Расчет безбалочного монолитного перекрытия

В основе строительства любого фундамента заложено исследование участка и подробное проектирование конструктивных элементов.

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.

Принцип работы

Согласно ГОСТ 26519-85 «Конструкции железобетонные заглублённых помещений с перекрытием балочного типа. Технические условия» формула расчёта полезной нагрузки железобетонных балок перекрытия складывается из следующих характеристик:

  • Нормативно-эксплуатационная нагрузка на балки перекрытия с определённым коэффициентным запасом. Для жилых зданий данный показатель нагрузки составляет 151 кг на м2, а коэффициентный запас равен 1,3. Получаемая нагрузка – 151*1,3=196,3 кг/м2;
  • Нагрузка от общей массы блоков, которыми закладываются промежутки между балками. Блоки из лёгких материалов, к примеру из пенобетона или газобетона, показатель плотности которых D-500, а толщина 20 см будут нести нагрузку – 500*0,2=100 кг/м2;
  • Испытываемая нагрузка от массы армированного каркаса и последующей стяжки. Вес стяжки с толщиной слоя 5 см и показателем плотности 2000 кг на м3 будет образовывать следующую нагрузку – 2000*0,05=100 кг/м2 (масса армировки добавлена в плотность бетонной смеси).

Показатель полезной нагрузки железобетонной балки перекрытия составляется из суммы всех трёх перечисленных показателей – 196,3+100+100=396,3 кг/м2.

Программы для архитекторов

Профессиональная работа по проектированию зданий и сооружений невозможна без использования технических программ для расчета перекрытия. Если строительство домов является основным занятием, стоит приложить усилия и изучить инструменты по проектированию.

Программы для архитекторов

Интерфейс программы ArchiCad для расчета перекрытия

Программы для архитекторов

Самыми распространенными техническими инженерными программами в проектных организациях являются ArchiCad, AutoCad, Лира, NormCAD и SCAD.

Программы для архитекторов

Плюсы инженерных программ по проектированию:

Программы для архитекторов
  1. Универсальность. Любая из программ может быть использована для построения и расчета всех видов перекрытий.
  2. Точность. При подсчете учитывается большое количество факторов, способных повлиять на нагрузку и прочность конструкции. Такая детальность в подсчетах позволяет получить максимально точные данные.
  3. Визуализация. Получив результат, строитель наглядно видит, что и как он должен смонтировать, чтобы получить гарантированный результат.
  4. Подготовка проектной документации. Для профессиональных застройщиков с помощью инженерных программ можно подготовить документацию, которая принимается всеми проверяющими органами.
Программы для архитекторов

Недостатки инженерных программ по проектированию:

Программы для архитекторов
  1. Утверждение, что подобные инструменты легко освоить — неверно. Зачастую для их использования необходимо специальное техническое образование, знание сопромата и унифицированных строительных норм.
  2. Объем информации: для работы с инженерными программами требуется обладать большим количеством данных, в противном случае можно получить неожиданный результат вычислений.
  3. Ограничение доступа: программы лицензированные, для использования необходима покупка прав на использование.
Читайте также:  Как правильно установить швеллер на перекрытие

Как изготавливают

Плиты перекрытий пустотные изготовляются на основе разных типов и серий бетона. В их числе:

  • Силикатные.
  • Легкие.
  • Тяжелые.

При выпуске полых конструкций на базе перечисленных типов бетонной смеси задействуются разные технологии и способы:

  • Без опалубки. Для изготовления таких изделий применяют автоматизированное оборудование с поддержкой функции вибрационного уплотнения. Заготовка постепенно проходит по линии и обрабатывается с помощью автоматики, которая придает ей правильную геометрию и габаритные размеры пустотных плит перекрытия. С целью повышения плотности конструкцию снабжают арматурными канатами.
  • С опалубкой. Бетонная смесь помещается в стандартную металлическую опалубку с металлическими стержнями и арматурой. Когда круглопустотные плиты проходят процедуру трамбовки, их обрабатывают в гидротермических камерах. По завершении процесса пропаривания продукцию достают из опалубки и оставляют застывать.

Второй метод считается более востребованным, поскольку он выполняется без применения сложного оборудования и технологий. В большинстве случаев его задействуют на промышленных предприятиях, где выпускаются железобетонные многопустотные плиты. Наличие армированных элементов поднимает прочностные свойства.

Расчет на продавливание

Значение сосредоточенной продавливающей силы от внешней нагрузки для колонны определяем по приближенной формуле:

где:

коэффициент надежности по ответственности проектируемого здания;

грузовая площадь колонны;

коэффициент, учитывающий увеличение усилия в первой от фасада колонне рамных систем.

Предельное усилие воспринимаемое бетоном, определяем по формуле:

где:

коэффициент;

расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

площадь расчетного поперечного сечения, расположенного на расстоянии от границы площади приложения сосредоточенной силы

Площадь определяется по формуле:

где:

периметр контура расчетного поперечного сечения при поперечном сечении колонны .

Рисунок 3 — Расчетный контур при расчете на продавливание.

При определении предполагается, что продавливание происходя по боковой поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы, а боковые грани наклонены под углом 45 к горизонтали.

условие выполнено, несущая способность сплошного перекрытия на продавливание обеспечена.

Расчет фундаментной плиты на продавливание колонной

В данных для расчета фундаментной плиты на продавливание необходимо ввести: класс бетона, рабочую толщину плиты, длину базы колонны, ширину базы колонны, расстояние до края сваи по длине, расстояние до края сваи по ширине, продавливающую силу и диаметр вертикальных стержней (Если они нужны по расчету)

Читайте также:  Гидроизоляция и пароизоляция потолка при теплом и холодном чердаке

В результате вы получите: Значения определяющие необходимость вертикальной арматуры при данной продавливающей силе, если нужна, то при заданном диаметре вертикальных стержней программа определит требуемое их количество.

Данную программу рекомендовано использовать с Научно-техническим отчетом «Разработка методики расчета и конструирования монолитных железобетонных безбалочных перекрытий, фундаментных плит и ростверков на продавливание»

Основные параметры доски

Схема укладки паркета.

Обычно используют доски 20-40 мм толщиной. Бытует мнение, что крепче полы из более толстых досок. Нужно учитывать, что свойства такого натурального материала, как древесина, зависят от степени ее просушки. Недостаточно высушенная толстая доска может при естественном высыхании вырвать саморез, которым закреплена. Поэтому практичнее использовать материал толщиной 20-25 мм.

Ширина половой доски колеблется от 100 до 200 мм. Учитывая предыдущее замечание, лучше остановить выбор на 100 мм.

На пилорамах встречаются доски длиной 6; 4,5; 4, 3 м. Если планируется укладка со смещением, то длину в расчет можно не брать. При этом способе трудоемкость работ будет выше из-за большего количества стыков, но обрезков останется меньше. Если укладывать доски без смещения, следует выбирать длину доски в соответствии с длиной или шириной помещения. Разумеется, доска должна быть шпунтованной.

Что еще можно рассчитать, имея значение толщины?

Некоторые частные застройщики следуют общепринятым рекомендациям по выбору толщины плиты и не проводят самостоятельные расчеты. Такой способ приемлем в индивидуальном домостроении, если собственник сам берет на себя ответственность за надежность возводимой конструкции.

Таким образом, зная толщину монолита, можно узнать:

  • потребность в растворе;
  • выбрать шаг армирования и толщину арматуры;
  • посчитать количество металлопроката для вязания армирующего каркаса.

Необходимый объем бетонного раствора

Объем бетона находят по обратной формуле:

Объем=Площадь сечения основания ×высоту плиты.

При этом нужно учитывать свойства бетона и условия его затвердевания. На практике делают запас в размере 20% от расчетного параметра.

Шаг армирования и толщина прута

Схему армирования выбирают по действующим правилам СП Если толщина плиты не превышает 0,15 м, то армирование ведут в один слой. В противном случае армирующий каркас состоит из двух поясов, расположенных по отношению друг к другу на таком расстоянии, чтобы вокруг металлической конструкции оставался защитный слой бетона толщиной не менее 4 см.

Шаг между прутками будет от 20 до 40 см в зависимости от типа проектного сооружения:

  • 20 см – для фундамента под каркасные и деревянные дома;
  • 30 см – для фундамента под здания из кирпича и других тяжелых строительных материалов.

Под несущими стенами и в местах, где будут увеличена нагрузка на фундамент, шаг между арматурой целенаправленно уменьшают.

Диаметр арматурных прутьев, которые используются для усиления фундаментной плиты, является очень важным параметром. Поэтому необходимо предварительно определить сечение прутьев арматуры.

Чтобы определить минимальный диаметр арматурных прутьев, нужно:

  • найти площадь сечения плиты;
  • найти допустимую площадь сечения прута, которая будет составлять 15% от площади сечения плиты;
  • вычислить суммарную площадь арматуры в одном поясе;
  • используя длину плиты и шаг между прутками, найти минимальное сечение арматуры.
Читайте также:  Виды перекрытий дома: технические особенности и требования по монтажу

Чаще всего практикующие строители используют для усиления монолитной плиты арматуру диаметром 12–16 мм.

Количество арматуры

Количество арматуры легко рассчитать, имея перед собой схему армирования фундамента. Поочередно складывают продольные и перпендикулярные прутки, учитывают размер вертикальных перемычек и количество точек пересечения металлических стержней.

Если каркас состоит из двух поясов, то полученное значение увеличивают в двое. Как правило, арматуру продают на вес, поэтому количественный показатель нужно увеличить на плотность металла и перевести в тонны.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника

Очевидно, что в подобных конструкциях момент, действующий по отношению к оси абсцисс, не может равняться его значению, относительно оси аппликат. Причем чем больше разброс между ее линейными размерами, тем больше она будет похожа на балку с шарнирными опорами. Иначе говоря, начиная с какого-то момента, величина воздействия поперечной арматуры станет постоянной.

На практике неоднократно была показана зависимость поперечного и продольного моментов от значения λ = l2 / l1:

  • при λ > 3, продольный больше поперечного в пять раз;
  • при λ ≤ 3 эту зависимость определяют по графику.
Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника

Допустим, требуется рассчитать прямоугольную плиту 8х5 м. Учитывая, что расчетные пролеты это и есть линейные размеры помещения, получаем, что их отношение λ равно 1.6. Следуя кривой 1 на графике, найдем соотношение моментов. Оно будет равно , откуда получаем, что m2 = *m1.

Далее, для нахождения общего момента значения m1 и m2 необходимо сложить. В итоге получаем, что M = *m1. Продолжим: подсчитаем два изгибающих момента – для бетона и арматуры, затем с их помощью и расчетный момент.

Теперь вновь обратимся к вспомогательной таблице, откуда находим значения η1, η2 и ξ1, ξ2. Далее, подставив найденные значения в формулу, по которой вычисляют площадь сечения арматуры, получаем:

  • Fa1 = кв. см;
  • Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

  • продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, Sсеч. – кв. см;
  • поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, Sсеч. –
Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника

© 2019

Пример расчета

Цель:

  • Рассчитать высоту фундамента.
  • Определить расход материалов.
Пример расчета

Расчет бетона на фундамент

Исходные данные:

  • Удельное нормативное сопротивление грунта – 0,350 кг/см2.
  • Размеры здания в плане – 4*8 м (320000 см2).
  • Общий вес конструкций – 24000 кг.
  • Размеры опорной плиты в плане – 6*10 м.
  • Плотность бетонной смеси – 2500 кг/м3.
  • Вес 1 погонного метра стальной арматуры — 1,210 кг/м.
  • Шаг основной арматуры – 100 мм.
  • Диаметр прутьев – 14 мм.
Пример расчета

Расчет:

Расчет высоты фундамента

  • Суммарная нагрузка на фундамент 24000/320000=0,075≈0,08 кг/см2.
  • Разница между допустимым и фактическим давлением на плиту Δ=0,350-0,075=0,275 кг/см2.
  • Масса основания М=0,275*320000=88000 кг.
  • Толщина фундаментной плиты Н= (88000/2500)/32=1,1 м.
  • Длина стержней продольной арматуры 10 м, поперечной – 6 м.
  • Количество стержней поперечной арматуры: 6/0,10 *2 (слоя)=120 шт.
  • Количество продольной арматуры: 10/0,10*2=200 шт.
  • Суммарная длина стержней: 120*6 + 200*10=720 + 2000=2720 м.
  • Общая масса материала: 2720*1,210=3292 кг.
Пример расчета

Видео по теме: Фундамент под дом — монолитная плита, расчет и армирование

Публикации по теме

Особенности вязки арматуры под ленточный фундамент

Пример расчета

Варианты фундаментов на болотистой почве

Принципы расчёта расхода арматуры на 1 м³ бетона