Допустимая нагрузка на перекрытие в монолитном доме

Общее описание

Плитами перекрытия называется разновидность железобетонных изделий (ЖБИ), предназначенных для установки в качестве разделителей этажей или формирования потолка при одноэтажном строительстве. Как строительный материал представляют собой плоские блоки со строго заданными геометрическими параметрами и обладают широким спектром положительных эксплуатационных характеристик.

Технология их производства была разработана в середине XX века и за время использования претерпела не так много изменений, при этом за десятилетия эксплуатации материал зарекомендовал себя в качестве простого в работе и надёжного варианта. При условии соблюдения технологий монтажа и использования специальной техники, с помощью плит можно выполнять большие объёмы работ, что является одним из главных преимуществ ЖБИ этой категории.

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.

Сферы применения

Пустотелые плиты активно задействуются при обустройстве перекрытий на стыках между этажами в кирпичных, бетонных и блочных постройках.

Конструкция нашла применение в строительстве многоэтажных помещений и частных жилищ. Железобетонные варианты могут выполнять роль несущих каркасов. При возведении промышленных комплексов используются многопустотные плиты перекрытия.

Еще плиты востребованы для укладки теплотрасс. Они позволяют разместить трубы и спрятать их под слоем земли, сохранив от повреждений.

В зависимости от конструкционных особенностей плиты бывают:

1. Пустотными.
2. Ребристыми.
3. Полнотелыми.
4. Монолитными.
5. Сплошными доборными.
6. Облегченными.

Полнотелые изделия обеспечивают надежную защиту от повреждений и прогибов. При минимальной толщине 160 мм они демонстрируют высокие теплоизоляционные свойства и не боятся агрессивных воздействий.

Пустотные разновидности разрабатываются для возведения построек из кирпичей, бетона и стеновых блоков и устанавливаются между этажами. Поскольку конструкция не является монолитной, ее тепло- и звукоизоляция улучшаются.

Ребристые изделия используются при обустройстве крыш в зданиях промышленного типа. В большинстве случаев их устанавливают в:

1. Складах.
2. Производственных гаражах.
3. Ангарах.

Перечисленные постройки могут не отапливаться и иметь большую площадь.

Плюсом монолитных решений является их прочность, поскольку в процессе производства используется армированный железобетон. Еще они не боятся больших нагрузок и подходят для возведения многоэтажных построек.

Сплошные плиты создаются на основе бетона повышенной плотности, что обуславливает высокие прочностные характеристики и устойчивость к интенсивной эксплуатации.

Облегченный вариант обладает небольшим весом и многопустотной структурой. Его можно применять при возведении помещений с недостаточно прочным основанием. Плита снижает нагрузки на фундамент.

Конструктив и параметры плит

Размеры плит перекрытия

Плита перекрытия — это плоская конструкция, монтируемая по горизонтали и разделяющая этажи между собой. Номинальные габариты равны расстоянию между координационными осями здания, а фактические размеры отличаются. разница между номиналом и фактическими параметрами — это необходимый для монтажа технологический зазор.

Сплошные

Плоская плита с постоянным сечением, нижняя поверхность которой подготовлена под покраску, а верхняя рассчитана под финишную отделку полов. Плита выпускается толщиной 120 мм (марка 1П) и 160 мм (марка 2П).

Многопустотные

Плиты с внутренними пустотами призваны снизить вес конструкции и увеличить звукоизоляцию. Если ГОСТ старого образца предусматривал только толщину 220 мм и две величины диаметра пустот (159 и 140 мм), новый стандарт предлагает расширенный перечень типоразмеров.

• 1ПК: 220/159 – опираются на 2, 3 или 4 стороны;
• 2ПК: 220/140 – так же три варианта опирания;
• 3ПК: 220/127 – варианты опирания те же;
• 4ПК: 260/159 – опираются только по двум сторонам;
• 5ПК: 260/180 – опора на 2 стороны;
• 6ПК: 300/203 – тоже с двухсторонней опорой;
• 7ПК: 160/114 – 2 опоры;
• ПГ: 260 мм, пустоты грушевидные;

Важно! Для плит с опиранием на 2 или 3 ребра, длиной считается сторона, которая не опирается на стены. Для плит с опорой по всему периметру, длиной считается наименьшее ребро в плане.

ЖБИ серии ПБ толщиной 220 мм формуют на стендах методом непрерывного формования. Размер полостей устанавливается техническими условиями.

Ребристые

Плиты с ребрами жесткости и толщиной 300 мм более устойчивы к нагрузкам, чем сплошные или пустотные. С этой целью на внутреннюю арматуру изделий воздействует предварительное напряжение. Благодаря свойству выдерживать повышенные нагрузки ребристые плиты применяют в строительстве общественных и производственных объектов каркасного типа.

Для этих ЖБ изделий применяется ГОСТ 21506 1987 года, последние изменения в стандарт вносились в 2018 году.

Перечень типоразмеров этих изделий не так велик, как у многопустотных плит.

• П1 – 5650х2985 мм;
• П2 – 5650х1485 мм;
• П3 – 5650х935 мм.

Вес плиты зависит от ее габаритов и типа используемого бетона. Например, трехметровая плита при плотности бетона 2500 кг/м3 весит 3,85 т, а при плотности бетона 2000 кг/м3 плита будет легче почти на 800 кг, то есть 3,08 т.

Вышеуказанный ГОСТ применяется только для изделий, толщина которых 300 мм. Технический регламент для производства 400-миллиметровых плит, которые применяются для возведения исключительно промышленных объектов, указаны в стандарте 27215. Остальные типоразмеры изготовлены либо серийно, либо под конкретный проект.

Важно! Сплошные и ребристые плиты могут изготавливаться в монолите, тогда как пустотная плита бывает только сборной.

Особенности и назначение

Разговор про использование панелей перекрытия уместно начать с того, что при нарушении монтажной технологии в них очень быстро возникают проблемы. Периодически сообщают, что в разных местах перекрытия рушатся. Сразу после этого нормально пользоваться строениями становится невозможно.

Плиты или панели перекрытия могут опираться или на колонну, или на наружную стену. В любом случае они располагаются по горизонтали.

Цель использования плит — восприятие нагрузки, оказываемой сверху, с частичным перенесением ее на вертикальные несущие конструкции дома. В большинстве случаев это типовая продукция. Преимуществом готовых плит является:

• надежность;
• комфортность в использовании;
• отсутствие особых требований при использовании;
• задержка паров, газов и воды;
• нулевая опасность воспламенения.

В большинстве случаев накрывающие панели делаются из железобетона. Это составной материал из чисто натуральных компонентов. Современные изделия такого рода соответственно ГОСТ должны переносить плохую погоду и сильные морозы. Важной особенностью качественных блоков является их высокая механическая прочность. Что касается классификации плит, то в основном она исходит из внутреннего строения и методов установки.

Если в панели есть продольные полости, то она может применяться и в жилом, и в промышленном строительстве. По диаметру пустот в поперечнике выделяют такие типы продукции:

• с цилиндрическими каналами 159 мм;
• с круговыми камерами 140 мм (такие плиты изготавливают из тяжелых видов бетона);
• с пустотами 127 мм;
• с круглыми полостями 114 мм.

Разновидности пустотных плит

Кроме стандартных плит ПК, существует еще несколько разновидностей:

• ПБ – плиты, изготавливаемые методом безопалубочного формирования на конвейере. В процессе изготовления применяется особый метод армирования, который позволяет резать плиты без потери их прочности. У ПБ более ровная поверхность, что облегчает отделку полов и потолков.
• ПНО – облегченные плиты, также изготавливаемые без опалубки. Главное отличие от ПБ – меньшая толщина, которая составляет 160 мм.
• НВ – внутренний тип настила с одним рядом предварительно напряженной арматуры.
• НВК – внутренний тип настила, но уже с двумя рядами напряженной арматуры и толщиной 265 мм.

Устройство и узлы опирания плиты

Разница между ПК и ПБ

Плиты перекрытия ПК – классические. Именно их стали изготавливать первыми с пустотами еще в советское время. ПБ – плита перекрытия нового поколения, но тоже пустотная. Основную разницу между ними составляет способ производства.

Пустотные плиты ПК и ПБ

Технология изготовления плит ПК:

1. В металлическую опалубку укладывают арматуру.
2. Производят бетонирование металлической формы.
3. Для удаления пузырьков воздуха производят вибрацию всей формы.
4. Далее ее помещают в специальную камеру для сушки в течение 6-7 часов.
5. По окончании готовую плиту извлекают и складируют.

Главное отличие в изготовлении плит ПБ – отсутствие опалубки, откуда и название способа – безопалубочный. Этапы производства следующие:

1. По всему стенду подогреваемой площадки натягивают тонкие тросы.
2. Формовочная машина проходит над этим место и оставляет за собой полосу бетонного раствора.
3. Сверху плиту-полуфабрикат покрывают пленкой (длина заготовки может достигать 190 м).
4. Производят сушку изделий.
5. По окончании заготовку режут на размеры, нужные заказчику.

Пустотная плита перекрытия ПБ

Благодаря особому способу производства ПБ можно резать под углом 30-90°. От этого их несущая способность никак не изменится. По ГОСТу размеры пустотных плит перекрытия ПК влияют на технологию их изготовления. При длине от 4,2 м такие конструкции нельзя резать. Это обусловлено тем, что на концах изделий располагаются особые упоры преднапрягаемой арматуры. При резке пустотных плит перекрытия приходится вместе с концом обрезать и эти упоры, а они отвечают за несущую способность конструкции.

В то же время у плит ПБ нет монтажных петель, что усложняет и удорожает их монтаж. Пустотные отверстия нельзя использовать для зацепки, поскольку это может привести к разрушению торца, и тогда крюк вырвется. Поэтому установка осуществляется только с применением специальных траверс.

Траверсы для монтажа плит ПБ

Выбор между плитами ПБ и ПК осуществляется конкретно для каждого строящегося объекта, исходя из особенностей планировки и бюджета. Разница между характеристиками пустотных плит перекрытия ПК и ПБ представлена в таблице.

Конструктивные особенности

Железобетонные изделия обладают свойствами сразу двух материалов – металла и бетона, что делает их идеальной строительной конструкцией, используемой в самых разных сферах. Бетон берет на себя сжимающие нагрузки, металл выдерживает легко растяжение. В строительстве нагрузка на перекрытия воздействует в направлении вертикально вниз и распределяется, как правило, равномерно по площади. Определяется нагрузка собственным весом и всеми конструкциями, предметами, людьми, пребывающими в помещении.

Армировка плиты перекрытия, схема которой может быть самой разной, работает на изгиб и выполняется для восприятия этой нагрузки. Обычно прокладывают две сетки арматуры (нижний слой и верхний), располагая пруты поперек и вдоль пролета. Минимальный шаг стержней (расстояние между параллельными прутами) определяется в чертеже, обычно для индивидуального жилого строительства он составляет 15-20 сантиметров.

В толще бетона сетка должна быть расположена на расстоянии 20-25 миллиметров от поверхности. Пруты перевязывают между собой во всех пересечениях вязальной проволокой, иногда используют для сооружений готовую сетку. Сваривают редко, так как есть вероятность разрывов в местах соединения.

Между нижним и верхним слоями сетки устанавливают вертикальные фиксаторы, которые помогают выдерживать единое расстояние между сетками. Разделители бывают разными, их шаг должен быть одинаковым на всей площади.

Края перекрытия усиливают дополнительной арматурой – Г и П-образными элементами, в особенности в местах опирания. Если же плита опирается по всему контуру, усиление делают, соответственно, по всему периметру. Верхняя часть упрочнения работает на сжатие, нижняя – на растяжение, беря на себя основную нагрузку. Поэтому для обустройства нижнего слоя сетки выбирают толстые стержни, а вот для верхней подойдет минимальный диаметр арматуры в плите перекрытия.

Многое в расчетах зависит от величины пролетов – их не советуют делать больше 6 метров. Если расстояние между опорами больше, над самой опорой усиливают верхний слой сетки, между опорами в средине – усиливают нижний слой арматуры.

Прутья арматуры должны быть неразрывными: нахлест должен составлять минимум 40 х диаметр арматуры: так, если диаметр стержня составляет 15 миллиметров, нахлест выполняют в 60 сантиметров. Плиты перекрытия выполняют с использованием горячекатанной стальной арматуры класса А3, диаметром 8-14 миллиметров.

Общие правила такие: для жилого помещения с пролетом не более 6 метров, независимо от соотношения сторон, рекомендуют плиту выполнять толщиной 20 сантиметров, шаг арматуры 20 на 20 сантиметров, диаметр прутков нижнего слоя 12 миллиметров, верхнего – 8.

Прислонение плит

Укладывать плиты перекрытия можно только после создания и подписания схемы или проекта постройки, по которой производится раскладка конструкций. Все комплектующие следует подбирать таким образом, чтобы их опирание на стену из кирпича или керамзита было обеспечено максимально плотно. К тому же следует исключить возможные разрывы по ширине.

Минимальные показатели опирания:

• 7 см для изделий, чья длина составляет не более 4 м;
• 9 см для изделий, чья длина превышает отметку в 4 м.

Оптимальным показателем опирания на стену является отметка в 12 см, ее и придерживаются все конструктора и проектировщики покрытий. Эта величина является своеобразной гарантией надежности в случае, если в ходе установки были выявлены несущественные отклонения. Касательно несущих стен следует продумать заранее, так как расстояния между ними должно быть достаточно для укладки используемых плит.

Для расчета необходимого расстояния необходимо взять стандартную длину плит и вычесть 24 см. При использовании серии ПБ или ПК следует использовать лишь опоры по коротким сторонам, не просчитывая промежуточные точки опоры.

Некоторые нюансы

Есть примечание к значениям в таблице, пример которой содержится в материале. Если сбор нагрузок для расчета выполняется не профессиональными проектировщиками, рекомендуется занижать значения сжатой зоны ER приблизительно в 1,5 раза.

Дальнейший расчет будет производиться с учетом a = 2 см, где a – расстояние от низа балки до центра поперечного сечения арматуры.

При E меньше/равно ER и отсутствии арматуры в сжатой зоне бетонную прочность следует проверять согласно следующей формуле:

Физический смысл данной формулы несложен. Любой момент может быть представлен в виде действующей силы с некоторым плечом, следовательно, для бетона понадобится соблюдать вышеприведенное условие.

Проверка прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой с учетом E меньше/равно ER производится согласно формуле: M

Суть данной формулы следующая: по расчетам арматура должна выдержать нагрузку такую же, как и бетон, потому как на арматуру будет действовать такая же сила с таким же плечом, как и на бетон.

Плиты перекрытия с разными несущими способностями, от 400 кг/м2 до 2300 кг/м2.

Примечание по этому поводу. Подобная расчетная схема, которая предполагает плечо действия силы (h0 – ), дает возможность довольно легко и просто определить основные параметры поперечного сечения согласно формулам, которые будут приведены ниже. Однако стоит понимать, что подобная расчетная схема вовсе не единственная.

Расчет может быть произведен относительно центра тяжести сечения, которое было приведено. В отличие от металлических и деревянных балок, рассчитывать железобетон по предельным растягивающим либо сжимающим напряжениям, которые возникают в нормальном (поперечном) сечении балки из железобетона несколько сложно.

Железобетон является композитным и очень неоднородным материалом. Однако и это еще не все. Многочисленные экспериментальные данные сообщают о том, что предел прочности, текучести, модуль упругости и другие различные механические характеристики имеют несколько значительный разброс. К примеру, при определении бетонного предела прочности на сжатие одинаковые результаты не будут получаться даже тогда, когда образцы изготавливаются из смеси бетона одного замеса.

Связано это с тем, что прочность бетона будет зависеть от большого количества различных факторов: качества (степени загрязненности в том числе) и крупности заполнителя, способа уплотнения смеси, активности цемента, различных технологических факторов и так далее. Обращая внимание на случайную природу данных факторов, естественно считать предел бетонной прочности случайной величиной.

Высота сжатой зоны бетона при отсутствии в ней арматуры может определяться по следующей формуле:

y = Rs*As / Rb*b.

Для того, чтобы определить сечение арматуры, прежде всего необходимо определить коэффициент am:

am = M / Rb*b*h0^2.

Арматура в сжатой зоне не требуется при am

В случае, если арматура в сжатой зоне отсутствует, сечение арматуры необходимо определять согласно следующей формуле:

As = Rb * b * h0 (1 – корень кв.(1 – 2am)) * l * Rs.

Комментариев:

• Основные характеризующие моменты
• Как рассчитать нагрузку правильно
• Расчет точечной нагрузки
• Несколько дополнительных сведений
• Несколько полезных рекомендаций

Отделочный материал выбирается по принципу, какую нагрузку выдерживает плита перекрытия. Этот показатель будет влиять на обустройство крыши здания. В основном, когда строится любое здание или объект, в первую очередь соблюдается жесткость каркаса, его устойчивость. Все эти характеристики напрямую зависят от прочности создаваемого перекрытия.