будет получать нагрузки на сжатие. Инженерный расчет должен учитывать дополнительные арматурные усиления, однако есть и некоторые общие правила.
В процессе выполнения процедуры армирования нижней сетки дополнительную арматуру следует прокладывать в середине между несущими опорами. При связке верхней сетки над несущими опорами прокладываются усиления. Помимо того, необходима дополнительная арматура в местах скопления нагрузок и отверстий. Отдельными хлыстами делается дополнительное армирование, при этом они должны иметь длину 400-2000 мм в зависимости от ширины пролетов. Нижняя сетка усиливается в проеме между стенками.
Верхняя сетка должна усиливаться над несущими стенами. Армирование подобных конструкций своими руками в местах, в которых они опираются на колонны. Оно будет сильно отличаться от традиционного армирования. Данные участки требуют дополнительного создания объемных усилений.
Плита перекрытия заливается при помощи бетононасоса. При заливке в обязательном порядке необходимо уплотнить бетон, для чего чаще всего применяется глубинный вибратор. сопровождается его усадкой, которая будет возрастать при высыхании бетонного раствора. На его поверхности могут появляться микротрещины.
Установка опалубки
Профессиональная опалубка для заливки подобных плит может обойтись в достаточно большое количество денежных средств, приблизительно столько же, сколько стоит и сама плита вместе с работой. Однако не стоит расстраиваться, в случае если дом строится своими силами, обойтись можно будет и обыкновенными досками 50х150 мм или фанерой. Фанера и доски в последствии могут понадобиться для выполнения подшивки крыши и потолка, то есть все равно понадобилось бы потратить данные денежные средства.
На сегодняшний день существует достаточно большое количество фирм, которые сдают телескопические стойки и опалубку в аренду. Аренда стоек может обойтись приблизительно в 70-100 рублей за 1 м² площади.
Процесс монтажа опалубки должен производиться поэтапно:
- Стойки с треногами должны выставляться рядами, при этом расстояние между ними должно быть 1-1,2 м.
- Продольный брус прокладывается сверху на стойки, после чего стойки должны вытягиваться на необходимую высоту.
- На продольный брус прокладывается поперечный брус (кладка может выполняться лежа). Брус понадобится сбить в единую сетку, после чего на него стелется фанера.
- После того как будет произведен настил фанеры, с помощью нивелира нужно будет выровнять полностью всю плиту. Далее начинается армирование.
Не нашли ответа в статье? Больше информации
