Как рассчитать приведенную толщину бетона

Обновлено: 01.05.2024

Настоящий стандарт организации (далее - СТО) устанавливает требования, необходимые при проектировании, конструировании и расчете сталежелезобетонных перекрытий с монолитной плитой по стальному оцинкованному профилированному настилу, в том числе:

- требования к применяемым строительным материалам: монолитному бетону и стальному профилированному листу;

- требования к сцеплению бетона с профилированным настилом, работающим как внешняя арматура плиты;

- требования к анкерным упорам, обеспечивающим совместную работу балок и плиты;

- требования к соединениям профилированного настила;

- требования к огнестойкости конструкции;

- требования коррозионной защиты стального профилированного настила;

- требования к бетонированию и монтажу перекрытия.

В настоящем СТО использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой калиброванный, со специальной отделкой из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент

ГОСТ 24045-94 Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для строительства. Технические условия

ГОСТ 52246-2004 Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия

СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. / Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП, 2004

СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии, Москва, 1986

СНиП II -23-81* Стальные конструкции, Москва, 2000

СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений, Москва, 2001

СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции, Москва, 2004

В настоящем СТО применены следующие термины и определения:

3.1 стандарт организации; СТО: Стандарт, утвержденный и применяемый организацией для разработки проектной или иной документации на реконструкцию и строительство.

3.2 сталежелезобетонные перекрытия: Перекрытия со стальными балками и монолитной железобетонной плитой по ним;

3.3 стальной профилированный настил: Соединенные между собой стальные гофрированные листы из оцинкованной стали, выполняющие функции несъемной опалубки и внешней рабочей арматуры монолитной плиты;

3.4 комбинированная балка: Стальная балка, работающая совместно с монолитной железобетонной плитой, за счет анкерных упоров, установленных по верхнему поясу балки;

3.5 анкерный упор: Стальной холодноформованный уголок фирмы «Хилти», закрепленный к стальной балке с помощью дюбелей;

3.6 стад-болт: Анкер в виде калиброванного стального стержня или арматуры периодического профиля, приваренных одним концом к верхнему поясу балки;

3.7 полное соединение в комбинированной балке: Соединение монолитной плиты и балки, в котором расчетное сдвигающее усилие воспринимается полностью необходимым количеством анкеров;

3.8 неполное соединение в комбинированной балке: Соединение монолитной плиты и балки, в котором установленное количество анкеров не обеспечивает восприятие расчетного сдвигающего усилия;

3.9 дюбель: Стальной гвоздь для пристрелки профилированного настила и анкерных упоров к балке по технологии «Хилти»;

3.10 самонарезающий винт: Самосверлящий стальной винт для крепления профилированного настила к балке на стадии монтажа.

4.1 Оцинкованный стальной настил применяется в качестве несъемной опалубки, и может быть использован как внешняя рабочая арматура плиты. Профилированный настил располагается в плите по однопролетной или неразрезной схеме.

4.2 Допускается сталежелезобетонные перекрытия применять при следующих условиях:

- неагрессивная и слабоагрессивная среда;

- влажностный режим не более 75%;

- температура не выше +30°;

- бетонные смеси без добавления хлористого калия или других хлоридов;

- морозостойкость применяемого бетона принимается по пункту 2.9 СНиП 2.03.01-84 *. Бетонные и железобетонные конструкции;

- при динамическом воздействии с коэффициентом асимметрии цикла не менее 0,7;

- предел огнестойкости перекрытия не менее RE 30 без дополнительной защиты профилированного настила. Для повышения огнестойкости перекрытия применяются защитные покрытия или спринклерные установки в соответствии с требованиями ВНИИПО МВД РФ.

5.1 В плитах сталежелезобетонных перекрытий применяется тяжелый или легкий бетон. Класс прочности тяжелого бетона на сжатие на обычных или мелкозернистых заполнителях составляет не ниже В15. Для легких бетонов на пористых заполнителях - не ниже В 12,5.

5.3 Арматура применяется из стержней периодического профиля класса А- III и проволоки класса Вр.

5.4 Стальные балки, на которые опирается монолитная плита, изготавливают из прокатных или составных профилей.

6.1 Стальной профилированный настил, применяемый в качестве рабочей арматуры плиты, должен иметь надежное сцепление с бетоном, что обеспечивается местным локальным выштамповками и рифами, наносимыми при прокатке профилированного настила или специальными анкерами.

6.2 Минимальную толщину бетона над профилированным настилом рекомендуется применять 30 мм, а при отсутствии бетонной стяжки пола не менее 50 мм, над верхним концом анкерного упора не менее 20 мм или 1,3 диаметра вертикального опорного анкера.

6.3 Профилированные листы настила соединяются между собой по продольным краям внахлест крайними полками с помощью комбинированных заклепок или самосверлящих винтов фирмы «Хилти» с шагом не более 500 мм (см. СТО 0043-2005).

6.4 Настил крепится к балкам самонарезающими винтами или дюбелями фирмы «Хилти» в каждом гофре на крайних опорах и через гофр в промежуточных (см. СТО 0043-2005).

6.5 Ширина опирания настила должна быть не менее 40 мм на крайних и 60 мм - на промежуточных опорах.

6.6 Ширина гофра для приварки анкерных опорных стержней должна быть не менее 50 мм.

6.7 Расстояние от опорного анкера до края настила и грани прогона должно быть не менее l ,5 d (где d - диаметр анкера). Между осями анкеров в одном гофре должно быть не менее 70 мм.

6.8 Длина анкера принимается равной высоте плиты за вычетом величины защитного слоя бетона от верха анкера до верхней грани плиты.

6.9 Приварка анкеров к стальным прогонам через настил должна выполняться без прожогов настила. Зазор между настилом и прогоном должен быть не более 0,5 мм.

6.10 Количество анкеров, обеспечивающих совместную работу гладкого настила и бетона, должно быть не менее одного в каждом гофре по концам настила и не менее одного через гофр на промежуточных опорах при работе по неразрезной расчетной схеме. Отношение количества устанавливаемых анкеров к расчетному количеству согласно п. 7.4. должно быть не менее 0,2. Количество установленных анкеров должно отвечать требованиям расчета по п. 7.3.6.

6.11 Расчетная надопорная арматура неразрезных плит определяется по СНиП 2.03.01-84 * Бетонные и железобетонные конструкции. При отсутствии надопорной расчетной арматуры предусматривают противоусадочную сетку из расчета 0,02% площади сечения бетона над настилом, но не менее, чем сетка диаметром 3 мм класса Вр- I с шагом 200×200 мм. Защитный слой бетона над сеткой составляет 15 мм.

6.12 При устройстве отверстий в плите предусматривают дополнительную арматуру для усиления прилегающих участков и бортовую опалубку по контуру отверстия, что обеспечивает возможность вырезки настила.

6.13 Если размер отверстия поперек гофров настила не превышает 500 мм, то рекомендуется усиливать перекрытие установкой в примыкающих к отверстию гофрах продольную арматуру, заводя ее за оси прогонов. Также устанавливают поперечные стержни, окаймляющие отверстие, заводя ее за пределы подрезки на два - три гофра с каждой стороны. Продольную арматуру выбирают из условия эквивалентности ее площади по прочности сечения вырезанной части профилированного настила.

6.14 Минимальная толщина профилированного листа должна быть не менее 0,7 мм.

7.1 На стадии возведения

7.1.1 Определение нагрузок

7.1.1.1 В стадии возведения (до набора бетоном плиты перекрытия кубиковой прочности равной 10 МПа) стальные профилированные настилы, стальные балки рассчитывают в соответствии с требованиями СНиП II -23-84* на действие постоянных, временных, длительных и кратковременных нагрузок по СниП 2.01.07-85*. При этом учитываются следующие нагрузки:

- собственный вес настила;

- вес «мокрого бетона»;

- вес дополнительной стержневой арматуры по проекту, а при отсутствии проектных данных - 1,0 кН/м 3 ;

- нагрузка от людей и транспортных средств при подаче бетонной смеси из бадей вместимостью до 0,8 м 3 - 2,5 кПа; а при подаче бетонной смеси бетоноводами - 0,5 кПа.

Коэффициенты надежности по нагрузке и сочетания нагрузок принимаются в соответствии со СниП 2.01.07-85*.

7.1.1.2 Нагрузка от собственного веса железобетонной плиты определяется по приведенной толщине бетона h_b (рисунок 1).

Рисунок 1 – Поперечное сечение плиты

Приведенная толщина железобетонной плиты определяется по формуле

7.1.1.3 При прогибе профилированного настила, превышающем 2 см, учитывается увеличение собственного веса свежеуложенного бетона на величину, определяемую по формуле

где δ - прогиб профилированного настила, м;

γ _b - удельный вес бетона, кН/м 3 .

7.1.2 Расчет стального оцинкованного профилированного настила

7.1.2.1 Расчет профилированного стального настила на стадии возведения основан на следующих допущениях:

- форма поперечного сечения гофров при действии нагрузки не изменяется;

- гофры настила работают как тонкостенные балки трапециевидного сечения в упругой стадии;

- нормальные напряжения по высоте поперечного сечения стенок гофров распределяются линейно;

- нормальные напряжения по ширине продольно сжатых полок до местной потери устойчивости, а также по ширине растянутых полок распределяются равномерно;

- после местной потери устойчивости продольно сжатых полок нормальные напряжения в них распределяются неравномерно, возрастая от середины полок к продольным краям. Поэтому при работе в закритической стадии криволинейная эпюра сжимающих напряжений заменяется прямоугольной с равной площадью и значением равным краевому напряжению. Средняя часть сжатой полки, имеющая меньшие напряжения, считается выключенной из работы. При определении характеристик профилированного листа учитывается только рабочая зона сжатой полки.

7.1.2.2 Прочность профилированного стального настила проверяется в опорном или пролетном сечениях по формулам

где σ - напряжения в сжатых полках настила;

М - расчетное значение изгибающего момента;

R_y = 2400 кгс/см 2 - расчетное сопротивление стали настила изгибу;

γ _n - коэффициент надежности по уровню ответственности;

W - расчетный момент сопротивления на 1 м ширины настила для сжатых полок.

Момент сопротивления W определяется по таблице 1 при работе профилированного настила полным сечением.

Если полученное напряжение по формуле 3 меньше критического (таблица 2), то принимается условие работы профилированного листа полным сечением, то есть расчет прочности на этом этапе заканчивается. Если значение напряжения получается выше критического, то проводят корректировку момента сопротивления по таблицам приложения А (таблица А1, А2, A3, А4, А5, А6, А7, А8 и А9), пока отличие в напряжениях, последующего и предыдущего, не составит величину, не превышающую 1 %.

7.1.2.3 Прогиб профилированного настила проверяется по формуле:

где f_n - максимальный прогиб от действия нормативных нагрузок;

k - коэффициент, определяемый расчетной схемой настила;

q " - нормативная равномерно распределенная нагрузка, действующая на профилированный настил на стадии бетонирования, кгс/см 2 ;

l - расчетный пролет, см;

Е_а = 2,1·10 6 кгс/см 2 - модуль упругости стали профилированного настила;

l_x - момент инерции на 1 м ширины настила, определяемый по таблице 1 при напряжениях при действии нормативных нагрузок в сжатых полках меньших критических (таблица 2); при нормативных напряжениях превышающих критические момент инерции определяется с учетом неполного рабочего сечения сжатых полок настила по таблицам приложения А (таблицы А10, А11, А12, А13, А14, А15 и А16).

Расчет осуществляется следующим образом:

• определяется значение нормативного напряжения методом последовательного приближения по формуле 3, пока отличие в напряжениях последующего от предыдущего не составит 1%, приняв за первоначальное значение W _х2 момент сопротивления для сжатых полок при условии работы настила полным сечением. Последнее значение определяет сжимающее напряжение, соответствующее значению, при котором определяется момент инерции l_x . При наличии редукции в сжатой полке в расчетах используют данные, приведенные в приложении А (таблицы А10, А11, А12, А13, А14, А15 и А16). Если редукция отсутствует, то пользуются данными таблицы 1.

Хозяйственные постройки и сооружения из тяжелого бетона, такие как: погреб, бассейн, площадка под стоянку автомобиля, отмостка, стяжка пола и площадка перед входной группой дома, как правило, возводятся без разработки проекта.

Поэтому один из основных вопросов который интересует непрофессионального застройщика – это вопрос, какой должна быть толщина бетона площадки под машину, толщина бетона для теплого пола, а также толщина бетонных стен погреба или бассейна. Рассмотрим толщину конструкций этих распространенных видов бытовых и хозяйственных сооружений подробнее.

Толщина бетона для площадки под машину

Существует расхожее мнение, что толщина покрытия под те или иные цели в первую очередь зависит от веса автомобиля. На самом деле это не совсем так. Давайте рассчитаем величину нагрузки «на сжатие» (удельное давление) которое испытывает плита бетона от самой тяжелой легковой машины – внедорожника Jeep Cherokee, 2,8 CRD, массой 2520 кг. Определяем удельную нагрузку на бетон:

Исходные данные для расчета: вес машины 2520 кг, ширина шины 23,5 см, количество шин 4 шт., габариты площади пятна контакта шины с бетоном 23,5х40 см (примерно).
Определяем площадь давления: 23,5х40х4=3760 см2.
Определяем удельное давление: 2520/3760=0,67 кг/см2.

Аналогичным методом, зная ширину колеса, количество колес и размеры отпечатка, можно определить удельное давление на бетон создаваемое любой машиной.

Однако! Самая ходовая марка тяжелого бетона М150, используемая для строительства таких сооружений как открытая площадка под машину и пол в гараже, выдерживает давление до 150 кгс/см2. Как следует из приведенного выше расчета, имеется большой запас прочности.

Поэтому удельным давлением, создаваемым любой легковой машиной можно пренебречь и рассмотреть необходимую толщину бетона под машину и толщину бетона в гараже с другой стороны.

Здесь можно воспользоваться практическим опытом и техническими требованиями ГОСТ 10180-2012 в части габаритов контрольных образцов бетона для лабораторных испытаний на сжатие и изгиб. Минимальный размер кубика для испытания на сжатие и изгиб по ГОСТ 10180-2012 – 100х100 мм. Точно такая же цифра фигурирует во всех практических отчетах опытных строителей.

Таким образом, толщина бетона под автомобиль (наружной площадки и пола в гараже) должна быть минимум 100 мм. Это самый оптимальный вариант.

Для надежности, плиту и пол рекомендуется армировать стальной проволокой или стальной арматурой.

Толщина бетона для пола

Толщина бетонной стяжки пола зависит от величины механического воздействия и оговаривается требованиями нормативного документа – СНиП 2.03.13-88:

Очень высокий уровень механической нагрузки на поверхность пола: 50 мм.
Большая нагрузка: 40 мм.
Умеренное воздействие: 30 мм.
Слабое воздействие 20 мм.

В практике строительства бетонных полов в квартирах, домах и придомовых постройках толщина заливки бетона по умолчанию принимается от 30 до 40 мм.

В последнее время частные дома оснащаются теплыми полами. При этом теплые полы бывают с электрическим и водяным подогревом. В первом случае конструкция нагревается специальными проводом, а во втором горячей водой циркулирующей по трубопроводам, находящимся в толще пола. Поэтому расчет толщины бетона для теплого пола производится индивидуально в зависимости от диаметра трубопровода или диаметра нагревательного провода.

В общем случае расчет следующий: 20-30 мм бетона под укладку нагревательных элементов +диаметр провода (6-7 мм) или диаметр трубы (обычно 22 мм, полудюймовая водогазопроводная труба)+20-40 мм (бетонной стяжки над нагревательным элементом).

Получается что для «электрического теплого пола толщина стяжки составляет в среднем 46-76 мм, а для «водяного» теплого пола 62-92 мм.

Толщина стен погреба из бетона

Подземное овощехранилище, возведенное из бетона – один из самых бюджетных вариантов при всех прочих равных условиях: долговечности и функциональности.

Так, если для строительства кирпичного погреба могут потребоваться услуги квалифицированного каменщика, обустроить бетонный погреб можно своими руками и тем самым сэкономить на дорогостоящем наемном труде.

При этом очень важным вопросом, от которого зависит конечная стоимость строительства сооружения, является вопрос оптимальной толщины стен овощехранилища.

Оптимальная толщина стен подземного погреба обустроенного в сухом грунте с низким стоянием грунтовых вод составляет 150 мм с обязательным вертикальным армированием. В этом случае стены не испытывают серьезных механических нагрузок, поэтому величина 150 мм, принимается исходя конструктивных соображений и удобства заливки.

При обустройстве сооружения во влажных грунтах с высоким стоянием грунтовых вод, стенки погреба в зимнее время испытывают достаточно серьезную нагрузку от пучения грунта. В этом случае толщина стен должна быть минимум 250 мм, также с обязательным вертикальным армированием.

Указанные величины подтверждаются практическим опытом строительства и эксплуатации бытовых подземных сооружений габаритами от 2х2 до 4х4 метра в плане.

Толщина стенки бассейна из бетона

Монолитный бетонный бассейн – это дорогостоящее сооружение. При этом цена бетона для заливки чаши сооружения, является одной из основных статей себестоимости строительства. Правильный расчет необходимого количества строительного материала дает возможность заказать оптимальное количество бетона и свести затраты на заливку чаши к минимально возможному «минимуму» при всех прочих равных условиях.

В части оптимальной толщины стенок бассейна нет требований нормативных документов, как в случае с толщиной бетона для площадки стяжки пола. Поэтому приходится пользоваться эмпирическими данными, полученными от опытных застройщиков подобных сооружений.

При обязательном горизонтальном и вертикальном армировании, толщина стенок бассейна, полученная эмпирическим способом и проверенная практикой, должна быть не менее 200-250 мм. Увеличение толщины стенки бассейна выше 250 мм ведет к неоправданному, довольно значительному увеличению стоимости строительства.

Чем измерить толщину?

Многих частных застройщиков, которые заказали строительство рассмотренных в этой статье сооружений компаниям или частным лицам, и не имеющим возможности наблюдать за работой лично, интересует вопрос контроля качества работ в части соблюдения подрядчиками проектной толщины бетона.

В этом случае понадобится прибор для измерения толщины бетона. Учитывая высокую стоимость подобного оборудования(250-260 тысяч рублей), есть смысл взять его в аренду на время проведения приемочных испытаний.

Толщиномер бетона TC300

Одним из оптимальных вариантов оборудования для контроля толщины бетонных сооружений является прибор «Толщиномер бетона TC300». Стоимость аренды подобных приборов доступна и находится в пределах 300-500 рублей в сутки с внесением соответствующего возвращаемого денежного залога.

Заключение

Подводя итог данному повествованию, стоит отметить, что при создании этой статьи учитывался успешный личный опыт строительства бетонных сооружений автора публикации и успешный опыт его коллег по бизнесу заслуживающих доверия.

В настоящее время все больше частных застройщиков выбирают в качестве перекрытий монолитные плиты с несъемной опалубкой из профнастила.

Подобное решение является особенно удачным для домов со сложной планировкой, нестандартными пролетами и большим числом технологических проемов.

Преимущества этой конструкции сегодня бесспорны. Кроме того, она выполняет роль дополнительной армоконструкции, не давая бетонному раствору растекаться при заполнении ребер жесткости, что в целом значительно повышает прочностные свойства железобетонной конструкции.

Зачем это необходимо делать?

Все перекрытия относятся к несущим конструкциям, поэтому прочностные характеристики влияют на работоспособность всего строительного объекта. Они принимают на себя нагрузки, возникающие при эксплуатации строения.

Их подразделяют на постоянные, в которые входит весовая нагрузка перекрытия и временные, возникающие в процессе обслуживания дома: мебель, оборудование и проживающие люди.

Если конструкция не сможет нести вышеперечисленные нагрузки, она начнет прогибаться сверх установленного нормативом размера, а если процесс не стабилизируется, произойдут разрушения не только перекрытий, но и стен дома.

Поэтому монтажные работы по установке такого монолитного сооружения начинают с расчета, который проводится в рамках проектирования строительного объекта с соблюдением всех нормативных актов:

Расчет данной конструкции базируется на определении допустимых нагрузок и максимального прогиба плиты, зависящих, от ее веса и размера.

По полученным предельным показателям определяют размеры несущих балок, толщину конструкции и площадь сечение армирования.

На самом деле этот расчет является довольно сложным, трудоемким и ответственным. Перекрытия не допускают даже малейших ошибок, в связи, с чем современные проектировщики выполняют его с применением серьезных строительных программ, особенно для многоэтажных зданий.

Какие характеристики следует учитывать?

Начинают с точных замеров характеристик площади перекрытия. Далее предварительно устанавливают его толщину, параметры профлиста, размер несущих балок и их количество. После этого выполняют сбор нагрузок на плиту: постоянных и временных.

На выбор межбалочного расстояния влияет размер глубины гофры, ее увеличение вызывает рост объема заливаемого бетона. Поэтому потребуется чаще устанавливать балки. Специалисты подтверждают, что для 3-х метрового пролета потребуется профлист с толщиной не ниже 1 мм.

Внимание! Размеры арматуры и ширину перекрытия выбирают на основании расчетов нагрузки на нее. Толщина плиты будет зависеть длины пролета и принимается от 80 до 250 мм.

Рекомендации по выбору профлиста для создания безопалубочного монолитного перекрытия:

Наиболее предпочтительная марка металлопрофиля Н57/Н60/Н75/Н114, придающие покрытию вспомогательные ребра жесткости с высочайшими армирующими возможностями, которые гарантируют ей высокую прочность при наименьшей толщине, поскольку вес монолитной плиты снижается, что разгружает несущие стены и фундамент дома.
Толщину металлопрофиля принимают от 0,6 до 1,1 мм. Чем выше, тем прочнее конструкция, наиболее часто застройщики приобретают листы 0,9 мм и с волной 60 мм.
Также нужно правильно подобрать защитное покрытие. Наиболее надежные в эксплуатации листы с покрытием «пурал» со сроком эксплуатации выше 40 лет, устойчивые к температурным скачкам, химическим и механическим воздействиям.

При устройстве монолитного перекрытия используют листы без малейших дефектов, они не должны лопаться при сгибании, а напротив быстро восстанавливать свою форму.

Методики подсчета

Существует две методики определения допустимых размеров ЖБ плиты по профнастилу.

Формулы и примеры

Для примера можно взять помещение в плане 3,02×10,64 м. Временная нагрузка принимается согласно требованиям базового СНиП 2.01.07, изданного 1985 года равной 150 кг/м 2 . Характеристики плиты по сопротивлению бетона Rb = 7,71 МПа и арматуры Rs = 366 МПа берутся по таблице СНиП 2.03.01, изданного 1984 года.

Число балок принимается 6 шт. с расстоянием между ними:

Выполняют расчет минимальной толщины конструкции:

Выбирают 80 мм, величину просвета от армоконструкции до верхнего среза монолитной поверхности — 35 мм.

Выполняют сбор нагрузок, на 1 м 2 монолитной конструкции. Постоянная нагрузка, рассчитывается по формуле:

собственный вес монолитной конструкции: 200 x 1.2 = 240;
от стяжки — 60 мм: 110×1.2 = 132;
от перегородки: 300×1.2 = 360.

С запасом принимают:

qр = 1000 кг/м 2 ,
qн = 1000:1.1=900 кг/м 2 .

М= qр x L2 /11 = 1000×22/11 = 363 кг.м

Для среднего пролета плиты:

М = qн x L 2 /8=1000×22/8 = 500 кг.м

Поскольку плита имеет толщину менее 150 мм, допускается выполнять только нижнее армирование при соблюдении условий: m ≤ R. Поскольку предпочтительнее применять арматуру АIII, находят по таблицам для бетона В15 значение R = 0,440.

m = M/Rbbh20=500000/770000x1x0.0452 = 0.320

b = 1.0 м – по условиям расчета ширина полосы монолитной конструкции;
h0 = 0.08 – 0.034 = 0.046 м – от верха перекрытия до центра сечения арматуры.

Условие выполнимо, поскольку полученный результат αm = 0,320 ниже нормативного показателя αR = 0,440.

Из таблиц находят данные по ζ = 0,800 при αm = 0,320.

Теперь можно установить площадь сечения арматурной сетки:

Аs = М/(Rs• ζ•h0 ) = 500/(36500000•0,800•0,046) = 0,0003805 м 2 = 3,80 см 2 .

Согласно таблице принимают арматуру Д = 10 мм с промежутком 200 мм.

Далее определяют погонную нагрузку на несущую балку с L = 2м:

Мн = 900•2 = 1800 кг/м;
Мр = 1000•2 = 2000 кг/м.

Балочный пролет — 3.02 2 м с глубиной опирания — 0,2 м.

Наибольший момент в балочном сечении балки: Мн = qн x L2 /8.

Мн = 1800•3.422/8 = 2924 кг•м.

Wтр = Мр /1,12R = 2924/(1,12•21) = 124 см 3 .

По сортаменту подбирают:

двутавр N 18;
W = 143 см 3 ;
I = 1290 см 4 .

Далее проверяют соответствие выбранного двутавра требуемой прочности:

Wтр = Мр/1,12W = 2924/(1,12•143) = 18,25кН/см 2 ,

что менее R = 21 кН/см 2 , поэтому условие выполняется.

Проверяют жесткость балки:

Условие выполнено, поэтому двутавр N 18 проходит для эксплуатации данной монолитной плиты.

Возможные ошибки и сложности, их последствия

Монолитная плита перекрытия на профнастиле не прощает ни одной ошибки в процессе расчетов. Иначе здание окажется под угрозой разрушения. Это объясняется тем фактом, что нагрузки по балкам передаются на несущие стенки и фундамент.

Основные ошибки, которые допускаются застройщиками железобетонных перекрытий на профлистах:

выполнен неправильно сбор нагрузок;
неправильно выбрана марка металлопрофиля;
использована арматура с низким сечением;
толщина конструкции не соответствует предельному требованию по прогибу;
неправильно принят межбалочный шаг и пролет балки;
малое сечение арматуры, которое не способно обеспечить прочность конструкции.

Важно! Для установки несущих опор желательно применять круглые либо квадратные контуры, а в качестве несущих балок – двутавры либо швеллеры.

Безбалочные варианты монолитных плит применяются исключительно в малоэтажном домостроительстве, профнастил в этом случае обязан иметь большие ребра жесткости свыше 20 мм, например, как у марок НС 35/100.

Заключение

Монолитные перекрытия по металлопрофилю обладают неоспоримыми преимуществами. Они передают свою нагрузку на балки, а вот на стенках, наоборот, они снижаются.

Когда строится массивная коробка на ленточном фундаменте, заводские тяжелые перекрытия приводят к значительной стоимости стройматериалов. При применении профнастила достаточно будет установить колонный фундамент, что сохранит не только личные сбережения, но и существенно сократит время строительства.

Застройщик, который выбрал такую конструкцию, должен помнить, что монолитный профнастил не терпит никаких ошибок. Поэтому нужно предварительно нужно в точности выполнить все расчеты, а при любых сомнениях, лучше обратится к специалистам.

Основой любого строения являются стены. Они выполняют ограждающую и несущую функции. Для возведения перегородок используются различные материалы.

Один из самых распространенных вариантов – это заливка из бетонной смеси. Способ отличается простотой выполнения и не требует больших финансовых затрат.

Стены при этом получаются прочными, но этот параметр будет напрямую зависеть от их размеров.

Важность правильного расчета размера

Размеры стен из бетона – очень важный эксплуатационный параметр. Знания о нужной толщине и высоте помогут построить бетонную конструкцию, которая будет соответствовать всем эксплуатационным нормам и станет надежной на долгие годы. Для расчетов используются нормы ГОСТ и СНиП.

В таблицах нормативных документов приводятся оптимальные данные, которые позволяют с предельной точностью рассчитать сколько бетона понадобится для возведения строения. Причем обеспечивается полная гарантия, что здание получится прочное.

Ведь на надежность конструкции влияют многие факторы. От преобладающих погодных условий до ландшафта. Поэтому при создании бетонного раствора заранее определяют, какие компоненты будут в нем участвовать и какое точное количества каждого ингредиента необходимо.

Для произведения расчетов берут во внимание:

целевое назначение конструкции;
условия эксплуатации;
уровень нагрузки.

Правильный расчет также имеет практическое значение и позволяет проконтролировать проект с финансовой стороны. Ведь возведение стен с лишней толщиной крайне нецелесообразно. На лицо получится перерасход ресурсов.

Документы, устанавливающие нормы

Определить какой класс раствора необходим в конкретных обстоятельствах помогает техническая документация. В ней описаны все требования к бетонным стенам согласно условиям, в которых они будут находиться.

Сведения можно найти в специальных справках СНиП и ГОСТ, которые относятся к бетонным смесям.

Вот самая основная документация, предоставляющая нормативные ссылки о необходимой толщине бетонных стен:

Требования к толщине

При разработке технической документации, посвященной требованиям к бетонным стенам, учитывались параметры прочности:

на сжатие;
при изгибе;
на устойчивость.

При этом во внимание брался коэффициент теплопроводимости относительно бетонных стен. Это основные условия для расчетов. Но также необходимо учитывать дополнительные данные.

Тип перегородок из бетона

Толщина монолитной перегородки из бетона будет зависеть от температуры окружающей среды. Как правило, ориентируются на зимнюю пору.

И если морозы на местности не опускаются ниже 20 градусов по Цельсию, то для стены достаточно толщины в 250 мм.

А с каждым десятком градусов к глубине прибавляется еще 100 мм. Так при уличной температуре в -40°С толщина бетонной стены уже должна быть не меньше 450 мм.

Что касается панельных домов, то толщина стен у них зависит от использованной марки плиты. Если для строительства применяли однослойную панель, то ее толщина колеблется от 300 до 350 мм. Многослойная плита имеет стандартную толщину в 380 мм.

Наличие армирования

Как правило, все конструкции из бетона выполняют при участии металлического каркаса. В строительстве это называется армированием. Оно нужно для повышения прочности и надежности сооружения. Стены с арматурой внутри намного крепче, чем залитые из одного раствора.

Но для защиты металлического прута от коррозии и возможных механических воздействий необходима прослойка из бетона:

20 мм в сухих и закрытых помещениях;
25 мм при повышенной влажности;
30 мм на улице;
40 мм на поверхности земли или под ней.

Местоположение

О толщине наружных стен было сказано выше. Стены внутри помещения делятся на несущие, которые помогают распределять нагрузку от плит перекрытия и просто перегородки. В первом случае используют готовые железобетонные конструкции, толщина которых колеблется от 120 до 200 мм.

Простая перегородка имеет стандартную толщину в 80 мм. Если используют самодельную монолитную заливку, то разрешено увеличить размер до 100 мм.

Назначение

Перегородки из бетона возводятся не только в жилых домах. Чаще всего материал используется для строительства технических помещений.

Одно из – погреб, выступающий в роли овощехранилища. При оборудовании подземного помещения в расчет берутся грунтовые воды.

Если они стоят низко и грунт сухой, то достаточно 150 мм для толщины стен. Но при влажной земле размер увеличивается до 250 мм. Иначе, когда при промерзании нагрузка на поверхность увеличится, а стена может не выдержать и разрушиться. Но в обоих случаях обязательно применяется вертикальное армирование.

Подобные расчеты можно применить к возведению бассейна.

Но поскольку сооружение постоянно испытывает повышенную нагрузку из-за находящейся в нем воды, толщина стен не должна быть меньше 200 мм. Делать перегородки толще 250 мм нецелесообразно.

Для колодцев используются специальные железобетонные кольца. Толщина в таких конструкциях колеблется от 70 до 120 мм.

Конструкции перекрытия

Когда необходимо установить перекрытия между этажами, то сделать это можно двумя способами. В первом случае заливаются монолитные полы, которые и выполняют роль перемычки. Толщина плиты должна быть не меньше 150 мм.

Но можно воспользоваться уже готовыми стандартными конструкциями. Пустотелые железобетонные плиты с армированием имеют толщину 90 мм. Этого вполне достаточно для перекрытий между этажами. Поскольку в отличие от самодельной плиты, заводские панели сделаны по всем нормам ГОСТ и СНиП.

Район строительства

Способ возведения стен путем их заливки из бетона разрешен к применению повсеместно. Даже в районах с повышенной сейсмической опасностью. И при строительстве берется во внимание лишь возможная температура окружающей среды. Об изменениях толщины стен при повышении морозов было сказано выше.

Тип фундамента

При заливке ленточного фундамента из бетона нужно принимать во внимание, что его толщина не может быть меньше глубины несущих стен. Но, как правило, размеры основы превышают эти параметры. Поэтому, зная требования к будущим стенам, будет нетрудно залить необходимый фундамент.

Но существует расчетная формула, которая более четко позволяет узнать размеры:

Расшифровка обозначений:

М – вес всех строительных элементов;
П – полезный вес;
С – нагрузка от снега;
В – сила ветра.

Все точные данные можно найти в СНиП 2.01.07-85.

Тип почвы

Для успешного строительства необходимо заранее определить тип почвы на участке. Дело в том, не каждый подходит для возведения здания.

Приемлемыми считаются только мало пучащиеся грунты. Поэтому из песчаных почв необходимо отбросить мелкозернистые и пылеватые.

Они крайне непригодные для любого строительства. По этой же причине избегают и торфянистых грунтов.

Показатель ГСОП и сопротивление теплопередаче

Актуальность этого показателя применима только для жилых или офисных помещений. Все действующие параметры градусо-суток отопительного периода, а также сопротивление теплопередаче можно увидеть в развернутых таблицах, изучив СНиП 2-3-79.

Расчет для одноэтажного дома

Чтобы узнать необходимую толщину стен для дома в один этаж, возводимого в Московской области, необходимо применить формулу:

δ – это толщина,
λ – теплопроводимость,
R – теплосопротивление.

Если брать в расчет, что среднюю температуру воздуха внутри помещения планируется держать в районе +22°С, то необходимо найти таблицу с этими условиями в СНиП и взять оттуда нужные данные.

Так теплопроводимость бетона при влажности в 5% будет 0,147 Вт/м∙°С. А норма теплосопротивления – 3,29 м 2 °C/Вт.

Сделав простые вычисления, получаем необходимую толщину стен для Московского региона – 0,48 м. Значение округляем в большую сторону.

Неправильно выполненные расчеты приведут к тому, что зимой наружные перегородки будут промерзать. Тем самым увеличатся потери внутреннего тепла. Понадобится дополнительный обогрев и поэтому ежемесячные расходы на энергоносители будут больше.

Дополнительные расчеты

Для определения прочности стен часто необходимо знать их точную высоту, а иногда и длину. Все необходимые параметры можно найти в табличных данных СНиП II-22-81. Но если нужно рассчитать высоту этажа, то ее определяют по формуле:

L — расчетная длина между двумя жесткими горизонтальными опорами.
P – это коэффициент жесткости узла сопряжения стен с перекрытиями.
W – коэффициент перпендикулярного направления.

Точные значения в определенных условиях находится в таблицах СНиП.

Но для понимания расчетов, можно рассмотреть простой пример. Длина участка стены между двумя опорами – 2,8 м. Поскольку узлы в примере жесткие, то первый коэффициент будет равен 0,8. В нормальных условиях значение второго равно единице.

Умножив коэффициенты и разделив длину участка стены на полученный результат, получим – 3,5. Получается, что в этом случае можно возводить стену на высоту в три с половиной метра.

Заключение

Как правило, у каждой строительной технологии есть свои недостатки, а также преимущества. Поэтому всегда подразумевается осознанный выбор. В случае возведения перегородок из бетона налицо несомненная выгода.

Она обосновывается экономией средств при закупке материалов. А также в оплате наемного труда. Ведь услуги профессионального каменщика чрезвычайно дороги. А в случае с бетоном все работы можно выполнить самостоятельно.

Если застройщик выбрал проект дома со свободной планировкой, он скорее всего столкнется с проблемой нестандартного перекрытия.

Следовательно, ему придется отказаться от заводских панелей и установить монолитную плиту перекрытия (МПП).

Это очень экономичный вариант, к которому прибегают даже при возведении типовых помещений.

Для их установки не требуется дорогостоящая грузоподъемная техника, они имеют более высокие производственные характеристики, а бесшовная поверхность перекрытий существенно экономит средства заказчика на отделочные работы.

Зачем нужно делать?

Застройщик, перед тем как устанавливать перекрытие, должен выполнить расчет этой ответственной конструкции. Поскольку эти вычисления относятся к разряду сложных, лучше поручить их выполнение специалистам.

Необходимость такого расчета объясняется особой ролью плиты в обеспечении прочности и долговечности домостроения. Она принимает на себя нагрузки от расположенных выше конструкций и передает их через стенки на основание дома. Поэтому правильно выполненный расчет МПП имеет важное значение для дома в целом.

Если конструкция будет установлена без применения предварительных расчетов, она может не выдержать фактическую весовую нагрузку, что приведет к массовому процессу трещинообразования и даже вызвать более серьезные дефекты в конструкции, вплоть до полного ее разрушения.

Поэтому главной задачей такого расчета является гарантия требуемого запаса прочности. Для этой цели нужно рассчитать габариты плиты, планируемые нагрузки на МПП и профессионально выбрать диаметры поперечной и продольной арматуры.

Расчет выполняется с использованием нормативов и предельных нагрузок, установленных СНиП 2.01.07, изданного в 1985 году.

Справка. Нормативами определены предельные минимальные диаметры: не менее 10 мм для 2-х рядного каркаса и 12 мм для однорядного, тип вязки каркаса определяется длиной перекрытия.

Какие характеристики следует учитывать?

Самые важные параметры, которые учитываются при расчете — это длина и ширина МПП. При этом нужно учитывать, что в реальности длина перекрытия, возможно, будет отличаться от расчетного параметра пролета. Под пролетом подразумевают расстояние между несущими стенками, выполняющими роль опор, поскольку они должны поддерживать плиту. Отсюда следует, что пролет — это характеристика объекта в ширину и в длину. Для определения пролета применяют обычную рулетку, замеряя расстояние между стенками.

На расчет МПП значительное влияние оказывает варианты размещения опор. Плита по-разному устанавливается на несущие стенки, либо в роли балки с жестким защемлением на несущих стенах в качестве опор, либо как балка консольного/бесконсольного типа.

В роли опор для перекрытий служат стенки, возведенные из различных стройматериалов: традиционный кирпич или блоки из легких бетонов. Поэтому расчет МПП выполняется с учетом стенового материала, их способности выдерживать собственный вес. Если для кирпича проблем не существует, то легкобетонные блоки должны быть предварительно усилены армопоясом, рассчитанного на конкретную массу МПП.

Часто расчет монолитной конструкции выполняется для разновидности плиты в качестве шарнирно-опертой балки бесконсольного типа.

Формулы и примеры

Основанием для расчета монолитной плиты перекрытия являются СНиП No 52-01, изданный в 2003 году и СП No 52-101, также изданный в 2003 году. В этих государственных актах изложены все требования к железобетонным и бетонным конструкциям.

В качестве примера расчета предлагается рассмотреть квадратную монолитную плиту, устанавливаемую на несущие стены по всему контуру.

Исходные данные:

стены изготовлены из традиционного кирпича, 510 мм;
план помещения, 5.1х5.1 м;
опирание МПП, 250 мм;
полные габариты МПП, 5.6х5.6 м;
расчетный пролет: l1 = l2 = 5.1 м;
бетон В-20, сопротивление на сжатие Rб = 11.51 МПa = 117.1 кгс/см 2 и плотностью 2300 кг/м 3 ;
арматура кл. AIII, сопротивление на растяжение Rs = 356 МПa =3610 кгс/см 2 .

Поскольку, согласно строительным нормам нормативные нагрузки от расположенных выше стройконструкций на проектируемое перекрытие для жилых помещений принимают в диапазоне от 200 до 800 кг/м 2 , специалисты рекомендуют в качестве распределенной нагрузки для перекрытия жилого дома выбрать qвр = 400 кг/м 2 . Как правило, она учитывает среднестатистические нагрузки жилых помещений: стяжка пола, мебель, бытовое оборудование и вес жильцов.

Такую нагрузку условно считают временной, поскольку в будущем возможны перепланировки и ремонты, которые могут повлиять на ее итоговый размер. Поскольку высота перекрытия в начале расчетов неизвестна, допускается ее принимать предварительно, с учетом среднестатистических показателей h = 17 см, тогда собственная нагрузка МПП рассчитывается:

Этот показатель приблизительный, вследствие того, что истинный вес 1 м 2 ЖБ перекрытия на самом деле зависит не только от объема арматуры и Д прутков, но также и от объема и размера фракций бетонных наполнителей, уровня их уплотнения и прочих факторов. Представленная нагрузка считается постоянной.

Отсюда следует, что общая распределенная нагрузка на перекрытие будет составлять:

q = qмпп + qвр = 391 +400 = 791 кг/м 2

Параметры толщины плиты

Для монолитных перекрытий противодействие железобетона растяжению по существу равняется «0». Подобный вывод следует из анализа и сравнения напряжений на растяжение, которые конкретно испытывают составляющие плиты: бетон и арматура.

Различие между ними достигает существенное, что говорит о том, что практически полную нагрузку принимает на себя армокаркас. А вот нагрузки на сжатие ведут себя по иному — эти силы распределены равномерно вдоль вектора силы. Поэтому в результате, такое сопротивление берется по расчетному показателю.

СНиП требует, чтобы толщина плиты была взаимосвязана с размером пролета, установив предельное соотношение 1:30. За размер пролета неизменно принимается протяжённость наиболее длинной стены. В нашем случае помещение квадратное, все стены равны 5.1 м.

Расчет толщина монолитного перекрытия:

5.1х30х0,1= будет 15.3 см.

Результат ниже предварительно принятой в расчетах толщины 17 см, поэтому у расчетной плиты перекрытия будет запас прочности. Частному застройщику лучше принимать плиту перекрытия с запасом.

Специалисты не советуют частникам проектировать огромные помещения и пролеты, поскольку толщина МПП не может превосходить предельный нормативный показатель 25 см.

Максимальный изгибающий момент

Нахождение наибольшего изгибающего момента зависит от схемы опирания перекрытий. Когда МПП лежит на 2-х несущих стенках, ее можно приравнивать к балке на 2-х шарнирных опорах, для простоты подсчетов ширина такой балки принимается равной 1.0 м.

В нашем примере перекрытие опирается на 4-е несущие стенки оценивать поперечное сечение только в отношении оси X недостаточно, поскольку сжимающие/растягивающие напряжения образуются в 2-х плоскостях Х и Z.

Расчет относительно оси Х пролета — l1 заключается в установлении изгибающего момента М1:

Поскольку пролеты равны, изгибающий момент м 2 по оси Z будет равен М1

При расчетной нагрузке q = q1 + q2 и плите в форме квадрата, можно определить, что q1 = q2 = 0.5q в таком случае моменты будут равны

М1 = м 2 = q1 l12 /8 = q l12 /16 = q l22 /16

Из этого можно сделать вывод, что арматурные прутья, укладываемые параллельно осям Х и Z, можно рассчитать на равнозначный изгибающий момент, он будет ниже в два раза, чем для перекрытий, опирающихся на 2 несущие стенки.

Наибольший изгибающий момент для арматурных стержней:

Мар = 791 х 5.12/16 = 1285.86 кгс·м.

Данный показатель момента допускается применять исключительно для определения характеристик арматурного каркаса. Поскольку на бетон воздействуют сжимающие напряжения в 2-х перпендикулярных площадях, поэтому это показатель для бетона необходимо брать больше:

Мбет = (м 2 1 + м 2 2)0.5 = Mар√2 = 1285.86·1.4140 = 1818.21 кгс·м.

Далее можно найти среднее значение между двумя моментами:

М = (Мар + Мбет)/2 = (1285,86+1818,21)/2 =1552,035 кгс·м.

Для того чтобы выбрать арматуру, предварительно принимают высоты осей:

Базовая формула для расчета:

После подставления данных, получают:

Полученные данные применяют для табличного определения η и ξ.

Найденные табличные данные подставляют в выражение:

По данным расчетам получают результат армирования МПП с помощью 5 арматур для установки продольно/поперечно с шагом 200 мм.

Например, для 5-ти прутьев Д=10 мм F сечения, будет равна 3,93 см 2, а для 1 м.п она станет — 7,86 см 2 .

Таким образом, очевидно, что F арматуры вверху армокаркаса получено с запасом. Также можно пересчитать количество стержней, например, уменьшить их до 4-х.

О расчета монолитного перекрытия на изгиб рассказано в видео:

Ошибки и сложности, их последствия

Расчет монолитной плиты, практически никто не делает самостоятельно, он выполняется при проектировании дома с применением программного комплекса. Это вызвано тем, что расчет является довольно сложным даже для многих инженеров, а ошибки, допущенные в ходе выполнения расчетов, имеют высокую цену, а порой становятся катастрофическими для всего здания.

Наиболее часто ошибки допускаются в следующих случаях:

Неправильно принята схема расчета балки и ошибки в определении опор.
Неточные замеры фактического пролета.
Неправильно рассчитана толщина монолитной плиты с превышением соотношения 1/30.
Нарушения расчетов по изгибающим моментам.
Неправильно определены показатели по армокаркасу.

Заключение

Монолитная плита перекрытия, особенно ее современные модификации с применением в качестве несъемной опалубки из металлопрофиля, являются наиболее эффективными при строительстве домов с нестандартными проектными решениями.

Они соответствуют всем требованиям СНиП, ГОСТ и СП по прочности, тепло-, влаго-, шумозащите и являются экономически обоснованными, поскольку не требуют применения тяжеловесных заводских плит перекрытия и аренды автокранов. Но установке таких плит должен предшествовать точный расчет конструкции, чтобы они не разрушались и не создавали аварийных ситуаций в доме.

Читайте также: