монолитная плита перекрытия в частном доме максимальная длина
Как сделать расчет монолитной плиты перекрытия?
Если застройщик выбрал проект дома со свободной планировкой, он скорее всего столкнется с проблемой нестандартного перекрытия.
Следовательно, ему придется отказаться от заводских панелей и установить монолитную плиту перекрытия (МПП).
Это очень экономичный вариант, к которому прибегают даже при возведении типовых помещений.
Для их установки не требуется дорогостоящая грузоподъемная техника, они имеют более высокие производственные характеристики, а бесшовная поверхность перекрытий существенно экономит средства заказчика на отделочные работы.
Зачем нужно делать?
Застройщик, перед тем как устанавливать перекрытие, должен выполнить расчет этой ответственной конструкции. Поскольку эти вычисления относятся к разряду сложных, лучше поручить их выполнение специалистам.
Необходимость такого расчета объясняется особой ролью плиты в обеспечении прочности и долговечности домостроения. Она принимает на себя нагрузки от расположенных выше конструкций и передает их через стенки на основание дома. Поэтому правильно выполненный расчет МПП имеет важное значение для дома в целом.
Если конструкция будет установлена без применения предварительных расчетов, она может не выдержать фактическую весовую нагрузку, что приведет к массовому процессу трещинообразования и даже вызвать более серьезные дефекты в конструкции, вплоть до полного ее разрушения.
Поэтому главной задачей такого расчета является гарантия требуемого запаса прочности. Для этой цели нужно рассчитать габариты плиты, планируемые нагрузки на МПП и профессионально выбрать диаметры поперечной и продольной арматуры.
Справка. Нормативами определены предельные минимальные диаметры: не менее 10 мм для 2-х рядного каркаса и 12 мм для однорядного, тип вязки каркаса определяется длиной перекрытия.
Какие характеристики следует учитывать?
Самые важные параметры, которые учитываются при расчете — это длина и ширина МПП. При этом нужно учитывать, что в реальности длина перекрытия, возможно, будет отличаться от расчетного параметра пролета. Под пролетом подразумевают расстояние между несущими стенками, выполняющими роль опор, поскольку они должны поддерживать плиту. Отсюда следует, что пролет — это характеристика объекта в ширину и в длину. Для определения пролета применяют обычную рулетку, замеряя расстояние между стенками.
На расчет МПП значительное влияние оказывает варианты размещения опор. Плита по-разному устанавливается на несущие стенки, либо в роли балки с жестким защемлением на несущих стенах в качестве опор, либо как балка консольного/бесконсольного типа.
В роли опор для перекрытий служат стенки, возведенные из различных стройматериалов: традиционный кирпич или блоки из легких бетонов. Поэтому расчет МПП выполняется с учетом стенового материала, их способности выдерживать собственный вес. Если для кирпича проблем не существует, то легкобетонные блоки должны быть предварительно усилены армопоясом, рассчитанного на конкретную массу МПП.
Часто расчет монолитной конструкции выполняется для разновидности плиты в качестве шарнирно-опертой балки бесконсольного типа.
Формулы и примеры
Основанием для расчета монолитной плиты перекрытия являются СНиП No 52-01, изданный в 2003 году и СП No 52-101, также изданный в 2003 году. В этих государственных актах изложены все требования к железобетонным и бетонным конструкциям.
В качестве примера расчета предлагается рассмотреть квадратную монолитную плиту, устанавливаемую на несущие стены по всему контуру.
Исходные данные:
Такую нагрузку условно считают временной, поскольку в будущем возможны перепланировки и ремонты, которые могут повлиять на ее итоговый размер. Поскольку высота перекрытия в начале расчетов неизвестна, допускается ее принимать предварительно, с учетом среднестатистических показателей h = 17 см, тогда собственная нагрузка МПП рассчитывается:
Этот показатель приблизительный, вследствие того, что истинный вес 1 м 2 ЖБ перекрытия на самом деле зависит не только от объема арматуры и Д прутков, но также и от объема и размера фракций бетонных наполнителей, уровня их уплотнения и прочих факторов. Представленная нагрузка считается постоянной.
Отсюда следует, что общая распределенная нагрузка на перекрытие будет составлять:
q = qмпп + qвр = 391 +400 = 791 кг/м 2
Параметры толщины плиты
Для монолитных перекрытий противодействие железобетона растяжению по существу равняется «0». Подобный вывод следует из анализа и сравнения напряжений на растяжение, которые конкретно испытывают составляющие плиты: бетон и арматура.
Различие между ними достигает существенное, что говорит о том, что практически полную нагрузку принимает на себя армокаркас. А вот нагрузки на сжатие ведут себя по иному — эти силы распределены равномерно вдоль вектора силы. Поэтому в результате, такое сопротивление берется по расчетному показателю.
СНиП требует, чтобы толщина плиты была взаимосвязана с размером пролета, установив предельное соотношение 1:30. За размер пролета неизменно принимается протяжённость наиболее длинной стены. В нашем случае помещение квадратное, все стены равны 5.1 м.
Расчет толщина монолитного перекрытия:
5.1х30х0,1= будет 15.3 см.
Результат ниже предварительно принятой в расчетах толщины 17 см, поэтому у расчетной плиты перекрытия будет запас прочности. Частному застройщику лучше принимать плиту перекрытия с запасом.
Специалисты не советуют частникам проектировать огромные помещения и пролеты, поскольку толщина МПП не может превосходить предельный нормативный показатель 25 см.
Максимальный изгибающий момент
Нахождение наибольшего изгибающего момента зависит от схемы опирания перекрытий. Когда МПП лежит на 2-х несущих стенках, ее можно приравнивать к балке на 2-х шарнирных опорах, для простоты подсчетов ширина такой балки принимается равной 1.0 м.
В нашем примере перекрытие опирается на 4-е несущие стенки оценивать поперечное сечение только в отношении оси X недостаточно, поскольку сжимающие/растягивающие напряжения образуются в 2-х плоскостях Х и Z.
Расчет относительно оси Х пролета — l1 заключается в установлении изгибающего момента М1:
Поскольку пролеты равны, изгибающий момент м 2 по оси Z будет равен М1
При расчетной нагрузке q = q1 + q2 и плите в форме квадрата, можно определить, что q1 = q2 = 0.5q в таком случае моменты будут равны
М1 = м 2 = q1 l12 /8 = q l12 /16 = q l22 /16
Из этого можно сделать вывод, что арматурные прутья, укладываемые параллельно осям Х и Z, можно рассчитать на равнозначный изгибающий момент, он будет ниже в два раза, чем для перекрытий, опирающихся на 2 несущие стенки.
Наибольший изгибающий момент для арматурных стержней:
Мар = 791 х 5.12/16 = 1285.86 кгс·м.
Данный показатель момента допускается применять исключительно для определения характеристик арматурного каркаса. Поскольку на бетон воздействуют сжимающие напряжения в 2-х перпендикулярных площадях, поэтому это показатель для бетона необходимо брать больше:
Мбет = (м 2 1 + м 2 2)0.5 = Mар√2 = 1285.86·1.4140 = 1818.21 кгс·м.
Далее можно найти среднее значение между двумя моментами:
М = (Мар + Мбет)/2 = (1285,86+1818,21)/2 =1552,035 кгс·м.
Для того чтобы выбрать арматуру, предварительно принимают высоты осей:
Базовая формула для расчета:
После подставления данных, получают:
Полученные данные применяют для табличного определения η и ξ.
Найденные табличные данные подставляют в выражение:
По данным расчетам получают результат армирования МПП с помощью 5 арматур для установки продольно/поперечно с шагом 200 мм.
Таким образом, очевидно, что F арматуры вверху армокаркаса получено с запасом. Также можно пересчитать количество стержней, например, уменьшить их до 4-х.
О расчета монолитного перекрытия на изгиб рассказано в видео:
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:
Заключение
Монолитная плита перекрытия, особенно ее современные модификации с применением в качестве несъемной опалубки из металлопрофиля, являются наиболее эффективными при строительстве домов с нестандартными проектными решениями.
Они соответствуют всем требованиям СНиП, ГОСТ и СП по прочности, тепло-, влаго-, шумозащите и являются экономически обоснованными, поскольку не требуют применения тяжеловесных заводских плит перекрытия и аренды автокранов. Но установке таких плит должен предшествовать точный расчет конструкции, чтобы они не разрушались и не создавали аварийных ситуаций в доме.
Сборно-монолитное перекрытие: нюансы и особенности
Любой застройщик хотел бы построить надёжное перекрытие в загородном доме за минимальные деньги. Обычно на вопрос, чем будете перекрывать пролёт в двухэтажном каменном коттедже, домовладелец говорит, что ж/б плитами. Или деревянными балками, или, что дороже, заливать монолитное перекрытие из железобтона. Гораздо реже можно услышать, что смонтируют сборно-монолитное перекрытие (СМП). Сказывается меньшая распространённость этой технологии, а также традиционная инертность мышления, присущая отечественному строительному рынку. Большинство людей считает, что обычным плитам, в сочетании «цена-несущая способность-удобство работы строителям и скорость монтажа» нет равных, а СМП стоит слишком дорого, и делать его сложно.
В этой статье мы расскажем, так ли это, и ответим на следующие вопросы:
Особенности сборно-монолитного перекрытия
Чтобы понять, что из себя представляет СМП, достаточно изучить следующую картинку.
Как видно из фото выше, сборно-монолитное перекрытие представляет собой балки заводского изготовления с треугольным арматурным каркасом (т.н. тригоны), смонтированном на бетонном основании. Между балок укладываются блоки газобетонные, которые играют роль несъёмной опалубки.
Поверх блоков также, обязательно с зазором, укладывается арматурная сетка или вяжется каркас с ячейкой 10х10, 15х15 см, из арматуры «восьмерки» или «десятки».
Снизу балки подпираются деревянными опорами или телескопическими стойками, и далее заливается бетон.
После набора бетоном прочности стойки убираются, и ведутся дальнейшие строительные и отделочные работы.
Кажется, что эта технология проигрывает стандартной и всем привычной, когда на стены краном быстро укладываются железобетонные плиты перекрытия. А по степени технологичности, т.е. количеству подготовительных операций, похожа на обычную заливку монолитного перекрытия. Возникает вопрос: в чём же тогда плюсы СМП. Чтобы на него ответить, нужно рассмотреть ключевые особенности плитного и монолитного перекрытия.
Возьмём для примера дом из газобетона. Чтобы смонтировать на такой «коробке» бетонные плиты перекрытия, необходимо залить по периметру стен армопояс, который равномерно перераспределит нагрузку от плит на блоки.
Далее у плит перекрытия заделываются русты, при необходимости плиты анкерятся, а поверх них заливается выравнивающая стяжка, под чистовое покрытие, толщиной около 5 см.
Эта технология давно и хорошо отработана и обычно не вызывает сложностей у строителей. Но плитами сложно или невозможно перекрыть длинные безопорные пролёты в 8, 9, 12 и более метров. Помимо этого, геометрия современных загородных домов далека от простого квадрата или прямоугольника, а стандартная длина обычных плит перекрытия 6 м. Т.е., если в доме есть эркеры, выступы, криволинейные участки, «коробка» имеет сложную конфигурацию, то придётся или резать плиты, или ломать голову, как совместить плиты перекрытия с монолитными участками.
Под лестничный пролёт.
Для монтажа плит нужны хорошие подъездные пути и обеспечение возможности беспрепятственной работы крана, который их будет укладывать. Не на всех загородных участках это возможно.
Теперь пробежимся по монолитному перекрытию. Для его монтажа, в том же газобетонном доме, не требуется заливка отдельного армопояса, т.к. монолитное перекрытие само по себе является диском жесткости, перераспределяющим нагрузку. Но для монолита требуется смонтировать опалубку по всей площади перекрываемого помещения из профлиста или ламинированной фанеры и установить подпорки. Качественно связать пространственный арматурный каркас.
Сделать монолитное перекрытие на длинных пролётах, свыше 7 метров, не всегда рентабельно, т.к. оно получится очень тяжелым, и фактически «съест» само себя.
Ко всему вышесказанному добавим, что при необходимости реконструкции каменного дома, если заказчик хочет заменить старые и прогнившие деревянные перекрытия, сразу отпадает вариант с плитами, а массу монолита может просто не выдержать фундамент и грунтовое основание.
Я построил одноэтажный дом из газобетона с плоской крышей. Перекрытие сборно-монолитное. При его монтаже возникла проблема, как поднять балки с бетонным основанием. Если балку длиной 3500 мм и весом 60 кг можно закинуть вдвоём на стену высотой 3 м, то с балками длиной 6500 мм и весом 110 кг это уже не получится. Нужны помощники, а лучше кран, который придётся брать в аренду.
Этот вариант балок уже устаревший, и некоторые производители предлагают более легкие балки, на основе профиля из оцинкованной стали, на котором смонтирован арматурный каркас.
Т.е. поднять и смонтировать такую балку можно вручную, без использования подъёмной техники.
На конечный вес такой балки также влияет количество прутков дополнительной продольной арматуры. Её диаметр и количество стержней подбирается на основе конструкторского расчёта несущей способности сборно-монолитного перекрытия.
Ещё один плюс СМП — возможность гибко подбирать несущую способность перекрытия в зависимости от предполагаемых эксплуатационных нагрузок.
Заполнителем (несъёмной опалубкой), между металлических балок, могут стать обычные, сравнительно лёгкие рядовые, а не специальные Т-образные, газобетонные, полистиролбетонные, керамзитобетонные блоки, а также блоки из теплой керамики.
Возникает вопрос с пожароопасностью такого варианта перекрытия, но в Европе такой заполнитель часто встречается даже при строительстве многоэтажных домов.
Сборно-монолитное перекрытие обладает меньшим весом, чем монолитное. Это, в свою очередь, снижает нагрузки на стены, фундамент и грунт. Поэтому СМП можно применять при реновации зданий и замене старых и ослабленных перекрытий в жилых домах.
Балки могут быть разной длины, их можно стыковать под углом, соответственно, появляется возможность перекрывать помещения сложной конфигурации.
Добавим, что СПМ обладает высокой несущей способностью. За счёт увеличения высоты сечения балки, использования дополнительной продольной арматуры появляется возможность перекрывать безопорные пролёты длиной до 16 метров.
Ещё одно преимущество сборно-монолитного перекрытия – отпадает необходимость устройства армопояса, т.к. он заливается одновременно с перекрытием, что также упрощает и удешевляет работы. В перекрытие можно сразу замонолитить трубы тёплого пола.
Протянув бетон, по заранее установленным «маякам», сразу получить ровную поверхность, готовую для укладки чистового напольного покрытия.
Сборно-монолитное перекрытие: практическая информация
Хотя СМП нельзя назвать новинкой, а его монтаж по принципу конструктора не вызывает сложностей даже у новичков, у многих пользователей портала появляются вопросы: что использовать в качестве временных подпорок под балки с уложенными блоками: доски, брус или телескопические стойки?
Я думаю, что проще купить куба полтора досок не высшего сорта и пустить их на подпорки, чем брать в аренду стойки на месяц. Доски потом можно использовать на что-то ещё на стропильную систему.
Я много лет профессионально занимаюсь монолитными работами и могу сказать, что металлические телескопические стойки по всем показателям выигрывают у подпорок из досок. Стойки ставятся за несколько минут. Двигая стойку вверх-вниз, достигается миллиметровая точность установки под балками. С досками придётся ловить сантиметры, вбивать клинья, чтобы надёжно упереть их, раскреплять укосинами, потом всё это разбирать, а это потеря времени, а значит и денег.
Стойки ставятся на расстоянии, в среднем, 1.5 м друг от друга. Важный момент: монтируя стойки, сразу думаем, на чём они будут стоять. Для упора нужно прочное основание с хорошей несущей способностью. Если это не утрамбованный грунт или плита фундамента, то существует опасность продавливания стойки, под весом бетона вниз, даже если стойка стоит на прокладке из доски.
При самостоятельном устройстве сборно-монолитного перекрытия нужно обратить внимание на следующий момент — необходимость устройства бетонной диафрагмы.
Бетонная диафрагма — это верхний слой бетона, толщиной около 5 см, расположенный непосредственно над вставками, газобетонными блоками и т.п. и формирующий верхнюю поверхность перекрытия, предназначенную для эксплуатации.
Я сделал сборно-монолитное перекрытие толщиной 200 мм. Заливал только каркас между блоками. Т.е. фактически отлил бетонные балки. Через 20 дней убрал стойки в подвале, на перекрытие между несущих колонн поставил 25 тонн блоков. Отлично всё получилось, ни единой трещинки. Полагаю, что несущая способность такого перекрытия определяется, в первую очередь, правильным арматурным каркасом и маркой бетона. Не думаю, что слой в 5 см поверх блоков сильно её повысит.
Тиберий считает, что в этом случае не получилось сборно-монолитное перекрытие, т.к. в перекрытии работает тавровое сечение. alexxx0677 же смонтировал обычные ж/б балки, между которыми уложены блоки, и только эти балки определяют несущую способность перекрытия. Стяжка поверх блоков придаст жёсткости перекрытию, но не в той мере, как если бы она была залита единым элементом (диафрагмой) с балками.
В случае, если в верх сборно-монолитного перекрытия замоноличиваются трубы теплого пола, то толщина бетонной мембраны перекрытия берётся от 8 до 10 см, в зависимости от типа чистового покрытия (керамическая плитка, ламинат и т.д.). Нужно учитывать, что увеличение толщины бетонной мембраны на 1 см приводит к снижению полезной нагрузки на 25 кг/кв. м. Если мы вместо 5 сделаем толщину диафрагмы в 10 см, то «потеряем» 125 кг/кв. м полезной нагрузки перекрытия.
И в заключении статьи приведём затраты на этот вариант перекрытия. В среднем, 1 кв. м СПМ обходится в +/- 2000 рублей, без учёта цены работы строителей по его монтажу. Стоимость приведена примерно, т.к. в разных регионах могут быть разные цены на балки, бетон, вкладыши, аренду бетононасоса и оплату труда рабочих.
Я делал перекрытия для своего дома. По факту вышло 154 кв. м. Цоколь перекрыл плитами, потратил 290 тыс. руб. Первый этаж перекрыл СМП, потратил 354 тыс. руб. Цены с учётом материала, доставки и работы.
Мне в Ростове залили монолитное перекрытие 10х12 м толщиной 180 мм. На всё про всё потратил 233 тыс. руб. СМП считал, выходило дороже, и делать его толком никто не умеет.
По мнению участника портала Фельдмаршала, сборно-монолитное перекрытие дороже плит перекрытия, но дешевле и менее трудоёмко, чем монолитное, т.к. считать всё надо в комплексе. Т.е., во сколько в итоге обходится всё перекрытие под укладку чистового покрытия, а не только сколько стоит сделать одну плиту перекрытия, без учёта затрат на монтаж-демонтаж опалубки, сложности и скорости работ и аренды тяжелой строительной техники.
Узнать, как добиться существенного повышения несущей способности СМП, а также задать вопрос по особенностям его монтажа можно в теме сборно-монолитное перекрытие.
В видео показываются два варианта балок для сборно-монолитного перекрытия из газобетона.