Самостоятельный расчет плиты перекрытия: считаем нагрузку и подбираем параметры будущей плиты
Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить такие важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.
В этой статье мы поможем вам изучить расчет плиты перекрытия и его нюансы, а также познакомим с основными данными и документами. Современные онлайн-калькуляторы – дело хорошее, но если речь идет о таком ответственном моменте, как перекрытие жилого дома, советуем вам перестраховаться и лично все пересчитать!
Содержание
Шаг 1. Составляем схему перекрытия
Давайте начнем с того, что монолитная железобетонная плита перекрытия – это конструкция, которая лежит на четырех несущих стенах, т.е. опирается по своему контуру.
И не всегда плита перекрытия представляет собой правильный четырехугольник. Тем более, что сегодня проекты жилых домов отличаются вычурностью и многообразием сложных форм.
В этой статье мы научим вас рассчитывать нагрузку на 1 кв. метр плиты, а общую нагрузку вам нужно будет вычислять по математическим формулам. Если сложно – разбейте площадь плиты на отдельные геометрические фигуры, рассчитайте нагрузку каждой, затем просто суммируйте.
Шаг 2. Проектируем геометрию плиты
Теперь рассмотрим такие основные понятия, как физическая и проектная длина плиты. Т.е. физическая длина перекрытия может быть любой, а вот расчетная длина балки уже имеет другое значение. Ею называют минимальное расстояние между наиболее удаленными соседними стенами. По факту физическая длина плиты всегда длиннее, чем проектная длина.
Вот хороший видео-урок о том, как производится расчет монолитной плиты перекрытия:
Важный момент: несущий элемент плиты может быть как шарнирная бесконсольная балка, так и балка жесткого защемления на опорах. Мы будем приводить пример расчета плиты на бесконсольную балку, т.к. такая встречается чаще.
Чтобы рассчитать всю плиту перекрытия, нужно рассчитать один ее метр для начала. Профессиональные строители используют для этого специальную формулу. Так, высота плиты всегда значится как h, а ширина как b. Давайте рассчитаем плиту с такими параметрами: h=10 см, b=100 см. Для этого вам нужно будет познакомиться с такими формулами:
Шаг 3. Рассчитываем нагрузку
Плиту перекрытия легче всего рассчитать, если она имеет квадратную форму и если вы знаете, какая нагрузка запланирована. При этом какая-то часть нагрузки будет считаться длительной, которую определяет количество мебели, техники и этажности, а другая – кратковременной, как строительное оборудование во время стройки.
Кроме того, плита перекрытия должна выдерживать и другого рода нагрузки, как статистические и динамические, при этом сосредоточенная нагрузка всегда измеряется в килограммах или в ньютонах (например, нужно будет ставить тяжелую мебель) и распределительная нагрузка, измеряемая в килограммах и силе. Конкретно сам расчет плиты перекрытия всегда нацелен на определение распределительный нагрузки.
Вот ценные рекомендации, какой должна быть нагрузка на плиту перекрытия в плане расчета на изгиб:
Еще один немаловажный момент, который тоже нужно учитывать: на какие стены будет опираться монолитная плита перекрытия? На кирпичные, каменные, бетонные, пенобетонные, газобетонные или из шлакоблока? Вот почему так важно рассчитать плиту не только с позиции нагрузки на нее, но и с точки зрения ее собственного веса. Особенно если ее устанавливают на недостаточно прочные материалы.
Сам расчет плиты перекрытия, если мы говорим о жилом доме, всегда нацелен на нахождение распределительной нагрузки. Она рассчитывается по формуле: q1=400 кг/м². Но к этому значению добавьте вес самой плиты перекрытия, а это обычно 250 кг/м², а бетонная стяжка и чистовой пол дадут еще дополнительные 100 кг/м². Итого имеем 750 кг/м².
Учитывайте при этом, что изгибающее напряжение плиты, которая по своему контуру опирается на стены, всегда приходится на ее центр.
Шаг 4. Подбираем класс бетона
Именно монолитную плиту перекрытия, в отличие от деревянных или металлических балок, рассчитывают по поперечному сечению. Ведь бетон само по себе – неоднородный материал, и его предел прочности, текучести и других механических характеристик имеет значительный разброс.
Что удивительно, даже при изготовлении образцов из бетона, даже из одного замеса получаются разные результаты. Ведь здесь много зависит от таких факторов, как загрязненность и плотности замеса, способов уплотнения и других технологических факторов, даже так называемой активности цемента.
При расчете монолитной плиты перекрытия всегда учитывается и класс бетона, и класс арматуры. Само сопротивление бетона принимается всегда на значение, на какое идет сопротивление арматуры. Т.е., по сути, на растяжение работает именно арматура. Сразу оговоримся, что здесь существует несколько расчетных схем, которые учитывают разные факторы. Например, силы, которые определяют основные параметры поперечного сечения по формулам, или расчет относительно центра тяжести сечения.
Шаг 5. Подбираем сечение арматуры
Разрушение в плитах перекрытия происходит тогда, когда арматура достигает своего предела прочности при растяжении или текучести. Т.е. почти все зависит от нее. Второй момент, если прочность бетона уменьшается в 2 раза, тогда и несущая способность армирования плиты уменьшается с 90 на 82%. Поэтому доверимся формулам:
Происходит армирование при помощи обвязки арматуры из сварной сетки. Ваша главная задача – рассчитать процент армирования поперечного профиля продольными стержнями арматуры.
Как вы наверняка не раз замечали, самые распространенные ее виды сечения – это геометрические фигуры: форма круга, прямоугольника, трапеции. А расчет самой площади сечения происходит по двум противоположным углам, т.е. по диагонали. Кроме того, учитывайте, что определенную прочность плите перекрытия придает также дополнительное армирование:
Если рассчитывать арматуру по контуру, тогда вы должны выбрать определенную площадь и просчитывать ее последовательно. Далее, на самом объекте проще рассчитывать сечение, если взять ограниченной замкнутой объект, как прямоугольник, круг или эллипс и производить расчет в два этапа: с использованием формирования внешнего и внутреннего контура.
Например, если вы рассчитываете армирование прямоугольного монолитного перекрытия в форме прямоугольника, тогда нужно отметить первую точку в вершине одного из углов, затем отметить вторую и произвести расчет всей площади.
Согласно СНиПам 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» сопротивление растягивающим усилиям в отношении арматуры А400 составляет Rs=3600 кгс/см², или 355 МПа, а вот для бетона класса B20 значение Rb=117кгс/см² или 11.5 МПа:
Согласно нашим вычислениям, для армирования 1 погонного метра понадобится 5 стержней с сечением 14 мм и с ячейкой 200 мм. Тогда площадь сечения арматуры будет равняться 7.69 см². Чтобы обеспечить надежность по поводу прогиба, высоту плиты завышают до 130-140 мм, тогда сечение арматуры составляет 4-5 стержней по 16 мм.
Итак, зная такие параметры, как необходимая марка бетона, тип и сечение арматуры, которые нужны для плиты перекрытия, вы можете быть уверены в ее надежности и качестве.
Плиты перекрытия.
При строительстве большое значение имеет не только выбор места будущей постройки или создание проекта, но и строительных материалов, в частности плит перекрытия.
Если в качестве основного материла стен используется дерево, то плиты перекрытия, конечно, применять не стоит. Но если строение возводится из бетона, то найти замену бетонным деталям трудно. Для расчета балки перекрытия, воспользуйтесь онлайн калькулятором расчета балки перекрытия.
Для увеличения прочности всей постройки, материал, из которого изготавливаются перекрытия, дополнительно укрепляется специальными типами арматуры.
Как правило, в строительстве используются пустотные плиты перекрытия.
Почему выбирают пустотные плиты перекрытия.
При строительстве как жилых, так и промышленных построек, для сооружения междуэтажных перекрытий применяются пустотные плиты перекрытия. Свое название они носят из-за наличия специальных технологических пустот, имеющих овальную или круглую форму. Благодаря наличию этих пустот увеличивается звукоизоляция и теплоизоляция материала, повышается его прочность на изгиб. Кроме того, значительно снижается вес плиты, а значит уменьшается общая нагрузка на фундамент.
Обычно верхняя часть плиты перекрытия служит полом в верхнем, а нижняя – соответственно потолком в расположенном ниже помещении.
Технология производства этих плит постоянно совершенствуется, благодаря чему эта деталь постройки может быть изготовлена со срезом торца под углом, из разных марок бетона или по параметрам заказчика.
Материал для изготовления зависит от предполагаемо нагрузки на пустотную плиту перекрытия. Это может быть тяжелый, конструкционный или плотный силикатный бетон.
Уровень качества изготовления плит позволяет дополнительно не обрабатывать или шлифовать их после монтажа. Некоторые разновидности плиты можно даже не штукатурить, достаточно будет лишь небольшого шпаклевания поверхности.
Стандарты и размеры пустотных плит перекрытия.
В случае необходимости конструкция может быть изготовлена в соответствии с требованиями заказчика под определенные размеры строения. Но, как правило, в строительстве устанавливают стандартные размеры пустотных плит перекрытия, которые чаще всего применяются:
— длина плит может быть от 1,5 до 10 метров;
— ширина составляет 1 метр, 1,2 или 1,5 метра;
— стандартная толщина составляет 220 миллиметров.
Кроме этих размеров, изделия могут быть изготовлены другой длины или ширины, но не зависимо от размера, любая пустотная плита перекрытия, должна соответствовать ГОСТ 9561-91. Это условие дает гарантию и надежность того, что готовое здание будет прочным.
В зависимости от способа производства может увеличиваться длина конструкции. Максимальная длина плиты составляет 17 метров. На толщину изделия влияет область применения. Она может составлять 160, 260 или 300 миллиметров. Диаметр внутренних пустот изменяется в зависимости от толщины плиты перекрытия. На вес пустотных перекрытий влияет размер плит и марка, использованного в производстве бетона.
При строительстве многоэтажных зданий с применением полостных плит перекрытия достаточно использование крана с грузоподъемностью от трех до пяти тонн.
Также немаловажным параметром данных изделий является их тип, который определяет максимально возможную нагрузку, способ их укладки и диаметр пустот. Существует три основных типа плит перекрытия:
— 1ПК – плиты с круглыми пустотами, имеющими диаметр 159 миллиметров;
— 2ПК – тип плит с размерами пустот в 140 миллиметров;
— 3ПК – тип плит, диаметр пустот которых равен 127 миллиметрам.
Кроме указанных существует еще несколько разновидностей изделий, которые различаются характеристиками и диаметрами пустот.
Расшифровка названий пустотных плит перекрытия.
Например, расшифровать ПК 60.15 – 8 – AIV можно следующим образом:
— ПК – плита перекрытия круглопустотная;
— 8 – максимально возможная нагрузка на изделие, без учета его собственного веса;
— АIV – класс арматуры, которая использовалась при изготовлении.
Освоить маркировку изделий не очень сложно, главное знать всю классификацию плит перекрытий.
Область применения плит перекрытия.
Как правило пустотные плиты перекрытия используются в строительстве многоэтажных зданий как жилого, так и промышленного назначения. Одноэтажные строения, например гараж, построенный с использованием таких конструкций, будет очень прочным, а его потолок не провалится и не будет промерзать. Большинство отапливаемых гаражных комплексов построено именно по этой технологии. Высокий уровень звуко- и теплоизоляционные качеств позволяет их применять в строительстве разных по своему назначению зданий. Если при изготовлении плит перекрытия в бетон были добавлены специальные добавки дает возможность применять эти конструкции для сооружений, которые располагаются в зонах с сейсмической активностью.
Часто эти плиты используют при строительстве индивидуальных жилых домов. Благодаря своим техническим характеристикам и относительно невысоко стоимости, они являются одним из самых привлекательных способов сооружения перекрытий.
Как показывает практика, пустотные плиты перекрытия практически незаменимый материал в строительстве. В зависимости от необходимых характеристик, их можно применять при стройке жилого дома, производственного цеха или торгового комплекса. Выбрав плиты перекрытия в качестве строительного материала можно не только повысить уровень тепло- и звукоизоляционных характеристик, но и значительно увеличить прочность всего здания или сооружения.
Бесплатные программы для вычислений и расчетов плит перекрытия
Для частных застройщиков создано большое количество полезных инструментов, один из них — программа для расчета перекрытия. Простые калькуляторы и сложные технические инструменты архитекторов помогут правильно рассчитать нагрузки и не ошибиться при постройке дома.
Интерфейс программы для расчета плит перекрытия
Перекрытия: принцип и важность расчетов
Перед тем как использовать программу для расчета перекрытия, надо определиться с материалом конструкции.
При частном строительстве используют три основных типа перекрытия:
Деревянное
Несущими балками при устройстве деревянного перекрытия выступают: брус (бревно), металлический профиль (швеллер, двутавр, уголок) или железобетонные элементы. Балки застилаются досками, образуя плиты перекрытия. Основываясь при вычислениях на строительных нормах, сечение несущей балки определяется путем суммирования её веса и нагрузки эксплуатационной. Примерная нагрузка межэтажного деревянного перекрытия 400кг/ м². Если не предполагается активная эксплуатация данной зоны, например, в случае создания и обустройства чердака или пространства под крышей, принимаемая во внимание нагрузка может быть уменьшена.
Схема устройства плит перекрытия из дерева
В длину каждой балки из дерева закладывается минимум 24 см, необходимых для её крепления. Важный элемент расчета деревянных конструкций – прогиб балки. Правильные вычисления помогут выбрать оптимальное сечение элемента при заданной длине. Это предотвратит изменение геометрии помещения, и повысит безопасность перекрытия.
Количество необходимых балок рассчитывается, исходя из монтажного шага. Укладку производят, перекрывая узкий пролет, с интервалом от двух с половиной до четырех метров. В свою очередь, шаг зависит от ширины расположения каркасных стоек.
Железобетонные монолитные
В качестве несущих при устройстве монолитных ж/б конструкций перекрытий в доме используются металлические профили или ж/б балки. Плиты перекрытия формируются из монолитных железобетонных деталей. Это позволяет выдерживать большие нагрузки, перевязывать широкие прогоны.
Расчет монолитного перекрытия в специальной программе
При вычислении нагрузки на двутавровую балку её вес без учета стяжки рассчитывается исходя из значения 350 кг/ м², а учитывая стяжку – 500 кг/ м². Монтажный шаг при укладке принято делать равным 1 метру.
При создании ж/б перекрытия работает правило: длина проема должна быть в 20 раз больше высоты балки. Это допустимый минимум. Высота и ширина ж/б элемента так относится друг к другу, как 7 к 5. При расчете перекрытия также необходимо учитывать вероятный изгиб, геометрию плит, выбор армирования и характеристики бетона. В видео показан процесс расчета монолитного перекрытия.
Железобетонные сборные
Элементы для изготовления подобных перекрытий имеют стандартные размеры и специальных расчетов не требуют. Необходимо определиться с их количеством и нагрузкой на общее основание строения.
Предварительный подсчет поможет значительно сэкономить при закупке строительных материалов. Кроме финансовых выгод вычисления нагрузок дадут гарантию безопасности строения.
Если прочность перекрытия не учитывать, постройка может обвалиться и привести не только к дополнительным затратам, но и к ещё более плачевным последствиям. Правильный предварительный расчет – основа безопасности строения.
Программы для архитекторов
Профессиональная работа по проектированию зданий и сооружений невозможна без использования технических программ для расчета перекрытия. Если строительство домов является основным занятием, стоит приложить усилия и изучить инструменты по проектированию.
Интерфейс программы ArchiCad для расчета перекрытия
Самыми распространенными техническими инженерными программами в проектных организациях являются ArchiCad, AutoCad, Лира, NormCAD и SCAD.
Плюсы инженерных программ по проектированию:
Недостатки инженерных программ по проектированию:
Калькуляторы и бесплатные программы для проектирования
Для постройки собственного дома тратить время на изучение сложных программ для расчета перекрытия излишне. Специально для тех, кто строит дом своими руками, разработаны несложные инструменты.
Чертеж плиты перекрытия созданный в специальной программе
Среди подобного софта есть платный и бесплатный, предназначенный для скачивания, и работающий on-line. Программы для расчета деревянных перекрытий. Если дом, который предстоит построить, деревянный, то для расчета перекрытия удобнее воспользоваться простым софтом.
Ultralam
Инструмент для подсчета нагрузки балок из клееного и профилированного бруса. Основное направление – многопролетные элементы.
Расчет деревянных балок Владимира Романова
Простая программа, считающая нагрузки на деревянные балки. При частном строительстве домов, инструмент помогает подобрать элемент правильно.