Как рассчитать толщину плитных монолитных фундаментов

Монтаж перекрытий в строящемся здании может осуществляться различными способами, в том числе с использованием металлических или деревянных балок, путем обустройства монолитной ЖБ плиты. Но самым распространенным вариантом является укладка плит перекрытия – готовых конструкций из железобетона.

Виды железобетонных плит перекрытия

Производители выпускают несколько видов ЖБ плит стандартных типоразмеров для обустройства перекрытий:

  • шатровые (ребра расположены по периметру);
  • с продольными ребрами;
  • плоские (цельные, без пустот);
  • многопустотные (с продольными пустотами круглой или овальной формы).

Наиболее активно используются плоские и многопустотные плиты. При этом плоские (ПТ), толщиной от 80 до 120 мм, выполняют функцию доборных элементов. Они меньше многопустотных по длине и ширине, и применяются для перекрытия кладовок, санузлов, узких коридоров и т.д.

Среди многопустотных ЖБ плит наибольшей популярностью пользуются круглопустотные (ПК) и плиты непрерывного формования (ПБ). Наличие пустот уменьшает вес плиты и повышает ее тепло- и звукоизоляционные показатели.

Плиты ПК используются для строительных работ на протяжении нескольких десятилетий. Стандартные изделия массового производства имеют толщину 220 мм и длину от 2700 мм до 9000 мм с шагом 300 мм. Ширина составляет 1000 мм/1200 мм/1500 мм/1800 мм.

Стандартные круглопустотные плиты применяются в индивидуальном строительстве, но на этапе проектирования постройки важно учитывать их габариты и особенности монтажа – от этого зависит расстояние между стенами, на которые будет опираться плита. Изготовление плит ПК под заказ нестандартной длины заметно повысит их стоимость, так как производителю придется изготовить специальную опалубку.

Плиты ПБ имеют ту же толщину и ширину, что и ПК, при этом технология изготовления позволяет получать ЖБ непрерывного формования любой длины. Это дает возможность заказывать конструкции требуемой длины для строительства по индивидуальному проекту. К недостаткам плит ПБ относят отсутствие всесторонне проработанной нормативной документации и относительно малый опыт применения.

Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами

1 — главная балка; 2 — второстепенная балка; 3 — колонна; 4 — плита

Все элементы перекрытия первого типа монолитно связаны между со­бой и предполагается, что работают по балочной неразрезной схеме. Глав­ные балки стремятся располагать по короткому шагу колонн как наиболее нагруженным элементам перекрытия. Второстепенные балки располагают с шагом, как правило, не более 2,7 м, с учетом того, чтобы ось одной из балок совпадала с осью колонн. При этом, чтобы плиты в коротком на­правлении работали по балочной схеме, соотношение короткой к длинной стороне ячейки в плане должно отвечать неравенству 11/12 < 0,5. При соот­ношении сторон плиты 11/12 >0,5 необходимо учитывать работу в двух на­правлениях.

Толщины плит рекомендуется принимать от 40 до 80 мм с градацией

10 мм, от 80 до 200 мм — с градацией 20 мм, а выше — с градацией 50 мм. Высота второстепенных и главных балок принимается, как правило, в зави­симости от величины пролета — (1/12-1/20)/,! и (l/8-l/15)L2.

В современных условиях, когда получили развитие численные методы расчета, реализуемые в программных комплексах на ЭВМ, «ручные» спосо­бы расчета для оценки напряженно-деформированного состояния монолит­ных перекрытий применяются реже. Однако своей актуальности не потеряли, поскольку практически незаменимы при предварительном предпроектном анализе конструктивных решений и выборе оптимальной конструктивной системы. Кроме того, инженерные методы расчета остаются основой для конструирования плит в части установления рационального расположения арматуры и учета различных эксплуатационных факторов.

Одним из особенностей расчета монолитных перекрытий, представляю­щих систему пластин и перекрестных ребер, является перераспределение уси­лий. По существу, это означает, что результаты расчета по упругой схеме су­щественно отличаются от фактических значений усилий в элементах перекры­тий. Поэтому не отпадает актуальность дополнительного инженерного анализа результатов расчета неразрезных систем на основе инженерных методов, с це­лью коррекции полученных результатов упругого расчета и даже расчета с учетом физической нелинейности, поскольку сам процесс учета физической нелинейности не позволяет полностью перераспределять усилия. Кроме того, при расчете средних пролетов следует иметь в виду фактор распора, влияющий на несущую способность неразрезных конструкций (повышение несущей спо­собности может достигать 20%), деформирующихся в стесненных условиях.

Инженерный метод расчета элементов монолитного перекрытия, кон­структивная схема которого показана на рис. , основан на определенной последовательности: расчет плиты перекрытия, расчет второстепенной бал­ки и расчет главной балки. Нагрузки на плиту и второстепенную балку принимаются как равномерно распределенные. Расчетный пролет для пли­ты принимается: для средних пролетов — расстояние в свету между второ­степенными балками; для крайнего пролета — от грани крайней балки до оси опорной зоны на стену (см. рис. выше). Вырезается условная полоса ши­риной 1 м, и плита рассматривается как неразрезная балка с распределени­ем изгибающих моментов по схеме рис. выше. При этом учтен фактор вы­равнивающего перераспределения усилий в неразрезной системе.

Читайте также:  Полезная нагрузка на перекрытие общественного здания

Второстепенные балки рассчитывают так же, как и балочные плиты, по неразрезной многопролетной схеме {рис. ниже). За расчетные средние про­леты принимаются расстояния в свету между гранями главных балок, край­ние — расстояние между крайней главной балкой и осью опирания на под­держивающую конструкцию. Нагружение временной нагрузкой рассматри­вается в двух комбинациях: 1) полная временная Р в нечетных пролетах и

условная, равная 0,25Р — в четных; 2) полная временная в четных пролетах и условная 0,25Р — в нечетных (рис. ниже, а). Огибающая эпюра изгибающих моментов для второстепенной балки показана на рис. ниже, б. Координаты огибающей эпюры моментов можно определять по специальным таблицам.

Как рассчитать и утеплить перекрытия

  1. Оптимальным решением будет приобретение готовых плит из минеральной ваты.
  2. Нижний слой сделать из полотна рубероида, сверху засыпав его глиной (смешанной пополам с песком), шлаком и древесными опилками.
  3. Специальные древесные плиты из деревянных опилок и бетона. Их можно приобрести готовые, а можно сделать самостоятельно. Для этого на одну часть опилок используют 0,3 части цементного раствора, 4 части глины, 1,5 извести и 2 части воды. Плиты формируют заданных размеров, немного подсушивают и используют в качестве теплоизоляции.

Читайте и о том, как спланировать одноэтажный дом из газобетона.

Плиты перекрытия современного ассортимента открывают широкие возможности для индивидуального строительства. Благодаря многим вариантам возможно осуществление самых неожиданных архитектурных проектов и задумок. При возведении зданий можно комбинировать и видоизменять существующие типы несущих конструкций, главное, прежде всего, руководствоваться основными правилами безопасности.

Когда выполняется армирование?

Одним из важных этапов, влияющим на прочностные характеристики, является армирование. Его применяют в обязательном порядке с учетом расчета по конкретному проекту. Армирование монолитного перекрытия может проводиться сварной металлической сеткой с диаметром не менее 3 мм либо вязаной арматурой с диаметром прута не меньше 6 мм.

Стержни арматуры должны соответствовать классу А300-500С, горячекатаные периодического профиля из стали марки 35ГС или 25Г2С. Толщина прутов в некоторых случаях может достигать 16 мм. Исходя из толщины плиты, подбирается оптимальное расстояние между осями арматуры: при размере менее 15 см – ячейки выполняются не более 150 мм шириной; при толщине более 15 см – не более 400 мм.

Технология монтажа по шагам

После всевозможных расчетов первоначально устанавливается форма, как и для всех железобетонных изделий. Так как перекрытия имеют большую площадь и находятся на высоте, опалубка будет иметь вид стола, главное требование для которого – надежность основания.

Существуют три вида опалубки:

1. Инвентарная – представляет собой заводскую модель из устойчивых треножных стоек, деревянных балок и ламинированной фанеры. Это профессиональное оборудование стоит немалых денег и применяется в основном в многоэтажном строительстве; в частных случаях доступно в аренду.

2. Самодельная – подразумевает использование подручных средств для формирования «стола». Достаточно трудоемкий процесс, требующих дополнительных навыков плотника.

Когда выполняется армирование?

3. Комбинированная – различные сочетания инвентарной опалубки и пиломатериалов.

После монтажа опалубки производится армирование плиты. Изначально железные пруты привариваются к выпущенным из армопояса концам арматуры. Так образуется сетка с необходимой величиной ячеек. Пруты в местах соединения связывают между собой вязальной проволокой диаметром 1,2-1,5 мм.

При планируемых повышенных нагрузках целесообразно создание двух параллельных арматурных сеток. Немаловажный момент – размещение арматуры на требуемое расстояние по высоте, для этого используют специальные железные фиксаторы диаметром 10 мм.

Далее следует этап бетонирования, допускается применение бетонного раствора марки М300-М400, с классами прочности В15, В20 и В25 и морозостойкостью F50. Здесь важно соблюдать непрерывность всего процесса, в противном случае существует риск образования холодного шва, что скажется понижением прочности такой плиты. Обязательно использование в работе вибраторов – глубинного или поверхностного – это сможет увеличить прочностные характеристики на 40 %.

Монолитное железобетонное перекрытие пригодно к дальнейшей эксплуатации не раньше 30 дней после окончания бетонирования. При этом снятие опалубки необходимо проводить с особой осторожностью, учитывая, что процесс производится на высоте.

Плиту под силу соорудить многим строительным организациям. Стоимость при этом будет зависеть от объема работ, ценовой категории материала, удаленности объекта, трудозатрат и некоторых других нюансов. Цена за м2 перекрытия начинается от 1500 рублей, а с учетом стоимости стройматериалов – от 3500.

Монтаж инвентарной опалубки

Для монтажа инвентарного стола понадобится минимальный набор ручного и измерительного инструмента — молоток, рулетка, правило/уровень, шнур, маркеры. Для обвязки периметра понадобится дрель с дюбелями БМ Ø 6 100 мм.

Внимание! Убедитесь в прочности места установки стойки стола. Просадка под одной стойкой во время подачи нагрузки на стол (укладки бетона) может стать причиной разрушения всей конструкции и травмирования рабочих.

Читайте также:  Минимальная толщина монолитной плиты Перекрытие

Исходное условие для всех вариантов — кладка стен выполнена качественно, верхний ряд выложен «в горизонт» и может служить ориентиром.

Порядок работы

1. Перенести линию горизонта на уровень глаз по стенам.

2. По внутреннему периметру стен на высоте 20 мм ниже края стены закрепить доску 100х25 мм. Шаг дюбеля — 500–800 мм.

Монтаж инвентарной опалубки

Внимание! Обвязка периметра — это не опора, а маяк, который к тому же облегчит демонтаж и не даст протечь цементному молоку.

3. Выдвинуть стойки на нужную длину и зафиксировать замком или упором при закрученной гайке домкрата. Примерная высота стойки — расстояние от пола до верха стены минус 20 мм (фанера), минус 200 мм (балка) и минус 200 мм (ригель). В нашем случае: 2700 – 420 = 2280 мм.

4. Установить стойки для ригелей вдоль каждого помещения. На одну линию ригеля — 3 стойки (с треногами и унивилками).

5. Установить инвентарные балки в унивилки по длине ригеля. Перехлёст балок на опоре — 300 мм.

6. Подать наверх поперечные балки и разложить их плашмя с шагом 400–600 мм на ригели.

7. Перенести с помощью гидроуровня отметки горизонта на неподвижную часть стойки (гильзу).

8. Вымерить нужное расстояние от отметки горизонта до нижней плоскости ригеля. Изготовить Г-образный шаблон.

9. Выставить по шаблону высоту ригелей при помощи гаек гильзы.

10. Установить балки опалубки в проектное положение (на ребро).

11. Разложить листы фанеры по балкам, фиксируя их по углам гвоздями 50–70 мм. Либо зашить плоскость доской.

Внимание! Не нужно излишне прочно крепить фанеру к балкам — вертикальные нагрузки не действуют на крепёж. В то же время избыток гвоздей существенно затруднит демонтаж. Стыки фанеры должны находиться на балке, особенно продольные.

12. Оставшиеся участки перекрыть расходным материалом.

Монтаж инвентарной опалубки

13. Проверить целостность опалубки, при необходимости перекрыть отверстия и дыры.

14. Установить оставшиеся стойки с шагом 800 мм под ригели.

Иногда плоскость покрывают тонким слоем технического масла — это заметно облегчает демонтаж.

Внимание! При использовании масла следите, чтобы оно не попадало на арматуру.

На этом монтаж инвентарного стола опалубки перекрытия завершён и все остальные операции — армирование, отбортовка, бетонирование — совпадают с любым другим способом.

Этап подготовки перед монтажом

Чтобы правильно и ровно уложить плиту перекрытия, необходимо еще на этапе строительства стен сформировать ровную поверхность верхнего края несущей конструкции. С этой целью применяется специальное и точное строительное оборудование в виде лазерного уровня. На стены за 300 – 400 мм до верхнего края во время строительства устанавливаются метки положения и последние ряды блоков или кирпичей укладываются с точностью до миллиметров по показаниям уровня. В случае применения керамзитобетонных блоков для строительства стен с целью равномерного распределения массы перекрытия используется технология обустройства монолитного пояса.

Перед укладкой плита подвергается подготовке. Отверстия на ее торце необходимо заделать. Как правило, для этого пустое пространство закладывается кирпичом и бетонируется в зазорах. Допускается заполнение отверстий при помощи минеральной ваты.

Порядок расчета

Итак, расчет монолитной плиты фундамента начинается с детального расчета величины подушки из песка. Именно это является важным этапом, поскольку позволяет создать надежную основу для заливки бетона. Что касается песка, то обычно здесь используют мелкозернистый горный песок, поскольку он недорогой и приемлем для подсыпки. Что касается толщины подушки из песка для монолитной плиты фундамента дома, то она варьируется в значении от 20, до 60 см.

Порядок расчета

Важным моментом укладки подложки из песка является то, что ее необходимо утрамбовать. Для этого используют специализированный инструмент, такой как виброплита. Специалисты рекомендуют поливать песок, что по итогам позволит ему еще лучше уплотниться. Это увеличит несущую способность основания. Но, последнее может отнять вплоть до 1 см толщины, что является абсолютно нормальным явлением.

Важным этапом является то, что поверх подушки рекомендуют засыпать щебень. Величина подушки из щебня равна значению от 5 до 10 см. Фракция щебня может быть небольшой, где идеально подойдет фракция 5-20. Основание после засыпки должно получиться идеально ровным относительно горизонтальной плоскости. Подушку из щебня тоже рекомендовано уплотнить.

Порядок расчета

Что касается глубины, то этот критерий зависит от типа грунта. Если недалеко от поверхности земли располагается грунтовая вода, которая может навредить бетонному основанию, то в глубину, подушку стоит делать не менее 60 см. Если грунтовые воды далеко, грунт сам по себе плотный, то достаточно разместить подушку на величину до 20 см, включительно. Толщина каждого слоя монолитной плиты фундамента рассчитывается индивидуально.

Следующим этапом можно считать расчет арматуры. Здесь определяется не только общее количество металла, но и диаметр прута, шаг между прутьями, решается возможность использования сетки. Арматуру рекомендовано связывать минимум в два слоя, где первый проходит на расстоянии 5 см от подушки из песка, а второй не доходит до верхней точки основания будущей монолитной плиты, также на 5 сантиметров. По итогу заливки у нас получится то, что арматура будет находиться внутри монолитной плиты. Каркас арматуры вяжут из прута при помощи сварочного аппарата или вязальной проволоки, с шагом не более 50 мм.

Порядок расчета

Специалисты больше склоняются к использованию вязальной проволоки, потому что ее применение позволяет арматуре немного «играть» во время пучения грунта, что исключит ее разрыв, как это бывает в случае со сварочным соединением.

Читайте также:  Как правильно утеплить перекрытие между этажами

Далее приступают к расчету самой плиты. Здесь крайне важно выдержать высоту ее подъема, которая не должна быть меньше 150 мм. Такая плита подойдет для легких, ненагруженных домов из каркасного материала или бревна. Что касается двухэтажных домов с плитными перекрытиями, то здесь величина плиты должна быть не менее 25 см. Редко основание заглубляют на величину промерзания, поскольку это чревато излишним вложением денежных средств в проект. Предлагаем рассмотреть калькулятор расчета толщины монолитной плиты фундамента в рамках отдельного заголовка.

Порядок расчета

Плитный фундамент для дома из газобетона

Обустройство плитного основания для дома из газобетона

При строительстве дома из газобетона придерживаются тех же требований на этапе изысканий. Определяется уровень вод, наличие пучения и качество почв.

Для возведения газобетонного строения на грунтах с малой несущей способностью и при сильной насыщенностью влагой, единственным рациональным решением будет устройство монолита. Это могут быть сплошные монолитные конструкции или решетчатый тип основания.

Основное отличие от фундамента для гаража – основание под дом требует обязательной теплоизоляции. Этап утепления можно подразделить на два: укладка экструдированного пенополистирола и устройство «теплых полов».

С учетом отличий от устройства гаражного основания, этапы по подготовке плиты для дома из газобетона (размеры 7х8 м), можно свести к следующим:

  1. Подготовка котлована (глубина 75 см.) с дополнительными выступами по периметру (на величину, равную глубине промерзания).
  2. Прокладка коммуникаций.
  3. Устройство подушки из песка (толщина – 20см.)
  4. Укладка геотекстиля. Его задача – предотвратить заиливание дренажной системы и размывание песка.
  5. Разводка дренажной системы (только, если уровень вод высокий).
  6. Засыпка смеси гравия с песком – до 20см, утрамбовка и проверка на горизонтальность.
  7. Установка опалубки (съемной или нет). В случае установки несъемной опалубки, она дополнительно утеплит фундамент, и сыграет роль формы для заливки бетоном.
  8. Утепление из экструдированного пенополистирола (горизонтальное) с соблюдением небольшого угла наклона.
  9. Укладка гидроизоляции: плотный полиэтилен, полимерно-битумные материалы и прочие.
  10. Однако при выборе в качестве утеплителя рулонных материалов, выполняется заливка тонкого слоя «тощего» бетона (марка М100).
  11. Укладка утеплителя на верхнюю часть основания. Те же листы из пенополистирола слоем 20см.
  12. Перевязка двухуровневого каркаса из арматуры и укладка труб для «теплого пола».
  13. Заливка раствора бетона.
  14. Обеспечение ухода за готовым основанием (смотрите выше).

Следует помнить, что газобетон – достаточно хрупкий материал, и стены дома из него могут подвергаться серьезным деформациям

Поэтому на этапе проектирования жилого строения из газобетона необходимо особое внимание уделить выбору и расчету фундамента

Железобетонные плиты

Перегородки между этажами в доме любой этажности можно выстлать железобетонными плитами.

Железобетонные плиты

Им необходима звукоизоляция и утепление. Опорой для них должны быть только несущие стены, притом на одном уровне, чтобы потолки не были перекошенными. Плиты используются заводского изготовления длиной 9 м. Бывают пустотные или более тонкие, плоские, без пустот. Укладывают на достаточно жидкий раствор сцепления. Все щели на стыковках плит также заделываются цементной смесью. Затем всю поверхность выравнивают стяжкой.

Расчет нагрузки

Минимальная толщина монолитного перекрытия, количество и сечение арматуры, а также другие параметры определяются, исходя из расчета нагрузок, воздействующих на конструкционный элемент.

Виды нагрузок, воздействующих на перекрытие:

  • Постоянные – те, что создает вес коробки здания, всех находящихся в строении перегородок, кровли
  • Переменные – могут меняться: это масса отделочных элементов, вес инженерных сетей, мебели, людей

Способность плиты перекрытия выдерживать определенные нагрузки напрямую зависит от толщины железобетонного монолита, а также сечения и количества арматуры, марки бетона. Чтобы перекрытие железобетонное монолитное могло выдержать нагрузку в 500 килограммов на квадратный метр, толщина должна быть 20 сантиметров.

Расчет нагрузки

Факторы, влияющие на точность расчетов:

  • Марка бетона
  • Размер расчетных усилий, которые воздействуют на единицу площади плиты
  • Толщина плиты из бетона
  • Ширина и длина плиты

В соответствии с просчитанными нагрузками определяют сечение арматуры, которая сможет воспринять усилия растяжения и изгибающие моменты. Самостоятельно выполнить расчет монолитного железобетонного перекрытия очень сложно, но можно попробовать использовать специальные формулы либо найти в сети онлайн-калькулятор.

Если же планируется взять больше 18 сантиметров, решение обязательно должно быть обосновано точными расчетами, ведь пропорционально увеличению толщины плиты увеличивается нагрузка на нее. Таким образом, до того, как начинать проектировать и монтировать монолитное перекрытие, чертежи нужно составлять обязательно.