Армирование монолитной плиты перекрытия: расчет нагрузки, чертежи

При индивидуальном строительстве монолитные плиты перекрытия являются безопасным, недорогим решением. Расчеты и армирование конструкции проводят самостоятельно.

Применение арматуры в строительных целях

Арматурные стержни в первую очередь служат для того, чтобы уберечь бетонное основание от значительных нагрузок и, как следствие, образования разрушений и трещин. Бетон сам по себе не может дать прочностные характеристики, особенно при большой площади использования, заливки.

В первую очередь арматура, стальная или 

композитная

, позволяет фундаменту справляться с резкими скачками температур и подвижностью грунта. Здесь сразу становится 

актуальным информация о фундаменте на пучинистых грунтах, и о том, как именно его собирать и заливать.

В свою очередь, бетонное покрытие же спасает арматуру от плавления под воздействием огня и уберегает от коррозии, правда, последнее относится к стальному материалу, если же в работе используется современная стеклопластиковая арматура, то коррозия ей совершенно не страшна.

Ребристая поверхность арматуры позволяет прочно сцепляться материалам при заливке бетонного раствора. Стержни арматуры укладываются продольно и поперечно для прочности всей конструкции. При этом укладку следует проводить по всем правилам.

Важно! Приступая к работе с армированием монолита, нужно понимать, как на практике реализовывается 

схема армирования

.

Кроме того, необходимо выбрать способ соединения арматуры. Если это стальные стержни, то можно использовать и вязальную проволоку или сварку, если композитная, то только проволоку.

Виды бетонных перекрытий

Бетонные перекрытия бывают двух типов.

  1. Стандартные – это железобетонные плиты, которые изготовляются на заводе.
  2. Монолитное перекрытие – это железобетонная конструкция, возведение которой осуществляется на месте строительства.

Виды бетонных перекрытий

Стандартные плиты могут быть: пустотными, ребристыми, сплошными, а также иметь и другие конструктивные особенности. Всё зависит, от места их применения в строительстве.

Основное преимущество возведения перекрытия готовыми плитами, от монолитного, это скорость строительства и цена. В течение дня можно перекрыть частный дом ж/б плитами, когда для сооружения сплошной монолитной плиты необходимо минимум месяц. Но это не пугает застройщиков, так как у монолитной плиты масса преимуществ перед плитами перекрытия.

Назначение

Предназначение армирования заключается в том, чтобы повысить способность выдерживать нагрузку конструкции, уменьшить возможность формирования трещин, появляющихся по причине температурных скачков. Для подобных задач используется материал с высокими прочностными свойствами – фибра, стеклонить, базальтоволокно, сталь. С целью исключения преждевременной коррозии и увеличения износоустойчивости строений начали практиковать метод армирования.

Принцип работы арматуры в перекрытии

Монолитные конструкции наиболее часто применяются в устройстве различного рода балок. Перекрытие – это та же балка, но более широкая и тонкая. Расчёт такой конструкции осуществляется в сечении по заданному пролёту. Верхняя часть плиты в пролёте сжимается. Нижняя часть растягивается. Воспринимающий нагрузку нижний армирующий стержень не позволяет плите разрушиться. Над опорами всё работает наоборот. Если опирание плиты на опоры не защемляется, то растяжение над ней незначительное.

Задача проектировщиков и исполнителей армирования плиты перекрытия: вовлечение в работу большей части конструкции для обеспечения  противодействия малейшей деформации. Это общий упрощённый принцип работы армокаркаса в монолитном перекрытии. Иногда простого понимания этого принципа достаточно для качественного изготовления каркаса перекрытия в небольшом частном доме.

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.

Требования

Упрочнение монолитной панели перекрытия является ответственным процессом, к реализации которого предъявляется ряд условий. При осуществлении работ по созданию армированной ж/б панели перекрытия необходимо придерживаться следующих рекомендаций.

  • Для соединения металлических прутьев следует применять вязальную проволоку сечением 1,2-1,6 миллиметров. Применение электросварки неприемлемо по причине изменения строения металла в точках сопряжения.
  • Нужно предусматривать необходимую толщину (высоту) бетонного массива перекрытия относительно дистанции промеж стен, воспринимающих нагрузку. Высота железобетонной панели в 30 раз меньше дистанции промеж опор. В то же время наименьшая толщина панели равняется не меньше 15 сантиметров.
  • Укладка компонентов железного остова с учетом габаритов перекрытия осуществляется по вертикали. При наименьшей высоте панели раскладка арматуры производится в один слой. При высоте свыше 15 сантиметров производится упрочненное армирование двумя слоями.
  • Для заливки в опалубочную конструкцию используется бетонная смесь марки М200 и выше. Бетон этих марок имеет превосходные эксплуатационные свойства, может выдерживать существенные нагрузки и отличается разумной стоимостью.
  • Для сборки стальной решетки используются прутки арматуры сечением 8–12 миллиметров. При реализации двухслойного армирования практикуется повышенный размер сечения металлического профиля в нижнем ряду. Допускается вариант применения готовой сетки.
  • Опалубка изготавливается из водозащищенной фанеры либо обработанных путем строгания досок. Стыки тщательным образом герметизируют. Для укрепления опалубки используются железные стойки раздвижного типа либо столбы из древесины диаметром до 20 сантиметров.

Выполнение обозначенных требований при осуществлении процессов по армированию гарантирует прочностные характеристики устраиваемой конструкции. Армированная панель, изготовленная с соблюдением технических условий, будет служить не одно десятилетие.

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%.

Армирование по ширине плиты


Эскиз армирования плиты перекрытия
Принимается стандартный квадратный размер плиты, где шаг арматурного каркаса будет одинаковым в любых направлениях. Для бетонных зданий армирование делают с интервалом 200−400 мм, для кирпичных зданий достаточно 200 мм, чертеж будет напоминать шахматную доску.

Для легких каркасных зданий шаг будет еще меньшим, ведь нагрузка на фундамент значительно меньшая, но тут также многое зависит от типа почвы и ее несущих способностей. Но, в соответствии с СП «Бетонные и железобетонные конструкции», максимальное расстояние между стержнями не должно составлять 1,5 толщины плиты в целом.

Правила выбора арматуры

Перед тем, как подобрать материал, важно выяснить уровень планируемой нагрузки. Для этого выбирается фундамент и производится анализ грунта.

Далее производится расчет арматурного сечения. Для 

монолитной плиты

 выбирается например диаметр стержней свыше 10 мм. При этом важно помнить о степени нагрузки на грунт.

При слабом грунте применяются более толстые арматурные стержни, к примеру, от 12 мм. Что касается углов строения, то здесь может быть использована и арматура до 16 мм.

Арматура бывает нескольких видов в зависимости от особенностей:

  • Арматура продольного типа не позволяет растягиваться конструкции и появляться вертикальным трещинам. При воздействии арматурный стержень берет на себя часть нагрузки и равномерно распределяет по всей поверхности плиты.
  • Арматура поперечного типа защищает от появления трещин в момент воздействия напряжения на опоры.

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.

Пример расчета для устройства монолитного перекрытия.

Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).

Пример расчета для устройства монолитного перекрытия.

Разница в моментах Мх.

Пример расчета для устройства монолитного перекрытия.

Разница в моментах Му.

Пример расчета для устройства монолитного перекрытия.

Разница в подборе верхнего армирования по Х.

Пример расчета для устройства монолитного перекрытия.

Разница в подборе верхнего армирования по У.

Пример расчета для устройства монолитного перекрытия.

Разница в подборе нижнего армирования по Х.

Пример расчета для устройства монолитного перекрытия.

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.

Важные нюансы

Нормативные документы допускают соединение элементов арматурного каркаса методом электродуговой сварки. Это лучший вариант, если есть соответствующая квалификация и под рукой есть сварочный аппарат.

При соединении арматуры способом сварки, сварочный шов должен быть в виде минимально затрагивающей тело стержня точки. В противном случае (при глубокой проварке) происходит ослабление сечения. Соответственно происходит ослабление несущей способности каркаса. Это недопустимо!

Расход арматуры при армировании

Обладая точными цифрами, можно правильно подобрать арматуру, толщину плиты, марку и количество бетона. Это в свою очередь позволит сэкономить силы и финансовые средства.

Напомним снова, как бы банально это не было, но не стоит экономить на покупке качественных стройматериалов, особенно, когда дело касается фундамента. В противном случае то может 

сказаться на сроке эксплуатации конструкции, и при ремонте потребуется выложить гораздо больше денег, чем было сэкономлено.

Существуют общепринятые нормы, как рассчитать расход арматурного материала в расчете на 1 кубометр бетонного раствора. При укладке арматура размещается вплотную на поверхности плиты, при этом от края остается 3-5 см.

Расчет на примере плиты 8х8

Точное количество арматуры рассчитывается на примере плиты размером 8х8 метров.

Для устойчивости грунта идеально подойдет стержень арматуры ∅ 10 мм. Как правило, сетка из арматуры выкладывается через шаг до 200 мм. Исходя из этого, не сложно вычислить нужное количество стержней.

Для этого ширина плиты делится на размер шага в метрах и прибавляется 1 прут (8/0,2+1=41). Для получения сетки стержни размещаются в перпендикулярном направлении. Значит, полученный результат нужно умножить на два (41х2=82 стержня).

Важно! При монтаже монолитной плиты требуется укладка двух слове сетки из арматуры сверху и снизу. Следовательно, данные снова умножаем на два (82х2=164 стержня).

Длина стандартного арматурного стержня составляет 6 метров. Исходя из этого, получается следующий расчет: 164х6=984 м.

Слои связаны между собой точками пересечения, количество которых легко вычислить, если количество стержней умножить на этот же показатель (41х41=1681 штук). Арматура в виде сетки укладывается в 5 см от основания плиты.

Толщина монолитной плиты равняется 200 мм. Чтобы произвести соединение, потребуется стержень длиной 0,1 метров.

Для осуществления всех соединений понадобится 0,1х1681=168,1 метров арматурного материала. Итого для проведения строительных работ потребуется 984+168,1=1152,1 метров арматуры, это теперь можно посчитать и в весе, если знать, 

сколько весит один метр арматуры!

. Цифра получится также важной для расчета нагрузок на основания строения.

Практически всегда арматурные стержни продаются в строительных магазинах в килограммах. Один стержень весит в среднем 0,66 кг, значит, потребуется 0,66х1152,1=760 килограмм арматуры.

Инструкция по армированию перекрытия

Чтобы понять, как правильно армировать плиту перекрытия, необходимо рассмотреть несколько важных правил. Главные материалы для выполнения задачи – стальные стержни с рифленой поверхностью из стали класса А4 и бетонная смесь на базе цемента М300, щебня средней фракции и мелкого песка.

В работе пригодятся:

  • Для опалубки – влагостойкая фанера либо доски
  • Для перевязки – отожженная проволока и специальный инструмент
  • Оснастка для гибки заготовок из арматуры
  • Специальные кусачки или болгарка для резки прутьев
  • Все необходимое для создания раствора: измерительные приборы, инструменты, емкости и т.д.

Подготовка к выполнению работ простая и включает такие этапы: выполнение расчетов, составление чертежа и схемы усиления, просчет и закупка строительных материалов, инструмента, нарезка заготовок из стержней, подготовка щитов для опалубки.

Краткий алгоритм работы:

  • Нарезка заготовок из арматуры, связка первого слоя сетки
  • Расположение сетки с зазором 3-4 сантиметра до поверхности опалубки, закрепление вертикальными стержнями
  • Привязка сетки второго слоя, монтаж на объекте
  • Заливка бетоном

Общие рекомендации

  1. при соединении стержней по длине минимальный нахлест составляет 20 диаметров, но не меньше 250 мм;
  2. все зоны, в которых возможен изгиб, в обязательном порядке должны быть усилены;
  3. при выборе между сваркой и вязкой, лучше — второе;
  4. при необходимости использовать стержни разного диаметра, те, которые толще, располагают снизу.

Пример армирования монолитной плиты перекрытия

Рассмотрим, как правильно армировать монолитную плиту на примере перекрытия для строения с габаритами 6х6 м с толщиной железобетонной платформы 0,24 м.

Порядок действий:

  1. Соберите щитовую опалубку.
  2. Герметизируйте щели.
  3. Нарежьте арматуру.
  4. Свяжите двухъярусную решетку с ячейкой 20х20 см.
  5. Установите решетку в опалубке на специальные подставки.

После выполнения указанных операций произведите заливку бетона.

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:

Наименование работ Единицы измерения Цена, руб.
Армирование сплошной сеткой, укладка армоконструкции м2 100
Вязка горизонтальной сетки 1 прут тн 17000
Вязка вертикальной сетки в 1 прут тн 15000
Вязка каркаса тн 9600
Армирование с сеткой 100×100 мм м2 450
Армирование сеткой 100×100 мм, закрепленной основанию м2 570
Армирование сеткой 200×200 мм м2 550
Двухслойное армирование сеткой 200×200 мм м2 930

Земляные работы


Грунт размечают по проектным меркам, увеличивая его периметр на 50 см с каждой стороны для устройства дренажной системы

  • Грунт размечают по проектным меркам, увеличивая его периметр на 50 см с каждой стороны для устройства дренажной системы. При этом стоит помнить, что сама плита должна выступать за стены будущего дома на 10 см с каждой стороны.
  • В грунт вбивают колья и натягивают разметочный шнур. Следует провести и оси будущей плиты.
  • Грунт вынимают из котлована на глубину 60 см. При этом стоит внимательно следить за качеством вынимаемой земли. Если на участке под застройку наблюдается ранний перекоп грунта, то рыхленную землю необходимо снимать слой за слоем до тех пор, пока не дойдёте до нетронутых лопатой слоёв. Здесь по инструкции придётся снять пласты грунта по всему периметру котлована, чтобы полностью выровнять его. После этого дно ямы трамбуют и засыпают песком до проектного уровня котлована. Если этого не сделать и смонтировать фундамент на мягком грунте, то сила давления дома на плиту просто сломает его со временем именно в месте рыхленой почвы.
  • Вокруг проектной площади основания укладывают дренажную систему в виде специальных перфорированных труб с их уклоном в сторону накопительного колодца или центральной ливневки.
  • Затем следует уложить слой щебня толщиной 20 см и тщательно утрамбовать его по принципу укладки песчаной подушки.
  • Теперь монтируем опалубку из качественных деревянных щитов. Их высота должна быть не менее 40 см. А внутренние стенки опалубки желательно зачистить. Опалубку скрепляют болтами, шурупами или саморезами. Снаружи деревянный каркас можно подпереть клиньями для большей устойчивости.

Качество бетона

В процессе производства П-образных плит используют правильно приготовленный бетон, к которому также предъявляются определенные требования. Так, легкий бетон должен демонстрировать плотность в диапазоне 1800-2000 кг/м3 и указанную пористость, тяжелый бетон может иметь плотность в диапазоне 2200-2500 кг/м3.

Отпуск натяжения арматуры выполняется только после того, как бетон достиг нужного уровня прочности (данный параметр обязательно прописывается в проекте). Все компоненты для замеса бетона должны соответствовать установленным в ГОСТе параметрам.

Если П-образные плиты планируется применять на объектах с наличием агрессивной газовой среды, весь процесс производства регламентирует проектная документация, разработанная специально для конструкции на данной территории.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...