Армирование монолитной плиты перекрытия и основы расчета

Главная |Армирование |Особенности армирования ж/б балок

Дата: 20 ноября 2018

Коментариев: 1

Предприятия, производящие железобетонные изделия, выпускают широкую номенклатуру продукции. Не всегда стандартные изделия можно использовать при реализации проекта конкретной постройки. Наверняка многие обращали внимание на строителей, размещающих в опалубке стальную арматуру. Все понимают, что стальные прутки обеспечивают высокие прочностные характеристики железобетонной балки.

Однако правильно определить диаметр прутков, их количество могут только специалисты, владеющие расчетной методикой. Для большинства обывателей, не сталкивавшихся с методологией выполнения расчёта балок прямоугольного сечения, этот процесс остается загадкой.

Арматурный стержень воспринимает значительные нагрузки на растяжение, но неустойчив к сжатию и изгибу.

Серьезной строительной задачей является выполнение расчёта армирования. Потребность в этом возникает при выполнении строительных мероприятий в частной застройке. Можно, конечно, обратиться к профессионалам или использовать специальные программные средства. Но, к сожалению, такая возможность не всегда имеется, поэтому рекомендуем ознакомиться с представленными в материале рекомендациями. Уверены, они помогут вам принять правильное решение, осуществляя армирование балок.

Разновидности балок

Что представляет собой конструкция железобетонной балки? Каковы отличия по способу установки и форме сечения?

Балка – изготовленный из бетона и армированный стальными прутками элемент, работающий в составе строительной конструкции и воспринимающий силовые нагрузки. Такие строительные конструкции еще называют ригелями или прогонами. В зависимости от метода установки они могут быть:

• Монолитными элементами, представляющими собой свободно расположенные или защемленные с одной или двух сторон однопролетные конструкции.
• Комбинированными (сборно-монолитными) конструкциями, в том числе консольными.
• Сборными, состоящими из отдельных частей, входящих в состав общей многопролетной конструкции.

Цельные армированные балки используются при строительстве как элементы фундаментов и перекрытий.

Сечение элементов различное и может иметь прямоугольную форму, представлять трапецию, тавр, двутавр или другие виды. Согласно строительным нормам, ширина сечения принимается равной 5 сантиметрам и представляет собой цифровой ряд, начиная от 100 мм, и заканчивая 250 мм. Высота изделия соответственно изменяется.

Комбинация арматурных стержней и бетона даёт комбинацию их свойств

Какие участки кладки надо армировать?

Рис.3 Схема армирования при строительстве дома из Твинблока

Строительство из газоблока не предполагает тотального армирования всей кладки. Целесообразным, необходимым и достаточным считается армирование следующих зон:

• 1-го ряда кладки;
• Каждого 4-го ряда кладки при армировании стальной стержневой арматурой и каждого 2-го ряда при армировании композитными сетками на участках протяженностью более 6 метров;
• Зоны вокруг опор перемычек;
• Рядов над и под оконными проемами;
• Зоны в уровне перекрытия под стропильной системой. Здесь устраивается армированный обвязочный пояс;
• Ряда в уровне мауэрлата (элемент кровли, брус или бревно, уложенный по периметру наружной стены, который служит опорой для стропил);
• Верхнего обреза кладки;

При толщине кладки:

• до 150 мм следует армировать глухие участки от 4 метров;
• до 250 мм — от 6 метров;
• от 300 мм — от 8–9 метров.

При длине кладки от 12 метров следует предусмотреть в кладке деформационные швы. Если речь не идет о едином отапливаемом объеме (часть дома неотапливаемая) — в этом случае придется смириться с риском возникновения трещин. При возведении группы построек (например: дом + гараж), деформационные швы лучше предусмотреть.

Основные задачи усиления

Обсуждая вопрос усиления железобетонных конструкций прямоугольного профиля, остановимся отдельно на терминологии. В специализированных строительных источниках процесс повышения прочности бетонных конструкций, связанный с установкой арматуры, называется армированием ЖБ изделий. Что обозначают буквы аббревиатуры? Ответим:

• Ж
  – сокращённое обозначение наличия в конструкции железных (стальных) арматурных стержней или сетчатых каркасов, способствующих увеличению прочностных характеристик.
• Б
  – характеризует материал бетон, массив которого усилен закладными элементами.

Основными задачами усиления железобетонных балочных элементов являются:

• Обеспечение высокой несущей способности изделий.
• Повышение прочностных характеристик.
• Противодействие разрушению.
• Увеличение устойчивости к восприятию повышенных нагрузок.

Решение поставленных задач по обеспечению прочности осуществляется путем армирования и реализации специальных методов, направленных на:

• оценку прочностных характеристик;
• проверку выносливости бетонной опоры под воздействием многократных циклов нагружения;
• контроль устойчивости железобетонной балки, сохранения ее целостности и расположения.

Большинство заводских изделий производится с использованием предварительно напряжённой арматуры

Преимущества и недостатки монолитно-каркасной технологии

Монолитные армированные стены имеют такие преимущества:

• цельная конструкция без швов прочная и надежная, ее не продувает, не образуются температурные мосты;
• гладкая ровная поверхность позволяет приступить к отделочным работам без предварительной подготовки;
• сооружения здания в короткие сроки;
• монолитные дома имеют свободную планировку;
• повышенный срок службы железобетонных сооружений;
• сложные архитектурные криволинейные элементы и арки выполняются достаточно легко.

Недостатки монолитных стен:

• низкая звукоизоляция;
• обязательное утепление стен;
• способность бетона проводить вибрации.

Назначение расчетов

Расчёт позволяет определить площадь элементов усиления, в зависимости от заданных усилий, или несущую способность, согласно фактическим размерам применяемых прутков. В частности, выполнение предварительных расчетов помогает определить:

• Размер прутков в диаметре.
• Длину элементов.
• Характер расположения в изделии.

[testimonial_view id=»24"]

Для определения оптимального варианта армирования конкретной бетонной балки учитывайте следующие параметры:

• геометрические размеры изделия (длина, ширина, высота);
• толщину защитного слоя, характеризующую расстояние от арматуры до внешней плоскости бетонной поверхности;
• величину распределенной или точечной нагрузки.

Расходы

Расходы на армирование зависят:

• От принятого варианта устройства монолитной плиты перекрытия: со съемной или несъемной опалубкой.
• Метода опирания: балочный или безбалочный.
• Её габаритов: длина-ширина-толщина.

Кроме того, стоимость будет возрастать при применении ручного способа вязки арматуры против машинной.

Средние цены на отдельные этапы создания армокаркаса для монолитной плиты перекрытия сведены в таблицу:

Принципы армирования

Усиление бетонных конструкций производится с использованием следующих элементов:

• Отдельных стальных арматурных стержней.
• Металлических каркасов.
• Стальных сеток.

В высотных зданиях арматурный каркас служит основой всей конструкции

В процессе армирования прутки могут устанавливаться как в растянутых участках бетонной балки, так и в сжатых. Специфика применения опор при выполнении строительных работ позволяет отнести их к изгибаемым элементам, в которых под воздействием прилагаемых усилий возникает растянутая зона, сжатый участок, так как действует изгибающий момент и поперечные усилия.

Армирование балок осуществляется стержнями, расположенными продольно и поперечно. В зависимости от направления приложения сил, верхний и нижний арматурные прутки каркаса могут быть как растянутыми, так и сжатыми.

Рассмотрим основные части горизонтального каркаса усиления, находящегося под воздействием приложенных вертикальных усилий. Он состоит из следующих элементов:

• расположенных в верхней части каркаса стержней, находящихся в сжатом состоянии;
• находящихся внизу прутков, растягивающихся под воздействием нагрузок и упрочняющих бетонную балку;
• поперечных элементов, обеспечивающих прочность прямоугольного сечения;
• распределительной арматуры, связывающей элементы единым контуром.

Плюсы и минусы типа конструкции

Основные достоинства балочной конструкции:

• обеспечение перекрытия пролетов с увеличенными размерами;
• большой запас прочности, который позволяет распределять высокие нагрузки;
• хорошие звукоизоляционные и шумозащитные характеристики.

Из минусов можно выделить необходимость использования грузоподъемной техники для монтажа, а также дополнительные затраты, связанные с доставкой ригелей на участок.

Требования к арматуре

К поверхности элементов усиления предъявляется комплекс специальных требований.

При армировании ребра плоскими сварными каркасами стержни сваривают между

• Обезжирьте прутки.
• Очистите стержни от грязи, краски и неметаллических покрытий.
• Освободите поверхность от отслаивающегося налета ржавчины, используя металлическую щетку.

Бытует мнение о целесообразности увлажнения арматурных стержней водой за неделю до укладки и бетонирования. В результате она покроется ржавчиной, и к ней сильней будет прилипать раствор бетона. Специалисты подтверждают, что присутствующая на поверхности прутков ржавчина, не имеющая отслоений, увеличивает коэффициент сцепления арматуры с раствором. Прутки с ржавой поверхностью эффективнее склеиваются бетонным составом, но, при этом, ржавых отслоений не допускается.

Стальные стержни, имеющие переменный профиль, обладают 3-кратным запасом сопротивления выдергиванию по сравнению с гладкой арматурой.

На что класть первый ряд?

Если перепад основания больше 5 мм, что встречается довольно часто, то обычный клей для газоблоков не подойдёт. Здесь понадобится совместить кладку начального ряда с выравниванием поверхности для последующей кладки блоков.

В этом случае монтаж стартового ряда должен осуществляться исключительно на правильно приготовленные, качественные цементно-песчаные кладочные растворы. Поскольку основание цоколя не идеально ровное, с допуском незначительных перепадов и шероховатостей, использование дорогостоящего клея будет являться недопустимой роскошью для кладки на фундамент. К тому же клей является более пластичным, он предназначен для тонкошовной кладки.

СправкаРекомендуется использовать для кладки начального ряда блоков стандартную пропорцию цемента и пропущенного через сито песка в соотношении 1:3, с добавлением воды до получения смеси относительно густой консистенции.

Правильно приготовленный раствор позволит не только получить максимально надежное соединение газобетона с основанием, но и помогает исправить все имеющиеся неровности. Допускается также использование уже готовых, заводских смесей, изготовленных на основе цемента и песка, дополненных гидрофобными, водоудерживающими добавками и пластификаторами.

Особенности усиления

Усиление арматурными стержнями осуществляют с применением продольных и поперечных прутков арматуры с последующей сваркой или вязкой. Выполняя вязку каркасов, применяйте арматуру с Г-образным изгибами.

Производя армирование балок, соблюдайте следующие требования:

• применяйте прутки диаметром более 10 миллиметров для продольного армирования;
• используйте в качестве ненапрягаемых арматурных прутков стальные стержни, диаметром не менее 12 мм, для вязаных каркасов, предназначенных для опор, высотой более 40 сантиметров;
• обеспечьте интервал между продольными силовыми элементами каркаса не меньше 25 миллиметров – для стержней нижнего уровня, и 30 мм – для прутков верхнего слоя.

Как правило, из железобетона устраивают два вида элементов — балки и плиты

В зависимости от изменения класса бетона, из которого изготавливаются изделия, изменяется диаметр продольных прутков. Для арматуры, имеющей прочность 500 МПа, ее размер в диаметре должен быть:

• 16 мм
  – для легкого бетона класса В12.5 и ниже.
• 25 мм
  – при армировании массива класса В15-В25.
• 32 мм
  – при усилении состава категории В30 и выше.

Если выполняется усиление балок из ячеистых составов класса ниже В10, допускается уменьшение диаметра продольно расположенных прутков – меньше 16 миллиметров.

Сооружение опалубки

Одним из наиболее важных моментов при создании армированной плиты является правильное сооружение и монтаж опалубки. Так, желательно проводить ее установку по всему размеру плиты, хотя допускается и частичная установка. В качестве опалубки можно воспользоваться древесными балками и досками, которые в дальнейшем можно использовать для укрепления крыши. Обязательной мерой является тщательное закрепление опалубки из-за большого веса бетона.

Для повышения прочности и надежности фундамента рекомендуется армировать опалубку.

Сверху опалубки необходимо выложить ДВП, причем допускается использовании одного листа дважды. Защитный слой арматуры при этом должен быть не менее двадцати миллиметров 20 мм с дополнительными опорами под арматурной сеткой.

Всю конструкцию нужно залить бетоном высокого качества. Практически через четыре недели монолитная плита будет готова к использованию — именно этого времени достаточно для достижения бетоном стопроцентного уровня прочности. Только по истечению этого срока разрешается демонтаж опалубки.

Необходимо удостовериться в отсутствии отверстий в опалубке, так как через щели может просочиться цементное молочко, что негативно скажется на прочности самого бетона.

Так как защитный арматурный слой не может быть менее 2 см, желательно опалубку дополнить плашками. Консистенция бетона не должна быть ни слишком жидкой, ни чересчур густой. Масса должна быть пластичной и хорошо подвижной для максимального уплотнения и заполнения возможных пустот.

Залитая опалубка нуждается в регулярном уходе. Так, во избежание пересыхания бетона в летний период, конструкцию нужно время от времени смачивать водой и накрывать полиэтиленом. Если возникает необходимость воспользоваться плитой до истечения четырехнедельного срока, необходимо соорудить временные подпорки.

Для того, чтобы создать дополнительную шумоизоляцию, рекомендуется под стяжку засыпать щебень.

При создании арматурной плиты для перекрытия необходимо позаботиться о дополнительной шумоизоляции, так как бетон зарекомендовал себя как хороший звуковой проводник. Звукоизоляции можно добиться, засыпав гравий (керамзитовый щебень), непосредственно под стяжку. Также в этой ситуации пригодится церозитовая шумопоглощающая смесь.

Выполнение отгибов

К местам стыков и расположения отгибов стержней предъявляются специальные требования, так как они определяют прочностные характеристики. Определяя место загиба прутка, соблюдайте рекомендации:

• выдерживайте величину интервала от загиба до внешней поверхности (не более 50 миллиметров);
• не применяйте короткие прутки, имеющие один наклонный участок и свободно расположенные в каркасе («плавающие» стержни);
• обеспечьте величину угла изгиба к оси изделия на уровне 45 градусов. Допускается увеличение для высоких конструкций (более 80 см высотой) значения угла до 60 градусов, а для низких, работающих при точечных усилиях, уменьшение до 30 градусов;

При размещении отгибов надо следить, чтобы на участке, где их ставят по расчету, в любом сечении, нормальном к оси балки, был по крайней мере один отгиб

• производите отгиб на одном продольном прутке в каждой из плоскостей каркаса изделия, имеющего ширину меньше 20 сантиметров. При увеличении ширины изделия загните не менее 2-х прутков в каждой плоскости;
• располагайте отогнутые части стержней симметрично относительно оси;
• определяйте расчётным путём интервал между наклонными участками прутков, расположенных в разных плоскостях каркаса.

Чертеж плиты перекрытия

Для правильной сборки перекрытия делается чертеж. По нему можно рассчитать расход всех материалов, от проволоки для обвязки до количества цемента.

Алгоритм действий:

1. Перед тем как составлять чертеж следует произвести замеры всех помещений и наружного периметра дома, если отсутствует проект. Они делаются от оси стены.
2. Отмечаются все отверстия, которые не будут заливаться.
3. Наносятся контуры всех несущих стен и части промежуточных. Делается подробная схема обвязки, сетки, упрочнения с указанием толщины прутка, мест стыковки и увязки.
4. На чертеже указывается размер ячеек и расположение крайнего продольного прута от края заливки.
5. Рассчитываются габариты профлиста под нижнюю плоскость плиты.

При создании схемы сетки в большинстве случаев количество ячеек имеет не целое число. Арматуру следует сместить и получить одинаковые уменьшенные размеры ячеек возле стен.

Остается просчитать материал. Длину прутка умножить на их количество. К полученному числу добавить расход на стыки и увеличить полученную цифру на 2%. Округлять при покупке в большую сторону.

По площади перекрытия рассчитывается количество пластиковых фиксаторов и сколько проката пойдет на вставки между сетками.

Расчет цементного состава производится исходя из толщины перекрытия и его площади.

Арматура сверху и снизу должна быть покрыта раствором толщиной минимум 20 мм. При доступе воздуха на поверхности металла образуется коррозия, и начнется разрушение. При создании перекрытия толще 15 см, с армированием в 2 слоя, больше раствора распределяют вверху.

Чертеж служит и для расчета количества опалубки, опорных колонн и деревянных балок для создания нижней поддерживающей плоскости – платформы под заливку перекрытия.

Поставить на фиксаторы прутья и связать все пересечения проволокой по силам любому застройщику. Для гарантии безопасности расчеты перекрытий и создание проекта дома лучше доверить профессионалам.

Специфика поперечного армирования

Производя поперечное усиление каркаса, выполняйте следующие требования:

• Применяйте вертикальные элементы усиления, если высота балки составляет более 15 сантиметров.
• Не устанавливайте поперечную арматуру, если высота меньше 15 сантиметров.
• При наличии одного продольного стержня арматуры или сварной сетки, строительные нормы допускают отсутствие поперечных прутков.
• Вычисляйте расчетным методом, учитывающим особенности сварки каркаса, значение диаметра расположенных в поперечной плоскости стержней.

Соблюдение величины защитного слоя

Выдерживание необходимого значения защитного слоя, представляющего собой интервал от арматуры до внешней поверхности изделия, позволяет предохранить каркас от проникновения влаги и обеспечить оптимальный режим работы в бетонном массиве. Кроме того, защитный слой определяет огнестойкость конструкции.

Для балок, предназначенных для установки в фундаментах и сборных конструкциях, значение не должно быть меньше диаметра арматуры и составляет 30 миллиметров.

Фиксированный размер величины слоя обеспечивается путем применения специальных подкладок и пластиковых фиксаторов, обеспечивающих неподвижность каркаса и необходимое положение при заливке бетона. Если бетонные изделия имеют сечение меньше 250 мм, то размер защитного слоя для поперечного армирования составляет один сантиметр. При большем размере сечения достаточно полтора сантиметра для обеспечения защитного интервала.

Ошибки при усилении

В процессе армирования бетонных конструкций имеют место нарушения технологии армирования, вызывающие снижение прочности бетонных изделий. Выполняя работы, обратите внимание на следующие моменты:

• Не допускается применять вместо рабочей арматуры трубы изделия из алюминия, отходы промышленного производства, проволоку и некондиционный металл произвольной конфигурации. Применение указанных материалов, не обладающих необходимыми эксплуатационными характеристиками, вызовет деформацию бетона и его растрескивание.
• Запрещается нагревать участки загибов автогеном, применять болгарку, надпиливая деформируемые участки. Это вызывает ослабление стержней и приведет к непоправимым последствиям под воздействием усилий. Все операции по загибу прутков производятся без искусственного нагрева.
• Прутки усиления класса А-III сгибаются на угол не более 90 градусов с применением специальной оправки, радиус которой равен 5-кратному размеру сечения арматуры. Выполнение загиба на развернутый угол (180 градусов) уменьшает прочность конструкции на 10 процентов.

Коротко о главном

При возведении двухэтажного дома для перекрытия между уровнями практичнее всего остановиться на технологии создания монолитной железобетонной плиты. Полученная конструкция ни в чем не уступает заводским элементам. А по некоторым параметрам даже превзойдет их.

Перед работой нужна консультация у специалиста и грамотно выполненные расчеты. А армировать плиту несложно. Главное подобрать пруток нужного сечения. И руководствуясь технической документацией увязать его в решетку. Скорее всего понадобится подготовить два таких элемента и соединить их в каркас.