В.А. Тесля Расчет и армирование монолитного безбалочного перекрытия

Балки – это необходимый элемент в тех конструкциях из дерева или стали, которые собираются из раздельных частей. Без них можно обойтись в монолитных бетонных конструкциях, но в этом случае вся конструкция сооружения будет менее гибкой при той же массе и толщине плит.

Требования, предъявляемые к потолочным перекрытиям

Независимо от того, из какого материала изготовлены потолочные перекрытия, они должны отвечать ряду требований (детальнее: «Как сделать потолочное перекрытие в частном доме»). Прежде всего, у них должна быть несущая способность, соответствующая эксплуатационной нагрузке. При расчете данного параметра обязательно учитывают массу перекрытия, планируемый вес отделки (в случае подшивного или подвесного потолка). Если речь идет о квартире, то есть о междуэтажном перекрытии, то учитывают еще и массу людей, оборудования и мебели в верхних помещениях.

Имеют значение и звуко- и теплоизоляционные качества. Теплоизоляция важна, если над потолком находится чердак или же вообще нет никакого помещения. Звукоизоляция нужна при обустройстве межэтажных перекрытий.

Монолитное перекрытие своими руками: расчёт, подготовка и установка опалубки

Специфика сборной опалубки в том, что она состоит из ригелей, на которые опираются балки. Шаг ригелей — не более 1,2 м, их располагают вдоль помещения. Шаг балок — 400–600 мм, и они обычно идут поперёк. Количество линий опорного ригеля будет равно ширине помещения, делённой на шаг. В нашем случае:

Итого по две линии ригелей в каждом помещении. Это 10 балок по 2,8 м.

Поперечные балки рассчитываются, исходя из ширины помещений. В нашем случае — 10 шт. по 3,6 м и 10 шт. по 2,4 м.

по теме

Зачем необходимо армирование?

Безусловно, бетон имеет множество преимуществ. Он обладает большой прочностью и спокойно переносит перепады температур. Даже вода и мороз не могут ему повредить. Тем не менее его сопротивление растяжениям находится на крайне низком уровне. Здесь в игру вступает арматура. Она позволяет добиться повышенной прочности ЖМК и сократить расход бетона.

В теории в качестве материала для армирования можно использовать всё что угодно, даже стебли бамбука. На практике же применяется всего два вещества: композит и сталь. В первом случае — это целый комплекс материалов. В основе изделия могут лежать базальтовые или углеродные волокна. Они заливаются полимером. Композитная арматура имеет небольшой вес и не поддаётся коррозии.

Сталь имеет несравнимо большую механическую прочность, к тому же её стоимость относительно невелика. В процессе армирования железобетонных монолитных конструкций используются:

  • уголки,
  • швеллеры,
  • двутавровые балки,
  • гладкие и рифленые стержни.

При создании сложных строительных объектов в основе монолитной железобетонной конструкции укладываются металлические сетки.

Строительная арматура может иметь разную форму. Но в продаже чаще всего можно найти только стержневую. Рифлёные стальные стержни чаще всего используются при строительстве малоэтажных зданий. Низкая цена и хорошее сцепление с бетоном делают их очень привлекательными для потенциальных покупателей.

Стальные стержни, используемые при создании железобетонных монолитных конструкций, в большинстве случаев имеют толщину от 12 до 16 миллиметров. Они отлично защищают структуру от разрывов. Нагрузку, создаваемую при сжатии, компенсирует сам бетон.

Конструкционные особенности ребристого монолитного перекрытия

Давайте разберемся, что из себя представляет данный вид конструкции и каковы перспективы его применения в частном строительстве.

Ребристые монолитные перекрытия состоят из балок, которые могут идти в одном или двух направлениях, и плиты, соединенной с балками в единую конструкцию (т.е. работают балки совместно с опирающейся на них плитой). Применяются такие конструкции при строительстве зданий с большими пролетами (промышленных зданий, торговых центров, метрополитена, водоохранных, хозяйственных сооружений и т.д.).

двунаправленное ребристое перекрытие опалубка для ребристого перекрытия

Применение взамен плоской ж/б плиты обусловлено уменьшением расхода бетона при возведении перекрытия и, как следствие, снижением нагрузки на несущие стены и фундамент. Снижение нагрузки на несущие конструкции здания позволяет архитекторам создавать более интересные по своему дизайну сооружения. Не второстепенным фактором является и уменьшение затрат на заливку бетона и армирование. Для создания ребристых перекрытий используют бетон класса В15-В25 и арматуру следующих классов: А240, А300, А400, В500. Выбор класса зависит от реализации конкретной конструктивной задачи. Изготовление данного вида межэтажных плит ничем не отличается от других железобетонных конструкций, за исключением принципа использования специальной съёмной опалубки. Принципиальную схему и внешний вид конструкции вы можете видеть на рисунке. Именно за счет формы опалубки создаются в итоге «ребра».

Читайте также:  Возведение стен из пеноблоков – нюансы правильной кладки

Межэтажные перекрытия по — экологичность совмещённая с экономией.

С общими понятиями мы разобрались. Теперь поговорим о применимости ребристых монолитных перекрытий при строительстве коттеджей и загородных домов для постоянного проживания. В сети существует достаточно большое количество информации о создании подобных конструкций своими руками. Такое внимание к наличию «ребер» в межэтажном ж/б перекрытии определяется, прежде всего, желанием сэкономить на его строительстве. Однако при этом стоит учитывать следующие моменты:

  • Необходим грамотный расчет конструкции;
  • Строительные компании предлагают в прокат съёмную опалубку и стойки, необходимые для изготовления ребристых плит, однако заказ в аренду такой опалубки обойдется гораздо дороже, чем для классической монолитной плоской плиты, что может в итоге нивелировать экономию на бетоне;
  • Создание опалубки своими руками (например, из досок или плит ОСБ) довольно длительный и трудоемкий процесс, т.е. вам придется учитывать и высокую трудоемкость работы;
  • Кроме того внешний вид потолка с балками впишется не во всякий интерьер. Возможно, его придется впоследствии зашивать гипсокартоном или другими материалами.

двунаправленное ребристое монолитное перекрытие перекрытие по профнастилу

Правильно уложенные перекрытия сделают конструкцию надежной.

Минимальная толщина бетонного перекрытия в частном доме. Монолитное перекрытие

Одним из самых надежных и недешевых перекрытий в строительстве, является монолитное перекрытие. Определимся с характеристикой необходимости его возведения, монолитное перекрытие устанавливается когда:

Толщина монолитного перекрытия.

В результате многолетней практики, для плитных конструкций изгибаемого типа, было установлено значение соотношения толщины и длины пролета. Это отношение для плит перекрытия равно 1:30. Так, при длине пролета в 6 метров, необходимая толщина плиты будет равняться 200 миллиметрам, а при длине плиты в 4.5 метра — 150 миллиметрам.

Уменьшать или увеличивать толщину монолитного перекрытия, можно с учетом эксплуатационной нагрузки на перекрытие. В строительстве частного объекта, где нагрузки небольшие, можно уменьшать установленную толщину не более чем на 10-15 процентов.

Напряженно-деформированное состояние перекрытия.

Для понимания принципов работы монолитного перекрытия и способах армирования нужно проанализировать напряженно-деформированное состояние плиты. Например, защемленная плита размером 12 на 6 м, толщина 20 см. Нагрузка составляет 500 кг/м2.

Если посмотреть на изополя перемещений перекрытия, можно заметить, что центральная часть подвержена большей деформации.

На мозаике напряжений так же заметно, область красного цвета соответствует растяжению плиты в нижней части, а область синего цвета сжатие плиты в нижней части.

Это учитывается при армир

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.

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.

Читайте также:  Опирание плиты перекрытия на несущие стены

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.

Опалубка монолитного перекрытия

Для начала нужна опалубка для устройства монолитного перекрытия. Инвентарной опалубки для такого перекрытия нет, она собирается из ламинированной фанеры, досок и регулируемых стоек.

Если вы не собираетесь заниматься такими перекрытиями постоянно, покупать элементы опалубки нет никакого резона. Дешевле найти фирму и арендовать нужные элементы. Только учтите, что работа должна быть сделана быстро, иначе перекрытие выйдет золотым!

  1. Фанера на перекрытие берется обычно ламинирванная 18-20 мм. Новый лист стоит в магазине около 2 тысяч рублей, а аренда будет стоить около 20-40 рублей в день.
  2. Доски вам на стройке в любом случае нужны, так что после заливки перекрытия их можно пустить как на леса, так и на крышу. Нужна обычная доска 150 х 50 мм, желательно без сучков.
  3. Регулируемые стойки с универсальными вилками и треногами. Их тоже можно взять в аренду (или купить б/у на Авито).

Вот схема установки опалубки перекрытия

Одна универсальная стойка выдерживает нагрузку в 2-3 тонны.  Такая опалубка применяется при высоте перекрытия до 4,6 м и толщиной перекрытия до 300 мм. Что вполне подходит для домашнего использования.

Чтобы низ перекрытия вышел ровным и его легко можно было оштукатурить, листы должны быть хорошего качества и без «разлохмачеными» углами.

Опалубка монолитного перекрытия

Для устранения волн снизу бетона, шаг установки поперечных балок должен быть 40-50 см, класть их можно плашмя (широкой стороной), а расстояние между продольными балками должно быть не более 80-90 см.

Из расчета несущей способности подбирается шаг установки балок. Обычно его принимают 1,2-1,5 метра.

Лучше поставить больше стоек, чем перекрытие рухнет при бетонирование!

Для установки такой опалубки перекрытия вам нужны будут так же следующие инструменты: лестница, молоток, пила (желательно дисковая или цепная), гвоздодер.

Ну и для крепления досок между собой и крепления фанеры нужны гвозди размером 70  и 100(120) мм.  Примерный расход около по 60 г на 1 м2 перекрытия.

Технология установки опалубки перекрытия

Сначала разносятся стойки, треноги и унивилки на места, где они будут стоять.

Затем собирается стойка: в стойку вставляется унивилка, а стойку устанавливают вертикально и фиксируют треногой. Причем собирают таким образом конечные стойки, на которые будут опираться продольные доски. Затем стойки выставляются примерно на нужную высоту (отмеряется рулеткой от пола).

Затем в унивилки при помощи специальных вилок устанавливаются доски вертикально, они будут продольными балками.

Лучше ставить доски ПОСЛЕ подъема, это физически легче.

Далее доски подаются на балки и раскладываются с шагом 40-50 см поперек.  И из пробивают гвоздями 100 мм для крепления между собой.

Опалубка монолитного перекрытия

Затем на доски укладывают листы фанеры и фиксируют в углах по одному гвоздю 70 мм. Это делается чтобы опалубка не сдвинулась.

После сборки стола перекрытия его устанавливают по нивелиру в проектное положение. Для этого устанавливают нивелир, чтобы он мог видеть как можно больше. От точки, которая будет репером рассчитывают высоту перекрытия и находят Горизонт Инструмента (ГИ). Тут математика уровня начальной школы, так что приводить их думаю не нужно.

Затем у стоек на фанеру устанавливается рейка и выставляют нужную отметку. В случае необходимости винтом регулируют высоту. И так у каждой стойки. При необходимости нивелир переносят.

Точность установки опалубки перекрытия должна быть примерно 5 мм. Вам придется еще раз проверить и подправить если нужно опалубку после вязки арматуры плиты перекрытия.

Монолитные плиты

Структура монолитных плит перекрытий

Монолитные плиты

В безбалочных монолитных перекрытиях плиты имеют равную толщину на всех участках, саму толщину определяет расчет, опирающийся на требования к допустимым прогибам и другим, менее важным для безопасности, требованиям заказчика строительства. Обычно рекомендуется при использовании в конструкции капителей с изломом или с надкапительными плитами проводить расчет толщины исходя из максимального положительного момента, в иных случаях расчет проводится по наибольшему отрицательному моменту. Производя расчет толщины плиты, помните о том, что согласно нормам проектирования ж/б конструкций, ее толщина при наличии надкапительной плиты должна относиться к величине пролета не менее как 1 к 36 в случае использования обычного сорта бетона и 1 к 30 – легкого. Если используются капители без плиты, то 1 к 32 и 1 к 27 соответственно. В случае если плита все же тоньше, то ее необходимо проверить на уровень прогиба, и он не должен превышать установленные нормы. Армирование как безбалочной, так и балочной плиты не слишком отличается. Главное, что над балками арматура плиты располагается в верхней части, в зоне отрицательного момента, а в остальных местах – в нижней.

Читайте также:  Армирование монолитной плиты перекрытия стальной арматурой

Тот же принцип армирования используют и в балках, там, в пролетах арматура лежит внизу, а над колоннами – вверху. Армирование прутьями производят так же, как и укладку балок, то есть перпендикулярно друг другу. Безбалочное монолитное перекрытие в виде сплошной плиты выполняет роль упругой пластины, а значит в любом своем месте плиты испытывают не только нормальное, но и касательное напряжение, которое тоже необходимо брать в расчет. Поэтому строители стремятся провести армирование так, чтобы учесть особенности нагрузки плит и их рабочие зоны.

Вывод

Ребристое перекрытие позволяет получить прочную конструкцию, разделяющую этажи, при грамотном проектировании и выполнении. Конструкционные особенности позволяют сэкономить строительный материал и облегчить нагрузки на стены и фундамент дома, однако процесс возведения опалубки будет гораздо более трудоемким и дорогим, чем при других вариантах перекрытия, что также стоит учитывать.

Такой вариант перекрытия, выполненный своими руками, подойдет скорее тем, у кого много свободного времени и рабочих рук. В остальных случаях, на наш взгляд, эффективнее будет приобрести заводские ж/б плиты. А на небольшие пролеты более рациональным решением будет просто заливка плоской плиты.

Как залить бетонное перекрытие своими руками

В данной статье хочу поделиться, как мы заливали межэтажное перекрытие, и хоть вместо второго этажа будет мансарда, все же решили сделать бетонное перекрытие, так как это прочно и даст дополнительную звукоизоляцию.

Дело было в октябре, постоянно шли дожди, такая погода даст лучшую гидратацию бетона, главное не лить бетон по самому дождю.

Бюджет подходил к нулю, вернее его почти не было, пришлось занимать средства, в целях экономии при армировании была использована сетка из 14 арматуры 1 слой вместо двух, но мы дополнительно усилили каркас ригелями для жесткости.

Ригеля из арматурыУдобное место для вязки арматуры

Первым делом вязались ригеля.

Для удобства и быстроты вязки ригелей было забито 4 арматуры в стену дома.

Опалубка для межэтажного перекрытияАрматура из бетонного пояса

Далее, пока вязались ригеля, одновременно делалась опалубка для будущего перекрытия.

Заранее из бетонного пояса была выпущена часть арматуры, для связки ее с арматурой перекрытия.

Опалубка вид сверху

В местах межкомнатных стен, пояса и дополнительного армирования не делали.

Пред тем как крепить доски, был сделан каркас, лаги с подпорками из бруса 150×50 мм.

Первым делом нужно отбить уровень в каждой комнате и по нему перпендикулярно под лагами прибить брус 50×50 мм. Гвоздями 100-150 мм. Мы прибивали прямо к бетонному поясу, пока он был сырым, гвозди в него хорошо заходили. Дополнительно прибивали дощечки под 50-м. брусом примерно через метр с расходом около 6-ти гвоздей на дощечку, так как стены из ракушечника и гвозди в нем не очень крепко держаться, все зависит от плотности камня.

Подпорки для опалубкиКрепление опор

Подпорки тоже закрепляли, прибивая к лагам по 2 гвоздя наискось.

Внизу тоже делали подошвы для подпорок и закрепляли их гвоздями, так как они легко утонут в засыпанном сыром отсеве.

Подошвы для опорСетка из арматуры для перекрытия

Когда опалубка была закончена, приступили к вязке каркаса, каркас из 14-й арматуры, ячейки 20×20 см. Перед вязкой каркаса разложили пленку на деревянный пол.

Сверху на готовую сетку из арматуры привязывали ригеля через метр.

Высота и ширина ригеля 10 см.

Оставили место для будущего люка на второй этаж, размер был выбран случайный, 1000×2000 мм.

Люк для выхода на второй этажЗалитое бетонное перекрытие

Готовая бетонная плита перекрытия

Вот и все монолитное бетонное перекрытие готово. Перекрытие залили за 3 дня, объем бетона 14 кубов, примерно 800 кг арматуры. Месили бетон вручную в корыте объемом 0.4 куба. Ходить по свежему перекрытию можно уже на следующий день, но ни в коем случае не нагружайте его материалами до полного затвердевания, могут образоваться микротрещины. Опалубку разбирали в апреле.