Прочность железобетонной плиты
Железобетонные плиты дорожные, пустотные, плоские, плиты покрытий
Железобетонные плиты получили огромную популярность практически сразу после выхода на рынок. В отличие от архаичных деревянных перекрытий они во много раз надёжнее и обладают такими преимуществами, как:
- огнеупорность,
- влагостойкость,
- долгий срок эксплуатации.
Железобетонные плиты не гниют и могут сохранять все свои свойства при высоких температурах и влажности. Это идеальный материал для строительства промышленных и жилищно-коммунальных объектов.
Железобетонные плиты в своё время изменили каноны строительства. Их низкая стоимость и высокие эксплуатационные качества произвели настоящий фурор на рынке. Из-за этого многие строительные компании вынуждены были бросить свой бизнес или переориентироваться.
Настоящим шоком для строителей и конструкторов стала длина одной железобетонной плиты, которая достигала семи с половиной метров. Это изменило саму суть архитектуры. В результате появились не только новые здания, но и технологии их быстрого возведения.
Виды железобетонных плит
Дорожные железобетонные плиты
Благодаря этой технологии стало возможным создание сложных автомобильных развязок. Ни один автобан или магистраль не обходится без этих конструкционных элементов.
Дорожные железобетонные плиты сохраняют свои эксплуатационные свойства даже при температуре в -40 градусов по Цельсию. Использование этих изделий при постройке дорог позволяет в значительной мере увеличить надёжность всего полотна.
Данные изделия выпускаются в двух вариантах: с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой. Средняя плотность бетона составляет 2200—2500 кг/м 3 . Дорожные железобетонные плиты могут выдерживать нагрузку класса Н-30 и Н-10.
Поверхность изделий имеет специальное рифление. При создании конструкции применяется бетон, который по водонепроницаемости и морозостойкости отвечает параметрам F200 и W4.
Отдельного упоминания заслуживают аэродромные железобетонные плиты. Они способны выдерживать повышенные нагрузки. При создании данной конструкции используется усиленный каркас и бетон не ниже марки М350.
Пустотные железобетонные плиты
ПЖП используются при строительстве межэтажных перекрытий. Толщина одного изделия 220 мм, длина от полутора до шестнадцати метров. Стандартная ширина может быть 1, 1,2 1,5, метра. Также возможен подбор индивидуальных параметров.
Пустоты в железобетонных плитах обеспечивают тепло- и звукоизоляцию. Отверстия могут быть как круглыми, так и овальными. Наличие пустот в конструкции значительно облегчает вес, что сказывается на скорости монтажа и общей структуре здания.
Современные технологии позволяют изготовлять большие партии в короткие сроки. Нагрузка на железобетонные плиты может достигать 1250 кгс/м 2 . В процессе производства используется бетон разных марок.
Плоские железобетонные плиты
ПЖП являются несущей частью перекрытий в панельных зданиях. При этом расчётная нагрузка не должна превышать 6 кПа. Железобетонные плоские плиты могут выдержать сейсмический удар силой до 7 балов. Они устанавливаются на несущие конструкции с двумя, тремя и четырьмя точками опоры.
Основным материалом, из которого изготавливаются изделия, является тяжёлый, средней и лёгкой плотности бетон. При этом используется напрягаемая и ненапрягаемая арматура. Также допускается применение проволоки класса Вр-1. Все конструктивные элементы должны отвечать ГОСТам.
Грани плоских железобетонных плит могут иметь скосы. Они служат для состыковки изделий между собой. Также подобная конструкционная особенность препятствует сдвигам. Швы между ПЖП заливаются бетонным раствором.
Транспортируются ПЖП в штабелях. Для того чтобы изделия в процессе транспортировки не повредились, используются специальные прокладки, обеспечивающие зазор между железобетонными плитами.
В кузове машины плоские железобетонные плиты укладываются продольно оси по направлению в сторону движения. Разгрузка и погрузка осуществляется при помощи автокрана. Специальные монтажные петли в значительной мере ускоряют этот процесс.
Железобетонные плиты покрытия
Данные изделия применяются, когда нужно завершить постройку. Чаще всего подобная необходимость возникает в промышленных зданиях, где строители не хотят тратить лишние средства на установку полноценного чердака.
В дальнейшем такая крыша покрывается специальным отделочным материалом. Чаще всего это битум или жидкая резина. Данные вещества обеспечивают отличную гидроизоляцию, а их стоимость находится на низком уровне.
Железобетонные плиты покрытия отлично сочетаются с теплоизоляционными материалами. К тому же монтаж водостоков и других инженерных систем не занимает много времени и сил. Изделия делятся на два типа в зависимости от методов монтажа: стандартные и ребристые.
Конструкции с ребристой поверхностью позволяют сделать крышу более прочной. Также эта форма в значительной мере упрощает процесс отделки. В производстве чаще всего задействуется напряжённая арматура. Она обеспечивает долговечность.
Большую роль в конструкции играет армированная металлическая сетка. Она покрывается слоем бетона до 2 см. Это защищает арматуру от враждебного действия внешней среды.
Железобетонные плиты покрытия имеют высокий уровень пожарной безопасности. Некоторые модификации выдерживают нагрузку до 1500 кг/м 2 . Такие изделия применяются в местах с повышенным уровнем осадков. Мало того, такая прочность даёт возможность при необходимости возвести ещё несколько этажей.
Обычно в процессе строительства используют железобетонные плиты 3Х6 и 2Х12. Но конечно же, возможны и исключения. Иногда на заводах создаются специальные модификации под конкретные задачи.
Толщина изделий варьируется от 250 до 455 мм. Но существуют и более толстые варианты. Увеличение толщины даёт уменьшение веса, соответственно минимизируется нагрузка на несущие конструкции.
В структуре железобетонных плит нельзя обойтись без закладных элементов. Они выполняются из стали и могут свариваться с арматурой соседних изделий. Это обеспечивает прочное соединение.
Изделия транспортируются на специальных грузовиках и используются в самом конце строительных работ. Они подходят практически для любого типа строительства и обладают высокой прочностью и надёжностью.
Производство железобетонных плит
Главным элементом железобетонных плит выступает бетон. Этот материал делается посредством смешивания цемента с песком и щебнем. Он обладает высоким сопротивлением к сжатию, но легко поддаётся растяжению. Чтобы увеличить прочность данного материала применяется арматура. Она делается из композита и стали.
Щебень выступает в роли инертного материала. Между ним и цементом не происходит реакции. Его также называют заполнителем. Он существенно влияет на структуру железобетонной плиты.
В производстве железобетонных плит используют щебень разных фракций от мелкого и до крупного. Выбор во многом зависит от назначения конструкции, а также требований, которые стоят перед конструктором.
Арматура бывает двух видов: рабочая и монтажная. Первый вид являет собой нижнюю часть железобетонной плиты. Он работает на изгиб. Второй является скелетом конструкции.
В процессе изготовления железобетонных плит используется напряжённый железобетон. Специальные технологии позволяют залить арматуру в монолит, когда та находится в частично напряжённом виде. Это делается из-за того, что железобетонные плиты перекрытий должны эффективно противостоять изгибу и компенсировать нагрузку, создаваемую конструкцией пола и весом дополнительных предметов на нём.
Технологический процесс
Всё начинается с создания предварительного чертежа. На его основе создаются будущие изделия. Обычно весь процесс состоит из таких этапов:
- В специально подготовленную форму устанавливается каркас из арматуры. Обычно для этого используют ребристые стержни. Их предварительно натягивают при помощи разогрева электрическим током или домкрата.
- Стержни закрепляются на бортоснастке формы.
- Дальнейший процесс производства осуществляется на основе конвейерной линии, специальных стендов, роликового формования или проката.
- После формирования основной структуры железобетонная плита отправляется на тепловую обработку. Для этого используются специальные камеры. Тепловая обработка позволяет в значительной мере увеличить скорость затвердевания бетонной массы. За 10 часов в камере изделие набирает порядка 60 процентов прочности. Обычно для этого нужно не менее 25 суток в обычных условиях.
- После того как изделие обрело необходимую прочность убираются крепления на стенках формы, которые фиксировали арматурные стержни.
- Стержни сжимают по длине. В результате формируется необходимое состояние всей конструкции.
Это канонический производственный процесс железобетонной плиты. Но многие компании стараются привнести в него что-то своё, чтобы добиться большей производительности и уменьшения себестоимости.
Правила монтажа железобетонных плит
Во время укладки перекрытий строители в первую очередь ориентируются на СНиПы. Соблюдение всех норм и стандартов гарантирует безопасность и длительный срок эксплуатации конструкции.
Железобетонные плиты укладываются на стены здания. При этом они должны опираться на несущую стену не менее чем на 12 сантиметров. Изделия могут укладываться с применением раствора и без него. Размер технологичного шва лежит в диапазоне от 5 до 20 см. Идеальный параметр 7—8 сантиметров. Если шов слишком широкий, то в дальнейшем придётся потратить много времени и раствора на его заделку.
Естественно, правила укладки, допустим, дорожных железобетонных плит разительно отличаются от правил монтажа пустотных. Но начальный этап одинаков в обоих случаях. Перед установкой плиты тщательно осматриваются. При этом обязательно наличие маркировки на каждой конструкции. Если есть трещины шириной более 1 мм по всей длине, железобетонная плита заменяется.
Итоги
В зависимости от типа конструкции и её назначения строители используют тот или иной вид железобетонных плит. При этом существует огромное количество модификаций и типов, рассчитанных под определённое строительство.
Делаем железобетонные перекрытия
По мнению участника форума ontwerper из Москвы, монолитные железобетонные перекрытия не так уж сложно сделать своими силами. Он приводит в качестве аргументов общеизвестные и малоизвестные соображения по их изготовлению. По его мнению, делать перекрытия своими руками выгодно по нескольким причинам:
- Доступность технологий и материалов;
- Удобство и практичность с архитектурной и инженерной точек зрения;
- Подобные перекрытия долговечны, пожаробезопасны и обладают шумоизолирующими качествами;
- Финансовая целесообразность.
Монолитные работы
Перед тем как заливать бетон ontwerper советует тщательно продумать весь процесс и прежде всего заказать бетон на заводе. Он лучше самодельного — там есть контроль качества и количества наполнителей, улучшающих бетон и долго не дающие ему расслаивается. Состав должен состоять из тяжелых заполнителей, иметь класс прочности В20-В30 (М250-М400), и морозостойкость от F50.
Не ленитесь и проконтролируйте по документам отпускные параметры, класс-марку и время до момента схватывания бетона.
Если вам нужно подать бетон на второй, третий этаж или на большое расстояние то сделать это без бетононасоса вам не удастся, а перекатывание бетона лопатами по бесконечным желобам очень тяжёлое и неудобное занятие.
В зимнее время бетон можно заказать с противоморозными добавками, учитывая, что добавки обычно повышают время набора прочности, некоторые из них провоцируют коррозию арматуры, но это допустимо, если добавка заводская.
ontwerper предпочитает зимой строительство не вести, и вам не рекомендует. В крайнем случае сами раствор не готовьте, воспользуйтесь заводским бетоном.
Монтаж опалубки
Главное назначение опалубки — выдержать массу свеженалитого бетона и не деформироваться. Для вычисления прочности нужно знать, что один 20 сантиметровый слой бетонной смеси давит на квадратный метр опалубки с силой 500 кг, к этому нужно добавить давление смеси при её падении из шланга, и вы поймете, что все элементы конструкции должны быть надёжными.
Для её изготовления ontwerper советует использовать фанеру 18-20мм ламинированную (с покрытием) или простую (но она сильнее прилипает). Для балок, ригелей и стоек опалубки следует использовать брус толщиной не менее 100х100 мм.
После её сборки нужно обязательно проверить горизонтальность всех конструкций. В противном случае в дальнейшем вы потеряете много времени и средств для исправления ошибок.
Армирование
Для этого ontwerper рекомендует призвать на помощь арматуру периодического профиля A-III, А400, А500. В плите перекрытия всегда имеется четыре ряда арматуры.
Нижний — вдоль пролета, нижний — поперек пролета, верхний — поперек пролета, верхний — вдоль пролета.
Пролет – расстояние между опорными стенами (для прямоугольной плиты по короткой стороне). Самый нижний ряд укладывается на пластиковые сухарики, специально предназначенные для этого, их высота составляет 25-30мм. Верхний ряд – перекрывает его поперек и вяжется проволокой во всех пересечениях.
Затем на очереди – установка разделителя сеток – детали из арматуры с определенным шагом, её можно сделать по своему желанию. На разделители – верхняя поперек, — вязать, на нее верхняя вдоль, — вязать проволокой во всех пересечениях. Верхняя точка каркаса (верх верхнего стержня) должна быть ниже верхней грани стенки опалубки на 25-30 мм, или толщина бетона выше верхней арматуры на 25-30 мм.
После окончания армирования каркас должен представлять жёсткую конструкцию, которая не должны сдвигаться при заливке бетона из насоса. Перед заливкой проверьте соответствие шага и диаметра арматуры проекту.
Заливка бетона
После всей подготовки нужно принять и распределить по всей площади бетон, провибрировать его. Лучше всего плиту заливать целиком за 1 раз, если это невозможно, поставьте рассечки – промежуточные стенки внутри контура опалубки, ограничивающие бетонирования. Их делают из стальной сетки с ячейкой 8-10 мм, устанавливая ее вертикально и прикрепляя к арматуре каркаса. Ни в коем случае не делайте рассечек в середине пролета и не делайте их из доски, ППС.
Уход за бетоном
После заливки плиты её нужно укрыть, чтобы предотвратить попадание осадков, и постоянно поливать внешнюю поверхность, чтобы она была влажной. Приблизительно через месяц можно снять опалубку, а в случае крайней необходимости это можно сделать не раньше, чем через неделю и снимать только щиты. Для этого нужно осторожно снять щит, а плиту обратно подпереть стойкой. Стойки поддерживают плиту до её полной готовности, около месяца.
Прочность монолитного перекрытия: расчет
Он сводится к сравнению между собой двух факторов:
- Усилий, действующих в плите;
- Прочностью ее армированных сечений.
Первое должно быть меньше второго.
Стены на монолитную плиту перекрытия: рассчитываем нагрузки
Произведем расчеты постоянных нагрузок на монолитную плиту перекрытия.
Собственный вес плиты монолитной перекрытия с коэффициентом надежности по нагрузке 2.5т/м3 х 1.2 =2.75т/м3.
— Для плиты 200мм — 550кг/м3
Собственный Вес пола толщиной 50мм-100мм – стяжка – 2,2т/м2 х 1,2= 2,64т/м3
— для пола 50мм — 110кг/м3
Перегородки из кирпича размером 120мм приведите к площади плиты. Вес 1-го погонного метра перегородки высотой 3м 0.12м х1.2х1.8 т/м3 х 3м = 0,78т/м, при шаге перегородок длиной 4м получается примерно 0,78/4= 0,2т/м2. Таким образом приведенный вес перегородок = 300 кг/м2.
Полезная нагрузка для 1-й группы предельных состояний (прочность) 150кг/м3 – жилье, с учетом коэффициента надежности 1.3 примем. Временная 150х1,3= 195кг/м2.
Полная расчетная нагрузка на плиту — 550+110+300+195=1150кг/м2. Примем для эскизных расчетов нагрузку в — 1.2т/м2.
Определение моментных усилий в нагруженных сечениях
Изгибающие моменты определяют на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения– это середина пролета, другими словами – центр плиты.
Изгибающие моменты в квадратной в плане плите разумной толщины, шарнирно опертой — незащемленной по контуру ( на кирпичные стены ) по каждому из направлений Х,Y примерно могут быть определены как Mx=My=ql^2/23. Можно получить некоторые значения для частных случаев.
- Плита в плане 6х6м — Мх=My= 1.9тм;
- Плита в плане 5х5м — Мх=My= 1.3тм;
- Плита в плане 4х4м — Мх=My= 0,8тм.
Это усилия, которые действуют и вдоль и поперек плиты, поэтому нужно проверить прочность двух взаимно перпендикулярных сечений.
Проверка прочности к продольной оси
При проверке прочности к продольной оси сечения по изгибающему моменту (пусть момент положительный, т.е брюхом вниз) в сечении есть сжатый бетон сверху и растянутая арматура снизу. Они образуют силовую пару, воспринимающие приходящее на нее моментное усилие.
Определение усилия в этой паре
Высота пары может быть грубо определена, как 0.8h, где h – высота сечения плиты. Усилие в арматуре определим как Nx(y)=Mx(y)/(0.8h). Получим в представлении на 1 м ширины сечения плиты.
- Плита в плане 6х6м -Nx(y)= 11,9т;
- Плита в плане 5х5м — Мх=My= 8,2т;
- Плита в плане 4х4м — Мх=My= 5т.
Под эти усилия подберите арматуру класса A-III (А400) – периодического профиля. Расчетное сопротивление арматуры разрыву равно R=3600кг/см2. площадь сечения арматурного стержня при диаметре Ф8=0,5см2, Ф12=1,13см2, Ф16=2,01см2, Ф20=3,14см2.
Несущая способность стержня равна Nст=Aст*R Ф8=1,8т, Ф12=4,07т, Ф16=7,24т, Ф20=11,3т. Отсюда можно получить требуемый шаг арматуры. Шаг= Nст/ Nx(y)
- Плита в плане 6х6м для арматуры Ф12 Шаг=4,07т/ 11,9т=34см;
- Плита в плане 5х5м — для арматуры Ф8 Шаг=1,8/ 8,2=22см;
- Плита в плане 4х4м — Ф8 Шаг=1,8/ 5=36см.
Это армирование по прочности по каждому из направлений X и Y, т.е квадратная сетка из стержней в растянутой зоне бетона.
Кроме прочности необходимо уменьшить образование трещин. Для плит домов и жилых помещений пролетом до 6м толщиной 200мм, опертых по контуру (т.е. по четырем сторонам) при любом соотношении а/b можно принимать нижнее рабочее армирование из стержней А III по двум направлениям с шагом 200х200 диаметром 12мм, верхнее (конструктивное) — то же из Ф8, тоньше и меньше не следует.
Все это является частным случаем общего подхода, демонстрирующим специфику задачи, но для её реализации необходимо смотреть глубже и обращаться к специалистам.
Размещено участником FORUMHOUSE ontwerper.
Железобетонные плиты: виды, характеристики и области применения
Надежные и долговечные железобетонные плиты быстро завоевали строительный рынок, благодаря огнеупорности, устойчивости к влаге, высокой температуре и негативным биофакторам. Это идеальный строительный материал для сооружения жилищных, промышленных, инфраструктурных объектов, позволяющий применять технологии быстрого возведения. Высокий спрос на эти изделия, обеспеченный их приемлемой стоимостью и высокими эксплуатационными характеристиками, стал причиной стремительного развития производств, ориентированных на данную продукцию.
Дорожные железобетонные плиты
Использование этих изделий дает возможность создавать сложные автомобильные развязки с высокой степенью надежности. Плиты сохраняют рабочие характеристики даже при -40°C.
Технические характеристики железобетонных плит для дорог:
- наличие рифления на поверхности;
- два варианта исполнения – с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой;
- средняя плотность бетона – 2200-2500 кг/м 3 ;
- водонепроницаемость – W4;
- морозостойкость – не ниже F200;
- размерные параметры изделий различны, наиболее распространенные – 1,75х3,0 м.
Внимание! Особое место в этой категории занимают плиты для аэродромов, в производстве которых используют усиленную арматуру и бетон марки не ниже М350.
Плиты перекрытия: ассортимент, характеристики каждого вида
Основное назначение этой продукции – отделение друг от друга этажей в строениях любого типа. Могут применяться для сооружения несущих конструкций, в строительстве тоннелей и при прокладке теплотрасс. Различают плиты классического типа и с предварительно напряженной арматурой. Рассмотрим варианты этих строительных изделий.
Пустотные железобетонные плиты перекрытия
Размерные характеристики продукции:
- толщина – 160-300 мм;
- длина – 1,5-12 м;
- ширина – 1,0-3,6 м.
Отверстия, обеспечивающие повышение звуко- и теплоизоляции с одновременным снижением массы плит, могут быть круглыми или овальными. Для удобного монтажа предусмотрены петли, позволяющие с помощью специального оборудования доставить и установить изделие в положенное место.
Внимание! Модификация повышенной прочности – ж/б перекрытие с предварительно напряженной арматурой, усиленное в торцевой части.
Преимущества железобетонных плит перекрытий:
- устойчивость к повышенным нагрузкам;
- универсальность;
- высокая звуко- и теплоизоляция;
- отсутствие усадочных явлений;
- быстрый и удобный монтаж;
- устойчивость к коррозии, влаге, высоким температурам;
- более высокая способность к гашению вибраций, по сравнению с монолитными изделиями;
- наличие пустот, которое обеспечивает удобство прокладки коммуникаций.
Недостатки этой строительной продукции:
- стандартизированные размеры, накладывающие определенные ограничения при проектировании;
- массивность изделий требует наличия на строительной площадке специальной техники;
- ограничения по видам строительства – при не усиленном фундаменте и слабых стенах рекомендуется выбрать другой способ перекрытия строения.
Таблица типов пустотных плит
| Маркировка | Толщина плиты, мм | Форма пустот | Размеры пустот, мм | Количество сторон, на которые будут опираться плиты, шт. |
| 1ПК | 220 | круглая | 159 | 2 |
| 1ПКТ | 220 | круглая | 159 | 3 |
| 1ПКК | 220 | круглая | 159 | 4 |
| 2ПК | 220 | круглая | 140 | 2 |
| 2ПКТ | 220 | круглая | 140 | 3 |
| 2ПКК | 220 | круглая | 140 | 4 |
| 3ПК | 220 | круглая | 127 | 2 |
| 3ПКТ | 220 | круглая | 127 | 3 |
| 3ПКК | 220 | круглая | 127 | 4 |
| 4ПК | 260 | круглая | 159 | 2 |
| 5ПК | 260 | круглая | 180 | 2 |
| 6ПК | 300 | круглая | 203 | 2 |
| 7ПК | 160 | круглая | 114 | 2 |
| ПГ | 260 | грушевидная | 2 |
Таблица стандартных размеров пустотных плит перекрытий
| Тип плиты | Размеры плит, м | |
| Длина | Ширина | |
| 1ПК, 2ПК, 3ПК | 2,4-6,6 с интервалом 0,3 м; 7,2; 7,5 | 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,4; 3,0; 3,6 |
| 1ПК | 9,0 | 1,0; 1,2; 1,5 |
| 1ПК, 2ПК, 3ПК | 3,6-6,6 с интервалом 0,3 м; 7,2; 7,5 | 2,4-3,6 с интервалом 0,3 м |
| 1ПК, 2ПК, 3ПК | 2,4-3,6 с интервалом 0,3 м | 4,8-6,6 с интервалом 0,3 м |
| 4ПК | 2,4-6,6 с интервалом 0,3 м; 7,2; 9,0 | 1,0; 1,2; 1,5 |
| 5ПК | 6,0; 9,0; 12,0 | 1,0; 1,2; 1,5 |
| 6ПК | 12,0 | 1,0; 1,2; 1,5 |
| 7ПК | 3,6-6,3 с интервалом 0,3 м; 7,2; 7,5 | 1,0; 1,2; 1,5; 1,8 |
| ПГ | 12,0 | 1,0; 1,2; 1,5 |
Внимание! Не допускается пробивка отверстий под инженерные коммуникации, приводящая к нарушению целостности рабочей арматуры. Такие действия становятся причиной потери несущей способности плиты.
Кроме размерных параметров, пустотные плиты различаются по способу армирования. Согласно ГОСТу, панели, опирающиеся двумя или тремя сторонами, должны изготавливаться с предварительно напряженной арматурой.
Пустотные плиты перекрытия разных типов изготавливаются различными способами:
- изделия марок ПК и ПГ отливаются в опалубке;
- продукция ПБ производится по непрерывной технологии на конвейере.
Преимущества плит ПБ, по сравнению с изделиями ПК и ПГ:
- поверхность ровная и гладкая;
- возможность изготовления элементов любой длины – до 9 м, что очень удобно при производстве доборных плит.
Недостатком плит ПБ является невозможность использования отверстий для инженерных коммуникаций из-за их малого размера – 60 мм. Для расширения отверстий приходится разрушать арматуру, что опасно для конструкции. Такие действия возможны только в малоэтажном строительстве. В изделиях ПК и ПГ минимальный диаметр пустот – 114 мм, что позволяет пропустить сквозь них канализационные стояки.
Плоские железобетонные плиты
Эти изделия применяются в панельных зданиях для выполнения функций несущей части перекрытий, могут устанавливаться на 2, 3, 4 точки опоры. Плиты способны выдержать сейсмическую нагрузку в 7 баллов. В их производстве используются легкие, средние и плотные бетоны, арматура – напрягаемая и ненапрягаемая. Грани могут иметь скосы, обеспечивающие удобное стыкование изделий между собой и предотвращение сдвигов. Продукция оснащена монтажными петлями.
Преимущества изделий – высокая прочность, надежность, возможность придавать монолитной продукции любую форму, что расширяет архитектурные возможности строительства.
Железобетонные плиты покрытия
Эти изделия предназначены для завершения постройки, чаще всего – для промышленных объектов, где не предусмотрено сооружение полноценного чердака. Для финишного покрытия используют жидкую резину или битум – недорогие материалы, способные обеспечить эффективную гидроизоляцию. Эти изделия разделяют на стандартные и ребристые.
Ребристое перекрытие представляет собой цельную плиту с продольными и поперечными элементами, предназначенными для усиления конструкции. Изготавливаются в сборном или консольном исполнении.
Продукция с ребристой поверхностью имеет ряд преимуществ:
- эта форма обеспечивает высокую прочность и упрощает отделочные мероприятия;
- в производстве ребристых плит чаще всего применяется напряженная арматура, гарантирующая долговечность конструкции;
- обеспечение повышенного уровня пожаробезопасности здания;
- простота монтажа при наличии спецтехники.
Основным недостатком ребристых изделий является высокая стоимость, обусловленная трудоемкими формовочными работами, сложностью устройства опалубки, применением высококачественного бетона и дорогостоящих присадок.
Области применения ребристых плит:
- промышленные предприятия;
- жилые объекты панельного типа;
- оптимальный вариант для строений, расположенных в местах повышенного количества осадков;
- неотапливаемые подсобные помещения большой площади;
- сооружения с химически агрессивной или пожароопасной средой.
Внимание! Способ использования этих изделий определяется их типом. Плиты с ребрами вниз применяются для потолков в промышленных помещениях, а элементы с ребрами вверх используют для устройства полов.
Ребристая конструкция рассчитывается с использованием специальных программ с учетом изгибающих и крутящих моментов, поперечных воздействий, вероятных снеговых и сейсмических нагрузок. По заявке заказчика на этапе заливки в процесс производства плиты могут вноситься коррективы, предусматривающие изготовление дополнительных отверстий для прокладки коммуникаций, проемов, вырезов, углублений.
Расчет монолитной плиты перекрытия
Невзирая на высокий ассортимент готовых плит, железобетонные монолитные плиты не утратили своей актуальности, продолжая пользоваться спросом. Особенно актуальным их применение является при строительстве малоэтажной загородной недвижимости, которой характерна индивидуальная планировка с различным размером комнат или в тех случаях, когда для строительства не используются подъемные краны. Такой вариант возведения зданий позволит сэкономить средства на доставке материалов и сократить затраты на монтаж. При этом возрастет время на осуществление подготовительных работ, которые будут связаны с возведением опалубки. Впрочем, этот факт не отпугивает застройщиков, которые не видят трудности в покупке бетона и арматуры. Гораздо сложнее произвести правильный расчет плит перекрытий, определить марку необходимого бетона, вид арматуры, значение действующей нагрузки и прочие связанные с прочностью и надежностью характеристики.
Принцип расчета
Монолитная плита перекрытия представляет собой один из компонентов каркаса здания, который воспринимает на себя вертикальные нагрузки, вступая одновременно в качестве элемента жесткости всей конструкции. Расчет параметров железобетонных конструкций осуществляется в соответствии с регламентом строительных норм и правил СП 52-101-2003 и СНиП 52-01-2003. Процесс ручного расчета конструкций представляет собой ряд этапов, в ходе которых производится подбор таких параметров, как класс бетона и арматуры, поперечного сечения, достаточного для того чтобы избежать разрушения при воздействии максимальных сил нагрузки. В случае использования ПЭВМ находят применение специализированные программные комплексы.
Как показывает практика применения железобетонных плит перекрытия, для упрощения задачи можно пренебречь сложными вычислениями таких величин, как расчет на раскрытие трещин и деформацию, сил кручения и поперечных сил, а также продавливания и местного сжатия. При обычном строительстве в этом нет необходимости, сосредоточив свое внимание на вычислении изгибающего момента, действующего на поперечное сечение.
Характеристики монолитной плиты
Реальная длина плиты может отличаться от расчетного значения пролета, которым принято считать расстояние между стенами, выступающими в виде опор. Стены выполняют функцию поддержки плиты. Таким образом, пролет – это размер помещения в длину и в ширину. Для его измерения можно использовать простую рулетку, с помощью которой можно измерить расстояние между стенами. При этом реальное значение длины монолитной плиты должно быть обязательно больше. В качестве опор для плиты выступают стены, материалом для которых может послужить распространенный кирпич или шлакоблок, камень, керамзитобетон, газо- или пенобетон. Необходимо учитывать прочность стен, которые должны выдерживать массу плиты. В случае с камнем, шлакоблоком и кирпичом можно не сомневаться в несущей способности, тогда как пенобетонные конструкции должны быть рассчитаны на определенную массу. Для примера произведем расчет однопролетной схемы перекрытия с опорой на две стены, расстояние между которыми составляет 5000 мм.
Геометрические размеры толщины и ширины плиты задаются. Как правило, наиболее часто в загородном строительстве применяют плиты толщиной 0,1 м с условной шириной равной одному метру. Принимаем за основу конструкцию с армированием плиты перекрытия при помощи арматуры марки А400 при заливке бетона В20. В дальнейшем плита при расчете рассматривается как балка.
Выбор типа опоры
Во время расчета плита перекрытия может по-разному опираться на несущие стены, в зависимости от типа использованного при их возведении материала. Различают следующие варианты опоры:
- жестко защемленная на опорах балка;
- балка консольного типа шарнирно-опертая;
- бесконсольная шарнирно-опертая балка.
Вид опоры определяет принцип расчета. Рассмотрим пример расчета для наиболее распространенного вида конструкции плиты перекрытия с шарнирно-опертой балкой бесконсольного типа.
Определение нагрузки
В процессе строительства, а впоследствии при эксплуатации на балку воздействую различные виды нагрузок. При расчете нас интересуют, прежде всего, динамические и статистические нагрузки, возникающие вследствие передвижения или давления сил временного характера, вызванного перемещением людей, транспорта, работы механизмов и постоянные составляющие, обусловленные массой строительных элементов. При проведении расчета, для получения необходимого запаса прочности, можно пренебречь разницей между данными видами нагрузок.
По характеру нагрузки дифференцируются на:
- распределенные хаотически и неравномерно;
- точечные;
- равнораспределенные.
При расчете плиты перекрытия достаточно ориентироваться на равномерные нагрузки. Для сосредоточенной нагрузки усилия измеряются в ньютонах, килограммах (кг), либо килограммсилах (кгс).
В случае с равным распределением актуально апеллировать данными о нагрузке, воздействующей на метр. Для жилых домов параметр равнораспределенной нагрузки составляет в среднем 400 Н/м2. При толщине плиты в 10 см ее масса создаст нагрузку около 250 кг/м2, а с учетом стяжки или использовании керамической плитки она может возрасти до 350 кг/м2. Таким образом, нагрузка рассчитывается с коэффициентом запаса в 20%, составляя:
Q = (400+250+100)*1.2 = 900 Н/м
Данная величина нагрузочной способности обеспечит прочность при различных вариациях статических и динамических нагрузок. При наличии лестниц или бетонных маршей опирающихся на плиту перекрытия, необходимо брать в расчет их массу и не упускать из виду динамическую нагрузку во время эксплуатации. Проектировка загородных домов должна предусматривать инсталляцию крупных объектов на плите, например, каминов, масса которых может варьироваться от 1 до 3 тонн. Для обеспечения прочности в таких случаях используется местное усиление – армирование или предусматривается отдельная балка.
Расчет изгибающего момента
Для бесконсольного типа балки при наличии равномерно распределенной нагрузки, которая сосредоточена на опорах шарнирного вида показатель максимально изгибающего момента определяется по формуле:
Мmax = (Q * L²) / 8, где
При расчете имеем:
Мmax = (900*5²) / 8 = 225 кг/м.
Основания для расчета
Для бетонных плит перекрытий сопротивление материала растяжению практически равно нулю. Такой вывод можно сделать на основании анализа и сопоставления нагрузок на растяжение, которые испытывает арматура и бетон. Разница между этими данными составляет три порядка, что свидетельствует о том, что всю нагрузку берет на себя арматурный каркас. С нагрузками на сжатие ситуация обстоит иначе: силы равномерно распределяются вдоль вектора силы. Как следствие, сопротивление на сжатие принимаем равным расчетному значению.
Для выбора арматуры необходимо определить значение по формуле:
ER = 0,8/ 1+RS/700 , где
RS – расчетное значение сопротивления арматуры, МПа.
Имея значение данные о расстоянии между нижней частью балки и центром окружности, сформированной плоскостью поперечного сечения арматуры, ее марку выбирают исходя из таблицы.
Правильный подбор арматуры обеспечит надежное сцепление с бетоном, которое гарантирует предел прочности без деформаций и растрескиваний. При этом максимальное растягивающее усилие арматуры не должно превышать полученное расчетным путем значение.
При армировании на один погонный метр, как правило, уходит не менее чем пять стержней, которые располагаются равномерно на одинаковых расстояниях. Точное число стержней зависит от нагрузки и определяется по СНиП 52-01-2003. Формируется каркас чаще всего из нескольких слоев стержней, которые могут иметь различное сечение. Сетка скрепляется заранее хомутами или фиксируется при помощи сварки. В качестве элементов армирования чаще всего применяется ненапрягаемая арматура Ат-IIIС и Ат-IVС с наличием термического упрочнения.
Таким образом, расчет железобетонной конструкции плиты перекрытия включает в себя следующие стадии:
- составление схемной реализации перекрытия с компоновкой элементов. При возведении многоэтажек расстояния между колоннами должны быть кратные 3000 мм в диапазоне величин от 6 до 12 метров. Значение высоты одного этажа может находиться в пределах от 3,6 до 7,2 метра с дискретностью 600 мм. Данные условия помогут упростить вычисление и обеспечить стандартный автоматический расчет;
- прочностный конструкционный расчет монолитной плиты. К расчетной части должна прилагаться графическая часть в виде составленного подробного чертежа, который можно составить самостоятельно или доверить его реализацию специалистам из проектных организаций. При этом необходимо произвести расчет элементов перекрытия и главной балки. Выбор бетона при проектировании осуществляется по классу материала на сжатие по заданной прочности, исходя из норм и табличных значений. Как правило, балка и монолит проектируются из одной марки бетона;
- в зависимости от архитектурных особенностей строения может понадобиться расчет колонны, а также ригеля или второстепенной балки;
- на основании всех произведенных расчетов, полученных масс и нагрузок формируется фундамент. Монолитное основание представляет собой подземную конструкцию, с помощью которого нагрузка от здания передается на грунт. Общий чертеж должен отображать конструкцию здания в целом с учетом изображения положения плит перекрытий, несущих стен и основания.
Расчетная часть строительного проекта для любого здания является необходимой документаций, которая содержит информацию о размерах архитектурного объекта, его особенностях, технологии возведении. При этом именно на основе проекта составляется строительная расходная ведомость, в которую включаются необходимые для возведения здания материалы, определяются трудозатраты. А основе расчета осуществляется планирование материалов, этапов выполнения строительных работ, их объемов и сроков. Прочность и надежность здания во многом зависят от правильности расчетов, качества используемых материалов и соблюдения технологии строительства на каждом из отдельно взятых этапов.
Преимущества применения плит перекрытий
Технология возведения перекрытий в виде армированных бетонных плит обладает целым рядом преимуществ, среди которых:
- возможность сооружения перекрытий для зданий и сооружений с практически любыми габаритами, независимо от линейных размеров. Единственным нюансом являются конструктивные особенности зданий. При слишком большой площади покрытия для устойчивости перекрытий, отсутствия провисаний устанавливаются дополнительные опоры. Для домов и сооружений, стены которых выполнены на основе газобетона для установки плиты железобетонного перекрытия осуществляют монтаж дополнительных опор, изготовленных из стали или бетона;
- отсутствие необходимости масштабных отделочных работ на внутренней части поверхности, которая, как правило, благодаря технологии монолитного литья имеет гладкую и ровную форму;
- высокая степень звукоизолирующих свойств. Принято считать, что плита перекрытия толщиной 140 мм обладает высокой степенью шумоподавления, обеспечивающего комфортность проживания в доме для человека;
- конструктивно данная технология обладает гибкими инструментами для строительства различных архитектурных форм и объектов. Так, например, загородный дом можно с легкостью оборудовать балконом на втором этаже, который будет иметь необходимые размеры и конфигурацию;
- высокий уровень прочности и долговечности строительной конструкции перекрытии в целом, который обусловлен набором прочностных характеристик армированного бетона.
Железобетонные плиты перекрытия и их виды
Железобетонные плиты перекрытия называют конструкции, которые формируют пол и потолок помещений. В частном домостроении перекрытия нередко выполняют из древесины, но если речь идет о капитальных постройках из кирпича, других штучных материалов или монолитного бетона, то многие отдают предпочтение готовым ЖБ изделиям.
При этом следует знать, какие типы железобетонных плит перекрытий предлагают производители, по каким критериям выбирают конструкции для монтажа на объекте.
Классификация плит перекрытий
Согласно ГОСТ 26434-2015 «Плиты перекрытий железобетонные для жилых зданий. Типы и основные параметры», производители предлагают следующие варианты ЖБ конструкций для монтажа перекрытий:
- сплошные однослойные (1П и 2П);
- многопустотные (1ПК, 2ПК, ПБ).
Широкий спектр изделий представлен в ГОСТе 9561-91 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технические условия».
| Координационные размеры плиты (мм) | ||
| Длина | Ширина | |
| 1ПК 2ПК 3ПК | От 2400 до 6600 включ. с интервалом 300, 7200, 7500 | 1000, 1200, 1500, 1800, 2400, 3000, 3600 |
| 1ПКТ | 9000 | 1000, 1200, 1500 |
| 1ПКТ 2ПКТ 3ПКТ | От 3600 до 6600 включ. с интервалом 300, 7200, 7500 | От 2400 до 3600 включ. с интервалом 300 |
| 1ПКК 2ПКК 3ПКК | От 2400 до 3600 включ. с интервалом 300 | От 4800 до 6600 включ. с интервалом 300, 7200 |
| 4ПК | От 2400 до 6600 включ. с интервалом 300, 7200, 9000 | 1000, 1200, 1500 |
| 5ПК | 6000, 9000, 12000 | 1000, 1200, 1500 |
| 6ПК | 12000 | 1000, 1200, 1500 |
| 7ПК | От 3600 до 6300 включ. с интервалом 300 | 1000, 1200, 1500, 1800 |
| ПГ | 6000, 9000, 12000 | 1000, 1200, 1500 |
Помимо размеров сборных железобетонных плит перекрытия учитывается диаметр пустот – чем меньше данный показатель, тем выше прочность панели. Также на максимальные показатели прочности (и на вес) влияют характеристики бетона (легкий или тяжелый) и толщина железобетонной плиты перекрытия.
На этапе проектирования постройки важно обратить внимание на несущие способности панелей, из которых планируется смонтировать перекрытие. Стандартные пустотные плиты, которые подходят для жилого строительства, способны выдержать нагрузку порядка 800 кг/м 2 . Для многоэтажных зданий с повышенными нагрузками, в том числе промышленных, предпочтительнее выбрать плиты с предварительно напряженным армированием – они выдерживают около 1200 кг/м 2.
Популярность пустотных железобетонных плит перекрытия ПК во многом базируется на большом выборе типоразмеров плит – практически всегда можно подобрать подходящий вариант для использования в рамках конкретного проекта.
Панели ПБ
Новый вид пустотных плит отличается от классической серии ПК технологией производства и принципами армирования. Метод непрерывного формования и отсутствие поперечных связей в арматурном каркасе позволяет изготавливать панели любой удобной длины под заказ.
Причем резать их можно не только поперек, но и под углом, чтобы использовать в постройках оригинальной формы. Панели ПБ максимально удобны для частных застройщиков – не требуется подгонять проект под стандартные типоразмеры плит перекрытий.
Панели ребристые
Ребристые железобетонные плиты перекрытий имеют П-образную конфигурацию благодаря продольным ребрам на нижней поверхности плиты. За счет этих ребер-балок и армирования плиты отличаются жесткостью и устойчивостью к нагрузкам на изгиб при относительно небольшой толщине.
В частном домостроении данная серия железобетонных плит перекрытия практически не используется, поскольку возникают сложности с эстетичной отделкой потолка.
| Изделие | Размер (мм) | Масса (кг) | ||
| Длина | Ширина | Высота | ||
| ПРТм-1 | 1170 | 390 | 90 | 65 |
| ПРТм-2 | 1370 | 390 | 90 | 76 |
| ПРТм-3 | 1570 | 390 | 90 | 87 |
| ПРТм-4 | 1770 | 390 | 90 | 100 |
| ПРТм-5 | 1970 | 390 | 120 | 128 |
| ПРТм-6 | 2170 | 390 | 120 | 141 |
| ПРТм-7 | 2370 | 390 | 120 | 154 |
| ПРТм-8 | 2570 | 390 | 120 | 167 |
| ПРТм-9 | 2770 | 390 | 120 | 180 |
| ПРТм-10 | 2970 | 390 | 150 | 197 |
| ПРТм-11 | 3170 | 390 | 150 | 206 |
| ПРТм-12 | 3370 | 390 | 150 | 227 |
| ПРТм-13 | 3570 | 390 | 150 | 240 |
Заводы ЖБИ выпускают плиты перекрытий с ребрами жесткости высотой:
- 300 мм – для построек общественного назначения, для чердачных перекрытий жилых зданий;
- 400 мм – для крупных построек промышленного и коммерческого назначения.
Стандартная длина железобетонной плиты перекрытия с ребрами составляет 6 или 12 метров, могут изготавливаться изделия длиной 18 метров.
Сплошные плиты
Панели без пустот обычно используются в качестве доборных элементов при монтаже перекрытий. Из-за отсутствия воздушных прослоек они не обеспечивают тепло- и шумозащиту, но характеризуются высокой прочностью – способны выдерживать нагрузку от 1000 до 3000 кг/см 2 . Панели подходят для перекрытия кладовок, санузлов, коридоров.
Стандартная высота сплошной железобетонной плиты перекрытия – 120 или 160 мм, длина – 1800-5000 мм. Сплошные панели отличаются солидным весом при небольших габаритах – 600-1500 кг.
Монолитные плиты
Монолитная железобетонная плита перекрытия создается непосредственно на месте в ходе строительных работ. Данный вариант обычно используется, если весь дом или его каркас возводится по монолитной технологии.
Преимущество – отсутствие необходимости привязывать размеры и конфигурацию помещений к стандартным габаритам сборных плит перекрытия. Недостатков у монолитных плит несколько:
- низкая шумо- и теплозащита по причине отсутствия пустот;
- трудоемкость монтажа – упростить работы поможет несъемная опалубка, если она предусмотрена проектом;
- высокая себестоимость конструкции.
Принципы расчета перекрытий
Чтобы постройка прослужила не одно десятилетие, необходимо правильно подобрать сборные железобетонные плиты перекрытия или грамотно рассчитать монолитную конструкцию.
При этом учитывается длительная нагрузка (от выше расположенных строительных конструкций, мебели, техники и т.д.), а также кратковременная (люди, оборудование для строительства и ремонта и т.д.). В расчет берется статические и динамические воздействия на перекрытие, сосредоточенная и распределительная нагрузка, прочность опорных конструкций, собственный вес плиты.
Расчеты следует доверить профессионалам, особенно если речь идет о монолитных перекрытиях. При самостоятельном строительстве небольшого частного дома проще самостоятельно выбрать стандартные плиты перекрытия, так как их несущая способность известна. Если самостоятельные расчеты оказались не верны, или дом получил повреждение в результате землетрясения, пожара или иных внешних воздействий, можно выполнить усиление плит перекрытия.
Заключение
Сборный железобетон существенно упрощает монтаж перекрытий, широкий выбор панелей позволяет выбрать подходящий вариант для любой постройки. При этом важно, чтобы расчетная нагрузка на железобетонные плиты перекрытия соответствовала реальной.
detector