Устройство монолитных перекрытий — основные правила и расчет

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.

Монтаж арматуры перекрытия.

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. Полезная нагрузка 300 кг/м2.
4. 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:

 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

rems-info.ru

Железобетонные перекрытия – сборные и монолитные конструкции, изготовление ЖБ плит

При возведении кирпичных, каменных, бетонных и шлакобетонных строений используют перекрытия из железобетона. Это связано с их долговечностью, прочностью, относительной простотой монтажа, а также малыми сроками возведения (если используются сборные железобетонные перекрытия). Далее мы подробней рассмотрим, какие бывают их виды, и как можно выполнить перекрытие самостоятельно.

Бетонное перекрытие

Виды конструкций

Все существующие перекрытия из железобетона можно условно поделить на два типа:

• Сборные;
• Монолитные.

Теперь подробней ознакомимся с каждым видом конструкций.

Кессонная конструкция

Монолитные

Железобетонные монолитные перекрытия, в отличие от сборных, заливаются на объекте, непосредственно на месте своего расположения.

Они бывают нескольких типов:

• Ребристые – представляют собой систему взаимосвязанных перекрещивающихся монолитных балок и плиты.
  Эти перекрытия состоят из следующих элементов:
  • Прогонов (главных балок)
  • Ребер (балок, расположенных перпендикулярно прогонам).
• Кессонные – являются пересекающимися балками одинакового сечения, которые монолитно связаны с плитой. Углубления между этими балками называют кессонами.
• Безбалочные – представляют собой сплошные монолитные плиты, уложенные на колонны. В верхней части плит имеется утолщение (капители). Арматурные стержни располагаются в нижней части плиты.
  Каркас плиты располагают на расстоянии в несколько сантиметров от опалубки, чтобы это пространство заполнилось бетоном. Такие конструкции используют только в тех случаях, если пролет не превышает трех метров.

Схема бетонной балки

• Балочное железобетонное перекрытие – используют в случае, если длина пролета составляет более трех метров. В этом случае на стену укладываются железобетонные балки с шагом около 150 сантиметров. Балки соединяют с арматурой плитного перекрытия.
  Надо сказать, что железобетонные балки перекрытия по ГОСТу 20372-90существуют 16-ти видов. Самая большая их стандартная длина составляет 18 метров.
• Ребристые – могут использоваться, если длина пролета не превышает 6 м. Если же длина больше, то выполняют армирование поперечной балкой. Как правило, данный тип конструкций используют в тех случаях, когда необходимо получить ровный потолок. Расстояние между балками должно быть не более метра.
  При монтаже такой конструкции, к арматурному каркасу прикрепляют закладные элементы, что позволяет подшить потолок досками. К недостаткам данной системы относится сложность ее устройства.

Сборное перекрытие

Сборные

Железобетонные сборные перекрытия бывают вязаными и сварными. Сварной каркас выполняют из прямой арматуры, которую соединяют электро- или газосваркой. Выполнить вязаный каркас сложнее. Для этих целей применяют специальную вязальную проволоку толщиной не более 2 мм.

Сборные конструкции делятся на следующие группы:

• Выполненные из настилов, весом до 0,5 т.
• Перекрытия по железобетонным балкам с мелкоразмерным заполнением.
• Широкие элементы перекрытий массой 1,5-2 т.
• Крупнопанельные конструкции, которые состоят из элементов, выполненных по размеру одной комнаты.

Пустотелые плиты

К сборным конструкциям относятся железобетонные многопустотные панели перекрытий, которые пользуются большой популярностью. Они представляют собой монолитные железобетонные плиты, усиленные арматурным каркасом.

Внутри панелей выполнены пустоты цилиндрической формы, которые проходят по всей длине плит. Они позволяют существенно снизить вес изделий, а также увеличивают сопротивляемость деформации плит на излом. Такие панели бывают разной длины и ширины.

Изготовление железобетонной плиты

Теперь рассмотрим, как выполнить безбалочное перекрытие. Надо сказать, что железобетонные балки перекрытия своими руками делают очень редко.

Цемент М400

Материалы и инструмент

Итак, для возведения конструкции нужно подготовить следующие материалы и инвентарь:

• Стальную арматуру;
• Цемент марки не ниже М400;
• Песок;
• Щебень или гравий;
• Сварочный аппарат;
• Доски, брус;
• Бетономешалка;
• Различный электроинструмент.

Схема устройства бетонной плиты

Изготовление опалубки и каркаса

В первую очередь необходимо выполнить своими руками опалубку. Для днища плиты можно использовать фанерные щиты толщиной не менее 2 см, усиленные брусками, либо дощатые щиты толщиной 4-5 см.

Для боковых стенок подойдут обычные доски толщиной 2-3 см, можно, конечно, использовать и фанеру, но ее цена выше.

Схема устройства опалубки

Сборка опалубки выполняется в следующем порядке:

• В первую очередь укладываются щиты днища. Для их монтажа следует использовать опоры и поперечные балки.
• Затем устанавливаются боковины.
• Внутренняя часть опалубки покрывается рубероидом. Для этих целей также можно использовать синтетическую пленку.
• Следующим шагом является сборка каркаса, который должен располагаться на расстоянии 2-3 см от днища опалубки. Для этого можно использовать специальные вкладыши, либо использовать бруски. Диаметр арматуры должен быть не менее 10-12 мм, а размер ячейки сетки 150Х150 или 200х200 мм.
  Толщина каркаса рассчитывается таким образом, чтобы защитный слой раствора составлял не менее 2 см снизу и сверху. Т.е. его толщина должна быть тоньше толщины плиты на 4 см.

Совет!
При выполнении каркаса не рекомендуется состыковывать арматуру по длине, так как это отразится на его прочности.

Металлический каркас

Заливка

Для заливки плиты, следует выполнить раствор в такой пропорции:

• Одна часть цемента М400;
• Две части песка;
• Четыре части гравия или щебня для бетона диаметром фракций не более 20 мм;
• Вода до получения необходимой консистенции.

Заливку выполняют без перерыва, начиная от одного угла и заканчивая противоположным. При этом выполняется трамбовка раствора глубинным вибратором.

На фото – заливка опалубки

После заливки, бетон защищают от быстрого высыхания. Для этого его укрывают влажной мешковиной и древесными опилками. Первые 8-10 дней поверхность периодически смачивают.

Спустя 2-3 недели, после того как раствор наберет около 80 процентов своей прочности, опалубку с бетона снимают. Однако, эксплуатировать плиты можно только спустя 28 дней.

Совет!
После выполнения плиты может понадобиться ее механическая обработка.
Эффективней всего выполнять процедуры алмазным инструментом.
В частности, может осуществляться резка железобетона алмазными кругами, шлифовка алмазными чашками или алмазное бурение отверстий в бетоне.

Надо сказать, что в некоторых случаях может потребоваться не возведение плиты с нуля, а ремонт железобетонных перекрытий. Заключается он в усилении конструкции дополнительными элементами в виде плит, балок, оболочек и т.д. Процедура это достаточно сложная, поэтому заниматься ей должны специалисты.

Вывод

Как мы выяснили, существует множество видов бетонных перекрытий, которые предназначены для разных случаев. Поэтому в каждом отдельном случае нужно правильно подобрать тип конструкции.При частном же строительстве, можно выполнить железобетонные перекрытия своими руками, по технологии указанной выше.

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.

rusbetonplus.ru

Монолитные железобетонные перекрытия — Строительство зданий

Монолитные железобетонные перекрытия

При невозможности выполнить перекрытия сборными их делают монолитными. По конструкции такие перекрытия бывают в виде гладких плит, ребристых, частореберных и безбалочных. Для устройства монолитных железобетонных перекрытий делают опалубку, т. е. форму, которую заполняют бетоном, и поддерживающие ее леса. После набора бетоном перекрытия необходимой прочности леса и опалубку разбирают.

Гладкие железобетонные плиты применяют для перекрытия пролетов не более 3 м. Их армируют стальными сетками.

При больших пролетах устраивают перекрытия ‘в виде систем балок и плит между ними — ребристые перекрытия.

Если монолитным перекрытием перекрывают большое в плане помещение, то его опирают на расположенные с определенным шагом и пролетами колонны. В этом случае в одном направлении по колоннам (обычно большим) располагают более мощные балки — прогоны, называемые главными балками, перпендикулярно им располагают второстепенные балки-ребра и по ним плиту (рис. 1,а). Плита в этом случае является многопролетной с пролетом, равным расстоянию между второстепенными балками, которые служат ребрами плиты. Такие перекрытия называют также ребристыми перекрытиями с балочными плитами.

Рис. 1. Монолитные железобетонные перекрытия

Главные балки имеют пролет 6—9 м, второстепенные — 4— 7 м, а плиты — 1,7—2,7 м. Второстепенные балки располагают так, чтобы ось одной из балок совпадала с осью колонны.

Применяют также монолитные железобетонные перекрытия с плитами, опертыми по контуру, т. е. по всем четырем сторонам. В таких перекрытиях балки располагают в двух направлениях только по осям колонн.
При невозможности установки колонн внутри помещений, а также из архитектурных соображений иногда устраивают кессонные перекрытия, располагая балки в двух направлениях с частым шагом (до 2 м). В зависимости от расположения балок плиты могут иметь квадратную или прямоугольную форму с соотношением сторон не более 1 : 1,5. Балки обоих направлений делают одинаковой высоты.

Монолитными делают и безбалочные перекрытия, состоящие из сплошной плиты толщиной 15—20 см, опирающейся через капители на колонны.

Устраивают также и часторебристые монолитные железобетонные перекрытия с заделанными в них при устройстве перекрытий керамическими или легкобетонными пустотелыми вкладышами. Для этого по лесам, состоящим из стоек и прогонов, под балки устанавливают вдоль опалубку из досск. На доски опалубки укладывают ряды пустотелых вкладышей с расстоянием между рядами, равным ширине балки. Швы между балками в рядах заполняют раствором. В образовавшиеся таким образом формы для ребер балок закладывают каркасы арматуры, а сверху расстилают сварные сетки арматуры плиты и все перекрытие бетонируют.

лок и нагрузки, приходящейся на них. При пролетах балок от 2,2 до 6,4 м и расстояниях между их осями от 60 до 100 см сечение брусьев принимают по ширине 80 и 100 мм и по высоте от 180 до 240 мм с градацией через 20 мм. Внизу по боковым граням балок с двух или одной стороны (для крайних балок) прибивают гвоздями черепные бруски 8 сечением 40—50 мм, служащие опорами для заполнения между балками. Кроме брусчатых балок, выпускают и клееные из досок балки двутаврового сечения, нижние полки которых также служат опорами для заполнения между балками.

Пространство между балками заполняют щитовым деревянным накатом 5, сколоченным в виде сплошных щитов из нескольких слоев досок или одного слоя досок на планках. Щиты опираются на черепные бруски концами верхнего поперечного слоя досок или концами планок, на которых сколочен щит. Взамен дощатых щитов наката иногда применяют легкобетонные и гипеобетонные плиты.

Для обеспечения необходимой звукоизоляции перекрытий по деревянному накату делают глино-песчаную смазку 6 толщиной 2—3 см, поверх которой насыпают слой шлака или сухого прокаленного песка толщиной 6—8 см.

Читать далее:
Конструкции лестниц
Общие сведения о лестницах и лифтах
Ворота производственных и складских зданий
Двери гражданских и промышленных зданий
Окна гражданских и промышленных зданий
Заполнение оконных, дверных и воротных проемов
Перегородки из мелкоштучных материалов
Перегородки щитовые и каркасные
Общие сведения о перегородках
Кровли из штучных материалов

stroy-server.ru