Самым надежным (но не всегда целесообразным) вариантом междуэтажного перекрытия является монолитное перекрытие. Оно выполняется из бетона и арматуры. О правилах устройства монолитных перекрытий читайте в этой статье. Разбор характеристик видов и применения, устройства монолитных перекрытий.
В каких случаях нужно именно устройство монолитных перекрытий
Монолитное железобетонное перекрытие является самым надежным, но и самым дорогим из всех существующих вариантов. Следовательно, необходимо определить критерии целесообразности его устройства. В каких же случаях целесообразно устройство монолитных перекрытий?
- Невозможность доставки/монтажа сборных железобетонных плит. При условии осознанного отказа от других вариантов (деревянное, облегченное Terriva и т.п.).
- Сложная конфигурация в плане с «неудачным» расположением внутренних стен. Она в свою очередь не позволяет разложить достаточное количество серийных плит перекрытия. То есть требуется большое количество монолитных участков. Затраты на подъемный кран, и на опалубку не рациональны. В этом случае лучше сразу переходить к монолиту.
- Неблагоприятные условия эксплуатации. Очень большие нагрузки, крайне высокие значения влажности, не решаемые полностью гидроизоляцией (автомойки, бассейны и т.д.). Современные плиты перекрытия обычно выполняют предварительно напряженными. В качестве армирования применяют натянутые стальные тросы. Их сечение в виду очень высокой прочности на растяжение очень небольшое. Такие плиты крайне уязвимы для коррозионных процессов и характерны хрупким, а не пластичным характером разрушения.
- Совмещение функций перекрытия с функцией монолитного пояса. Опирание сборных железобетонных плит непосредственно на кладку из легких блоков, как правило, не допускается. Необходимо устройство монолитного пояса. В тех случаях, когда стоимость пояса и сборного перекрытия идентична или превышает цену монолита, целесообразно остановиться именно на нем. При опирании его на кладку с глубиной, равной ширине пояса, устройство последнего обычно не требуется. Исключение могут составить сложные грунтовые условия: просадочность 2-го типа сейсмическая активность закарстованность и т.д.
Определение требуемой толщины монолитного перекрытия
Для изгибаемых плитных элементов, за десятилетия опыта применения железобетонных конструкций, опытным путем определено значение — отношения толщины к пролету. Для плит перекрытия оно составляет 1/30. То есть при пролете 6м оптимальная толщина составит 200мм, для 4,5мм — 150мм.
Занижение или наоборот, увеличение принимаемой толщины возможно исходя из требуемых нагрузок на перекрытие. При низких нагрузках (к нему относится частное строительство) возможно уменьшение толщины на 10-15%.
НДС перекрытий
Для определения общих принципов армирования монолитного перекрытия необходимо понять типологию его работы посредством анализа напряженно-деформированного состояния (НДС). Удобнее всего это сделать с помощью современных программных комплексов.
Рассмотрим два случая — свободное (шарнирное) опирание плиты на стену, и защемленное. Толщина плиты 150мм, нагрузка 600кг/м2, размер плит 4,5х4,5м.
Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).
Разница в моментах Мх.
Разница в моментах Му.
Разница в подборе верхнего армирования по Х.
Разница в подборе верхнего армирования по У.
Разница в подборе нижнего армирования по Х.
Разница в подборе нижнего армирования по У.
Граничные условия (характер опирания) смоделированы наложением соответствующих связей в опорных узлах (отмечены синим цветом). Для шарнирного опирания запрещены линейные перемещения, для защемления — ещё и поворот.
Как видно из диаграмм, при защемлении работа приопорного участка и средней области плиты существенно отличается. В реальной жизни любое железобетонное (сборное или монолитное) является как минимум частично защемленным в теле кладки. Этот нюанс важен при определении характера армирования конструкции.
Армирование монолитного перекрытия. Продольное и поперечное армирование
Бетон отлично работает на сжатие. Арматура — на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).
Расстояние между арматурными стержнями — это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм.
В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть — именно здесь возникают наибольшие напряжения.
Для обеспечения требуемого положения верхнего армирования при бетонировании применяют поперечное армирование. Оно располагается вертикально. Может быть в виде поддерживающих каркасов или специальным образом согнутых деталей. В несильно нагруженных плитах они выполняют конструктивную функцию. При больших нагрузках поперечное армирование вовлекается в работу, препятствуя расслаиванию (растрескиванию плиты).
В частном строительстве в плитах перекрытия поперечная арматура обычно выполняет сугубо конструктивную функцию. Опорная поперечная сила (сила «среза») воспринимается бетоном. Исключением является наличие точечных опор — стоек (колонн). В этом случае понадобится расчет поперечного армирования в опорной зоне. Поперечная арматура, как правило, предусматривается с гладким профилем. Обозначается он A-I или А240.
Для поддержания верхнего армирования при бетонировании наибольшее распространение получили гнутые П-образные детали.
Заливка перекрытия бетоном.
Расчет монолитного перекрытия пример
Ручной расчёт требуемого армирования несколько громоздок. Особенно это касается определения прогиба с учетом раскрытия трещин. Нормы допускают образование в растянутой зоне бетона трещины с жестко регламентируемой шириной раскрытия. На глаз они совершенно не заметны, речь о долях миллиметра. Проще смоделировать несколько типичных ситуаций в программном комплексе, выполняющем расчёты строго в соответствии с действующими строительными нормами. Как же произвести расчет устройства монолитных перекрытий?
В расчёте приняты следующие нагрузки:
- Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
- Вес конструкции пола 150 кг/м2.
- Вес перегородок (усредненный) 150 кг/м2.
Общий вид расчетной схемы.
Схема деформации плит под нагрузкой.
Эпюра моментов Му.
Эпюра моментов Мх.
Подбор верхнего армирования по Х.
Подбор верхнего армирования по У.
Подбор нижнего армирования по Х.
Подбор нижнего армирования по У.
Пролеты принимались равными 4,5 и 6 м. Продольное армирование задано:
- арматурой класса А-III,
- защитный слой 20мм
Так как площадь опирания плиты на стены не моделировалась, результаты подбора арматуры в крайних пластинах допускается проигнорировать. Это стандартный нюанс программ, использующих метод конечных элементов для расчёта.
Обратите внимание на строгое соответствие всплесков значений моментов со всплесками требуемого армирования.
Толщина монолитного перекрытия
В соответствии с выполненными расчетами можно порекомендовать, для устройства монолитных перекрытий, в частных домах толщину перекрытия 150мм, для пролетов до 4,5м и 200мм до 6м. Превышать пролет в 6м нежелательно. Диаметр арматуры зависит не только от нагрузки и пролета, но и от толщины плиты. Устанавливаемая зачастую арматура диаметром 12мм и шагом 200мм сформирует существенный запас. Обычно можно обойтись 8мм при шаге 150мм или 10мм с шагом 200мм. Даже это армирование едва ли будет работать на пределе. Полезная нагрузка принята на уровне 300кг/м2 – в жилье её может сформировать, разве что, крупный шкаф полностью заполненный книгами. Реально действующая нагрузка в жилых домах, как правило, существенно меньше.
Общее требуемое количество арматуры легко определить исходя из усредненного весового коэффициента армирования 80кг/м3. То есть для устройства перекрытия площадью 50м2 при толщине 20см (0,2м) понадобится 50*0,2*80=800кг арматуры (примерно).
При наличии сосредоточенных или более существенных нагрузок и пролетов, применять указанные в данной статье диаметр и шаг арматуры для устройства монолитного перекрытия нельзя. Потребуется расчет для соответствующих значений.
Видео: Основные правила устройства монолитных перекрытий
Монолитные перекрытия
Для проема в перекрытии под лестницу, еще при возведении здания, оставляется промежуток по ширине стандартной плиты из железобетона. Поскольку проем под лестницу на косоурах и тетевах обычно занимает гораздо меньшую площадь, чем стандартная железобетонная плита, оставшееся после оборудования проема пространство в дальнейшем заливается бетоном.
Установка металлических балок для проема в перекрытии под лестницу
Устраивая проем под лестницу, вдоль плит межэтажного перекрытия размещают стальные балки. Их устанавливают аналогично тому, как при изготовлении лестничного проема в деревянном перекрытии. Металлические балки между собой свариваются. Полученная таким образом металлическая рама должна опираться на стены здания, как и железобетонные плиты межэтажного перекрытия. Когда рама из профилей установлена на свое место, приступают к армированию участков, подлежащих заливке монолитом. Нижнюю поверхность опалубки образует щит, который изготавливается на полу нижнего этажа и к месту установки поднимается при помощи веревок. Уже на месте установки это щит прикрепляют к балкам, несущим опалубку. Такие балки могут быть изготовлены из поставленных на ребро досок, или из толстых арматурных стержней.
На балки накидываются проволочные петли, а между их ветвями вставляются монтажки. После этого приступают к закручиванию проволоки, тем самым притягивая и прижимая щит опалубки к соседним плитам межэтажного перекрытия. Для предотвращения вероятности протечки цементного молока, щит накрывается полиэтиленовой пленкой. Когда опалубка закреплена, приступают к армированию и заливке бетонной смеси. Проволочные монтажные скрутки опалубки оставляют внутри бетонного монолита.
Устройство металлической рамы для проема в перекрытии под лестницу
Изготавливая металлическую раму из профилей, рекомендуется их «рожки», то есть полки профилей, лежащих вдоль, располагать в середину перекрытия. Тогда монолитный участок будет изготовить легче. Для поперечно лежащих профилей не имеет значения, куда будут направлены рожки. Но если проем в перекрытии под лестницу планируется отделывать древесиной или другим материалом, то эти рожки также лучше направить внутрь заливаемых бетоном участков.
Для скрытия металлической рамы, ее необходимо приподнять относительно нижней поверхности плит перекрытия на двадцать-тридцать миллиметров. Тогда цемент, заливаемый в опалубку, будет затекать под металлический профиль, закрывая стальную раму. Для того, чтобы цемент со временем не начал отваливаться, рекомендуется к нижней полке профиля приварить несколько коротышей из металла и прикрепить к ним специальную штукатурную сетку.
Устройство безбалочной конструкции для проема в перекрытии под лестницу
Также существует более экономичный вариант устройства лестничного проема, когда вместо сварной конструкции используют так называемую безбалочную конструкцию. Она не имеет в своем составе продольные балки, а сам проем обрамляется уголками из металла. Эти уголки опираются на края соседних плит перекрытия своими полками. В таком случае весь вес монолитного участка и самой лестницы будет переноситься непосредственно на плиты межэтажного перекрытия. Данный способ подходит только для достаточно узких лестниц, а для устройства широкого лестничного проема это метод не подходит.
Методика изготовления проемов в перекрытии по лестницу на тетивах и на косоурах практически идентичны. То есть сами проемы, варианты опирания тетивы на нижние и верхние балки такие же, как и для лестниц на косоурах.
Лестница – важный элемент конструкции многоэтажного здания. Она, несомненно, должна быть максимально надежной и безопасной при эксплуатации. Чтобы увеличить ее нагрузочную прочность, необходимо в обязательном порядке армировать лестничный проем (марш). Это повысит устойчивость самой лестницы, защитит конструкцию от прогиба и растяжения, предотвратит появление сколов и трещин.
До начала проведения работ нужно обратить внимание на тип конструкции будущей лестницы и учесть уровень нагрузок, которые она будет получать ежедневно. При интенсивных нагрузках конструкция начнет испытывать давление сверху, где бетон станет сжиматься, в то время как снизу произойдет растяжение, что приведет к потере прочности бетона. Поэтому особенно важно армирование нижней части марша. При армировании лестничного проема используются скобо-гибочные изделия и плоские арматурные каркасы , реже – арматурные сетки, но эффективность их в данных конструкциях практически равна нулю. При сборке каркасов и укладке арматуры применяются дополнительные элементы – швеллеры, закладывающиеся по бокам опалубки, и арматурные уголки для армирования краев ступеней.
Армировать лестничный проем необходимо по направлению сверху вниз, ведь основное давление производится сверху, значит, укреплять лестницу нужно с обратной стороны. Размеры плоских каркасов и верхних, и нижних должны совпадать. Простые монолитные лестницы, не имеющие в своей конструкции площадок, не нуждаются в армировании нижней части, достаточно будет только верхней. Арматура повысит жесткость лестницы и защитит ее от возможных ударов и повреждений. Двухмаршевые лестницы нужно надежно крепить к стенам, поскольку их монолитные площадки принимают огромные нагрузки от веса этой же лестницы. Для этого используют специальные железобетонные венцы. Если дом возводится по технологии монолитного литья, возведением и армированием лестниц следует занять в процессе строительства самих стен.
Чтобы рассчитать количество необходимой арматуры, нужно сопоставить такие показатели, как длина лестничного пролета, расстояние между прутьями, минимальная высота рабочих плит, диаметр арматурных стержней. Доверить подсчеты стоит профессионалам, людям, знающимся на этом деле. Даже, если вы решили заняться армированием самостоятельно, без грамотно разработанного проекта-схемы армирования вам в этом деле не обойтись.
