Максимальный пролет плиты перекрытия

Монолитные перекрытия

10 мая 2016 г.

Значительное применение в строительстве получили монолитные безригельные перекрытия в виде плоских плит сплошного сечения, опирающихся непосредственно на вертикальные несущие конструкции зданий.

Пролеты ненапряженных плит могут быть от 6 до 12 м; толщина, в зависимости от пролета и расчетных нагрузок, от 15 до 25 см, а в пределах технических этажей до 30 см. На рис.

ниже приведен график оптимальных толщин плит, подсчитаных А.С. Залесовым и А.И. Ивановым.

Значительное распространение получили преднапряженные конструкции перекрытий, особенно при пролетах более 6 м. Предварительное напряжение позволяет достичь увеличения пролетов перекрытий при меньшей толщине, повышения трещиностойкости и уменьшения деформативности.

При устройстве преднапряженных монолитных ригельных перекрытий пролетами 9-18 м высота ригелей составляет 60-90 см, толщина плит 10-13 см.

При устройстве преднапряженных ригельных перекрестно-ребристых перекрытий пролетом 7-10 м высота ребер составляет 30-60 см, толщина собственно плиу 10-20 см, шаг ребер 150-200 см.

В качестве напрягаемой арматуры в монолитных преднапряженных перекрытиях чаще всего применяют арматурные канаты. Армирование перекрытий (рис. ниже) может осуществляться разными способами:

• напрягаемые канаты располагают вдоль осей колонн в одном направлении, а между колоннами перпендикулярно канатам укладывают ненапрягаемую арматуру;
• напрягаемые канаты размещают по осям колонн в двух направлениях;
• напрягаемые канаты располагают преимущественно по осям колонн в одном направлении с размещением аналогичных канатов между колоннами;
• напрягаемые канаты размещают равномерно по всему полю плиты и по осям колонн в двух направлениях.

График изменения толщины перекрытий в зависимости от величины пролетов

а- график изменения толщины перекрытий в зависимости от величины пролетов: 1- ненапрягаемые плиты и балки перекрытий; 2  — преднапряженные плиты и балки перекрытий; 3 — ненапрягаемое безбалочное перекрытие; 4- преднапряженное безбалочное перекрытие; б- график оптимальной высоты сечения h плиты перекрытия в зависимости от пролета и нагрузки q при классе бетона В25

Схемы размещения арматуры при армировании преднапряженных монолитных перекрытий

1 — напрягаемая арматура; 2-  ненапрягаемая арматура

После достижения бетоном прочности, составляющей половину проектной, с помощью гидравлических домкратов выполняют натяжение арматуры на бетон. Предварительное напряжение монолитных плит перекрытий может осуществляться как с обеспечением совместной работы напрягаемой арматуры с бетоном, так и без этого.

При устройстве преднапряженных монолитных плит перекрытий без обеспечения совместной работы напрягаемой арматуры с бетоном арматуру покрывают смазкой ингибитором коррозии и заключают в полимерную защитную оболочку из полиэтилена или полипропилена с минимальной толщиной 1 мм.

Это обеспечивает надежную антикоррозионную защиту арматуры, существенно повышает долговечность конструкций, а также снижает трение между арматурой и бетоном по сравнению с традиционным армированием примерно на одну треть.

Защитная оболочка должна быть водостойкой, сопротивляться механическим воздействиям и перепадам температур в диапазоне от -20 до +70 °С. Кроме того, она не должна иметь в своем составе химических добавок, которые могут явиться причиной коррозии бетона.

К достоинствам данного способа преднапряжения монолитных перекрытий можно отнести: обеспечение равномерной работы бетона по толщине плит; равномерное распределение арматурных канатов по всей плите; максимальное использование свойств напрягаемой арматуры; осуществление надежной защиты арматурных канатов от коррозии; значительное уменьшение толщины перекрытий; уменьшение расхода бетона и арматуры.

К недостаткам преднапряжения монолитных перекрытий без сцепления арматуры с бетоном можно отнести: увеличение затрат на обеспечение антикоррозионного покрытия и устройство защитной полимерной оболочки; необходимость увеличения силы натяжения примерно на 27% по сравнению с натяжением при сцеплении арматуры и бетона. Следует отметить, что устройство монолитных преднапряженных перекрытий без сцепления арматуры с бетоном предъявляет повышенные требования к качеству выполнения строительных работ. Такие монолитные перекрытия без сцепления арматуры с бетоном в последние годы нашли широкое применение.

Наряду с этими конструкциями применяются монолитные перекрытия с напряжением арматуры и ее сцеплением с бетоном. Примером являются перекрытия, выполняемые термореактивным способом преднапряжения железобетонных конструкций, идея которого была впервые предложена в 50-х гг. XX в.

Харьковским инженерно-строительным институтом. Арматура, покрытая термореактивной полимерной смазкой, помещается в бетон, а после набора бетоном определенной прочности подвергается электронагреву по предварительно заданной программе.

При достижении температуры 100 °С происходит размягчение смазки и свободная деформация арматуры. После дальнейшего нагрева арматуры до температуры около 350 °С происходит расплавление и полимеризация обмазки, обеспечивающая в дальнейшем совместную работу арматуры с бетоном.

На этом электронагрев прекращают, после чего происходит охлаждение и преднапряжение бетона.

К достоинствам данного метода можно отнести: возможность бетонирования конструкции без инъецирования, простоту оборудования и технологии преднапряжения (отсутствие устройств для механического натяжения арматуры).

Источник: http://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/proektirovanie-zdaniy-i-sooruzheniy/monolitnye-perekrytiya595/

Расчет параметров плиты перекрытия

Несмотря на изобилие готовых плит, монолитные железобетонные плиты по-прежнему пользуются спросом. Особенно, если цель постройки — частный дом, которому присуща своя планировка, с комнатами разных размеров или же в процессе строительства не используются подъемные краны.

В подобных случаях монтаж монолитных железобетонных плит перекрытия позволит существенно уменьшить затраты на материалы, их установку или доставку. Однако стоит учитывать, что при этом подготовительные работы, в том числе связанные с опалубкой, займут больше времени.

Но не это отпугивает энтузиастов, замышляющих бетонирование перекрытия, ведь изготовление опалубки, заказ арматуры и бетона в наше время не представляют трудностей, гораздо сложнее определить тип необходимого для строительства бетона и арматуры.

Схема монолитного перекрытия своими руками.

Не стоит воспринимать данную статью как руководство к действию, а лишь как носящую сугубо информативный характер.

Все тонкости процесса расчета конструкций из железобетона строго определены нормами СНиП 52-01-2003 и СП 52-101-2003.

Со всеми вопросами, связанными с расчетом железобетонных конструкций, необходимо обратиться за помощью к этим документам. Далее будет рассмотрен расчет железобетонной конструкции — плиты, согласно этим двум приведенным выше нормам и правилам.

Самостоятельный расчет каких-либо строительных конструкций в целом и железобетонных плит в частности делится на несколько этапов, назначение которых заключается в подборе оптимальных параметров, таких как поперечное сечение, класс арматуры или класс бетона, чтобы избежать разрушения железобетонной плиты под действием максимальной нагрузки.

Вычисления будут производиться для поперечного сечения, перпендикулярного оси X.

Расчет местного сжатия, продавливания, расчет действия поперечных сил, сил кручения (которые носят название предельных состояний первой группы), расчет на деформацию и раскрытие трещин (называемые еще предельными состояниями второй группы) в данном руководстве производиться не будет, исходя из предположения, подтверждающегося практикой, что для обычной железобетонной плиты перекрытия в условиях жилого дома в таком расчете нет необходимости. Исходя из вышесказанного, стоит ограничиться лишь расчетом, где на поперечное (нормальное) сечение действует изгибающий момент.

Расчетная длина плиты

Размеры плиты —  это расстояние от стены до стены.

Действительная длина железобетонной плиты может иметь любые значения, тогда как значение расчетной длины или же, выражаясь техническим языком, пролета балки (плиты перекрытия) будет совершенно другим. Пролетом называется расстояние между двумя стенами, поддерживающими плиту. То есть пролет представляет собой длину или ширину помещения.

Определить его довольно просто: достаточно измерить рулеткой это расстояние, меряя от стены и до стены. Реальная длина монолитной железобетонной плиты, разумеется, будет больше. Опорой для плиты перекрытия могут служить стены из кирпича, камня, шлакоблока, пено-, газо- или керамзитобетона.

Учитывая характер наших расчетов, материал стен кажется не столь важным, но если прочность материалов недостаточная для плиты (в случае шлакоблока, керамзитобетона, пенобетона и газобетона), то стены должны быть рассчитаны для соответствующих нагрузок. Ниже будет рассмотрена однопролетная длина перекрытия, опорой для которой служат две стены.

Расчет плиты, опирающейся на четыре несущие стены (по контуру), в этой части рассматриваться не будет.

Чтобы лучше усвоить всю приведенную выше информацию, примем какое-то конкретное значение длины, например, 4 м.

Геометрические параметры плиты, класс бетона и арматуры

Для расчета перекрытия нужно определить ее геометрические параметры: класс бетона и арматуры

Вышеперечисленные параметры пока являются неизвестными для нас, но с целью проведения расчета можно их предварительно задать.

Пусть высота плиты будет h = 0.1 м, а условная ширина b = 1 м.

Условность в рассматриваемом случае будет означать, что плита перекрытия расценивается как балка высотой 0,1 м и шириной 1 м и получившиеся результаты расчета будут применяться для всей ширины плиты.

То есть если расчетная длина плиты будет 4 м и ширина 6 м, то для каждого ее метра будут применяться параметры, которые определялись для нашего расчетного 1 метра.

Итак, принимаемое значение высоты — 0.1 м, ширины — 1 м, класс арматуры — A400, класс бетона — В20.

Выбор опоры

Железобетонные балки служат для поддержания всей конструкции перекрытия.

В зависимости от того на какую ширину плита перекрытия опирается на стену, а кроме того, от типа материала, из которого состоит несущая стена, ее веса, существуют такие методы рассматривания железобетонной плиты перекрытия: шарнирно-опертая бесконсольная балка, шарнирно-опертая консольная балка или балка с жестким защемлением на опорах. Тип опоры играет огромную роль при расчетах.

Ниже будет рассмотрена шарнирно-опертая бесконсольная балка, так как это самый распространенный случай инсталляции.

Нагрузка на балку

Существуют самые разнообразные виды нагрузок на балку. Через призму строительной механики любой объект, который лежит, приклеен, прибит или подвешен на плите, представляет собой статическую нагрузку, и нагрузка эта чаще всего постоянная.

Все же объекты, способные ходить, ползать, бегать, ездить и даже падать на поверхность балки, представляют собой динамические нагрузки, которые, как правило, являются временными.

При произведении расчета в данном примере разницей между динамической и статической нагрузкой можно будет пренебречь.

Источник: https://1pobetonu.ru/raschet/raschitat-plity-perekrytiya.html

Плиты перекрытия

Пустотные плиты применяются для перекрытия больших пролетов при небольшой высоте конструкции. Лидер производства железобетонных конструкций компания «Бетоника» производит плиты перекрытия по специальному проекту, поэтому у архитекторов есть свобода выбора при проектировании внутреннего пространства и расположения помещений будущего здания.

Пустотные плиты перекрытия изготавливаются путем непрерывной формовки по представленному заказчиком плану расположения перекрытий с указанием размеров необходимых проемов, выемок и привязок. При изготовлении плит используется бетон класса C35/45. Конечный торец перекрытий может иметь предусмотренную проектом геометрическую форму (скошен по косой, угол должен составлять ≥30°).

Стандартная высота плит составляет 200, 250, 300, 400 мм (тип HCS200, HCS250, HCS300, HCS400). Стандартная ширина плит составляет 1200 мм. Можно выпускать и более узкие плиты, разрезанные вдоль через каждые 100 мм, но они не должны быть уже 300 мм (тип HCS200, HCS250), или шириной 360 мм, 600 мм, 720 мм, 960 мм (тип HCS300, HCS400).

Для расчета и подбора несущей способности плиты применяется специальная компьютерная программа HC-Slab.

Предварительно напряженные армированные пустотные плиты перекрытия широко используются в сборных конструкциях перекрытий.

Их популярность определяет экономичное поперечное сечение и способ производства, разнообразие высоты и несущей способности изделий, гладкая нижняя поверхность и эффективность использования в конструкции здания.

Железобетонные изделия сертифицированы центрами сертификации строительной продукции Литвы, Белоруссии, России. Сертификаты соответствия железобетонных изделий можно найти здесь.

Технические характеристики

Пустотные плиты перекрытия выпускаются точно по указанным заказчиком размерам.

Таблица 1. Параметры плит перекрытия.

Тип плиты	Ширина, мм	Высота, мм	Масса, кг/м2	Масса с заполненными швами, кг/м2	Максимальная длина проема, м
HCS 200	1200	200	317	333	9.50
HCS 250	1200	250	382	403	12.20
HCS 300	1200	300	430	455	14.50
HCS 400	1200	400	498	534	16.75

Изменение несущей способности плит перекрытия в зависимости от длины проема представлено на кривых ниже.

1 рис. Кривые несущей способности плит HCS

Примечания:

1. Принятые расчетные нагрузки на плиту pd=gd(45%) + qd(55%);
2. Дан пролет (L, m) – «на просвет», длина опоры lsup=100 мм;
3. Ослабление плит проемами учитывается в отдельных расчетах и здесь не рассматривается;
4. Представлены кривые максимальной несущей способности по каждому типу плиты;
5. Огнестойкость плит — REI60.

Армированные предварительно напряженной арматурой железобетонные конструкции имеют прогиб, величина которого зависит от сдвига по центру приложения силы преднапряжения арматуры в поперечном сечении, жесткости поперечного сечения и длины элемента.

При проектировании необходимо учитывать прогиб элементов, предусматривая толщину дополнительного слоя бетона и цементной стяжки, а также конечную отметку чистого пола, например, для установки порогов дверного проема.

2 рис. Стандартные сечения плит

Грани плит профилированы так, чтобы обеспечить равномерную передачу горизонтальных и вертикальных срезывающих сил между сопряженными элементами конструкции. Огнестойкость плит стандартного сечения составляет от 60 до 180 минут. Последнее значение достигается за счет увеличения толщины защитного слоя бетона над элементами преднапрягаемой арматуры.

Перекрытия монтируются на строительной площадке и обычно дополнительным конструкционным слоем бетона не покрываются.

Однако, чтобы выдержать динамические нагрузки или высокие концентрированные нагрузки, может потребоваться нанесение дополнительного верхнего слоя бетона, толщина которого должна составлять не менее 40 мм, а класс бетона C30/37. Слой монолитного бетона необходим, когда заделываются стыки.

Проемы, возможные в плитах перекрытия

В центре продольных швов можно сформировать небольшие отверстия и проемы. Их максимальный размер не превышает ширину проема. Отверстия и проемы формируются во время производственного процесса. Грани отверстий являются шероховатыми.

Таблица 2. Максимальные размеры проемов.

l/b	HCS 200 — 250	HCS 300 — 400
Угол (1) Передняя часть (2) Грани (3)	1200 / 6001200 / 6001200 / 600	1200 / 600720 / 6001200 / 600
Центр (4) круглые отверстия прямоугольные проемы	Ø 501200 / 600	Ø 135960 / 480

3 рис. Проемы в пустотных плитах перекрытия

Складирование и транспортировка

Допустимые предельные отклонения (толеранции) изделия могут несколько увеличить его вес. Не нужно забывать, что при выборе крана необходимо учитывать не только его подъемную силу, вес изделия, но и собственный вес подъемного оборудования.

Для подъема плит перекрытия используются специальные захваты с распределительной траверсой. Строго запрещено использовать только лишь стропы.

Изготовитель плит перекрытия рекомендует подъемное оборудование (траверса и захват) и по договору передает его в аренду.

Промежуточное складирование на строительной площадке обычно не требуется, так как изделия монтируются прямо с грузового автотранспорта. Если промежуточное складирование выполняется, то для этих целей необходима подготовка горизонтально выровненной площадки. При складировании плиты следует опирать на полумягкие (например, деревянные) опоры, уложенные под торцы плит.

Если железобетонные изделия укладываются друг на друга, опоры должны находиться на одной линии друг над другом. Чтобы избежать неравномерной осадки, которая вызывает нежелательные усилия и напряжения в плитах, основа должна быть твердой, а положение опор – горизонтальное.

Во время перемещения плит необходимо принимать надлежащие меры предосторожности, например, использовать под плитой защитные цепи.

Монтаж плит перекрытия

Монтаж многопустотных плит перекрытия выполняется в соответствии с проектом. ЗАО «Бетоника» дает рекомендации по монтажу плит перекрытия.

Таблица 3. Максимальная длина опоры для пустотных плит перекрытия (свободно опертых).

Материал опоры	Толщина плиты	Длина опоры (а)
максимальная длина	минимальная эффективная длина
Бетон или металл	≤ 250 mm≥ 300 mm	70 mm100 mm	50 mm80 mm
Кирпичная кладка	≤ 250 mm≥ 300 mm	100 mm120 mm	80 mm100 mm

4 рис. Неопреновыепрокладки обеспечивают равномерное распределение нагрузки.

Источник: http://www.betonika.lt/ru/paslaugos/paslauga-1

Монолитная плита перекрытия: классификация, формулы для расчетов, расчет плиты перекрытия

Плита перекрытия — это горизонтальная строительная конструкция, которая разделяет этажи друг от друга. Эта конструкция является несущей, она распределяет нагрузки и обеспечивает жесткость здания. Монолитная плита перекрытия — это конструкция, изготовленная на месте строительства здания путем заливки арматуры бетонной смесью.

Нельзя изменять проект дома без согласования с архитектором, потому что эти плиты проектируются специально для конкретного здания, так как для них нужно определить расположение арматуры и способ опоры.

Сталь намного прочнее бетона, именно потому арматурная сетка находится внизу плиты. Эта сетка не должна быть впритык к опалубке, расстояние между арматурой и опалубкой должно быть больше 3 см. Арматуру используют сечением 8−12 мм.

Бетон должен иметь толщину не менее 10 см. Плита должна быть забетонирована за один раз. Опалубка выполняется в виде дна и стен будущей плиты. Для долговечности, прочности и надежности перекрытия используют бетона марки М200 и выше.

Для этого лучше покупать готовую бетонную смесь на заводе.

Этот тип перекрытий имеет преимущества перед готовыми железобетонными плитами:

• монолитное перекрытие используют в тех случаях, когда сложно организовать работу подъемного крана на стройплощадке, а также если здание имеет нестандартные размеры и архитектурные формы;
• благодаря прочной связи элементов плиты обеспечивается высокая жесткость конструкции;
• экономия денежных средств на электроэнергию, погрузочно-разгрузочные работы, сварочные работы по устранению стыков, меньшие затраты на материалы;
• все необходимые материалы есть в свободной продаже;
• нижняя поверхность плиты гладкая и ровная, поэтому проводить штукатурные работы легче;
• отсутствие стыков повышает звукоизоляцию здания;
• материал не горит и не подвержен гниению;
• такой метод построения здания позволяет делать выносные конструкции (балконы), основание которых — единая плита с межэтажным перекрытием. Это повышает прочность и надежность балкона.

Главный недостаток такого типа перекрытия состоит в повышенной сложности работ в холодное время года. Необходимая прочность достигается через 28 дней.

Из-за высокой влажности и пониженной температуры бетон будет застывать дольше, что увеличивает сроки строительства.

Для исполнения монолитного перекрытия требуются специалисты высокого класса, так как плиты надо усиливать дополнительными опорами.

Еще один недостаток заключается в том, что перед тем, как заливать арматуру бетоном, нужно сделать опалубку. Обычно это занимает много времени и древесного материала. В настоящее время этого недостатка можно избежать. На рынке стройматериалов продают или сдают в прокат готовые элементы щитовой опалубки (фанерные плиты).

Классификация монолитных плит перекрытия

Монолитное перекрытие бывает балочным, безбалочным и ребристым (кессонным).

Балочное перекрытие укладывают двумя способами, в зависимости от типа плиты: ребристая она или гладкая. Если плита ребристая, то балки укладывают перпендикулярно ребрам. Если гладкая, то для достижения большей жесткости балки укладывают перпендикулярно друг другу.

Используют два типа балок: главные (с большим диаметром сечения) и второстепенные (с меньшим диаметром). Балки делают стальными или монолитными. Монолитные балки, в свою очередь, могут иметь разные схемы устройства.

Они могут быть уложены в несколько рядов или слоев. Иногда плиту дополнительно усиливают в месте балки дополнительной арматурной сеткой. Стальные балки подпирают само перекрытие или могут находиться в самой монолитной плите.

Несущий элемент в балке — двутавр.

При устройстве безбалочного перекрытия используют колонны с капителями. Последние выполнены в виде перевернутой пирамиды. Сечение арматурных штырей 8−12 мм.

Капители имеют выпуски штырей с двух сторон, которые входят в сами плиту и укрепляют конструкцию. Плиты имеют каркас в два слоя арматуры. В этом случае плиты имеют толщину от 1/35 до 1/30 длины пролета.

В последнее время распространена технология одновременного бетонирования колонн и плит.

Кессонное перекрытие отличается от ребристого количеством направлений ребер: они располагаются в обоих направлениях. Преимущества такого устройства перекрытия в легкости конструкции и прочности на изгиб из-за сетки ребер.

При строительстве широкого пролета на месте стыка колонны и перекрытия устанавливается дополнительное арматурное усиление. Штыри колонны проникают в полость опалубки. Кессонное устройство предполагает верхний ряд сплошной арматурной сетки.

Диаметр сечения штырей 8 мм.

Расчет параметров монолитной плиты перекрытия

Проект стоит доверить проверенным специалистам, которые грамотно его составят. В проекте приведены расчеты максимальной нагрузки на поперечное сечение плиты. Расчеты будут производиться с учетом индивидуальных предпочтений хозяина будущего здания. Помимо расчетов, в проекте специалисты предоставят свои рекомендации, какие материалы использовать.

Очень важно не допустить ошибку в проекте, поскольку от прочности перекрытия зависит надежность строения. Перекрытие может выдержать определенную нагрузку, выраженную в килограммах на один квадратный метр. Поэтому важно не изменять самостоятельно проект без согласования с архитектором.

Любой перенос внутренних перегородок может негативно повлиять на распределение нагрузки на плиту перекрытия. Если превысить нагрузку, то бетон может не выдержать и треснуть, и появится риск обрушения основания этажа.

Поэтому в расчетах учитываются характеристики используемых материалов, их общий вес, а также закладывается запас прочности монолитного перекрытия.

В случае усиления монолитного перекрытия железобетонными балками, которые пропускают под перекрытием, рассчитывают такие параметры, как высота, длина и ширина. Для расчетов параметра плиты необходимо знать толщину и площадь заливки бетона.

Расчеты монолитного перекрытия состоят из расчетов его отдельных элементов. В первую очередь делается опалубка. Она должна быть качественной с ровным дном и боковыми стенками. Лучше всего использовать толстую ламинированную фанеру. Для подпорок используют брус сечением 10 на 10 см.

На втором этапе делается армирующая сетка. Для нее используют металлические прутки сечением 8−12 мм, которые перевязывают проволокой. Размер ячеек должен быть 20 см. Ячейки не должны быть частыми, поскольку это увеличивает массу плиты.

Запас прочности рассчитывается исходя из характера эксплуатации здания: нагрузка на перекрытие у частного дома и промышленного здания совершенно разная.

Разработаны специальные компьютерные программы для расчета перекрытий. Однако они не учитывают характеристик используемых материалов. Поэтому прибегнуть к помощи проектировщика придется в любом случае. Это позволит правильно сделать все расчеты и не переплатить за строительство.

Прочность перекрытия рассчитывается исходя из двух факторов: нагрузки плиты и прочности арматуры. Причем прочность арматуры должна быть больше нагрузок на плиту.

Нагрузка на 1 квадратный метр перекрытия рассчитывается исходя из следующих данных:

• собственный вес перекрытия;
• временная нагрузка на перекрытие.

В качестве наглядного примера будут приведены расчеты для жилого помещения размерами 6 на 10 метров. Балки расположены на расстоянии 2,5 метра друг от друга. Толщина перекрытия будет равна 80 мм, что отвечает требованиям формулы L/35 (где L — шаг балок): 2,5/35=0,071 (71 мм).

Временная нагрузка для жилого дома по нормативам составляет 150 кг/м2. Коэффициент запаса 1,3. Итого получается нагрузка 195 кг/м2.

Нагрузка от собственного веса перекрытия рассчитывается таким образом: толщина плиты 20 см умножается на величину 2500 — получается 500 кг/м2.

Максимальная нагрузка на монолитную плиту будет равна q=195+500=695 кг/м2.

После получения этих данных просчитывается шаг балок. Это необходимо для оптимального использования материалов (бетона и металла) и правильного распределения нагрузок на балки.

Балки должны укладываться через равные расстояния. Обязательно надо выполнять следующее условие: L 1 /L 2 >2, где L 1 — это длина балки, а L 2 — расстояние (шаг) между балками. Длина балок 6 метров.

Условие выполнено: 6/2,5=2,4.

Для расчета максимального изгибания плиты необходимы такие данные:

• расчетное сопротивление бетона R b = 7,7 МПа;
• арматура класса А400С;
• расчетное сопротивление арматуры R s = 365 МПа.

Расстояние от арматуры до края плиты 35 мм.

Максимальный изгибающий момент рассчитывается так:

М = q*L 2 2/11. М=695*2,52/11=395 кг/м.

Перекрытие с нижней армированной сеткой должно выполнять следующее условие: a m 0,440.

В противном случае, когда a m >a r, надо повышать марку бетона или увеличивать сечение арматуры.

При значении am=0,042 коэффициент, а равен 0,98.

Площадь рабочей арматуры

Аs = М/(R s * а*h 0) = 395/(36500000*0,98*0,045) = 0,000245 м2 =2,45см2.

На один метр монолитной плиты приходится 5 стержней диаметром 80 мм и площадью 2,45см2.

Погонная нагрузка на балку

695*2,5=1737,5 кг/м.

Балки опираются на стену на 20 см. Расчетная длина балки 6+2*0,2=6,4 м.

Требуемый момент сопротивления

Wтр=Мр/(1,12*R).

Wтр=8896/(1,12*21)=378 см3.

Для такого сопротивления подходит двутавр № 27 с моментом сопротивления W=371 см3 и инерцией I=5010 см4.

Прочность балки проверяется таким образом:

R=Mp/1,12*Wtp

R=8896/(1,12*378)=21.

Расчетная R равна нормативной, что говорит о хорошей прочности балки.

Все константы и формулы можно найти в пособии к СНиП 2.03.01−84 «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры».

Как видно, все формулы достаточно сложные и требуют определенных знаний, поэтому правильным решением будет обратиться к проверенной фирме, которая имеет высококвалифицированных специалистов в области проектирования и строительства.

Источник: http://plita.guru/raboty/perekrytiya/kak-proizvesti-raschet-monolitnoy-plity-perekrytiya.html

Расчёт железобетонного ребристо-балочного перекрытия

     Сразу хочу предупредить специалистов и инженеров-строителей — вам эту статью читать не стоит! Наверняка вам будет резать глаз непрофессиональный сленг, выполненные без соблюдения каких-либо правил чертежи и общий дилетантский подход к решению такой сложной задачи.

Всё это действительно так — я не строитель и то, что я здесь понаписываю, основано только лишь на том, что я смог понять, читая всякие методички и справочники. Никакими глубинными знаниями в области сопромата и вообще в строительстве я не обладаю, к сожалению.

Тем не менее, возможно кому-то будет полезно посмотреть мой пример, чтобы не допустить ещё больших ошибок, чем я =) 

      Перед тем, как начать расчёт, очень рекомендую посмотреть видео моего любимого автора Антона Вебера:

    В большом строительстве конструкторские бюро сначала просчитывают несколько вариантов конфигурации в целях определения наиболее экономически оправданого варианта, но мы, конечно, этого делать не будем. Наш гараж имеет вполне определённую форму, которая естественным образом диктует геометрию всех балок. Причём диктует так, что мне остаётся только подобрать армирование и провести расчёт на прочность. 

      Итак, начну с картинок, чтобы получить представление о том, что это за гараж такой:

Вид на дом и гараж с восточной стороны. 3D картинка от архитекторов.

Так выглядит перекрытие гаража, опираемое на 7 колонн.

Размеры и схема расположения рёбер.

Сечение перекрытия, высоты и толщины рёбер и плиты.

Вид на дом и гараж с восточной стороны. 3D картинка от архитекторов.

Так выглядит перекрытие гаража, опираемое на 7 колонн.

Размеры и схема расположения рёбер.

Сечение перекрытия, высоты и толщины рёбер и плиты.

    На изображении ниже обозначены все размеры и схема расположения рёбер.

• Общая длина перекрытия — 14634 мм,

• Общая ширина — 4524 мм, 

• Общая площадь кровли — 66,2м²,

• Грунт будет лежать на площади, ограниченной бордюром шириной 30 см:  14,034 х 3,924 м = 55,07м².

Плита перекрытия 

   Сама плита перекрытия входит в толщину второстепенных рёбер. Её толщину мы можем изменять в широком диапазоне, от 60 до 350 мм включительно, но, наша задача сделать перекрытие максимально лёгким, прочным и дешёвым.

Вся эта кровля может иметь 85 тонн веса (см. далее сбор нагрузок) и конечно, чтобы всё это не сложилось под таким весом, очень желательно хотя-бы вес самого перекрытия сделать минимально возможным.

По этой причине первоначально пытаемся рассчитать плиту толщиной 60 мм.

    Расстояние в свету между рёбрами я выбрал 1530 мм в связи с тем, что у нас есть листы фанеры для опалубки именно такого размера, 1530 х 1530 мм. Если расчёт приведёт меня к меньшему значению, значит будем пилить!

• Высота сечения — 60 мм,

• Ширина плиты — 1530 мм,

• Длина плиты — 3924 мм,

• Площадь плиты — 6,00372 м².

Второстепенные балки

    Высоту рёбер диктует высота главной балки и толщина «зелёного» слоя (600 — 250 = 350 мм). Кроме того, у нас есть куча фанеры именно такого размера с опалубки ростверков ТИСЭ (360мм).

   Ширину рёбер я выбрал 130 мм, потому что у нас имеется достаточное количество доски шириной 130мм для создания опалубки рёбер (вероятно, она когда-то была 150мм, но усохла до 130 — 135 мм). Кроме того, сечение второстепенных балок по сути является тавровым, благодаря монолитно выполненной плите, что значительно увеличивает сжатую область бетона.

• Высота балок — 350 мм,

• Ширина балки — 130 мм,

• Длина балок — 3924 мм.

балка

   Главные балки находятся по всему периметру объекта и имеют ширину 300мм, она равна ширине колонн, на которые опирается. Высота главной балки 600мм, она определена не только визуальными пропорциями, её высота должна совпадать с высотой, на которой находится окно-дверь второго этажа дома, из которого можно будет попадать на эту крышу. Поэтому высота должна быть не больше и не меньше 600 мм.

Исходя из этого ограничения мы и будем подбирать армирование. Кроме того, для зелёной кровли необходим бордюр, чтобы грунт не ссыпался с краёв перекрытия. Толщина зелёного «пирога» со всякими там слоями дренажа, различных плёнок, подкладок и грунта не менее 25 см — эта величина задаёт высоту бордюра по периметру.

Оставшиеся 350 мм главной балки будут занимать второстепенные рёбра и плита перекрытия.

      Пролёты между колоннами составляют: 4270, 4732, 4432 мм — северная часть главной балки; 6708,  7026 мм — южная часть главной балки; 3924 мм — западная и восточная балки, по сечению похожи на главные, но по сути второстепенные балки.

• Высота сечения — 600 мм,

• Ширина балки — 300 мм,

• Пролёты двухпролётной балки — 6708 и 7026 мм,

• Пролёты трёхпролётной балки — 4270, 4732 и 4432 мм.

• Грунт, который будет лежать на перекрытии слоем 25 см будет создавать постоянную нагрузку 635 кг/м² — это 35 т;

• Динамическая нагрузка — стандартные 195 кг/м² для террас выливаются в 12,9 т;

• Снеговая нагрузка 120 кг/м² — ещё 7,94 т;

• Вес главных балок можно считать сразу, т.к. их размер менятся не будет: 14,634 · 0,3 · 0,6 · 2500 = 6,6 т. Поскольку их две одинаковых по объёму, общий вес 13,2 т). Вес погонного метра — 450 кг/м.п. ;

• Вес второстепенных балок тоже известен: 3,924 · 0,13 · 0,35 · 2500 = 446,4 кг (общий вес 3,13 т), 114 кг/м.п.;

• Вес крайних второстепенных балок так-же: 3,924 · 0,3 · 0,6 · 2500 = 1766 кг (общий вес 5,3 т), 450 кг/м.п.;

• Вес плиты минимальной толщины 6 см составит: 0,06 · 1,53 · 3,924 · 2500 = 901 кг (7,2 т общий вес), 150 кг/м² ;

Общий вес бетона перекрытия составит 28,9 тонн.  Суммарная полезная нагрузка составит 55,8 тонны.

Общая нагрузка на колонны будет 28,9+55,8 = 85 тонн!

• Нагрузка на плиту распределённая и включая собственный вес составляет:

q = 635 + 195 + 120 + 150 = 1100кг/м² (10,8кН/м);

• Нагрузка на второстепенную балку распределённая и собирается с грузовой площади плиты + собственный вес:

q = (1,53+0,13) · 1100 + 114 = 1940 кг/м.п. (19,1 кН/м)  (общая нагрузка на балку 7,6 т);

• Нагрузка на второстепенную крайнюю балку составляет 0,5 грузовой площади плиты + собственный вес:

q = (1,53/2) · 1100 + 450 = 1300 кг/м.п. (12,7 кН/м)  (общая нагрузка на балку 5,1 т);

• Нагрузка на каждую главную балку равна половине всей массы перекрытия (включая собственный вес) и минус две крайние второстепенные балки с их нагрузкой (они сами опираются на колонны и не нагружают главные балки): (85-5,1·2)/2 = 37,4 т, или 2700 кг/м.п. = 26,5 кН/м. Правда, это не совсем распределённая нагрузка, скорее множество сосредоточенных, но это мы учтём при расчёте.

Расчёты

   Поскольку это многоуровневая конструкция, то и рассчитывается она в несколько уровней. Сначала считается плита, затем второстепенная балка, и в конце считаем главную балку.

Плита

Плиты перекрытия в зависимости от соотношения сторон бывают:

• балочными (соотношение L1/L2 > 2), т.е. плиты деформируются по короткому направлению (при этом величиной момента в длинном направлении пренебрегают ввиду его малости);

• опертыми по контуру (L1/L2 ≤ 2), т.е. плиты деформируются в двух направлениях, с перекрестной рабочей арматурой.

Соотношение сторон нашей плиты 3924/1530 = 2,56, значит мы имеем дело с балочной плитой.

   Плита рассматривается как неразрезная многопролетная балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой q=1100 кг/м² (10,8 кН/м). Моменты в таких конструкциях определяют с учетом перераспределения усилий в следствии пластических деформаций.

Если пролётов достаточно много, то рассчётную схему обычно немного упрощают, отдельно расчитывая крайние плиты и все остальные как равные. Это связано с тем, что крайняя плита обычно опирается на стену, образуя шарнирное соединение, в то время как над остальными опорами возникает растягивающий момент.

В нашем случае крайняя плита выполена монолитно вместе с крайней балкой довольно большого сечения (300 х 600 мм) и связана с ней арматурной сеткой в сжатой и растянутой зонах, что позволяет балке воспринимать момент от плиты, а мне — рассматривать все плиты как равные по распределению изгибающих моментов (все пролёты эквивалентны жёстко защемлённой схеме).
Расчетная схема плиты и эпюры внутренних усилий представлены на рисунке ниже:

    Поскольку плита у нас балочного типа, рассматриваем её как балку, мысленно вырезав из всей ширины перекрытия полосу, шириной 1м. При ширине полосы bs = 1 м нагрузка, приходящаяся на 1 м² плиты равна по величине нагрузке на 1 погонный метр полосы, таким образом расчетная нагрузка на плиту составляет: q = 10,8 кН/м.

Балку мы, опять-же мысленно, разрезаем на отдельные балки по пролётам с жёстким защемлением на концах. 

     Все расчётные формулы приведены на картинке под эпюрами, взяты у этого товарища.

Момент в середине каждого пролёта:   Mп = ql²/24 = 10,8 · 1,53² / 24 = 1,1 кН·м

Изгибающий момент над опорами (второстепенными балками) равен:  Мо = ql²/12 = 10,8 · 1,53² / 12 = 2,1 кН·м

Величина поперечных сил возле каждой опоры: Q1 = 0,5 ql = 0,5 · 10,8 · 1,53 =  8,3 кН

Расчет сечения арматуры

Для бетона класса В30 принимаем по табличке характеристики:

• Прочность на сжатие: Rb = 17 МПа;

• Прочность на растяжение: Rbt = 1,2 МПа;

Расчетные характеристики для арматуры класса А-III, используемой

в арматурной сварной сетке (она просто уже есть в наличии):

• Сопротивление растяжению: Rs = 365 МПа;

• Диаметр прута сетки: 5 мм;

• Ячейка: 100 х 100 мм;

• Площадь сечения на 1м ширины сетки: 1,96 см² (табличка справа).

Размеры сечения плиты, принятые для расчета:

• Ширина: b = 1 м;

• Высота плиты (толщина): h =  60 мм;

• Пролёт: l = 1,53 м;

• Защитный слой: а = 15мм;

• Рабочая высота сечения плиты: h0 = 60 — 15 = 45 мм.

Источник: https://www.project-house.by/garage-calc