Облегченное монолитное перекрытие по профилированному листу – конструктив, опыт участников портала

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.

Виды железобетонных конструкций и область применения

Монолитные плиты подходят для использования в массивных строениях из камня или кирпича. В кирпичном доме такое перекрытие создает диск, придающий зданию дополнительную жесткость. При укладке межэтажного ж/б перекрытия важно выбрать тип его изготовления:

Оба этих способа распространены в настоящее время, но постепенно первый вытесняет второй. Главные недостатки монолитного перекрытия — стоимость опалубки и необходимость выжидания времени затвердевания бетона. К достоинствам можно отнести:

Схема монолитной конструкции

К достоинствам сборной технологии относится:

Недостатков у этого способа чуть больше, чем у предыдущего:

Схема сборного изделия

Выбор между технологиями, по которым будет возводиться перекрытие между этажами, зависит от предпочтений будущего владельца дома и экономических соображений. Если расстояния между несущими стенами далеки от стандартных, потребуется большое количество нетиповых изделий, что приведет к удорожанию стройки. В этом случае лучше остановиться на монолитном варианте.

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%.

Почему должны соответствовать параметрам?

От правильности выбора габаритов монолитной плиты зависит качество, безопасность и срок эксплуатации постройки. Нельзя использовать конструкции, по параметрам подходящие для возведения жилых домов, для строительства промышленного объекта. Такая постройка может быть опасной. Необходимо точно рассчитывать несущую способность и нагрузку покрытия.

Также нерационально использовать более прочные элементы для строительства жилого дома. Строение, конечно, будет более крепким и надежным, однако придется значительно переплатить.

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.

Конструкционные решения

При выборе конструкции монолитного перекрытия следует ориентироваться не только на свойства и характеристики применяемого материала или планировку строящегося дома. Плита из монолитного бетона обязана выдерживать нагрузки, которые необходимо учесть и рассчитать.

Монолитные перекрытия могут быть устроены различными способами:

• с применением балок;
• без балок;
• с устройством съёмной опалубки;
• по профнастилу.

Для небольших жилых домов наиболее приемлем вариант с устройством сборно-разборной опалубки.

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.

Сборные плиты

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

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

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

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

В сумме толщина перекрытия выходит от 30 до 50 сантиметров.

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

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.

Целесообразность проведения расчетов

Монолитная фундаментная плита рассчитывается как сложная конструкция, в которой бетон и арматура работают совместно. Основные цели расчета любого элемента в здании — проверка несущей способности и экономия материала. Благодаря предварительным вычислениям находится оптимальный вариант, обеспечивающий необходимую прочность с минимальными затратами.

Наиболее грамотное решение способен принять только специалист. Плитные фундаменты достаточно новая технология, поэтому далеко не каждый инженер-строитель способен грамотно их запроектировать. Вычисления выполняются в специальных программах, предварительно выяснив расчетные характеристики грунта. Под частный дом допустимо принимать толщину и процент армирования без расчетов, ориентируясь на нагрузку от вышележащих конструкций.

Сбор нагрузок

Исходными данными для проектирования монолитного фундамента, помимо характеристик грунта, служит сбор нагрузок. В расчете учитываются следующие значения:

1. постоянные нагрузки от стен, кровли, перекрытий;
2. временные нагрузки: (кратковременные — снеговая и длительная — нагрузка от мебели и людей).

Определение постоянной нагрузки

Важно учесть все элементы здания. Согласно пункту 1.23 «Руководства по проектированию каркасных зданий и сооружений башенного типа» на песчаных грунтах собственный вес плиты не учитывают, на глинистых его делят пополам, а на плывучих неустойчивых основаниях заводят в расчет полностью. Массу стен берут за вычетом проемов.

Получение из нормативных нагрузок расчетных производится путем умножения на коэффициенты надежности. Коэффициенты принимаются по таблице 7.1 СП «Нагрузки и воздействия». Коэффициенты, которые могут понадобиться для расчетов индивидуального дома, приведены в таблице.

Определение временных нагрузок

Масса снегового покрова зависит от типа местности строительства. Нормативные значения для каждого приведены в таблице 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Чтобы получить расчетную величину нагрузку умножают на коэффициент надежности, для снега он составляет 1,4.

Равномерно распределенные нагрузки приведены в таблице 8.3 СП «Нагрузки и воздействия». Для жилых зданий значение принимается 150 кг/м². В эту величину включена масса мебели и оборудования. Если планируется размещение тяжелых предметов, значение принимают в индивидуальном порядке. Коэффициент надежности 1,2.

Видео по расчету плитного фундамента:

Определение толщины фундаментной плиты

Если плита проектируется с выполнением расчетов в полном объеме, то их ведут по l группе предельных состояний (расчеты по прочности) и по ll ГПС (расчеты по деформативности). Для индивидуальной застройки услуги квалифицированных специалистов зачастую недоступны из-за высокой стоимости, поэтому значения принимаются «на глаз» с учетом минимальных требований.

Приблизительные значения, какая толщина принимается для зданий из разных материалов удобнее свести в одну таблицу.

Значения, приведенные в таблице, подходят для грунтов с достаточной несущей способностью. При плывучих болотистых основаниях толщину следует увеличить.

Минимальный диаметр арматурных стержней принимается 10 мм для легких строений на хороших фундаментах. Для армирования фундаментной плиты под кирпичный двухэтажный дом оптимально принимать пруты диаметром 12-16 мм. Ячейку сетки принимают от 10 см. Для вертикального армирования минимальное значение диаметра — 8 мм.

Определение нагрузки

В процессе строительства, а впоследствии при эксплуатации на балку воздействую различные виды нагрузок. При расчете нас интересуют, прежде всего, динамические и статистические нагрузки, возникающие вследствие передвижения или давления сил временного характера, вызванного перемещением людей, транспорта, работы механизмов и постоянные составляющие, обусловленные массой строительных элементов. При проведении расчета, для получения необходимого запаса прочности, можно пренебречь разницей между данными видами нагрузок.

По характеру нагрузки дифференцируются на:

• распределенные хаотически и неравномерно;
• точечные;
• равнораспределенные.

При расчете плиты перекрытия достаточно ориентироваться на равномерные нагрузки. Для сосредоточенной нагрузки усилия измеряются в ньютонах, килограммах (кг), либо килограммсилах (кгс).

В случае с равным распределением актуально апеллировать данными о нагрузке, воздействующей на метр. Для жилых домов параметр равнораспределенной нагрузки составляет в среднем 400 Н/м2. При толщине плиты в 10 см ее масса создаст нагрузку около 250 кг/м2, а с учетом стяжки или использовании керамической плитки она может возрасти до 350 кг/м2. Таким образом, нагрузка рассчитывается с коэффициентом запаса в 20%, составляя:

Q = (400+250+100)*1.2 = 900 Н/м

Данная величина нагрузочной способности обеспечит прочность при различных вариациях статических и динамических нагрузок. При наличии лестниц или бетонных маршей опирающихся на плиту перекрытия, необходимо брать в расчет их массу и не упускать из виду динамическую нагрузку во время эксплуатации. Проектировка загородных домов должна предусматривать инсталляцию крупных объектов на плите, например, каминов, масса которых может варьироваться от 1 до 3 тонн. Для обеспечения прочности в таких случаях используется местное усиление – армирование или предусматривается отдельная балка.

Заливка бетона

Перед заливкой бетона в опалубку необходимо проверить её надёжность, проконтролировать наличие всех технологических отверстий. К последним относятся дымоходы, каналы вентиляции, отверстия для труб, кабелей, – для всех предусматриваются короба, закладные детали, другие решения.

Бетонная смесь, как правило, подаётся через распределительный рукав автобетононасоса. Перед доставкой бетона на объект надо выяснить, имеется ли в комплекте автомиксера рукав достаточной длины.

Для принятия бетона требуются два человека: один подаёт рукав с бетоном в нужное место опалубки, другой разравнивает смесь по заданной отметке. При низкой пластичности бетонной смеси оператор может добавить в неё немного воды, — на качестве бетона это не отразится, а разравнивать и подавать смесь в самые дальние уголки будет значительно легче.

Уплотнение бетона производится с помощью глубинного вибратора, его можно взять в аренду, стоимость небольшая, тем более учитывая, что он нужен на несколько часов.

После заливки всей опалубочной формы бетон окончательно выравнивается и заглаживается.

Ошибки и сложности, их последствия

Расчет монолитной плиты, практически никто не делает самостоятельно, он выполняется при проектировании дома с применением программного комплекса. Это вызвано тем, что расчет является довольно сложным даже для многих инженеров, а ошибки, допущенные в ходе выполнения расчетов, имеют высокую цену, а порой становятся катастрофическими для всего здания.

Наиболее часто ошибки допускаются в следующих случаях:

1. Неправильно принята схема расчета балки и ошибки в определении опор.
2. Неточные замеры фактического пролета.
3. Неправильно рассчитана толщина монолитной плиты с превышением соотношения 1/30.
4. Нарушения расчетов по изгибающим моментам.
5. Неправильно определены показатели по армокаркасу.