Какую нагрузку могут выдерживать пустотные плиты перекрытия

Плиты перекрытия – это современный строительный материал, который используется при возведении частных домов и многоэтажных объектов.

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.

Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами

1 — главная балка; 2 — второстепенная балка; 3 — колонна; 4 — плита

Все элементы перекрытия первого типа монолитно связаны между со­бой и предполагается, что работают по балочной неразрезной схеме. Глав­ные балки стремятся располагать по короткому шагу колонн как наиболее нагруженным элементам перекрытия. Второстепенные балки располагают с шагом, как правило, не более 2,7 м, с учетом того, чтобы ось одной из балок совпадала с осью колонн. При этом, чтобы плиты в коротком на­правлении работали по балочной схеме, соотношение короткой к длинной стороне ячейки в плане должно отвечать неравенству 11/12 < 0,5. При соот­ношении сторон плиты 11/12 >0,5 необходимо учитывать работу в двух на­правлениях.

Толщины плит рекомендуется принимать от 40 до 80 мм с градацией

10 мм, от 80 до 200 мм — с градацией 20 мм, а выше — с градацией 50 мм. Высота второстепенных и главных балок принимается, как правило, в зави­симости от величины пролета — (1/12-1/20)/,! и (l/8-l/15)L2.

В современных условиях, когда получили развитие численные методы расчета, реализуемые в программных комплексах на ЭВМ, «ручные» спосо­бы расчета для оценки напряженно-деформированного состояния монолит­ных перекрытий применяются реже. Однако своей актуальности не потеряли, поскольку практически незаменимы при предварительном предпроектном анализе конструктивных решений и выборе оптимальной конструктивной системы. Кроме того, инженерные методы расчета остаются основой для конструирования плит в части установления рационального расположения арматуры и учета различных эксплуатационных факторов.

Одним из особенностей расчета монолитных перекрытий, представляю­щих систему пластин и перекрестных ребер, является перераспределение уси­лий. По существу, это означает, что результаты расчета по упругой схеме су­щественно отличаются от фактических значений усилий в элементах перекры­тий. Поэтому не отпадает актуальность дополнительного инженерного анализа результатов расчета неразрезных систем на основе инженерных методов, с це­лью коррекции полученных результатов упругого расчета и даже расчета с учетом физической нелинейности, поскольку сам процесс учета физической нелинейности не позволяет полностью перераспределять усилия. Кроме того, при расчете средних пролетов следует иметь в виду фактор распора, влияющий на несущую способность неразрезных конструкций (повышение несущей спо­собности может достигать 20%), деформирующихся в стесненных условиях.

Читайте также:  Межэтажное перекрытие из бетона своими руками

Инженерный метод расчета элементов монолитного перекрытия, кон­структивная схема которого показана на рис. , основан на определенной последовательности: расчет плиты перекрытия, расчет второстепенной бал­ки и расчет главной балки. Нагрузки на плиту и второстепенную балку принимаются как равномерно распределенные. Расчетный пролет для пли­ты принимается: для средних пролетов — расстояние в свету между второ­степенными балками; для крайнего пролета — от грани крайней балки до оси опорной зоны на стену (см. рис. выше). Вырезается условная полоса ши­риной 1 м, и плита рассматривается как неразрезная балка с распределени­ем изгибающих моментов по схеме рис. выше. При этом учтен фактор вы­равнивающего перераспределения усилий в неразрезной системе.

Второстепенные балки рассчитывают так же, как и балочные плиты, по неразрезной многопролетной схеме {рис. ниже). За расчетные средние про­леты принимаются расстояния в свету между гранями главных балок, край­ние — расстояние между крайней главной балкой и осью опирания на под­держивающую конструкцию. Нагружение временной нагрузкой рассматри­вается в двух комбинациях: 1) полная временная Р в нечетных пролетах и

условная, равная 0,25Р — в четных; 2) полная временная в четных пролетах и условная 0,25Р — в нечетных (рис. ниже, а). Огибающая эпюра изгибающих моментов для второстепенной балки показана на рис. ниже, б. Координаты огибающей эпюры моментов можно определять по специальным таблицам.

Перекрытия- преимущества и недостатки

Как и в домах домах построенных из дерева, так и в домах из кирпича можно использовать деревянные перекрытия. Традиционно состоят они из толстых балок, с шагом 100-150 , однако, применяются тонкие элементы, но гораздо более густо расположенные (40 или 60 см), а с низу скрытые гипсо-картонными плитами.

Такие потолки иногда называют «досчатыми» или «ребристыми», они очень популярны в домах построенных по каркасной технологии.

В домах построенных с использованием кирпича, перекрытия из дерева используются довольно редко, обычно, как перекрытие над последним этажом (функцию потолочных балок, так же может выполнять, нижняя полоса стропильных ферм). Нежелание устраивать такие потолки из дерева, вытекает главным образом из-за трудности их эффективной шумоизоляции.

Деревянные перекрытия

Устройство деревянного перекрытия и потолка с хорошими звукоизолирующими показателями, возможно, но их конструкция сложная, требует внимания к деталям и лишь немногие исполнители могут сделать их правильно.

Перекрытия- преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Легкий вес (а следовательно, меньшая нагрузка на несущие элементыдома);
  • cкорость монтажа;
  • отсутствие мокрых работ,благодаря чему строительные работы, могут проводиться в зимний период;
  • очень хорошая тепло- изоляция, если пространство между стропилами, заполняется теплоизолирующим материалом.

Недостатки:

  • Недостаточная звуко-изоляция;
  • уязвимость к воздействию неблагоприятных биологических условий;
  • уязвимость к возгоранию;
  • скрипение из-за непрофессиональной работы.

Перекрытия- преимущества и недостатки

Деревянное перекрытие c дополнительной звукоизоляцией, плавающим полом и подвесным потолком

Монолитные перекрытия- плюсы и минусы

Монолитными перекрытиями называются перекрытия из усиленного бетона (железобетон),бетонирующиеся с использованием опалубки, непосредственно на строительной площадке. Они должны быть разработаны для конкретного здания: проект определяет расположение арматуры (в одном или в двух направлениях или крестообразно), а также способ опоры на стенах. От решения архитектора зависит несущая способность перекрытия, поэтому не посоветовавшись с ним, нельзя вносить никаких изменений в проект, которые могли бы изменить принятые для расчета нагрузки — например передвигать несущие стены. Монолитное перекрытие требует, прочно закрепленной опалубки. В настоящее время, вместо традиционной деревянной опалубки, обычно используются опалубки для многократного использования, изготовленные из плит фанеры. Усиление перекрытия — это задача для опытных профессионалов.

Для бетонирования, наиболее эффективно использовать готовый бетон: это позволит обеспечить поддержание надлежащего класса бетона, а благодаря перекачке смеси бетона прямо из бетономешалки на колесах, облегчит бетонные работы.

Преимущества:

  • Необходимые материалы можно легко купить у многих поставщиков;
  • форма монолитных плит может быть нетипичной;
  • имеет небольшую высоту (толщину);
  • с низу создается равная однородная поверхность, что способствует легкости штукатурных работ;
  • обеспечивает хорошую звукоизоляцию ;
  • нет необходимости привлекать для монтажа, тяжелое оборудование.
Перекрытия- преимущества и недостатки

Недостатки:

  • Трудоемкость строительных работ;
  • сложное усиление перекрытия, требующее высококвалифицированных подрядчиков;

много времени и труда требуют изготовление и установка опалубки, а так же большого количества древесины (этот недостаток может быть значительно сокращен, за счет использования элементов опалубки,арендованных в местах аренды строительного оборудования.)

Схема монолитного железобетонного перекрытия

Читайте также:  Деревянные перекрытия в доме из газобетона между этажами

Строение монолитного ребристого перекрытия

  • Его толщина зависит от исполнения — перекрытие из самых низких блоков, имеет толщину 24 см, максимальная — 29 см;
  • легкий — в зависимости от типа блоков перекрытий, один квадратный метр весит от 160 до 340 кг
  • его ширина ограничена длиной балок перекрытия, а толщина подбирается в зависимости от размеров блоков;
Перекрытия- преимущества и недостатки
  • всегда требует дополнительной звукоизоляции;
  • потолок всегда требует шпаклевания и толстого слоя отделки;
  • работы могут осуществляться с перерывами. Перерыв можно сделать после установки балок и блоков. Возможные загрязнения сдует ветер, останется очистить только углубления в балках и ребрах;
  • строительство этого вида перекрытия, не требует большого опыта работы, с соответствующим монтажом сборных элементов, справятся два человека.

Особенности сооружения

Схема таблицы несущей способности плит перекрытия по технологии ТИСЭ.

Монолитные плиты перекрытия заливаются по месту строительства объекта. В этих целях используется различный материал. Если в качестве опалубки несъемного типа применяется профнастил, тогда необходимо учесть, что он должен выдерживать вес жидкого бетона. Существует несколько типов этого материала. Наибольшей несущей способностью обладает то перекрытие, при заливке которого использовался профнастил Н марки.

Для хорошего сцепления данного материала на нем рекомендуется сделать специальные насечки. В таком случае бетон и профнастил будут взаимодействовать совместно. Для этого также потребуется приварить к профнастилу вертикальные анкеры. Для увеличения несущей прочности перекрытия при заливке бетона профнастил подпирается в нескольких местах.

Для этого потребуются следующие инструменты:

  • бетономешалка;
  • ведра;
  • сварочный аппарат;
  • болгарка;
  • диск по камню;
  • лопаты;
  • уровень;
  • мастерок;
  • рулетка.

Плиты перекрытия можно соорудить на основе монолитных железобетонных балок. Их можно купить в готовом виде либо изготовить своими руками. Чтобы несущая способность таких плит была высокой, потребуется армировать балки минимум четырьмя прутьями с диаметром в 12-14 мм. Закрывать их следует слоем бетона более 2-х см.

Устройства ИЗС-10Ц для определения расчета несущей способности плит перекрытия.

Дешевле будет использовать в этих целях деревянные балки. Такая конструкция легче монтируется, однако допустимые нагрузки должны быть небольшими. При этом величина опоры балки на стену должна превышать 12 см. Концы данных изделий потребуется опереть на стену и обернуть их пленкой, рубероидом либо толем. Балки рекомендуется пропитать антисептиком, а между ними уложить утеплитель.

Сбор нагрузок

Рис. 3. Разрез по перекрытию

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок                                                                                           Табл. 3

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, кН/м2

Расчетная нагрузка, кН/м2

I. Постоянная нагрузка:

Ж/Б многопустотная плита,

δ=220 мм γ=2500 кг/м3

цементно-песчаный раствор, δ=20 мм, γ=2200 кг/м3

керамическая плитка, δ=13 мм, γ=1800 кг/м3

3

0,44

0,24

1,1

1,3

1,1

3,3

0,572

0,264

Итого

3,68

4,136

II. Временная нагрузка

длительная

кратковременная

3,5

1,5

1,2

1,2

4,2

1,8

Итого

5

6

Полная нагрузка

В том числе: постоянная и длительная кратковременная

8,68

7,18

1,5

10,136

Сбор нагрузок

Определяем нагрузку на 1 метр при ширине плиты 1,32 м по несущей способности:

, где

Сбор нагрузок

— полная расчетная нагрузка, (кН/м2);

— ширина панели,  (м);

Сбор нагрузок

— коэффициент надежности здания, =0,95 по (табл. [4]);

 (кН/м2);

Сбор нагрузок

Для расчета по трещиностойкости:

, где — полная нормативная нагрузка, (кН/м2);

Сбор нагрузок

 (кН/м2);

 (кН/м2).

Примерный расчет предельной нагрузки на пустотную плиту перекрытия

Для того чтобы самостоятельно рассчитать, какую максимальную нагрузку могут выдерживать плиты перекрытия, которые вы планируете использовать при строительстве, необходимо учесть все моменты. Допустим, что для обустройства перекрытий вы хотите использовать панели (то есть, величина расчетной нагрузки, которую выдерживает одно изделие, составляет 800 кг/м²: для дальнейших расчетов обозначим ее буквой Q₀). Рассчитав сумму всех динамических, статических и распределенных нагрузок (от веса самой плиты; от людей и животных, мебели и бытовой техники; от стяжки, утеплителя, финишного напольного покрытия и перегородок), которую обозначаем QΣ, можно определить, какую нагрузку выдерживает ваша конкретная плита. Основной момент, на который надо обратить внимание: в результате всех расчетов (разумеется, с учетом повышающего коэффициента прочности) должно получиться, что QΣ ≤ Q₀.

Для того чтобы определить равномерно распределенную нагрузку от собственного веса плиты, необходимо знать ее массу (M). Можно воспользоваться либо величиной массы, указанной в сертификате завода-изготовителя (если его предоставили в месте продажи), либо справочной величиной из таблицы ГОСТ-а, которая составлена для изделий, изготовленных из тяжелых видов бетона со средней плотностью 2500 кг/м³. В нашем случае справочный вес плиты составляет 2400 кг.

Примерный расчет предельной нагрузки на пустотную плиту перекрытия

Сначала вычисляем площадь плиты: S = L⨯H = 6,3⨯1,2 = 7,56 м². Тогда нагрузка от собственного веса (Q₁) составит: Q₁ = M:S = 2400:7,56 = 317,46 ≈ 318 кг/м².

Читайте также:  Как построить дом из полистиролбетона?

В некоторых строительных справочниках рекомендуют при расчетах использовать суммарное усредненное значение полезной нагрузки на перекрытие жилых помещений – Q₂=400 кг/м².

Тогда суммарная нагрузка, которую необходимо выдерживать плите перекрытия, составит:

QΣ = Q₁ + Q₂ = 318 + 400 = 718 кг/м² ˂ 800 кг/м², то есть основной момент QΣ ≤ Q₀ соблюден и выбранная плита пригодна для обустройства перекрытий жилых помещений.

Примерный расчет предельной нагрузки на пустотную плиту перекрытия

Для точных расчетов будут необходимы значения удельной плотности (стяжки, теплоизолятора, финишного покрытия), значение нагрузки от перегородок, вес мебели и бытовой техники и так далее. Нормативные показатели нагрузок (Qн) и коэффициенты надежности (Үн) указаны в соответствующих СНИП-ах.

Технические характеристики

Панель перекрытия многопустотная обладает такими характеристиками:

  • Несущая способность на 1 м2 составляет 0,68 т постоянных и 0,5 т временных нагрузок.
  • Показатели плотности определяются типом бетонной смеси, которая использовалась в процессе производства. Удельный вес варьируется от 2 до 2,4 т/м3.
  • Бетон способен воспринимать ряд нагрузок сжимающего типа. С учетом этого свойства плитам придают индекс В22,5.
  • Степень морозостойкости соответствует F200.
  • Плиты могут использоваться в среде с высоким показателем влажности, поскольку они обладают водонепроницаемостью уровня W4.
  • Размеры пустотных плит ЖБИ определяются их конструкцией.

Еще плиты могут отличаться разной толщиной. Согласно нормативам, она должна составлять не меньше 22 см.

Нагрузка, которую способны выдержать пустотные панели

Допустимые нагрузки на плиту указываются в официальной документации и определяются путем расчета некоторых показателей:

  • Статическая нагрузка постоянного типа. К таким усилиям относят наличие предметов мебели в здании, оборудования, перегородок и изоляционных слоев.
  • Динамическая нагрузка временного типа. Это могут быть перемещения людей или животных по помещению, а также перестановка мебели и других подвижных конструкций.

Нагрузки бывают точечными, действующими локально и распределенными. Чтобы правильно рассчитать допустимые усилия, необходимо создать силовую схему зданию, определить вес воздействия на плиту и получить сумму всех нагрузок.

Усиление

С целью повышения прочностных свойств плиты подвергаются процедуре усиления. Для этого в их состав добавляют цементные смеси марок М400 и М300. Первый вариант обеспечивает устойчивость к нагрузке до 400 кг/см3/сек, второй — защищает поверхность панели от прогибов.

Еще производится усиление методом армирования, которое состоит из таких этапов:

  • Натягивание прутьев из нержавейки.
  • Монтаж стальной сетки.
  • Заливка бетонной смеси опалубки с армированными элементами.
  • Обрезка остатков арматуры, выступающих из затвердевшего бетона.

Применение натяжной арматуры делает плиту устойчивой к большим статическим и динамическим нагрузкам, провисаниям и прогибам. Чтобы поднять устойчивость ЖБ-панели к подобным действиям, в торцах устанавливается двойная арматура.

Наличие подобного усиления способствует защите от максимальных нагрузок без развития деформационных процессов. Подобные характеристики делают плиту востребованной для возведения многоэтажных построек промышленного назначения.

Размеры

Приступая к монтажу многопустотных плит, необходимо составить некоторые чертежи и определить их габариты, включая толщину, ширину и длину. В строительных магазинах Москвы предлагаются следующие типоразмеры таких изделий:

  • Показатели длины варьируются от 168 до 12000 см.
  • Ширина может составлять 98-148 см.
  • Диаметр внутреннего канала равен 114-159 мм.

При этом каждый тип плит обладает постоянной толщиной в 220 мм. По стандарту допускается производство индивидуальных проектов с разными эксплуатационными характеристиками.

Существующие виды нагрузок, сбор которых следует выполнить

Сбор нагрузок сосредоточен на том, что нагрузка может быть равномерно распределенной, сосредоточенной, неравномерно распределенной и другой. Однако нет смысла так сильно углубляться во все существующие варианты сочетания нагрузки, сбор которой производится. В данном примере будет равномерно распределенная нагрузка, потому как подобный случай загрузки для плит перекрытия в жилых частных домах является наиболее распространенным.

Сосредоточенная нагрузка должна измеряться в кг-силах (КГС) или в Ньютонах. Распределенная же нагрузка – в кгс/м.

Нагрузки на плиту перекрытия могут быть самыми разными, сосредоточенными, равномерно распределенными, неравномерно распределенными и т. д.