Калькулятор нагрузки на балки перекрытия

Конструкция плитного фундамента

Самым дорогостоящим является плитный фундамент для здания. Поэтому вполне естественным желанием каждого застройщика является необходимость снижения бюджета строительства. В проект должна закладываться плита минимальной высоты, обеспечивающая прочность, ресурс постройки. Производят расчет толщины ж/б конструкции с учетом следующих факторов:

• грунт – плодородный слой убирается в пятне застройки полностью
• подстилающий слой – вместо чернозема укладывается песчаная, щебенчатая фундаментная подушка толщиной 40 – 60 см в зависимости от содержания глины в почве
• подбетонка – необходима для выравнивания основания, защиты гидроизоляционного ковра, предотвращения протечек цементного молочка в щебень, песок
• гидроизоляция – 2 – 3 слоя наплавляемого рулонного материала (Технониколь, Бикрост)
• утепление – слой экструдированного пенополистирола высокой плотности используется для сохранения геотермального тепла в зданиях с периодическим режимом обогрева либо эксплуатирующихся без отопления, в шведских плитах УШП теплоизолятор необходим для снижения теплопотерь от систем теплого пола
• плита – две арматурных сетки, уложенные в бетоне

Выбор арматуры

Для проведения качественных работ по армированию, необходимо не только знать, как вязать арматуру, но и иметь представление о ее свойствах. Для фундамента потребуется выбор арматуры определенного диаметра, который должен соответствовать толщине плиты (минимум 0,3% от расчетной площади сечения).

Типовой расчет арматуры для монолитно-плитного фундамента толщиной менее 3 метров предполагает использование 10-миллиметровых прутков. При возрастании толщины плиты следует выбрать арматуру, диаметр которой варьируется в пределах 12-16 мм. Зная, объем задействованных прутков можно вычислить массу необходимого материала, используя калькулятор расчета.

Минимальные цифры по СНИП, СП

Согласно действующим стандартам (СНиП 2.02.01-83 и СП 50-101-2004), минимальная высота всего фундаментной конструкции с учетом всех слоев будет равна не меньше 0,6 м, при этом минимальная толщина самой плиты – 0,10–0,15 м. При условии соблюдения правил СНиП и СП, наименьшее значение параметра допускается использовать в том случае, если выбран бетон марки не ниже М300 с прочностью В22,5.

Для того, чтобы обеспечить необходимый резерв прочности, застройщик должен провести армирование плиты, что в конечном счете позволит фундаменту быть стойким к деформирующим воздействиям со стороны грунта.

Выбор необоснованно толстой плиты приведет не только к перерасходу материальных и трудовых ресурсов. Значительное давление со стороны дома вместе с монолитным фундаментом со временем будет сопровождаться проседанием конструкции в грунте.

Чрезмерно «легкое» давление, свою очередь, приведет к тому, что плита будет перемещаться при малейших подвижках грунта (например, при оттаивании земли весной), уменьшая эксплуатационный ресурс всей постройки.

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.

Что собой представляют ребристые плиты, их основные характеристики

Ребристые плиты перекрытия еще называются П-образными. Своё название они получили благодаря параллельно расположенным двум рёбрам жёсткости, расстояние между которыми в основном составляет 600 мм. Дополнительная жёсткость продукции обеспечивается вследствие армирования, которое позволяет снизить расход бетона и при этом сохранить прочность, влияющую на устойчивость конструкции к изгибу. Эксплуатационные характеристики изделий повышаются благодаря наличию нескольких поперечно расположенных рёбер. Производятся плиты из бетона марки В15 или В20. С учётом внешних особенностей панели делятся на 2 типа:

1. Плиты, которые отличаются отсутствием проёма в полке, маркируются буквами ПГ.
2. Блоки, в которых имеется врезанный проем, характеризуются маркировкой ПВ. Главное преимущество использования ребристых плит этой марки – возможность проведения воздуховода или создание вентиляционной шахты.

Основными сферами использования ребристых плит являются чердачные помещения, гаражные покрытия или подвальные сооружения

Из-за особого внешнего вида и специфических характеристик П-образные плиты перекрытия чаще применяются при строительстве нежилых конструкций, таких как гаражи или склады. При возведении жилых зданий использовать такого рода плиты для создания межэтажного пространства нецелесообразно, потому как они не имеют такой ровной поверхности, как другие варианты перекрытия. Неровный потолок будет выглядеть некрасиво, эстетично обшить его будет непросто, а также возникнут сложности с прокладкой коммуникаций.

Основная отличительная особенность ребристых панелей по сравнению с другими видами перекрытия – высота. Толщина бетонной плиты П-образной формы обычно находится в пределах 30-40 см. Более тонкие варианты используются для возведения мелких зданий и для отделения чердака от помещения. Плиты толщиной 40 см часто можно встретить на строительных площадках объектов промышленного назначения.

Размеры ребристых плит перекрытия отличаются друг от друга также и по ширине: значение этого параметра находится в пределах 1,5-3 м, причём каждый вид имеет свои преимущества. Так, строительство с использованием трёхметровых панелей будет проходить быстрее ввиду большей ширины, что позволит сократить не только временные, но и трудовые затраты. Если же применять более узкие полутораметровые плиты, постройка выйдет прочнее.

Одним из недостатков ребристых элементов перекрытия является невозможность их использования при строительстве жилых объектов

Другие характеристики ребристых ЖБ плит перекрытия: размеры и иные параметры

По сравнению с размерами плит ПК, перекрытия из ребристых панелей значительно превосходят их по длине. В основном на производствах встречаются изделия, длина которых составляет 6 или 12 м. Для индивидуального изготовления доступны также варианты панелей 18-метровой длины

Как и в других случаях, от размера плит зависит и их масса, что особенно важно учитывать при транспортировке изделий и при создании плана монтажа. Плита перекрытия для дома размером 12 м может весить от 4 до 7 тонн, хотя средним значением считается масса 1,5-3 тонны. При желании можно заказать плиты из более лёгкого бетона, что отразится на весе изделия. Все П-образные конструкции для удобства оснащаются монтажными петлями

Все П-образные конструкции для удобства оснащаются монтажными петлями.

При покупке нужно обращать внимание на присутствие отверстий, предназначенных для прокладки коммуникаций, а также на марку бетона, используемого в производстве. Все эти характеристики в итоге и влияют на несущую способность постройки. По ГОСТу максимальная нагрузка на плиты перекрытия ребристого типа составляет 180-830 кг/м²

По ГОСТу максимальная нагрузка на плиты перекрытия ребристого типа составляет 180-830 кг/м²

Что касается цены, то ребристые плиты, по сравнению с плитами ПК, немного дешевле, а также по весу они легче многопустотных перекрытий. Главная причина, по которой их приобретают реже других вариантов, – высокая проводимость холода.

Ребристые элементы перекрытия производятся с ребрами как в одном направлении, так и в двух

Толщина плиты перекрытия на верхней полке не превышает 5 см. Это значит, что даже при небольшой минусовой температуре тонкая полка за короткое время пропустит холод внутрь здания. По этой причине ребристые перекрытия нуждаются в дополнительном утеплении, что влечёт за собой лишние временные и финансовые затраты. В таблице указано, какие бывают размеры плит перекрытия:

Размеры (длина, ширина), мм	Толщина, мм	Вес, кг
1170х390	90	65
1370х390	76
1570х390	87
1770х390	100
2370х390	120	154
2570х390	167
2970х390	150	197
3170х390	206
3370х390	227
3570х390	240

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника ↑

Очевидно, что в подобных конструкциях момент, действующий по отношению к оси абсцисс, не может равняться его значению, относительно оси аппликат. Причем чем больше разброс между ее линейными размерами, тем больше она будет похожа на балку с шарнирными опорами. Иначе говоря, начиная с какого-то момента, величина воздействия поперечной арматуры станет постоянной.

На практике неоднократно была показана зависимость поперечного и продольного моментов от значения λ = l2 / l1:

• при λ > 3, продольный больше поперечного в пять раз;
• при λ ≤ 3 эту зависимость определяют по графику.

Допустим, требуется рассчитать прямоугольную плиту 8х5 м. Учитывая, что расчетные пролеты это и есть линейные размеры помещения, получаем, что их отношение λ равно 1.6. Следуя кривой 1 на графике, найдем соотношение моментов. Оно будет равно 0.49, откуда получаем, что m₂ = 0.49*m₁.

Далее, для нахождения общего момента значения m₁ и m₂ необходимо сложить. В итоге получаем, что M = 1.49*m₁. Продолжим: подсчитаем два изгибающих момента – для бетона и арматуры, затем с их помощью и расчетный момент.

Теперь вновь обратимся к вспомогательной таблице, откуда находим значения η₁, η₂ и ξ₁, ξ₂. Далее, подставив найденные значения в формулу, по которой вычисляют площадь сечения арматуры, получаем:

• Fa1 = 3.845 кв. см;
• Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

• продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, S_сеч. – 3.93 кв. см;
• поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, S_сеч. – 2.01 кв.см.

https://youtube.com/watch?v=toZzxjPh_FM%3F

2021 stylekrov.ru

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

Особенности расчета толщины фундаментной плиты

В расчете толщины плитного фундамента учитываются следующие параметры конструкции:

• расстояние (зазор) между арматурными сетками,
• толщина слоя бетона над арматурой сеткой – верхним и нижним поясами,
• толщина арматурных стержней.

Оптимальной толщиной монолитной плиты фундамента для большинства построек принято считать 200-300 мм. Однако на практике на этот параметр оказывает весьма существенное влияние состав грунта и равномерность залегания пород на участке застройки.

Да и габариты надземной части имеют большое значение. Чем сильнее разнесены несущие стены, тем толще должна быть монолитная плита.

В противном случае величина изгибающего момента приведет к появлению трещин в фундаменте.

Освоить методику проще на примере расчета плитного фундамента.

Определение оптимальной площади плиты

Необходимая площадь монолита зависит от величины суммарной нагрузки и расчетного сопротивления грунта.

Для обеспечения большей надежности в формулу расчета вводится коэффициент надежности по нагрузке.

Имея на руках все необходимые величины, площадь можно рассчитать по формуле:

S > Kн x F/Kp x R, где

Kн – коэффициент надежности фундамента по нагрузке (1,2),

F – полная нагрузка на плиту: включает в себя общий вес здания, оборудования, людей, мебели, а также ветровой и снеговой нагрузок,

Кр – коэффициент условий работ: зависит от типа грунта, служащего основанием для фундамента. Принимается в пределах 0,7-1,05,

R – расчетное сопротивление грунта: зависит от его типа и принимается по таблицам, содержащимся в СНиП или строительных справочниках.

Для примера приведем некоторые величины R, кгс/см 2 :

• 0,35 – для мелких и пылеватых плотных песков, суглинков – пластичных и твердых,
• 0,5 – для твердых и пластичных супесей, твердых глин,
• 0,25 – для песков мелких средней плотности и пластичных глин.

Рассчитав общую нагрузку и площадь, можно приступать к определению давления на 1 кв. см площади плиты. Для этого надо просто поделить первую величину на вторую. Полученный результат сравниваем с табличными данными.

Приведем пример:

• планируется построить здание общим весом 250 тонн,
• тип грунта на строительной площадке – суглинок пластичный (R = 0,35 кгс/кв. см),
• площадь плиты – 100 кв. м (на основании расчета по формуле, приведенной выше).

На такой площади грунт может выдержать 350 тонн нагрузки. Разница между общей нагрузкой от здания и допустимой составит 100 тонн. Это и есть максимальный вес плиты фундамента которую выдержит грунт.

Переводим эту разницу в кубы (объем плиты), исходя из того, что один кубометр железобетона весит в среднем 2,5 тонны и получаем 100 : 2,5 = 40 куб. м.

Если объем разделить на площадь, то в результате получится искомая максимальная толщина плиты:

40 : 100 = 0,4 м или 40 см.

Можно сказать, что расчет толщины плитного фундамента завершен. Мы получили максимально допустимую толщину монолита, превышать которую не позволят характеристики грунта.

Но затраты на строительство фундамента можно существенно уменьшить, если принять во внимание такой параметр, как прочность на сжатие бетона. Он зависит от марки материала. Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв

см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5

Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5

Он зависит от марки материала. Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5.

250/22,5 = 11,1 кв. м.

Сложные конфигурации перекрытий

Существуют сложные типы монолитных перекрытий (что сказывается и на стоимости монтажа крыши), которые необходимо правильно рассчитывать, верное армирование в данном случае также является обязательным шагом. В результате, всегда получается индивидуальное конструирование с учетом индивидуальных особенностей нагрузки, построение и прочих параметров. Специалисты помогут в таком случае сделать правильный расчет, а также сэкономить деньги.

Типы монолитных перекрытий тоже бывают разными: к примеру, пользуются спросом плоские монолитные плиты. Мы уже писали, что толщина соотносится к величине пролета как 1 к 30. Правильное соотношение бетона и арматуры в конструкции всегда приветствуется, так как не получится перерасход этих двух компонентов, который не приведет к увеличению прочности.

Следует учесть и тот фактор, что монолит выполняет свои функции лучше по меньшему расстоянию. Несущие стены и колонны в доме передают вес перекрытий на фундамент, и толщина их должна быть не менее 25 см (длина кирпича). На определение толщины стен влияет сразу несколько факторов:

— величина пролетов;

— количество пролетов;

— назначение помещения;

— этажность дома.

Если была выбрана толщина бетона меньше 15 см, то армирование выполняется всего в один слой, однако, решение все равно принимается на основе соответствующих норм и правил (следует смотреть официальные документы). Если толщина слоя превышает 15 см, то, как правило, продумывается расположение двух слоев арматуры. Арматуру связывают специальной вязальной проволокой. Сетка имеет стандартный размер ячеек 15х15 или 20х20 см. Арматура имеет диаметр 8-14 мм. Специалисты рекомендуют использовать на всем протяжении работ сетку с одинаковыми ячейками.

Если требуется дополнительное армирование, то оно выполняется отдельными стержнями длиной от 40 до 150 см — она зависит от перекрываемых пролетов и нагрузок.

Требования

Упрочнение монолитной панели перекрытия является ответственным процессом, к реализации которого предъявляется ряд условий. При осуществлении работ по созданию армированной ж/б панели перекрытия необходимо придерживаться следующих рекомендаций.

• Для соединения металлических прутьев следует применять вязальную проволоку сечением 1,2-1,6 миллиметров. Применение электросварки неприемлемо по причине изменения строения металла в точках сопряжения.
• Нужно предусматривать необходимую толщину (высоту) бетонного массива перекрытия относительно дистанции промеж стен, воспринимающих нагрузку. Высота железобетонной панели в 30 раз меньше дистанции промеж опор. В то же время наименьшая толщина панели равняется не меньше 15 сантиметров.
• Укладка компонентов железного остова с учетом габаритов перекрытия осуществляется по вертикали. При наименьшей высоте панели раскладка арматуры производится в один слой. При высоте свыше 15 сантиметров производится упрочненное армирование двумя слоями.
• Для заливки в опалубочную конструкцию используется бетонная смесь марки М200 и выше. Бетон этих марок имеет превосходные эксплуатационные свойства, может выдерживать существенные нагрузки и отличается разумной стоимостью.
• Для сборки стальной решетки используются прутки арматуры сечением 8–12 миллиметров. При реализации двухслойного армирования практикуется повышенный размер сечения металлического профиля в нижнем ряду. Допускается вариант применения готовой сетки.
• Опалубка изготавливается из водозащищенной фанеры либо обработанных путем строгания досок. Стыки тщательным образом герметизируют. Для укрепления опалубки используются железные стойки раздвижного типа либо столбы из древесины диаметром до 20 сантиметров.

Выполнение обозначенных требований при осуществлении процессов по армированию гарантирует прочностные характеристики устраиваемой конструкции. Армированная панель, изготовленная с соблюдением технических условий, будет служить не одно десятилетие.