Как рассчитать нагрузку на монолитную плиту перекрытия

Видео описание

Пример профессионального расчета плитного фундамента смотрите в видеоролике:

Пример расчетов

Исходные данные:

• Размер основания – 6×10 м.;
• Количество слоев сетки – 2;
• Шаг сетки – 20×20 см (0,2×0,2 м.);
• Вес 1 погонного метра используемой арматуры диаметром 12 мм- 0,888 кг.

Расчет:

• Метраж прутьев в поперечных рядах Aпопер. р= ((10/0,2)+1)) × 6 = 306 м.
• Метраж прутьев в продольных рядах Aпрод. р= ((6/0,2)+1) × 10 = 310 м.
• Общий метраж всей арматуры необходимой для армирования основания А0 = (306+310) × 2 = 1232 м.
• Массы всей арматуры Марм = 1232 × 0,888 = 1094 кг.

Результаты:

Для армирования основания размером 6 × 10 м. необходимо 1232 метра (1094 кг.) арматуры диаметром 12 мм.

Всегда надо помнить, что несмотря на кажущуюся простоту монолитного фундамента, это достаточно сложная конструкция, для досконального расчета которой потребуется учесть достаточно много составляющих Источник pinterest.ru

Преимущества и недостатки

Основным достоинством плитного фундамента является значительна площадь опоры, за счет чего понижается давление на грунт и снижается возможность деформации стен и других несущих конструкций здания. К другим преимуществам такого рода основания несомненно относятся длительный срок эксплуатации, безопасность применения, быстрый и простой монтаж, устойчивость к грунтовым и наземным водам, а также возможность строительства цокольного этажа и одновременное использование плит в качестве основы для пола первого этажа. Но все это возможно только если был произведен правильный расчет фундаментной плиты.

Монолитный фундамент это одновременно пол первого этажаИсточник domsumom72.ru

Единственным, немаловажным недостатком плитного фундамента является его высокая стоимость. Однако высокая цена обычно оправдана – ведь это высоконадежная, долговечная, прочная конструкция с отменными техническими и эксплутационными свойствами.

Расчет пошагово

В автоматическом режиме выполнить расчет плиты перекрытия для жилого здания поможет онлайн-калькулятор – нужно только ввести геометрические размеры конструкции и марку используемого бетона. Вычисление производится на основании нормативных параметров и нагрузок, которые регламентированы СНиП 2.01.07-85.

Методику самостоятельного определения параметров рассмотрим ниже.

Определение расчетной длины плиты

Основными понятиями при проектировании геометрии монолитной плиты являются проектная и физическая длина. Под понятием «расчетная длина» следует понимать минимальное расстояние между наиболее удаленными стенами. Из этого можно сделать вывод, что физическая длина будет всегда больше проектной.

Монолитная плита перекрытия может быть однопролетной (опираться по длине только на 2 несущие стены) и многопролетной (опираться на 3 и более стеновые конструкции). Опирание на стены может быть выполнено жестко (с защемлением) и шарнирно.

Рисунок 3. Схема жесткого опирания

Рисунок 4. Схема шарнирного опирания

Рисунок 5. Схема многопролетного монолитного перекрытия

Толщину плиты можно рассчитать по соотношению 1:30 к расчетной площади перекрытия. Обычно она составляет не менее 200 мм.

Предварительное определение класса арматуры и марки бетона

Расчет междуэтажного (межэтажного) перекрытия начинается с определения класса арматуры. Это можно выполнить вручную или выбрать из таблицы на рис. 6.

Рисунок 6. Формула и таблица для выбора класса арматуры

Класс арматуры без расчетов подбирается по значению a_R, обозначающему расстояние от центра поперечного сечения прутка до нижнего уровня плиты. С увеличением данного расстояния (его минимальное значение должно быть не меньше диаметра самой арматуры, но и не менее 10 мм) повышается прочность сцепления прутка с бетоном. Также его можно принять по коэффициенту ξ_R, который высчитываетсяпо формуле, приведенной на рис. 6.

При выборе марки бетона нужно учитывать, что этот материал является неоднородным, поэтому его физико-механические свойства (даже при условии изготовления образцов из одного замеса) характеризуются значительным разбросом.

Важно знать, что при расчетах нужно учитывать и марку бетона, и класс арматуры. При этом сопротивление бетона на сжатие не допускается принимать большим, чем сопротивление арматуры – т.е. в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас

в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас.

Как правило, при сооружении перекрытий в жилых зданиях применяются бетонные смеси марок М250-М350 (В20-В25). Для армирующего каркаса обычно применяется арматура А400 или А500.

Определение нагрузки на плиту

Расчет бетонной плиты перекрытия всегда направлен на определение распределенной нагрузки. Для этого нужно просуммировать собственный вес горизонтальной конструкции и вертикальные нагрузки.

Масса будущей плиты толщиной 200 мм определяется с учетом плотности бетона и, как правило, составляет в пределах 500 кг/м2. Согласно строительным нормам нормативные нагрузки от вышерасположенных строительных конструкций на перекрытие в зданиях жилого типа принимаются равными от 200 до 800 кг/м2 – берем среднее значение в 500 кг/м2. В результате получаем общую распределенную нагрузку 1000 кг/м2.

Основные принципы того, как рассчитать плиту перекрытия, рассмотрены в следующем видео:

Максимальное изгибающее напряжение всегда приходится на центр монолитного перекрытия, которое опирается на стены по контуру. Для расчета изгибающего момента нужно воспользоваться формулой, приведенной на рис. 7.

Рисунок 7. Воздействие изгибающего момента и формула для его расчета

Пример расчета изгибающего момента, воздействующего на монолитную плиту перекрытия при пролете длиной 6 м:

М_мах=(1000×62)/8=4500 кг/м

Подбор сечения арматуры

Для создания армирующего каркаса применяется рифленая арматура. Согласно строительным нормам диаметр прутков выбирается не менее 10 мм для двухрядной и 12 мм для однорядной вязки в зависимости от длины перекрытия. Размер ячеек сетки подбирается 200х200 мм или меньше, но в этом случае увеличится общий вес монолитной конструкции.

Фото 8. Внешний вид армирующего каркаса

При соединении опалубки с каменной стеной армирующий каркас применяется несколько способов, показанных на рис. 9

Рисунок 9. Способы соединения опалубки с каменной стеной

Когда демонтировать опалубку?

Доски можно снимать ориентировочно через полторы недели после заливки плиты. Приступать к устройству перекрытий, возведению кладки и прочим подобным работам можно только после набора конструкцией нужной прочности.Обычно на это уходит месяц, но лучше выждать полтора. В случае если устройство плиты выполнялось в полном соответствии технологии, дальнейшая усадка будет максимально равномерной и никаких перекосов и прочих дефектов появляться не будет.

Упомянутые 10 дней – это минимальный срок, но и слишком затягивать с демонтажем опалубки тоже не нужно. Чем дольше она будет находиться на своем месте, тем более сильным будет сцепление досок или щитов с бетоном, и тем труднее будет в дальнейшем избавиться от опалубки, не повредив, при этом, верхний слой монолитного основания.

При обнаружении больших «раковин» расчищайте их на полную глубину, пока не пройдете слой «слабого» бетона.После такой процедуры поверхность необходимо опять обработать железной щеткой и промыть сильным напором воды. Для обработки больших «раковин» рекомендуется использовать жесткую бетонную смесь.

Прежде чем начинать работы по бетонированию заранее продумайте размещение различных технологических полостей, через которые будут прокладываться подземные коммуникации вроде водопроводных труб, кабелей и пр. Делаются такие отверстия предельно просто. Вы берете трубы требуемого диаметра и вставляете их в нужные места опалубки.

По ходу выполнения заливки фундамента трубы надо закрыть ветошью либо другим материалом с аналогичными характеристиками. После того как будут обустроены все элементы коммуникации, имеющиеся зазоры и любого рода отверстия нужно герметизироват ь при помощи специального силиконового состава, чтобы предотвратить проникновение влаги в систему.

Таким образом, в самостоятельном строительстве монолитного плитного фундамента нет ничего сверхсложного. Необходимо лишь детально разобраться в инструкции и следовать полученным предписаниям на каждом этапе возведения фундамента. Удачной работы!

Видео – Фундамент монолитная плита своими руками

Фундамент в виде монолитной плиты является одной из наиболее распространенных разновидностей бетонных оснований. Стоимость услуг компаний, специализирующих ся на устройстве фундаментов, может вас неприятно удивить. Однако ничто не мешает вам ознакомиться с инструкцией по заливке монолитного основания и выполнить всю работу своими руками.

Перед началом работы вам рекомендуется ознакомиться с основными особенностями рассматриваемых конструкций.Плитные фундаменты бывают заглубленными (изделие может иметь толщину 150 см и больше) и мелкозаглубленны ми (в среднем плита имеет 40-50-сантиметро вую толщину).

В случае самостоятельного строительства более предпочтительным вариантом является мелкозаглубленны й фундамент. Однако если у вас есть возможность привлечь к рытью котлована специальную технику, можете делать и капительное заглубленное основание.

В случае с монолитным фундаментом движение грунта приведет к смещению всей плиты в целом, а не каких-то ее отдельных участков. Благодаря такой «изюминке» существенно уменьшается риск появления трещин и прочих повреждений в конструкции фундамента и стенах дома. Достичь подобного эффекта с другими основаниями нельзя.

Таким образом, монолитную плиту можно залить своими руками. Себестоимость рассматриваемого фундамента несколько выше, если сравнивать с большинством других распространенных вариантов. Но эксплуатационные характеристики, высокая надежность и долговечность в полной мере компенсируют затраты на устройство плиты.

Расчет пошагово

В автоматическом режиме выполнить расчет плиты перекрытия для жилого здания поможет онлайн-калькулятор – нужно только ввести геометрические размеры конструкции и марку используемого бетона. Вычисление производится на основании нормативных параметров и нагрузок, которые регламентированы СНиП 2.01.07-85.

Методику самостоятельного определения параметров рассмотрим ниже.

Определение расчетной длины плиты

Основными понятиями при проектировании геометрии монолитной плиты являются проектная и физическая длина. Под понятием «расчетная длина» следует понимать минимальное расстояние между наиболее удаленными стенами. Из этого можно сделать вывод, что физическая длина будет всегда больше проектной.

Монолитная плита перекрытия может быть однопролетной (опираться по длине только на 2 несущие стены) и многопролетной (опираться на 3 и более стеновые конструкции). Опирание на стены может быть выполнено жестко (с защемлением) и шарнирно.

Рисунок 3. Схема жесткого опирания

Рисунок 4. Схема шарнирного опирания

Рисунок 5. Схема многопролетного монолитного перекрытия

Толщину плиты можно рассчитать по соотношению 1:30 к расчетной площади перекрытия. Обычно она составляет не менее 200 мм.

Предварительное определение класса арматуры и марки бетона

Расчет междуэтажного (межэтажного) перекрытия начинается с определения класса арматуры. Это можно выполнить вручную или выбрать из таблицы на рис. 6.

Рисунок 6. Формула и таблица для выбора класса арматуры

Класс арматуры без расчетов подбирается по значению a_R, обозначающему расстояние от центра поперечного сечения прутка до нижнего уровня плиты. С увеличением данного расстояния (его минимальное значение должно быть не меньше диаметра самой арматуры, но и не менее 10 мм) повышается прочность сцепления прутка с бетоном. Также его можно принять по коэффициенту ξ_R, который высчитываетсяпо формуле, приведенной на рис. 6.

При выборе марки бетона нужно учитывать, что этот материал является неоднородным, поэтому его физико-механические свойства (даже при условии изготовления образцов из одного замеса) характеризуются значительным разбросом.

Важно знать, что при расчетах нужно учитывать и марку бетона, и класс арматуры. При этом сопротивление бетона на сжатие не допускается принимать большим, чем сопротивление арматуры – т.е. в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас

в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас.

Как правило, при сооружении перекрытий в жилых зданиях применяются бетонные смеси марок М250-М350 (В20-В25). Для армирующего каркаса обычно применяется арматура А400 или А500.

Определение нагрузки на плиту

Расчет бетонной плиты перекрытия всегда направлен на определение распределенной нагрузки. Для этого нужно просуммировать собственный вес горизонтальной конструкции и вертикальные нагрузки.

Масса будущей плиты толщиной 200 мм определяется с учетом плотности бетона и, как правило, составляет в пределах 500 кг/м2. Согласно строительным нормам нормативные нагрузки от вышерасположенных строительных конструкций на перекрытие в зданиях жилого типа принимаются равными от 200 до 800 кг/м2 – берем среднее значение в 500 кг/м2. В результате получаем общую распределенную нагрузку 1000 кг/м2.

Основные принципы того, как рассчитать плиту перекрытия, рассмотрены в следующем видео:

Максимальное изгибающее напряжение всегда приходится на центр монолитного перекрытия, которое опирается на стены по контуру. Для расчета изгибающего момента нужно воспользоваться формулой, приведенной на рис. 7.

Рисунок 7. Воздействие изгибающего момента и формула для его расчета

Пример расчета изгибающего момента, воздействующего на монолитную плиту перекрытия при пролете длиной 6 м:

М_мах=(1000×62)/8=4500 кг/м

Подбор сечения арматуры

Для создания армирующего каркаса применяется рифленая арматура. Согласно строительным нормам диаметр прутков выбирается не менее 10 мм для двухрядной и 12 мм для однорядной вязки в зависимости от длины перекрытия. Размер ячеек сетки подбирается 200х200 мм или меньше, но в этом случае увеличится общий вес монолитной конструкции.

Фото 8. Внешний вид армирующего каркаса

При соединении опалубки с каменной стеной армирующий каркас применяется несколько способов, показанных на рис. 9

Рисунок 9. Способы соединения опалубки с каменной стеной

Последовательность действий

При реализации работ соблюдается общая последовательность, характерная для монолитного строительства.

Обустройство опалубки

Для ведения строительства целесообразно приобрести специальный комплект опалубки. Это дешевле чем аренда и надежнее, чем самостоятельное изготовление. Впоследствии комплект можно будет продать практически за ту же стоимость.

Последовательность установки:

• по всей пощади помещения монтируются телескопические стойки с шагом 50-60 см. Расстояние от крайней стойки до стены должно составлять 20.0 см;
• стойки устанавливаются на треноги, что обеспечивает безопасность. В верхней части фиксируется «вилка» — на которую будут укладываться ригеля. В зависимости от поворота вилки на ней может быть размещен 1 или 2 ригеля;
• на стойки выкладываются основные направляющие ригеля;
• на них укладываются подпорные ригеля, на которых будет размещаться фанера (щиты), то есть реализуется обшивка горизонтальной опалубкой;
• для щитов целесообразно использовать фанеру 18.0-20.0 мм;
• затем проводится монтаж дощатых вертикальных ограждений;
• система не должна содержать щелей и зазоров. Расположение конструкции проверяется уровнем. Если между перемычками и горизонтальной опалубкой есть зазоры, их можно закрыть монтажной пеной. Мелкие щели при заливке забьются щебнем, так что их можно оставить без внимания.

Уменьшение размера ячеек хоть и увеличит прочностные характеристики, но приведет к нежелательному увеличению массы конструкции

Закладка арматуры:

• используется арматура класса А3;
• в зависимости от толщины плиты, закладывается один или два пояса арматуры;
• расположение сетки регулируется при помощи пластмассовых фиксаторов, то есть именно на них укладывается нижний горизонтальный слой. Сами стульчики помещаются прямо на опалубку, с шагом 50 см;
• расстояние от горизонтальной опалубки и верхнего слоя бетона должно соответствовать толщине плиты, обычно это 20-25 мм;

• вязка — нижнюю сетку целесообразно укладывать с размером ячеек 15х15 см, с сечением прутка 12 мм. Верхний пояс можно связать с ячейкой 30х30 см, с сечением 8 мм;
• продольные и поперечные стержни связываются проволокой диаметром 1.2-1.5 мм в шахматном порядке;
• концы арматурного каркаса должны заступать на несущие стены на 15 см (венцы). Если стены выполнены из газобетона напуск должен быть увеличен до 25.0 см. Также можно предусмотреть выпуск для балконов соответствующей длины.

Заливка бетона:

• рекомендовано использовать бетон не ниже М200. Материал опять же выгоднее заказать на заводе, чтобы соблюсти исходную прочность;
• заливка производится в один прием, для чего раствор равномерно распределяется по всей площади будущей плиты при помощи бетононасоса;
• при работе раствор должен подаваться без всплесков, иначе, в толще заливки образуются воздушные пузыри;
• раствор уплотняется – оборудование для трамбовки можно взять в аренду;
• площадь заливки покрывается п/э пленкой, материал не должен образовывать складок, так как это негативно скажется на геометрии поверхности;
• в первые 24-48 часов поверхность увлажняется, что благотворно влияет на прочность конструкции и блокирует образование трещин;
• при заливке можно оставить отверстия для вытяжек, коммуникаций, канализационных, дымоходных труб каминов и прочих технологических отверстий, которые усиливаются кирпичами или металлическими коробами.

Поверхность застывающего бетона рекомендуется именно увлажнять, а не тупо поливать из шланга

Преимущества и недостатки сплошного армированного перекрытия

Железобетонное перекрытие делается так же, как и готовые плиты из 2 материалов:

• железные прутья;
• цементный раствор.

Бетон имеет высокую твердость, но он хрупкий и не выдерживает деформаций, разрушается от ударов. Металл мягче, хорошо переносит деформации на изгиб и кручение. При совмещении этих двух материалов получаются прочные конструкции, переносящие любые нагрузки.

Преимущества:

• отсутствие швов и стыков;
• ровная сплошная поверхность;
• возможность делать перекрытия на любые формы и размеры помещений;
• монтаж и сборка арматуры проводится непосредственно на месте;
• железобетонный монолит упрочняет конструкцию, связывает воедино стены;
• не надо после монтажа заделывать стыки и выравнивать переходы;
• местная большая нагрузка на перекрытие равномерно распределяется на фундамент;
• легко сделать различные отверстия между этажами для лестниц и коммуникационные колодцы.

К недостаткам армирования относится большие трудозатраты по сборке арматурной сетки и длительный процесс высыхания и упрочнения бетона.

Особенности монолитной конструкции

1. Использование монолитной конструкции возможно, если работу подъемного крана организовать на строительной площадке сложно. Также он подходит, если в проекте заложены нетрадиционные параметры и необычная архитектура.

2. В результате особой прочности монолитной

   конструкции все элементы приобретают особую жесткость, в отличие от пустотных покрытий.

3. Экономия денег на затраты электроэнергии, сварные работы по созданию стыков и работы по погрузке и разгрузке. Также уменьшаются расходы на приобретение строительных и расходных материалов.
4. Все нужные материалы находятся в свободной продаже на строительных рынках и в магазинах.
5. Материал не будет подвержен процессам гниения и не будет гореть.
6. Нет стыков, благодаря чему повышаются звукоизоляционные свойства здания.
7. Нижняя поверхность получается ровной и гладкой, так как легче будет проводить штукатурные работы.
8. Этот метод возведения зданий дает возможность выполнять такие выносные конструкции, как балконы. При этом их основанием будет единая плита, имеющая межэтажные перекрытия. В результате балкон будет более надежным и прочным.

Но существует и недостаток. Он связан с высокой сложностью работ, если проводить их в холодный период времени. При этом нужный уровень прочности достигается за 28 дней.

Порядок расчета фундамента

Для того чтобы правильно рассчитать толщину всех элементов фундамента под строительство дома, необходимо действовать поэтапно, и первое с чем необходимо определиться — это песчаная подушка.

Функция песчаной подушки состоит в том, что она оберегает основание от воздействия на него излишней влаги и подземных вод, а также песок, прессуясь, создает крепкий почвенный слой.

1. По общим строительным нормам, под монолитную плиту фундамента всегда делается песчаная подушка. Чтобы произвести расчет ее высоты, нужно учитывать следующие особенности:
   • Ее высота может колебаться в размерах от 15 до 60 сантиметров, и будет зависеть это от глубины промерзания почвы на данном земельном участке, где происходит строительство дома, типов и глубины расположенных почв, которые тут преобладают, и наличие подземных вод;
   • Песок необходимо хорошо утрамбовать, для этого его необходимо поливать. Это может забрать несколько миллиметров или сантиметров в качестве усадки;
   • Некоторые специалисты также рекомендуют поверх песка насыпать слой щебня мелкой фракции, толщина которого не должна превышать 5-10 сантиметров от общей высоты песчаной подушки. Исходя из этого, можно прийти к такому выводу. В местах, где глубина промерзания грунта высокая (более одного метра), имеются подземные воды, а почвы нестойкие и подвергаются постоянному пучению, то толщина песчаной подушки должна быть до 60 сантиметров. В местах с меньшей глубиной замерзания почвы, отсутствия грунтовых вод, и наличия плотных слоев земли, можно сделать подушку от 20 до 30 сантиметров. Имея данные размеры можно произвести расчет количества необходимого материала.
2. Следующий этап это расчет количества арматуры, которая понадобится для создания армирования бетона, чтобы основание было жестким и долговечным. Общие правила по определению количества арматуры на квадратуру описаны в данном разделе. Стоит отметить, что такая сетка должна быть выполнена в два слоя. Расстояние между ними составляет не более 50 миллиметров. То есть основание будет состоять из двух секций арматурной сетки.
3. Далее производим расчет плиты, минимальная толщина плиты должна составлять не менее 150 миллиметров, но размер может быть увеличен если глубина промерзания почвы более 1 метра. По общим правилам бетон должен не только залить слои армирующей сетки, но и выступать за них по 50 миллиметров как вверху, так и внизу. Плюс в общие параметры фундамента добавится песчаная подушка.

Устройство монолитной плиты в разрезе

Разберем как производится расчет материалов для плиты 8 на 8 метров. Армирование будем производить с шагом 20 сантиметров, пруты диаметром 14 в два слоя, для вертикальных стержней 8 миллиметров, шаг такой же. Используемые бетон для плиты берем класса В20 (по прочности соответствует марке М250), на подготовку класса B7,5. Толщину плиты возьмем 25 см.

• Бетон для плиты В20: 8,2 х 8,2 = 67,24 м²;
• Рассчитаем кубатуру, то есть объем необходимого бетона: 67,24 м² х 0,25 м = 16,81 м³;
• Расход количества материала для армирования с учетом обеспечения защитного слоя плиты: 8200 — 60 = 8140 миллиметров длина стержня. Из расчета шага в 20 см, рассчитаем их кол-во для 1 направления делим 8200 на 200 = 41 штука х 2 стороны = 82 штука х 2 слоя всей плиты = 164 стержня;
• Высчитаем общую длину: 164 х 8,14 = 1334,96 метра. Масса 1 метра арматуры 14 диаметра равняется 1,2 килограмма. Таким образом масса всего рабочего армирования: 1334,96 метра x 1,2 = 1601,252 килограмма;
• Перейдем к вертикальным стержням арматуры, ее длина будет равняться разнице 25 см и 6 см = 19 см. Возьмем шаг в 40 сантиметров, получаем 21 шт х 21 шт = 441 единица, массу получаем из выражения 441 х 0,19 х 0,395 = 33,1 кг;
• Расход бетона класса B7,5 для подготовки считаем как: 8,2 х 8,2 х 0,05 (заданная толщина) = 3,3 метра³
• Геотекстиль и гидроизоляцию плиты считаем, как площадь плиты добавив немного запаса: 67,24 метра²
• Песчаную подушку считаем перемножением сторон плиты и высоты подушки с учетом того, что он выходит за ее границы на 0,1 метр с каждой стороны, то есть 8,4 х 8,4 х 0,5 = 32,5 куба песка.

Отметим, что для двухэтажных домов из газобетона (газосиликата), каркасных и гаражей (из кирпича) толщина плиты будет составлять 20-25 сантиметров. Для болея тяжелых построек, а так же двухэтажных домов из кирпича, бетона, бруса толщину необходимо брать 25-30 см. Для легких сооружений, например гаражей, беседок достаточно брать толщину плиты фундамента в 10-15 сантиметров.

Армирование фундамента толщиной в 10-15 см производится в один слой сетками, толщиной 20-30 см производится в два слоя (объемное).