Расчет пустотной плиты перекрытия пример

Прогибы

Прогиб ЖБ плиты, допустимый показатель которого согласно строительным нормам может достигать 6 см, в ряде случаев не считается браком (в соответствии со СНиП 2.01.07-85) и возникает в процессе производства, монтажа или интенсивной эксплуатации плиты перекрытия.

Если прогиб не классифицируется как производственный брак, причинами его возникновения могут стать:

• смещение арматуры;
• недостаточная жесткость конструкций;
• повышенное содержание цемента в бетонной смеси;
• перегрузки перекрытий;
• снижение прочности материала в зоне сжатия.

В случае обнаружения прогиба плиты в процессе ее эксплуатации мы настоятельно рекомендуем сразу же принять меры по усилению перекрытия.

Отличия пустотных плит перекрытий ПК и ПБ

В последние годы на смену введенным в оборот еще в советское время приходят изделия нового поколения — пустотные стендовые панели безопалубочного формования марки ПБ (или ППС в зависимости от проекта).

Если железобетонные плиты ПК изготавливаются по чертежам серии 1.141-1, то единого документа, на основании которого выпускают стендовые панели, нет. Обычно заводы используют рабочие чертежи, предоставленные поставщиками оборудования. Например, серия 0-453-04, ИЖ568-03, ИЖ 620, ИЖ 509-93 и ряд других.

Мы свели основные различия между плитами ПК и ПБ в одну таблицу.

элемента

Для изгибаемых элементов, армированных стержневой арматурой, ширина раскрытия трещин определяется по формуле:

Где ц1
при длительном действии нагрузки – 1.4, при кратковременном – 1;

ц2
=0.5 для арматуры периодического профиля;

ц3
=1 для изгибаемых элементов;

уs
– напряжение в продольной растянутой арматуре, определяемое по формуле:

Где М – момент от нагрузок, учитываемых в расчете;

zs
– расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне элемента. Для элементов тавровой формы значение zs
может быть принято равным:

ls
– базовое расстояние между смежными нормальными трещинами:

Значение lb
должно быть не менее 10 см и не более 40 см. Принимаем lb
=40 см.

Где Аbt
– площадь сечения растянутой зоны бетона.

шs
– коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами:

Непродолжительная ширина раскрытия трещин:

Где аcrc1
– ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянной и временной длительной нагрузок;

аcrc2
– от непродолжительного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок;

аcrc3
– от непродолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок.

Допустимая ширина раскрытия трещин 0.3 мм – непродолжительная и 0.2 мм – продолжительная.

Первый этап определение расчетной длины плиты

Плита перекрытия может быть абсолютно любой длины, а вот длину пролета балки уже необходимо высчитывать отдельно.

Реальная длина может быть абсолютно любой, а вот расчетная длина, выражаясь другими словами, пролет балки (в данном случае плиты перекрытия) — совсем другое дело. Пролетом является расстояние между несущими стенами в свету. Это длина и ширина помещения от стенки до стенки, следовательно, определить пролет довольно просто. Следует измерить рулеткой либо другими подручными средствами данное расстояние. Реальная длина во всех случаях будет большей.

Железобетонная монолитная плита перекрытия может опираться на несущие стенки, которые выкладываются из кирпича, камня, шлакоблоков, керамзитобетона, пено- либо газобетона

В подобном случае это не очень важно, однако в случае, если несущие стенки выкладываются из материалов, которые имеют недостаточную прочность (газобетон, пенобетон, шлакоблок, керамзитобетон), также необходимо будет выполнить сбор некоторых дополнительных нагрузок.

Данный пример содержит расчет для однопролетной плиты перекрытия, которая опирается на 2 несущих стенки. Расчет плиты из железобетона, которая опирается по контуру, то есть на 4 несущих стенки, или для многопролетных плит рассматриваться в данном материале не будет.

Чтобы то, что было сказано выше, усваивалось лучше, следует принять значение расчетной длины плиты l = 4 м.

Расчет по прочности сечения, нормального к продольной оси плиты

При расчете по
прочности расчетное поперечное сечение
плиты принимается тавровым с полкой в
сжатой зоне.

При расчете
принимается вся ширина верхней полки
,
так как

где l
– конструктивный размер плиты.

Положение границы
сжатой зоны плиты определяется согласно:

;

Следовательно,
граница сжатой зоны проходит в полке и
расчет плиты ведется как для прямоугольного
сечения с размерами
иh.

Должно
выполняться условие

Граничная
относительная высота сжатой зоны
определяется по формуле:

;

где—
относительная
деформация арматуры растянутой зоны,
вызванная внешней
нагрузкой при достижении в этой арматуре
напряжения, равного Rs;

—
относительная
деформация сжатого бетона при напряжениях,
равных R6
принимаемая
равной 0,0035.

Для
арматyры c условным пределом текучести
значение
,определяетсяпо
формуле:

;

—
предварительное напряжение в арматуре
с учетом всех потерь и коэффициентом
=
0,9.

Предварительное
напряжение арматуры

принимают не более 0,9
для горячекатаной и термомеханически
упрочненной арматуры (А600) и не более
0,8для холоднодеформированной арматуры
и арматурных канатов (2.2.3.1 ).

Принимаем

= 0,8= 0,8*600 = 480 МПа.

При проектировании
конструкций полные cyммapныe потери
следует

принимать не менее
100 МПа (п. 2.2.3.9 ),

= 100 МПа;

При определении

:
=0.9*480-100
= 332 МПа

;

Площадь
сечения арматуры определяем по формуле:

;

—
коэффициент условий работы

Принимаем
6Ø10 А600;
см2

Напрягаемые
стержни должны располагаться симметрично
и расстояние между ними должно быть не
более 400 мм при h>
150 мм.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

10.1. При расчете строительных конструкций по прогибам (выгибам) и перемещениям должно быть выполнено условие

(25)

где f — прогиб (выгиб) и перемещение элемента конструкции (или конструкции в целом), определяемые с учетом факторов, влияющих на их значения, в соответствии с пп. 1-3 рекомендуемого приложения 6;

fu — предельный прогиб (выгиб) и перемещение, устанавливаемые настоящими нормами.

Расчет необходимо производить исходя из следующих требований:

а) технологических (обеспечение условий нормальной эксплуатации технологического и подъемно-транспортного оборудования, контрольно-измерительных приборов и т.д.);

б) конструктивных (обеспечение целостности примыкающих друг к другу элементов конструкций и их стыков, обеспечение заданных уклонов);

в) физиологических (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях);

г) эстетико-психологических (обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций, предотвращение ощущения опасности).

Каждое из указанных требований должно быть выполнено при расчете независимо от других.

Ограничения колебаний конструкций следует устанавливать в соответствии с нормативными документами п. 4 рекомендуемого приложения 6.

10.2. Расчетные ситуации, для которых следует определять прогибы и перемещения, соответствующие им нагрузки, а также требования, касающиеся строительного подъема, приведены в п. 5 рекомендуемого .

10.3. Предельные прогибы элементов конструкций покрытий и перекрытий, ограничиваемые исходя из технологических, конструктивных и физиологических требований, следует отсчитывать от изогнутой оси, соответствующей состоянию элемента в момент приложения нагрузки, от которой вычисляется прогиб, а ограничиваемые исходя из эстетико-психологических требований — от прямой, соединяющей опоры этих элементов (см. также п. 7 рекомендуемого приложения 6).

10.4. Прогибы элементов конструкций не ограничиваются исходя из эстетико-психологических требований, если не ухудшают внешний вид конструкций (например, мембранные покрытия, наклонные козырьки, конструкции с провисающим или приподнятым нижним поясом) или если элементы конструкций скрыты от обзора. Прогибы не ограничиваются исходя из указанных требований и для конструкций перекрытий и покрытий над помещениями с непродолжительным пребыванием людей (например, трансформаторных подстанций, чердаков).

Примечание. Для всех типов покрытий целостность кровельного ковра следует обеспечивать, как правило, конструктивными мероприятиями (например, использованием компенсаторов, созданием неразрезности элементов покрытия), а не повышением жесткости несущих элементов.

10.5. Коэффициент надежности по нагрузке для всех учитываемых нагрузок и коэффициент динамичности для нагрузок от погрузчиков, электрокаров, мостовых и подвесных кранов следует принимать равными единице.

Коэффициенты надежности по ответственности необходимо принимать в соответствии с обязательным приложением 7.

10.6. Для элементов конструкций зданий и сооружений, предельные прогибы и перемещения которых не оговорены настоящим и другими нормативными документами, вертикальные и горизонтальные прогибы и перемещения от постоянных, длительных и кратковременных нагрузок не должны превышать 1/150 пролета или 1/75 вылета консоли.

3 Расчет прочности сечений ригеля

Расчет выполняем для ригеля среднего пролета. Высота ригеля задана и равна 800 мм. Сечение ригеля рассматриваем как прямоугольное 300*800 мм; площадь консольных свесов в расчет не вводят, так как они расположены близко к середине высоты ригеля, т.е. вне сжатой зоны. Рабочая высота h0
=0.9∙h=720 мм, а=80 мм, b=475 мм.

Граничная относительная высота сжатой зоны:

Где щ=б-0.008∙Rb
=0.85-0.008∙11.5=0.758; уsR
=365 МПа.

Площадь поперечного сечения продольной рабочей (нижней) арматуры среднего пролета:

о=0.165˂оR
=0.62; з=0.918

По сортаменту подбираем 4х18 А-400 Аs
=10.18 см2
.

Площадь поперечного сечения продольной рабочей арматуры над опорами в среднем пролете:

о=0.19˂оR
=0.62; з=0.904

По сортаменту подбираем 2х28 А-400 Аs
=12.32 см2
.

Площадь поперечного сечения рабочей арматуры в верхней зоне ригеля в пролете:

о=0.03˂оR
=0.62; з=0.985

По сортаменту подбираем (с запасом) 2х16 А-400 Аs
=4.02 см2
.

Схема расположения продольной рабочей арматуры среднего ригеля приведена на рис. 9.

Минимальная поперечная сила, которая может быть воспринята бетоном наклонного сечения:

Это меньше поперечных сил на всех опорах. Расчет продолжаем:

Величина проекции наиболее опасного наклонного сечения на ось элемента у средних опор:

Для расчета наклонных сечений у всех опор принимаем С=138 см. Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Это меньше значений поперечных сил у всех опор. Необходим расчет поперечной арматуры.

По условиям сварки принимаем поперечные стержни ⌀8 А-400.

Поперечная сила, воспринимаемая хомутами у крайней опоры:

Поперечная сила, воспринимаемая хомутами у первой промежуточной опоры слева:

Поперечная сила, воспринимаемая хомутами у средних опор:

Требуемые погонные усилия в хомутах у средних опор:

Шаг поперечной арматуры у средних опор:

По конструктивным требованиям шаг поперечной арматуры не должен превышать:

на приопорных участках

и в средней части ригеля.

Окончательно шаг поперечной арматуры принимаем для среднего ригеля: на приопорных участках, равных 1.4 м, S=20 см. В средней части S=60 см. Схемы расположения поперечной арматуры приводятся на рис. 10.

Прочность по cжатой полосе между наклонными трещинами проверяем из условия:

Где цw1=1+5∙б∙мw
≤1.3

Для средних опор:

Прочность по сжатой полосе обеспечена для наклонных сечений у всех опор.

3 Расчет наклонных сечений к продольной оси элемента на действие поперечной силы между наклонными трещинами

Рисунок
5.3.1- Схема для определения поперечной
силы между наклонной трещиной

Бетон
между трещинами находится в условиях
плоского напряженного состояния. На
него действуют продольные и поперечные
силы возникающие в хомутах.

Для
железобетонных элементов с поперечной
арматурой должно выполняться следующие
условие обеспечивающие прочность по
сжатому бетону:

(5.1)

где
—
расчетная поперечная сила в сечении у
опоры;

—
коэффициент учитывающий вид и интенсивность
армирования;

;
(5.2)

где
-коэффициент,равный
5,при хомутах,расположенных нормально
к продольной оси;

n1—
отношение модулей упругости арматуры
и бетона;

;

(5.3)

;

(5.4)

где

— площадь ветвей хомутов расположенных
в одной плоскости ;

b—
ширина ребра балки;

Sw—
расстояние между хомутами по нормали
к ним;

—
коэффициент учитывающий влияние
прочности бетона;

,
(5.5)

Принимаем
хомуты Ø16 S400:

;

;

;

;

Условие

выполняется.

Определение нагрузок

Состав перекрытия показан на рис.2.1.

Рис.3.1Состав перекрытия

Определение нагрузок на 1м2перекрытия приведено в таблице 3.1

Таблица 3.1Нагрузки на 1м2перекрытия

При номинальной ширине
панели 1,5 м погонные нагрузки (при
на 1 м длины составят, Н/м:

g=
gd1·1,5
= 4,783·1,5
= 7.175 кН/м – постоянная расчётная;

q=
qd1·1,5
= 2,138·1,5 = 3,207 кН/м – переменная расчётная.

При расчёте плиты по
предельным состояниям первой
группы составляем следующие сочетания
нагрузок:

– первое основное сочетание

– второе основное сочетание

Для дальнейших расчетов принимаем
первое сочетание, как наиболее
неблагоприятное.

При номинальной ширине
панели 1,5 м погонные нагрузки (при
на 1 м длины составят, Н/м:

g=
gd1·1,5
= 3,543·1,5 = 5.315 кН/м – постоянная расчётная;

q=
qd1·1,5
= 1,425·1,5 = 2,138кН/м – переменная расчётная.

При расчёте плиты по
предельным состояниям второй
группы составляем следующие сочетания
нагрузок:

– нормативное (редкое) сочетание

–частое сочетание

–практически постоянное сочетание

8 Расчет прогиба плиты

плита трещина арматура ригель

Так как деформации плиты ограничиваются эстетическими соображениями, расчет прогиба плиты проводим на действие постоянных и длительных нагрузок.

Эксцентриситет продольной силы:

Где Ntot
=P2
=167242.1 Н.

Коэффициент, характеризующий неравномерность деформации растянутой арматуры:

Плечо внутренней пары сил Z1
=39.5 см.

Величина площади сжатой зоны бетона:

Кривизна оси при изгибе:

Прогиб от действия длительной и постоянной нагрузок:

Допустимый прогиб равен 2.5 см. Прогиб плиты от действия длительной и постоянной нагрузок менее допустимого.

Бетон ригеля тяжелый класса В20. Рабочая продольная и поперечная арматура без предварительного напряжения класса А-400. Пролет среднего ригеля принимаем равным расстоянию между гранями колонн 5.65 м (рис. 5), пролет крайнего ригеля равным расстоянию от грани колонны до центр опоры на стене 5.6 м (рис. 5). Сечение колонн принимаем 40*40 см, заделку ригеля в стену – 30 см, центра опоры посередине опорной площадки. Расчетный ригель – средний.

Рисунок 5

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ПРОГИБЫ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ, ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ И ОПОР КОНВЕЙЕРНЫХ ГАЛЕРЕЙ ОТ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ, КРЕНА ФУНДАМЕНТОВ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

10.13. Горизонтальные предельные перемещения каркасных зданий, ограничиваемые исходя из конструктивных требований (обеспечение целостности заполнения каркаса стенами, перегородками, оконными и дверными элементами), приведены в табл. 22. Указания по определению перемещений приведены в п. 9 рекомендуемого приложения 6.

10.14. Горизонтальные перемещения каркасных зданий следует определять, как правило, с учетом крена (поворота) фундаментов. При этом нагрузки от веса оборудования, мебели, людей, складируемых материалов и изделий следует учитывать только при сплошном равномерном загружении всех перекрытий многоэтажных зданий этими нагрузками (с учетом их снижения в зависимости от числа этажей), за исключением случаев, при которых по условиям нормальной эксплуатации предусматривается иное загружение.

Крен фундаментов следует определять с учетом ветровой нагрузки, принимаемой в размере 30 % нормативного значения.

Для зданий высотой до 40 м (и опор конвейерных галерей любой высоты), расположенных в ветровых районах I-IV, крен фундаментов, вызываемый ветровой нагрузкой, допускается не учитывать.

Таблица 22

_____________

Обозначения, принятые в табл. 22:

h — высота многоэтажных зданий, равная расстоянию от верха фундамента до оси ригеля покрытия;

hs — высота этажа в одноэтажных зданиях, равная расстоянию от верха фундамента до низа стропильных конструкций; в многоэтажных зданиях: для нижнего этажа — равная расстоянию от верха фундамента до оси ригеля перекрытия; для остальных этажей — равная расстоянию между осями смежных ригелей.

Примечания: 1. Для промежуточных значений hs (по поз. 3) горизонтальные предельные перемещения следует определять линейной интерполяцией.

2. Для верхних этажей многоэтажных зданий, проектируемых с использованием элементов покрытий одноэтажных зданий, горизонтальные предельные перемещения следует принимать такими же, как для одноэтажных зданий. При этом высота верхнего этажа hs принимается от оси ригеля междуэтажного перекрытая до низа стропильных конструкций.

3. К податливым креплениям относятся крепления стен или перегородок к каркасу, не препятствующие смещению каркаса (без передачи на стены или перегородки усилий, способных вызвать повреждения конструктивных элементов); к жестким — крепления, препятствующие взаимным смещениям каркаса, стен или перегородок.

4. Для одноэтажных зданий с навесными стенами (а также при отсутствии жесткого диска покрытия) и многоэтажных этажерок предельные перемещения допускается увеличивать на 30 % (но принимать не более hs/150).

10.15. Горизонтальные перемещения бескаркасных зданий от ветровых нагрузок не ограничиваются, если их стены, перегородки и соединяющие элементы рассчитаны на прочность и трещиностойкость.

10.16. Горизонтальные предельные прогибы стоек и ригелей фахверка, а также навесных стеновых панелей от ветровой нагрузки, ограничиваемые исходя из конструктивных требований, следует принимать равными l/200, где l — расчетный пролет стоек или панелей.

10.17. Горизонтальные предельные прогибы опор конвейерных галерей от ветровых нагрузок, ограничиваемые исходя из технологических требований, следует принимать равными h/250, где h — высота опор от верха фундамента до низа ферм или балок.

10.18. Горизонтальные предельные прогибы колонн (стоек) каркасных зданий от температурных климатических и усадочных воздействии следует принимать равными:

hs/150 — при стенах и перегородках из кирпича, гипсобетона, железобетона и навесных панелей,

hs/200 — при стенах, облицованных естественным камнем, из керамических блоков, из стекла (витражи), где hs — высота этажа, а для одноэтажных зданий с мостовыми кранами — высота от верха фундамента до низа балок кранового пути.

При этом температурные воздействия следует принимать без учета суточных колебаний температур наружного воздуха и перепада температур от солнечной радиации.

При определении горизонтальных прогибов от температурных климатических и усадочных воздействий их значения не следует суммировать с прогибами от ветровых нагрузок и от крена фундаментов.

1 Компоновка плиты перекрытия

Рисунок
4 – Основные
размеры плиты в плане

Рисунок
5 – Поперечное
сечение плиты

Рисунок
6 – Сечение
и конструктивные размеры поперечного
ребра

Основные
габариты плиты: номинальную ширину и
высоту принимаем по результатам сравнения
вариантов – 6000×1500
мм. Полная высота ребра (вместе с толщиной
полки) принята h=l/20=6000/20=300мм.
В соответствии с конструктивным решением
типовых плит ширину ребер понизу
принимаем равной 85 мм из условия
обеспечения требуемой толщины защитного
слоя бетона; ширина ребер поверху 100мм
из условия наклона к вертикали грани
ребра 1:10. В местах сопряжения ребер с
верхней полкой устраиваем закругления
радиусом не менее 50мм (для снижения сил
сцепления при распалубке). Расстояние
от нижней грани ребра до центра тяжести
напрягаемой арматуры принимаем 30мм.

Фактическая
длина плиты 6000-40=5960 мм, где 40мм – ширина
конструктивного зазора между торцами
плит. Первое поперечное ребро для
удобства пропуска колонн устанавливаем
на расстоянии 280мм от торца (рисунок 4).
Шаг поперечных ребер принимают по
возможности равным ширине плиты. При
отношении сторон полки 1:1 получаем
наименьшее значение изгибающего момента,
действующего на полку плиты, а
следовательно, и наименьшую толщину
полки.

Плита
изготавливается агрегатно-поточным
методом; натяжение арматуры производим
механическим способом на упоры формы.

Передаточная
прочность бетона Rbp=0,5.30=15Мпа.

Напряженно-деформированное
состояние ребристой плиты в целом имеет
сложный характер, поэтому в практических
расчетах плиту расчленяют на отдельные
элементы: полку, продольные и поперечные
ребра и рассчитывают их как самостоятельные
элементы.

Расчётные характеристики материалов

В качестве рабочей принята стержневая
арматура класса S800 с
натяжением на упоры; полки панели
армируются сварными сетками из проволоки
классаS500. Бетон панели
принят классаC 25/30.
Средняя относительная влажность воздуха
принята не менее 60%. Коэффициент
безопасности по ответственности γn=
0,95. Класс среды по условиям эксплуатации
ХС1. Марка бетонной смеси по
удобоукладываемости П1. Бетон подвергнут
тепловой обработке.

Характеристики бетона C /:

– гарантированная прочность
бетона

– нормативное сопротивление
бетона осевому сжатию

– средняя прочность бетона
на осевое сжатие

– средняя прочность
бетона на осевое растяжение

– модуль упругости
бетона

– расчетное сопротивление
бетона осевому сжатию

где c– коэффициент безопасности по бетону,
принимается по
п. 6.1.2.11:

1,5 –для железобетонных и предварительно
напряжённых конструкций;

– расчетное сопротивление
бетона осевому растяжению

– средняя прочность
бетона на осевое растяжение

Характеристики напрягаемой
арматуры класса S800:

– нормативное сопротивление

– расчетное
сопротивление напрягаемой арматуры по
п. 6.2.2.3 составит

где s– коэффициент безопасности по арматуре,
принимается по
п. 6.2.2.3 :

1,25 – для напрягаемой арматуры класса
S800;

– модуль упругости стержневой
арматуры

Характеристики ненапрягаемая арматура
класса S500:

– нормативное сопротивление

– расчетноесопротивление для
проволоки

– расчетное
сопротивление поперечной арматуры
(сварной каркас)

Здесь s1= 0,8 – коэффициент условий работы
поперечной арматуры, учитывает
неравномерность распределения напряжений
по длине стержня;

s2= 0,9
– то же, учитывает возможность хрупкого
разрушения сварного соединения.
Принимаются по п.6.2.1.3

3 Расчет элементов плиты по прочности

2.3.1 Расчет полки плиты

Армирование полки проводим по принятой схеме армирования, принимая h=5 см (толщина полки), h0
=3.5 см.

з=0.987

В качестве рабочей арматуры выбираем арматуру класса Вр-ǀ, Rs
=365 МПа.

Схема расположения арматурных сеток приводится на рис. 4.

По ГОСТ 8487-81 принимаем:

Сетку С-2 подбираем с рабочей арматурой в поперечном направлении;

С-1 – 3 Вр-ǀ-100/3 Вр-ǀ-100, Аs
=0.71/0.71 см2
;

С-2 – 4 Вр-ǀ-150/3 Вр-ǀ-250, Аs
=0.75 /0.28 см2
.

2.3.2 Расчет поперечного ребра

Поперечное ребро рассчитываем как изгибаемый элемент таврового сечения с одиночной арматурой. Расчетное сечение приводится на рис. 2.

Рисунок 2. – расчетное сечение поперечного ребра

Параметры сечения:

· hf
=50 мм=5 см – высота сечения полки;

· h=250 мм=25 см – фактическая высота ребра;

· b=0.5∙(100+50)=75 мм=7.5 см – ширина ребра;

· ширина полки:

Где b – ширина ребра по верху.

з=0.995, о=0.01

Нейтральная ось проходит в полке.

В качестве рабочей продольной арматуры принимаем арматуру класса А-400 (предполагая диаметр стержней 6-8 мм), Rs
=355 МПа:

По сортаменту подбираем стержни рабочей продольной арматуры поперечного ребра — 8 мм, Аs
=0.503 см2
.

Необходимость расчета поперечной арматуры проверяем из условия Q˂QB
, Где Q= Н – внешняя поперечная сила.

Минимальная поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Где

Поперечную арматуру назначаем по конструктивным соображениям. Диаметр – минимальным по условиям сварки –3Вр-ǀ. Шаг поперечной арматуры на приопорном участке S=h/2=250/2=125 мм˂150 мм. Принимаем 125 мм. В средней части ребра S=3∙h/4=3∙250/4=187.5=188 мм. Принимаем 180 мм.

Для расчета плиты в продольном направлении приводим ее сечение к расчетному (рис. 3).

Рисунок 3. – действительное и расчетное сечение плиты

Размеры сечения:

bf
=144.5 см – ширина плиты по верху; hf
=5 см – толщина полки; h=45 см – высота плиты;

b=2∙(10+8.5)/2=18.5 см – средняя суммарная ширина ребер.

Величину предварительного напряжения продольной рабочей арматуры принимаем: σsр
=0.6∙Rsn
=0.6∙785=471 МПа.

Длина напрягаемого стержня: lст
=555+25=580 см=5.8 м.

Возможное отклонение предварительного напряжения:

Проверяем выполнение условий:

Условия удовлетворяются, следовательно, величина предварительного напряжения находится в допустимых пределах.

Предельное отклонение предварительного напряжения:

Где Пр
=2 – количество напрягаемых стержней (по одному в ребре).

Граничная относительная высота сжатой зоны:

Где еs,el
– относительная деформация растянутой арматуры, при напряжениях, равных Rs
;

Еb,ult
– относительная деформация сжатого бетона, при напряжениях, равных Rb
, принимаемая равной 0.0035.

Коэффициент, характеризующий относительную высоту сжатой зоны:

Где h0
=h-2=45-3=42 см.

о=0.024, з=0.988.

Условие о≤оR
удовлетворяется.

Высота сжатой зоны:

Следовательно, расчет сечения может производиться как прямоугольного с шириной сечения 144.5 см.

Коэффициент условий работы высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести.

Где з1
=1.15 – для арматуры класса Ат-800.

Площадь поперечного сечения продольной рабочей арматуры:

По сортаменту подбираем 2-18 Ат-800 с площадью поперечного сечения Аsp
=5.09 см2
.

Для расчета сечений, наклонных к продольной оси, определяем коэффициенты, характеризующие работу сечения:

Где Р2
=0.7∙Аsp
∙уsp
=0.7∙5.09∙471∙100=167817.3

Н – усилие предварительного напряжения.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном (минимальная):

Где цb3
=0.6 для тяжелого бетона.

Расчет необходимо продолжить.

Где цb2
=2 для тяжелого бетона.

Принимаем С=84 см.

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

Поперечная арматура по расчету не требуется. Конструктивно принимаем поперечную арматуру 4 Вр-ǀ с шагом:

На приопорных участках:

В средней части:

Прочность по наклонной полосе между трещинами проверяем из условия:

Где цw1=1+5∙б∙мw
≤1.3

Прочность наклонной полосы между трещинами обеспечена.

Нагрузка на пустотные плиты перекрытия

На практике часто встает вопрос, какую нагрузку способна нести железобетонная пустотная плита перекрытия, не сломается ли она от того или иного напряжения.

В любом случае на нее не должна опираться несущая стена. Капитальные (несущие) стены могут опираться строго либо на фундаментные блоки, либо на такие же стены нижних этажей.

Там где панель нахлестывается на несущую стену, она дополнительно укрепляется – с торцов отверстия пустот заливаются бетоном, а по бокам не рекомендуется делать нахлест более чем на 100 мм, т.е. до 1-ой пустоты.

Нагрузка может быть распределенная или точечная. Для распределенной нагрузки все просто – высчитать площадь плиты в м2, умножить на нагрузку согласно маркировки (как правило это 800 кг/м2) и вычесть собственный вес плиты. Так для ПК 42-12-8 имеем площадь = 5м2. Умножаем на 800 = 4 тн. И вычитаем собственный вес = 1,53 тн. Оставшиеся 2,5 тонны и будут допустимой распределенной нагрузкой. Можно, для примера, залить ее бетонной стяжкой в 20 см.

Для точечных нагрузок привести аналогичный расчет затруднительно, так как несущая способность плиты в случае точечного давления зависит не только от веса тела, но и от точки приложения. Так по краям панели значительно крепче, чем по центру. Обычно рекомендуют не превышать номинальную нагрузку более чем в 2 раза, т.е. до 1,6 тн при отсутствии других воздействий.

На практике чаще приходится рассчитывать комбинированную нагрузку от разных источников, таких как стяжка, мебель, люди, ненесущие перегородки. Тут следует довериться опыту советских НИИ, которые приняли нагрузку «8» типовой, т.е. достаточной для всех «стандартных» случаев использования.

Их расчеты основаны на следующих соображениях:

•  собственный вес = 300 кг/м2
•  стяжка + заливные полы = 150 кг/м2 (примерно 6-7 см.
•  мебель + люди = 200 кг/м2
•  стены/перегородки = 150 кг/м2

Если в вашем случае эти показатели существенно превышаются, возможно, стоит задуматься о приобретении панелей с более высокими показателями несущей способности.

Пустотные плиты перекрытия, благодаря армированию и свойствам бетона, распределяют вес давящего на них предмета на большую поверхность, чем фактическая площадь контакта. Так, например, если у Вас перегородка имеет ширину 100 мм., а вблизи нее других нагрузок нет, то давление это распределится по большей поверхности и не выйдет за пределы, заложенные в расчетах предельных норм.

Так же следует не забывать, что помимо постоянных (статических) нагрузок бывают и переменные (динамические). Например, стоящая на полу гиря будет оказывать значительно меньшее разрушительное воздействие, чем упавшая со шкафа. Поэтому динамических нагрузок на панели следует по возможности избегать.

Прогибы плит перекрытий

Иногда покупатели сталкиваются с ситуацией, когда железобетонные плиты перекрытий имеют разный прогиб, в том числе и в обратную сторону. Следует знать, что согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» прогиб свыше 1/150 части длины изделия не является браком. Так для наиболее проблемной ПБ 90-12 допустимая величина прогиба составляет аж 6 см.

Обратный прогиб чаще всего образуется при отпиле последней плиты перекрытия ПБ на стенде, когда ее длина значительно меньше диапазона длин, для которого стенд изначально готовился. Для более длинных плит дается большее натяжение и т.к. основное армирование идет по нижней поверхности плиты, при отпиле короткой плиты эта избыточная сила сжатия как бы выгибает плиту.

Чтобы избежать данной ситуации покупателям следует внимательно осматривать изделия перед приобретением. Как правило, железобетонную плиту с большим прогибом не сложно заметить в стопке других пустотных плит. Следует признать, что эти случаи все-таки редки и у хороших производителей практически не встречаются.

Ответ на вопрос о допустимом опирании панелей на стены Вы найдете в нашей статье

Определение первичных потерь предварительного напряжения

• потери
  от релаксации

• потери
  от разности температур бетона и упорных
  устройств
• потери
  от деформаций анкеров

• потери
  от трения об огибающие приспособления
  ,
  т.к. отгиб на­прягаемой
  арматуры не производится.
• потери
  от деформации стальных форм
  30
  МПа, т.к. данные об их конструкции
  отсутствуют.
• потери
  от быстронатекающей ползучести ()
  вычисляют в следующей последовательности:

определяем
усилие обжатия Р1
с учетом всех вышеупомянутых потерь

Точка
приложения усилия P1
находится
в центре тяжести сечения напря­гаемой
арматуры и поэтому:

МПа

Назначаем
передаточную прочность бетонаRbp
= 10,5
МПа (Rbpбольше
50 % принятого класса бетона В20).

Определяем
расчетный уровень обжатия бетона усилием
напрягаемой арматуры:

Потери
от быстронатекающей ползучести с учетом
условий твер­дения (пропаривания)
равны:

Проверяем
допустимый уровень максимального
обжатия бетона
при отпуске арматуры с упоров:

Условие
выполняется.

Суммарная
величина первичных потерь:

Расчет плиты перекрытия по предельнымсостояниям I группы.

1.1.Определение
нормативных и расчётных усилий,
действующих на плиту перекрытия.

Определяем нормативные и расчётные
нагрузки, действующие на плиту, и сводим
их в таблицу 1.1:

Таблица
1.1.

Сбор
нагрузок

Определяем нагрузку на 1 погонный
метр плиты:

1) Временная нормативная
pн=3900∙1=3900
Н/м;

2) Временная расчётная p=4836∙1=4836
Н/м;

3) Постоянная нормативная
gн=4140∙1=4140
Н/м;

4) Постоянная расчётная
g=4554∙1=4554
Н/м;

5) Итого нормативная
pн+gн=3900+4140=8040
Н/м;

6) Итого расчётная p+g=4836+4554=9390
Н/м;

7) Постоянная нормативная +
временная длительная нормативная
gн+рндл=(4140+1560)∙1=5700
Н/м.

На основании этих нагрузок
определяем величины изгибающих моментов
и поперечных сил. Момент в сечении
определяется по формуле:

где g
– рассматриваемая нагрузка,

l
– расчётный пролёт плиты.
При опирании одной стороной на стену,
а другой на ригель l=l
—

—
=2,4
—
—=2,25
м

Изгибающий
момент от полной нормативной нагрузки
равен:

Мн ==5088
Н∙м

То же от полной расчётной нагрузки:
М==5942
Н∙м

То же от постоянной нагрузки:
Мп==2620
Н∙м

То же от временной нагрузки:
Мвр==2468
Н∙м

То же от постоянной и длительной
нагрузок: Мld=
Н∙м

Поперечная сила определяется
по формуле: Q=

Поперечная сила от полной
нормативной нагрузки: Qн==9045
Н

То же от полной расчётной нагрузки:
Q==10564
Н

1.2. Определение параметров расчётного
сечения плиты перекрытий.

При расчёте многопустотных плит
преобразовываем фактическое сечение
плиты в расчётное тавровое:

Рис. 1. Приведение к эквивалентному
сечению многопустотной панели

t –
расстояние между центральными осями
пустот; для плит типа 1ПК, 2ПК, 3ПК t=185
мм (ГОСТ «Многопустотные плиты»)

Ширина
полки сечения

равна:

где a1
— величина
конструктивного уменьшения номинальной
ширины плиты, принимаемая в соответствии
с ГОСТ при ширине менее 2400мм а=10
мм.

Круглые пустоты заменяем
квадратными с эквивалентным размером
стороны a=0,9d

Высота полки

равна:
,

Ширина ребра b
определяется по формуле:
,

n – число пустот в плите.

Определяем количество пустот
в плите:
,
.

Поэтому принимаем nпуст=4:

— условие выполняется.

Тогда ширина ребра:

1.3. Определение прочностных и деформационных
характеристик бетона и арматуры.

Для изготовления панели принимаем:
бетон марки В 20,
=11,5
МПа,
=0,9
МПа,

Коэффициент условий работы
бетона: γb2
=0,9, табл. 15 – 16 СНиП «Железобетонные
конструкции»

Продольная арматура класса А-II,

Расчётное сопротивление стали
растяжению Rs
=280 МПа, по табл. 22 СНиП «Железобетонные
конструкции»

Поперечная арматура – из стали
класса А-I,
Rs
=225 МПа, Rsw
=175 МПа.

Армирование – сварными сетками
и каркасами, сварные сетки в верхней и
нижней полках панели из проволоки класса
В- I,
Rs
=360 МПа.

1. Проверяем
   условие по размеру ширины полки таврового
   сечения:
   ,
   поэтому в расчёт включается вся ширина
   полки.

2.
Определяем рабочую высоту сечения:

Для
определения параметров сечения используем
2 уравнения моментов:

Определяем
из
1-го уравнения:

По
значению

принимаем величины остальных коэффициентов
(из таблицы в приложении к СНиП
«Железобетонные конструкции»):

Определяем
высоту сжатой зоны:
н.о.
проходит по полке.

Определяем
площадь рабочей арматуры из 2-го уравнения
моментов:

Принимаем
3Ø10
А-II,
As=2,36
см2

Дополнительно
принимаем легкую сетку

Плиты перекрытия – это железобетонные горизонтальные конструкции, которые в здании выступают в качестве чердачной или межэтажной перегородки. Современное строительство использует изделия данного типа в самых разных зданиях как индивидуального назначения, так и промышленного, независимо от этажности.

Железобетонные плиты перекрытия производятся в различных размерах, весе, что соответственно сказывается на характеристиках и свойствах. Большая часть изделия выпускается в стандартных габаритах, но возможно производство по индивидуальному заказу в соответствии с расчетами и требованиями заказчика.

Независимо от типа и параметров, железобетонная плита производится из качественного легкого/тяжелого бетона, с обязательным усилением арматурным каркасом.

Арматура предварительно механически или термически натягивается, после застывания бетона отпускается. Это делает плиты более прочными (арматура в таком случае называется напряженной).

Торцы плит, непосредственно участвующие в опирании, усиливаются разными способами – дополнительной арматурой, специальными конструкционными элементами, в многопустотных плитах отверстия могут заполняться бетоном либо выполняется сужение поперечного сечения пустот. Все виды плит снаружи оснащены специальными петлями, необходимыми для работы с краном в процессе монтажа. Петли могут находиться сверху либо внутри изделия в открытых полостях.

Все плиты ЖБИ выполняются в четком соответствии с ГОСТом, в установленных размерах, из правильно приготовленного материала, что гарантирует соблюдение технических характеристик. Когда проектируется железобетонное перекрытие, подбираются плиты с необходимыми параметрами и свойствами.

Основные функции и применение

Стандартная железобетонная плита представляет собой плоский кусок бетона прямоугольной формы с каркасом из стальных прутьев внутри и специальными петлями снаружи. Обычно такие плиты используются для монтажа перекрытий разнообразных зданий и сооружений. Существует большое количество изделий, которые отличаются по весу, размерам, параметрам.

В качестве перекрытия плита берет на себя полный вес остальных частей конструкции, воспринимает несущую нагрузку и равномерно распределяет ее дальше. Правильность выполнения расчетов и подбор соответствующих плит напрямую влияют на прочность, надежность и долговечность всего здания.

Основные характеристики перекрытия железобетонными плитами:

• Прочность – из-за необходимости выдерживать серьезные расчетные несущие нагрузки
• Жесткость – в конструкции перекрытия должны быть исключены заметные перегибы даже при больших нагрузках, в связи с чем допустимым показателем считается 1/200 пролета для чердачных перекрытий и 1/250 пролета межэтажных перекрытий
• Теплозащита – особенно актуально для жилых зданий
• Звукоизоляция – для обеспечения оптимальной защиты помещения от внешних звуков
• Огнеупорность – в допустимых пределах
• Экономичность – желательно сочетание минимального веса с небольшой толщиной и высокими характеристиками прочности/жесткости
• Индустриальность всех элементов, простота монтажа

Главные функции и сфера применения плиты перекрытия ЖБИ:

• Формирование конструкций перекрытий, покрытий сооружений. Чаще всего плиты используются в таких конструкциях определенным образом: края изделия опираются на прогоны/стены, средняя часть воспринимает нагрузку (только рассредоточенную, тяжелые массивные предметы размещать запрещено – никаких колонн и т.д.).
• Восприятие нагрузки и обеспечение пространственной жесткости здания – плиты замоноличивают в один цельный диск, связанный жестко со стенами, что особенно актуально в сейсмоопасных зонах.
• Обустройство эксплуатируемой и плоской кровли – чаще всего используются плиты многопустотные для зданий и сооружений. В таких плитах прокладывают коммуникации (но никак не в швах).
• Использование б/у плит при выполнении самых разных задач (кроме основных – перекрытия из них лучше не делать) – сооружают дорожки, ограждения, заборы, мосты, подъездные пути, временные дороги, используют в качестве несущей конструкции для обустройства пола по грунту и т.д.

Общая стоимость плит перекрытий (размеры, вес могут быть разными) составляет до 20% общих расходов на строительство здания. Поэтому в данном случае актуальным является вопрос выбора оптимальных по свойствам изделий по подходящей стоимости.

С одной стороны, экономия на качестве может стать причиной быстрого разрушения сооружения, с другой же – нет смысла переплачивать за превышение параметров, которые не актуальны в эксплуатации.

Преимущества

Плиты перекрытия сборные железобетонные обладают определенными достоинствами и недостатками. Плюсов их использования в монтаже различных зданий гораздо больше, поэтому разные типы изделий активно применяются в строительстве тех или иных объектов.

Основные достоинства плит перекрытия:

• Правильные геометрические размеры, ровность и гладкость плит – что значительно облегчает расчеты, монтаж, дальнейшую отделку поверхностей.
• Простота выполнения конструкции – не нужно ни монтажных опор, ни опалубки, плиты легко и просто монтируются в любую конструкцию.
• Скорость выполнения работ – сразу после установки плиты можно эксплуатировать (а не выжидать, как в случае с заливкой бетоном, 28 дней).
• Возможность нагружать плиту сразу же после завершения монтажа.
• Прекрасные звукоизоляционные и теплоизоляционные характеристики.
• Высокие показатели прочности, надежности, жесткости.
• Более легкий монтаж различных коммуникаций – когда выполняется сборное железобетонное перекрытие из многопустотных плит, в отверстиях которых можно прокладывать кабеля, трубы и т.д.

Из недостатков применения плит в строительстве стоит отметить лишь необходимость в привлечении спецтехники для монтажа и возможные проблемы с доставкой. Но эти минусы условны, так как производством плит занимаются многие предприятия не только в Москве, да и в регионах, а аренда крана не представляет сложностей.

Виды плит

Все технические характеристики плит указаны в ГОСТе 9561-91. Существует огромное множество изделий, различных по массе, длине, высоте, толщине. Но все они делятся на несколько групп, каждой из которых соответствуют своя спецификация и сфера применения.

Пустотные и многопустотные

Данный тип плит ЖБИ встречается и используется в разных видах конструкций чаще всего. Многопустотные плиты хороши для возведения объектов как одноэтажных, так и многоэтажных. Часто пустотные плиты применяют также в создании массивных промышленных объектов, их используют в защите теплотрасс.

Основное отличие многопустотных плит от остальных изделий – наличие сквозных отверстий (пустот) в монолите. Изделия выполняются с ровной плоской поверхностью, внутри прокладывается арматурный каркас для упрочнения, по всей длине прямоугольника проходят отверстия, которые могут быть разной формы: овальные, круглые, полукруглые.

В процессе монтажа технологические пустоты заполняются воздухом, что одновременно обеспечивает сразу несколько эффектов.

Основные преимущества многопустотных плит перекрытия:

• Значительная экономия материала для производства плит, что соответствующим образом сказывается на стоимости изделия.
• Высокие показатели шумовой и тепловой изоляции, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики здания.
• Возможность прокладывать в отверстиях различные трубы, провода, другие части коммуникационных магистралей.
• Существенное уменьшение веса самой плиты, что уменьшает вес и постройки, обязательно учитывается в расчетах.

По способу установки плиты могут отличаться: 1 ПКТ имеет три опорные стороны, 1 ПКК – четыре. Также при выборе обращают внимание на величину внутренних пустот – чем диаметр меньше, тем более прочной и выносливой будет панель, но и вес ее увеличится. Так, у плит 1 ПКК и 2 ПКТ ширина, высота, длина, число опорных сторон идентичны, но диаметр отверстий в первом случае равен 159 миллиметрам, во втором – 140 миллиметрам.

Прочность плиты во многом зависит от ее толщины – стандартные многопустотные ЖБ плиты перекрытия имеют 22 сантиметра. Есть и панели толщиной в 30 сантиметров, облегченные могут быть 16 сантиметров в высоту (и залитыми из легкого бетона).

Несущая способность пустотных плит составляет около 800 кг/м2. Этого вполне достаточно для одноэтажных зданий и не очень тяжелых конструкций. Массивные же здания монтируют из плит с напряженной арматурой, прочность которых достигает 1250 кг/м2.

Стандартный размер железобетонной плиты перекрытия такой: длина до 1.5-1.6 метров, ширина 1, 1.2, 1.5 или 1.8 метров, вес от полутонны (самые легкие) и до 4 тонн (наиболее массивные изделия). Плиты с круглыми пустотами очень удобны в эксплуатации, поставляются в разных типоразмерах, поэтому подобрать оптимальный вариант для любого здания не составит труда.

Ребристые П-образные

Ребристые железобетонные плиты перекрытия выполняются с особым элементом – двумя продольными ребрами жесткости. Чаще всего такие изделия применяют в монтаже нежилых помещений в качестве несущих элементов для последующей прокладки сетей водопровода, теплоцентралей.

Усиление железобетонных плит перекрытия осуществляется с использованием стальной арматуры в напряженном или ненапряженном состоянии. Плиты становятся стойкими к изгибу и максимально прочными. Обычно между этажами жилых домов их не устанавливают, так как потом появляется проблема отделки потолка (получается ребристым, не очень эстетичным).

Ребристые плиты производятся в двух вариантах высоты – 30 или 40 сантиметров.

Изделия толщиной 30 сантиметров используют в качестве перемычек между чердачным помещением и верхним этажом здания. В монтаже массивных промышленных и коммерческих сооружений чаще всего применяют плиты высотой 40 сантиметров.

Ширина ребристых плит может составлять 1.5 либо 3 метра, длина равна 6, 12 или 18 метров (встречается очень редко). Вес может варьироваться в диапазоне от 1.5 до 3 тонн, в самых исключительных случаях масса изделия достигает 7 тонн.

Шатровые ребристые монолитные

Железобетонные ребристые панели производится в соответствии с ГОСТом 21506 или 27215. Шатровые плиты перекрытия представляют собой плоские элементы, призванные воспринимать эксплуатационные нагрузки здания и передавать их расположенным снизу конструкциям.

Несущая способность данного типа плит равна примерно 400-500 кг/м2. Благодаря наличию продольных ребер жесткости плитные перекрытия получаются особенно стойкими к вибрационным нагрузкам, в связи с чем их очень часто используют в регионах с повышенной сейсмической активностью.

Стандартные размеры ребристых плит:

• Высота – 22, 30, 40 сантиметров
• Ширина – 120, 150 сантиметров
• Длина – 6 или 12 метров

Основное преимущество данного типа изделий – гораздо более меньший вес в сравнении с аналогичными панелями. Так, плита размерами 6х1.5х0.3 метра будет весить всего полторы тонны, так как толщина перекрытия в основании плиты равна всего 5 сантиметрам.

Классификация плит по назначению:

• ПП – для покрытия зданий в качестве крыши сооружений без чердака. Плиты делают преднапряженными, проемов в полке нет.
• ПР – для монтажа перекрытий на объектах, производятся с ненапрягаемой арматурой.
• ПГ – подходят для покрытия объектов, это доборные плиты с ненапрягаемой арматурой.
• ПВ – панели со специальным проемом в полке для крышного вентилятора либо вентиляционной шахты.
• 1П – изделия для опирания на полки ригелей.
• 2П – панели для опирания на ригели сверху.

Технические характеристики

Многопустотные и полнотелые плиты перекрытия могут быть выполнены в различных размерах, нескольких вариантах конструкции, что соответственно сказывается на свойствах и обязательно отображается в маркировке.

Классификация и маркировка

Маркировка плит выполняется в соответствии с ГОСТом. Цифры и буквы наносятся на боковую часть плиты и отображают все спецификации: информацию про размеры, вес, несущую способность, дату производства и т.д.

Что обозначает маркировка на плитах:

• Первые буквы отображают тип: ПБ – плиты бетонные полнотелые; ПК – пустотные; НВ, НВК, 4НВК – ребристые ЖБИ.
• Третья буква говорит о наличии дополнительной стороны опирания изделия: Т говорит о наличии трех сторон, К – четырех.
• Первые 2 цифры вначале – длина плиты, отображенная в дециметрах.
• Вторые две цифры – это ширина (чаще указывается больше на 1-2 сантиметров реальных).
• Последняя цифра – расчетная нагрузка.
• Следующая группа буквенно-цифровых обозначений – указывает на различные дополнительные параметры (наличие монтажных петель, класс изделия и т.д.).
• Первая цифра маркировки указывает на толщину изделия: 1 обозначает 10 сантиметров, 2 равно 12 сантиметрам, 3 – это 14 сантиметров, 4 – 16, 5 обозначает плиту толщиной 18 сантиметров, 6 – 20 сантиметров.

Виды плит по способу опирания:

• 1П-6П – плита опирается на 4 стороны.
• 3ПТ-6ПТ – на 3 стороны.
• 2ПД-6ПД – опираются на 2 стороны.

Так, маркировка ПК 51.15-8 на плите говорит о том, что это пустотное перекрытие, длина изделия составляет 54 дециметра (5.4 метра), ширина равна 15 дециметрам (1.5 метрам).

Кроме того, размеры и характеристики, согласно ГОСТу 12767-94, могут зашифровываться в самом названии плиты. Обычно не в маркировке, а в нормативных документах определяется наличие у плит конструктивных элементов для монтажа и соединения изделий с металлическими/железобетонными элементами. Кроме монтажных петель, в плитах предусматриваются каналы для прокладки коммуникаций.

Масса

Вес плит перекрытий может быть разным и напрямую зависит от размеров и наличия/отсутствия пустот внутри. Варьироваться показатель может в пределах от 960 до 4820 килограммов. Вес определяет метод монтажа конструкции. Чаще всего плиты монтируются с привлечением кранов грузоподъемностью 5 тонн.

Стоит помнить о том, что вес плит даже с одинаковой маркировкой может в небольших пределах отличаться как изначально, так и под влиянием тех или иных факторов. К примеру, если панель попала под дождь, она будет больше весить.

Размеры

Современные ЖБК плиты перекрытия производятся в разных размерах.

Стандартные размеры плит перекрытий:

• Длина – от 1.6 до 15 метров
• Ширина – 0.6, 1.5 метров, а также 1.8, 2.4
• Толщина – 22 сантиметра

Благодаря уже имеющимся вариантам можно без труда спроектировать практически любое здание. В случае необходимости есть возможность исполнения плит по индивидуальному заказу.

ЖБИ из тяжелого и легкого бетонов с пустотами обычно делают длиной в пределах 2.4-6.6 метров (зависит от того, какая серия), шириной от 0.6 до 2.4 метров, толщина везде одинаковая (22 сантиметра), стандартный вес составляет 900-2500 килограммов.

Полнотелые плиты чаще всего производят в таких типоразмерах: 2.6-4.2 метров длины (если толщина 12 сантиметров), бывает и 6.6 длины (при толщине 16 сантиметров). Ширина стандартных панелей составляет 1.2-2.4 метра. Изделия толщиной до 16 сантиметров считаются тяжелыми и гарантируют прекрасную звукоизоляцию. Если выбирают ЖБИ толщиной 12 сантиметров, нужно позаботиться о дополнительной звукоизоляции.

Для выполнения перекрытий с пролетами стандартными в 9, 12, 15 метров используют плиты перекрытия 2Т таких размеров: высота 6 метров по ребру, ширина 3 метра.

Несущая нагрузка

Все перекрытия обладают установленной несущей способностью, которая является основным параметром. На несущую нагрузку влияют размеры, конфигурация плит. Так, в случае многопустотных панелей на расчеты влияют разная форма пустот, длина, ширина изделия. Армирование пустотных плит реализуется в нижней части, что напрямую влияет на прочность. Реже армирование выполняют в верхней части плиты.

Нагрузку плит покрытий перекрытий и днищ рассчитывают в процессе проектирования. В зависимости от типа бетона и геометрических параметров плиты показатель находится в диапазоне от 800 до 1450 кгс/кв.м.

Плиты перекрытия (виды и типы соответствующие) делают из цемента марки М300 или М400. Так, цемент марки М400 может выдерживать нагрузки, равные 400 кг/м3 в секунду. Это не говорит о том, что так будет всегда: панель какое-то время будет выдерживать максимальную нагрузку, но не постоянно. Цемент М300 выдерживает меньшие нагрузки, но предполагает большую пластичность и стойкость к прогибам.

Благодаря армированию несущая способность повышается. Пустотную плиту армируют стальными прутьями класса А3 или А4, которые обладают антикоррозийными свойствами и стойкостью к перепадам температур в диапазоне от -40 до +50 градусов.

В процессе производства арматура используется под напряжением – натягивается в форме, потом устанавливается сетка, передающая напряжение от элементов в натяжении на все тело панели. После заливки и застывания бетона натяжная арматура обрезается.

Благодаря армированию железобетонные плиты перекрытия становятся способными выдерживать серьезные нагрузки без прогибов и провисаний. На торцах выполняют двойное армирование, чтобы они не проминались под своим весом и хорошо держали нагрузку верхних несущих стен.

Технология изготовления

Разные виды плит перекрытия производят по-разному. Плиты ПГ и ПК отливаются в опалубке, ПБ создают на конвейерной линии непрерывным методом. Благодаря этому плиты ПБ получаются более гладкими и ровными, могут быть любой длины.

Производимые в опалубке плиты создаются достаточно просто – в специальные формы укладывают напрягаемую или ненапрягаемую арматуру, заливают бетон определенной марки, выжидают высыхания и застывания, арматуру обрезают (если речь идет о напрягаемой) и поставляют панели в продажу. Плиты ПБ заливаются на конвейере беспрерывно, потом режутся на панели нужной длины.

Плиты ПГ и ПК, в свою очередь, дают возможность свободно прокладывать коммуникации в отверстиях минимум 114 миллиметров, не боясь разрушения всей конструкции. У ПБ отверстие более узкое (около 60 миллиметров), поэтому тут для прокладки стояков коммуникаций приходится рубить ребра и ослаблять всю конструкцию. Расчет железобетонной плиты перекрытия все это обязательно учитывает.

Ориентировочные цены

Стоимость плит перекрытия варьируется в ощутимых пределах. Все зависит от способа производства, используемой марки бетона, количества арматуры, дальности доставки с завода. Панели по индивидуальным размераv обходятся на порядок дороже.

Средние цены на стандартные плиты:

• ПК 30.12-8 – от 5000 рублей
• ПК 30.15-8 – от 5500 рублей
• ПК 40.15-8 – от 7500 рублей
• ПК 48.12-8 – от 7000 рублей
• ПК 51.15-8 – от 9500 рублей
• ПК 54.15-8 – от 10000 рублей
• ПК 60.12-8 – от 8000 рублей
• ПК 60.15-8 – от 10500 рублей

Монтаж

Качественный и правильный монтаж должен выполняться в четком соответствии с планом, где указываются параметры опирания плит на стены. Если площадь опирания будет недостаточной, конструкция может разрушиться, если избыточной – увеличатся теплопотери.

Глубина опирания при монтаже плит перекрытий:

• На железобетон – 7.5 сантиметров
• На стальные конструкции – 7 сантиметров
• На блоки из газо/пенобетона – 15 сантиметров
• На кирпич – 9 сантиметров

Максимальная глубина заделки панелей в стены должна составлять не более 16 сантиметров (легкие блоки/кирпич) или 12 сантиметров (железобетон/бетон).

До начала монтажа заделываются все пустоты в панелях на глубину минимум 12 сантиметров с использованием легкого бетона. «На сухую» панели не кладут – до укладки стелют растворный слой толщиной максимум 2 сантиметра, что обеспечивает равномерную передачу нагрузки.

Если монтаж осуществляется на хрупкие или легкие блоки, под ними кладут бетонный монолитный армированный пояс, который не позволяет блокам продавливаться, но предполагает правильное наружное утепление.

При монтаже обязательно контролируют отклонение разности показателей лицевых поверхностей смежных плит. Это делают в швах. Ставить панели «ступеньками» недопустимо. Демонтаж потом выполнить труднее, чем сразу сделать все правильно.

Допуски по строительным нормам (в соответствии с длиной плит):

• До 4 метров – максимум 8 миллиметров
• 4-8 метров – максимум 10 миллиметров
• 8-16 метров – максимум 12 миллиметров

Опирание плит

У каждой плиты перекрытия есть определенная глубина опирания, которая регулируется СНиП 2.08.01-85. В зависимости от типа опирания глубина может быть разной.

Какой должна быть глубина опирания:

• По контуру, двум длинным/одной короткой стороне – 4 сантиметра
• По двум сторонам и пролете 4.2 метра, по двум коротким/одной длинной – 5 сантиметров
• По двум сторонам с пролетами больше 4.2 метра – 7 сантиметров

В сериях рабочих чертежей панелей указывается минимальная глубина опирания, также информацию можно уточнить у производителя. Максимальная глубина опирания может быть разной – от 16 до 25 сантиметров. Не стоит опирать плиты слишком сильно, так как это негативно влияет на способность воспринимать плитами изгибающие нагрузки. Чем более глубоко панель идет в стену, тем меньше будут допускаемые напряжения от нагрузок на торцы.

Опирать плиты вне зон опирания запрещено. Стены из легких хрупких материалов усиливаются армопоясом. Для теплой керамики допускается прокладка полнотелого прочного кирпича.

Укладка плит

Плиты перекрытия укладываются на армопояс/стену на раствор из песка и цемента толщиной до 2 сантиметров. Поверхности смежных плит должны быть совмещены вдоль шва – выравниваются для ровности потолка или пола (чтобы потом избежать большого слоя настила и проще было выполнять отделку).

В процессе монтажа плиты кладут исключительно на те стороны, которые можно использования для опирания. Обычно это 2 стороны (для 1ПК и ПБ), третью сторону стеной «защемлять» нельзя, если она не предназначена для опирания. Это может привести к тому, что полнотелая плита не сможет корректно воспринимать нагрузки сверху, появятся трещины.

Монтаж плит перекрытий осуществляется до строительства межкомнатных перегородок, на них плиты не опираются. Плита должна какое-то время постоять («провиснуть»), а после создаются ненесущие межкомнатные перегородки.

Зазор между панелями может быть разным – кто-то кладет плотно, другие считают оптимальным зазор до 5 сантиметров. Пространство зазора заделывают раствором. Плиты можно перевязывать сваркой, что актуально в сейсмоопасных зонах.

Там, где нет возможности укладки плит, можно сделать заливку монолитного перекрытия своими руками. Заливка осуществляется после монтажа плит.

Утепление

Торцы перекрытий, которые находятся на наружных стенах, обязательно утепляют. Особенно актуально утепление чердачного перекрытия по железобетонной плите, которая обладает высоким показателем теплопроводности и выступает в роли мостика холода. Обычно утепляют экструдированным пенополистиролом толщиной 5 сантиметров.

Правильно произведенные и уложенные плиты перекрытия обеспечивают высокое качество, надежность, прочность и долговечность сооружения. С их помощью можно быстро и эффективно смонтировать перекрытия различных зданий и конструкций.

• Преимущества устройства монолитного перекрытия
• Виды
• Расчет безбалочного перекрытия
• Расчет монолитной плиты, опертой по контуру
• Параметры монолитной плиты
• Как рассчитать наибольший изгибающий момент
• Как выбрать сечение арматуры

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника

При создании домов с индивидуальной планировкой дома, как правило, застройщики сталкиваются с большим неудобством использования заводских панелей. С одной стороны, их стандартные размеры и форма, с другой – внушительный вес, из-за которого не обойтись без привлечения подъемной строительной техники.

Для перекрытия домов с комнатами разного размера и конфигурации, включая овал и полукруг, идеальным решением являются монолитные ж/б плиты. Дело в том, что по сравнению с заводскими они требуют значительно меньших денежных вложений как на покупку необходимых материалов, так и на доставку и монтаж. К тому же у них значительно выше несущая способность, а бесшовная поверхность плит очень качественная.

Почему же при всех очевидных преимуществах не каждый прибегает к бетонированию перекрытия? Вряд ли людей отпугивают более длительные подготовительные работы, тем более что ни заказ арматуры, ни устройство опалубки сегодня не представляет никакой сложности. Проблема в другом – не каждый знает, как правильно выполнить расчет монолитной плиты перекрытия.

Преимущества устройства монолитного перекрытия ↑

Монолитные железобетонные перекрытия причисляют к категории самых надежных и универсальных стройматериалов.

• по данной технологии возможно перекрывать помещения практически любых габаритов, независимо от линейных размеров сооружения. Единственное при необходимости перекрыть больших пространств возникает необходимость в установке дополнительных опор;
• они обеспечивают высокую звукоизоляцию. Несмотря на относительно небольшую толщину (140 мм), они способны полностью подавлять сторонние шумы;
• с нижней стороны поверхность монолитного литья – гладкая, бесшовная, без перепадов, поэтому чаще всего подобные потолки отделывают только при помощи тонкого слоя шпаклевки и окрашивают;
• цельное литье позволяет возводить выносные конструкции, к примеру, создать балкон, который составит одну монолитную плиту с перекрытием. Кстати, подобный балкон значительно долговечнее.

• К недостаткам монолитного литья можно отнести необходимость использования при заливке бетона специализированного оборудования, к примеру, бетономешалок.

Внимание!

Устраивать монолитное перекрытие в доме из газобетона можно исключительно после установки дополнительных опор из бетона или железа. Что же касается деревянных построек, то использование такого типа литья запрещено.

Для конструкций из легкого материала типа газобетона больше подходят сборно-монолитные перекрытия. Их выполняют из готовых блоков, к примеру, из керамзита, газобетона или других аналогичных материалов, после чего заливают бетоном. Получается, с одной стороны, легкая конструкция, а с другой – она служит монолитным армированным поясом для всего строения.

Виды ↑

По технологии устройства различают:

• монолитное балочное перекрытие;
• безбалочное – это один из самых распространенных вариантов, расходы на материалы здесь меньше, поскольку нет необходимости закупать балки и обрабатывать перекрытия.
• имеющие несъемную опалубку;
• по профнастилу. Наиболее часто такую конструкцию используют для создания терасс, при строительстве гаражей и других подобных сооружений. Профлисты играют роль несгибаемой опалубки, на которую заливают бетон. Функции опоры будет выполнять каркас из металла, собранный из колонн и балок.

Обязательные условия получения качественного и надежного монолитное перекрытие по профнастилу:

• чертежи, в которых указаны точнейшие размеры сооружения. Допустимая погрешность – до миллиметра;
• расчет монолитной плиты перекрытия, где учтены создаваемые ею нагрузки.

Профилированные листы позволяют получить ребристое монолитное перекрытие, отличающееся большей надежностью. При этом значительно сокращаются затраты на бетон и стержни арматуры.

На заметку

Все монтажные работы выполняются по специально составленным технологическим картам на устройство монолитного перекрытия. Его еще называют основным технологическим документом, предназначенным как для строительных организаций и проектных бюро, так и для мастеров , непосредственно связанных с выполнением монолитных ж/б работ.

Расчет безбалочного перекрытия ↑

Перекрытие этого типа представляет из себя сплошную плиту. Опорой для нее служат колонны, которые могут иметь капители. Последние необходимы тогда, когда для создания требуемой жесткости прибегают к уменьшению расчетного пролета.

Полезно

Экспериментально было установлено, что для безбалочной плиты опасными нагрузками можно считать сплошную, оказывающую давление на всю площадь и полосовую, распределенную через весь пролет.

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру ↑

Параметры монолитной плиты ↑

Понятно, что вес литой плиты напрямую зависит от ее высоты. Однако, помимо собственно веса она испытывает также определенную расчетную нагрузку, которая образуется в результате воздействия веса выравнивающей стяжки, финишного покрытия, мебели, находящихся в помещении людей и другое. Было бы наивно предположить, что кому-то удастся полностью предугадать возможные нагрузки или их комбинации, поэтому в расчетах прибегают к статистическим данным, основываясь на теории вероятностей. Таким путем получают величину распределенной нагрузки.

К примеру:

Здесь суммарная нагрузка составляет 775 кг на кв. м.

Одни из составляющих могут носить кратковременный характер, другие – более длительный. Чтобы не усложнять наши расчеты, условимся принимать распределительную нагрузку qв временной.

Как рассчитать наибольший изгибающий момент ↑

Это один из определяющих параметров при выборе сечения арматуры.

Напомним, что мы имеем дело с плитой, которая оперта по контуру, то есть, она будет выступать в роли балки не только относительно оси абсцисс, но и оси аппликат (z), и будет испытывать сжатие и растяжение в обеих плоскостях.

Как известно, изгибающий момент по отношению к оси абсцисс балки с опорой на две стены, имеющей пролет ln вычисляют по формуле mn = qnln2/8 (для удобства за ее ширину принят 1 м). Очевидно, что если пролеты равны, то равны и моменты.

Если учесть, что в случае квадратной плиты нагрузки q1 и q2 равны, возможно допустить, что они составляют половину расчетной нагрузки, обозначаемой q. Т. е.

Иначе говоря, можно допустить, что арматура, уложенная параллельно осям абсцисс и аппликат, рассчитывается на один и тот же изгибающий момент, который вдвое меньше, нежели тот же показатель для плиты, которая в качестве опоры имеет две стены. Получаем, что максимальное значение расчетного момента составляет:

Что же касается величины момента для бетона, то если учесть, что он испытывает сжимающее воздействие одновременно в перпендикулярных друг другу плоскостях, то ее значение будет больше, а именно,

Как известно, для расчетов требуется единая величина момента, поэтому в качестве его расчетного значения берут среднее арифметическое от Ма и Мб, которое в нашем случае равно 1472.6 кгс·м:

Как выбрать сечение арматуры ↑

В качестве примера произведем расчет сечения стержня по старой методике и сразу отметим, что конечный результат расчета по любой другой дает минимальную погрешность.

Какой бы способ расчеты вы ни выбрали, не надо забывать, высота арматуры в зависимости от ее расположения относительно осей x и z будет различаться.

В качестве значения высот предварительно примем: для первой оси h01 = 130 мм, для второй – h02 = 110 мм. Воспользуемся формулой А0n = M/bh20nRb. Соответственно получим:

Из представленной ниже вспомогательной таблицы найдем соответствующие значения η и ξ и посчитаем искомую площадь по формуле Fan= M/ηh0nRs.

Получаем

• Fa1 = 3,275 кв. см.
• Fa2 = 3,6 кв. см.

Фактически, для армирования 1 пог. м необходимо по 5 арматурных стержня для укладки в продольном и поперечном направлении с шагом 20 см.

Для выбора сечения можно воспользоваться нижележащей таблицей. К примеру, для пяти стержней ⌀10 мм получаем площадь сечения, равной 3,93 кв. см, а для 1 пог. м она будет в два раза больше – 7,86 кв. см.

Сечение арматуры, проложенной в верхней части, было взято с достаточным запасом, поэтому число арматуры в нижнем слое можно уменьшить до четырех. Тогда для нижней части площадь, согласно таблице составит 3,14 кв. см.

На заметку

Для расчета подобной плиты в панельном доме согласно имеющимся методикам расчета обычно применяют корректирующий коэффициент для учета также пространственной работы конструкции. Он позволяет примерно на 3–10 процентов сократить сечение. Однако многие специалисты считают, что, в отличие от заводских, для монолитных плит его использование не столь уж обязательно, поскольку при таком подходе возникает необходимость в ряде дополнительных расчетов, к примеру, на раскрытие трещин и прочих. И потом, если центральную часть армировать стержнями большего диаметра, то прогиб посередине будет изначально меньше. При необходимости его можно достаточно просто устранить или скрыть под финишной отделкой.

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.

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 0.49, откуда получаем, что m2 = 0.49*m1.

Далее, для нахождения общего момента значения m1 и m2 необходимо сложить. В итоге получаем, что M = 1.49*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 = 3.845 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. – 3.93 кв. см;
• поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, Sсеч. – 2.01 кв.см.

© 2022 stylekrov.ru