Армирование монолитов: схемы, расчеты, примеры

23.12.2015 Армирование бетона Оставить комментарий 11,729 Просмотров

Расчет перекрытия

Правильный расчет монолитной плиты для перекрытия и ее армирования имеет ряд преимуществ:

  • перекрытие из монолитной плиты будет обладать высокой несущей способностью;
  • точный расчет даст оптимальный вариант выбора арматуры, толщины плиты, марки и количества бетона. Все это в совокупности позволяет экономить финансовые средства и время;
  • профессиональный расчет дает возможность в качестве опоры монолитного перекрытия использовать не только стены, но также и колонны, расположенные внутри помещения;
  • расчет выдаст все необходимые объемы работ и их стоимость;
  • можно рассчитать плиту перекрытия нестандартной геометрической формы;
  • срок службы перекрытия, сооруженного в строгом соответствии с расчетами армирования, практически неограниченный.

Конструктивная схема изготовления

Стойки под опалубку изготавливаются из высокопрочной стали с покраской нитроэмалью по наружной поверхности для предохранения от коррозии или же с наружным защитным цинковым слоем.

Конструкция телескопической стойки рассчитана на многократное применение (оборачиваемость) и состоит из элементов:

  • Нижней трубы большего диаметра с опорной пятой, направляющей резьбой и натяжителем.
  • Верхней выдвижной трубы с технологическими отверстиями для фиксации с шагом 110–175 мм.
  • Гайки-муфты из ковкого чугуна для обеспечения высотного положения одной трубы относительно другой.
  • Серьги (стержня) для фиксации высотного положения через крепежные отверстия.
  • Резьба на телескопической вставке выполняется методом накатки или же нарезается».

Опорные треноги и унивилки могут поставляться отдельно или же изначально присутствовать в комплекте.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

К плюсам относят:

1. Прочность и монолитность (отсутствие швов), и, как следствие – обеспечение равномерной нагрузки на фундамент и несущие стены.

3. Безопасное обустройство балкона без потребности в дополнительных опорах за счет монолитности основной горизонтальной конструкции.

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Расчет плиты, составление схемы армирования

В идеале проектирование доверяется специалистам, они помогут подобрать вариант с правильно распределенными нагрузками, оптимальный в плане «надежность-стоимость стройматериалов». Исходными данными для самостоятельного расчета являются размеры перекрытия с обязательным учетом ширины опорных площадок. Толщина монолита выбирается исходя из максимальной величины продольного пролета (рекомендуемое для безбалочных конструкций соотношение – 1:30, но не менее 15 см). Для перекрытий в пределах 6 м минимум составляет 20 см, свыше 6 рассматриваются варианты с усилением их ребрами жесткости. В разновидностях балочного типа учитывается шаг опор (соответственно минимальная высота находится путем его деления на 30).

Расчет плиты начинается с определения ее собственного веса: средняя плотность железобетона (2500 кг/м3) умножается на толщину перекрытия. Норма временной нагрузки (веса мебели, оборудования и людей) для жилых зданий – 150 кг/м2, с учетом 30 % запаса ее увеличивают до 195-200. Общую, максимально возможную нагрузку получают путем сложения этих величин.

Для проверки сечения арматуры рассчитывается максимальный изгибающий момент, формула зависит от способа распределения веса. Для стандартного безбалочного перекрытия, опираемого на две несущие стены Мmax = (q·l2)/ 8, где q – общая нагрузка, кг/см2, l2 – ширина пролета. Это формула является самой простой, при отсутствии арматуры в зонах максимального сжатия бетона или неравномерном распределении веса она усложняется.

Для проверки сечения арматуры вычисляется коэффициент, учитывающий расчетное сопротивление стройматериалов (справочные величины, зависят от выбранного класса прочности раствора и марки стали). Полученное значение соответствует минимально допустимой площади металла при поперечном разрезе плиты. Оно сравнивается с предварительным, при превышении требуется усиление схемы (снижения шага ячеек или использование стержней с большим диаметром).

Особенности и преимущества монолитного перекрытия

Из-за сложности расчет обычно доверяют специалистам, при его пропускании выбирается шахматная схема из двух сеток (нижней и верхней) с шагом ячеек 20×20 см и толщиной стержней в пределах 10-14 мм (горячекатаная сталь). Предусматривается как усиление в центре монолитной плиты, участках с повышенными нагрузками и местах соприкосновения с опорами, так и запас на захождение перекрытия на стены (зависит от прочности стройматериалов – от 150 мм для кирпича до 250 для ячеистых бетонов). Продольные и поперечные прутья по возможности укладываются неразрывными, при нарушении этого условия выполняется их нахлест – не менее 40 см.

Читайте также:  Плиты ПК: особенности, нагрузка и размеры

Общие сведения по результатам расчетов

Плитный фундамент – важный элемент здания, состоящий из следующих составных частей:

  • песчано-щебеночной подушки, демпфирующей реакцию грунта;
  • марочного бетона, изготовленного по стандартной рецептуре;
  • силовой решетки, для изготовления которой можно взять арматурные стержни.

Надежность и долговечность фундаментной основы определяется качеством изготовления плиты, верхней части которой приходится воспринимать вес строения, а нижней – компенсировать реакцию почвы.

Для монолитной плиты вязка арматуры гораздо проще, чем для ленточного фундамента

Общие сведения по результатам расчетов

Расположенная внутри бетонного массива силовая решетка из стальной арматуры выполняет ряд серьезных задач:

  • обеспечивает запас прочности фундамента;
  • предотвращает разрушение плиты и образование трещин;
  • воспринимает сжимающие нагрузки и изгибающие моменты.

Цельная плита представляет собой плавающий фундамент, обеспечивающий целостность строения при подвижках грунта. Конструкция обеспечивает устойчивость зданий на проблемных почвах при условии правильной вязки элементов арматурной решетки и использовании качественного выполнении вязальных работ следует руководствоваться требованиями государственного стандарта, а также строительных норм и правил, регламентирующих особенности вязки.

Остановимся более детально на требованиях, предъявляемых к арматурной решетке и нюансах вязки:

  • для изготовления решетки используют ребристые прутья, обеспечивающие повышенное сцепление элементов;
  • формируют два яруса силовых решеток, соединенных между собой вертикальными прутьями при толщине бетона 15 см и более;
  • выполняют однослойное армирование решеткой с ячейками квадратного сечения размером от 20х20 см до 40х40 см при толщине плиты менее 15 см;
  • используют для жесткого соединения элементов арматурного каркаса отожженную проволоку, предназначенную для вязания арматуры.

Вязка арматуры начинается с покупки металла, количество которого сначала необходимо вычислить с минимально возможным запасом

  • ручной, обеспечивающие надежную фиксацию при минимальных затратах. Для соединения прутков необходимо приложить значительные усилия при выполнении работ кусачками или с помощью вязального крючка;
  • полуавтоматический, позволяющий выполнять увеличенный объем работ за счет применения специального реверсивного устройства. Вращение крючка происходит в результате возвратно-поступательного перемещения корпуса;
  • автоматический, предназначенный для ускоренной вязки арматуры на крупных промышленных объектах. Применение специального пистолета для вязания или шуруповерта с насадкой обеспечивает повышенную эффективность работ.

Выбор инструмента для вязания осуществляется индивидуально в зависимости от объема выполняемых работ:

Общие сведения по результатам расчетов
  • для разовой сборки арматурной решетки подойдет вязальный крючок или реверсивное устройство;
  • при изготовлении арматурных каркасов в промышленных масштабах следует использовать автоматический пистолет.

При выполнении работ следует соблюдать ряд правил:

  • для обеспечения прочного соединения стержней правильно использовать вязальную проволоку с диаметром поперечного сечения 0,8-1,4 мм;
  • соединение отдельных стержней следует производить проволокой в участках их взаимного пересечения;
  • при закручивании проволоки следует прилагать усилие, обеспечивающее жесткую фиксацию арматурных стержней

По подбетонке прокладывается и вяжется сама арматура, которая потом соединяется в общий каркас Независимо от метода вязки и применяемого инструмента, процесс фиксации стержней предусматривает:

  1. Охват вязальной проволокой зоны соединения прутков.
  2. Формирование петли вокруг стальных стержней.
  3. Затяжку проволочного узла с помощью ручного или специального инструмента.

Варианты инструмента для ручной затяжки следующие:

  • круглогубцы;
  • кусачки;
  • самодельный крючок;
  • ручное устройство реверсивного типа;
  • покупной крючок для связывания арматуры.

Ускорить выполнение работ позволит полуавтоматический и автоматический инструмент:

Общие сведения по результатам расчетов
  • промышленный пистолет для фиксации стержней;
  • электродрель со специальной насадкой.

При выполнении работ любым видом инструмента важно контролировать усилие затяжки.

Для расчета УШП необходимо вычесть объем закладываемого утеплителя из объема рассчитанного бетона.

Проведение расчетов

Прежде чем начинать работы, необходимо выполнить расчет армирования монолитной плиты перекрытия. При этом можно учесть площадь постройки, которая в примере будет равна 6 x 6 м. Здесь учитываются поперечные стены.

Проведение расчетов

Толщина плиты будет равна 160 мм. Сечение перекрытия с учетом стальной арматуры равно 14 см2. В основе конструкции будет лежать бетон марки В200. При этом расчет армирования плиты перекрытия будет выглядеть следующим образом: Rb = 117 кг/см2, Rbin = 14,3 кг/см2, Eb = 3,1*10 ‘5 кг/см. Используемая арматура соответствует классу А-500С. Дальнейшие расчеты таковы: Rs = 4500 kg/cm2, E2 = 5,5*10 ‘5 кг/см. Если же использовать в работе арматуру из стеклопластика класса АКП-СП, расчеты будут выглядеть по-другому: Rs = 12 000 кг/см2, E = 5,5*10 ‘5 кг/см.

Читайте также:  4.Ремонт и усиление деревянных стоек, перекрытий и покрытий.

Расчет арматуры на монолитную плиту фундамента

Очень часто для усиления того или иного монолитного строения или литья используется арматура. По определению, арматура — это различного рода стержни и профили, состоящие из металлических конструкций любых типов металла.

В строительстве этот термин звучит достаточно часто, так как вопрос об усилении строящейся конструкции стоит достаточно жестко и остро. В основном арматура используется как средство для связи бетонного раствора и его сцепки между литыми профилями здания или сооружения.

Этап 4: Определение предполагаемой нагрузки на плиту

Балка может испытывать самые разнообразные нагрузки. Строительная механика «гласит», что все неподвижное, прибитое, приклеенное или другим способом устроенное на плите перекрытия становится статистической и в тоже время постоянной нагрузкой. А все что движется (что передвигается разными способами) по балке становится динамической (как правило временной) нагрузкой. Все это к тому, что в данном примере нами будут убраны различия между этими видами нагрузок.

Сосредоточенная нагрузка измеряется в килограмм-силах (кгс или кг) либо в Ньютонах. Распределительная нагрузка измеряется в килограмм-сила-метр (кгс/м).

Расчет плиты перекрытия в жилых домах, как правило, нацелен на определение распределительной нагрузки q1=400 кг/м². Вес плиты высотой 100 мм добавит к этому типу нагрузи около 250 кг/м². А стяжка и чистовое покрытие (возьмем керамическую плитку) приплюсуют сюда еще дополнительных 100 кг/м².

В приведенной выше распределительной нагрузке учитывается большая часть из тех нагрузок, которые имеют отношение к перекрытиям в жилых домах. Однако это ни в коей мере не означает, что расчет конструкции с учетом более значимых нагрузок не может иметь место. Отнюдь, просто в нашем случае взятые значения являются усредненными. В тоже время мы в любом случае подстрахуемся и умножим итоговое значение нагрузки на так называемый коэффициент надежности γ=1.2.

q=(400+250+100)1.2=900 кг/м²

Поскольку наши расчеты опираются на плиту шириной 1 м, то нагрузка являющаяся распределительной, может быть рассмотрена как плоская (работающая на плиту перекрытия по оси «y» и измеряемая в кг/м).

Пример расчета

Пример предусматривает следующие исходные данные:

  • одноэтажный дом с мансардой размерами в плане 8 м на 10 м;
  • стены выполнены из силикатного кирпича толщиной 380 мм, общая площадь стен (4 наружных высотой 4,5 м) равняется 162 м²;
  • площадь внутренних перегородок из гипсокартона равняется 100 м²;
  • кровля металлическая (четырехскатная, уклон 30ᵒ), площадь равняется 8 м * 10 м/cosα (угол наклона кровли) = 8 м * 10 м/0,87 = 91 м² (также понадобится при вычислении снеговой нагрузки);
  • тип грунта — суглинок, несущая способность = 0,32 кг/см² (получено при геологических изысканиях);
  • снеговая нагрузка — 180 кг/м²;
  • перекрытия деревянные, общей площадью 160 м2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузка Коэффициент надежности Расчетная нагрузка
Стены: 162 м2 * 690 кг/м2 = 111780 кг 1,1 122958 кг
Перегородки: 100 м2 * 30 кг/м2 = 3000 кг 1,2 3600 кг
Перекрытия: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг 1,1 26400 кг
Крыша: 91 м2 * 60 кг/м2 = 5460 кг 1,1 6006 кг
Полезная нагрузка: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг 1,2 28800 кг
Снеговая: 91 м2 * 180 кг/м2 = 16380 кг 1,4 22932 кг
ИТОГО: 210696 кг

Площадь плиты под здание принимается с учетом того, что ширина плиты больше, чем ширина дома на 10 см. S = 810 см * 1010 см = 818100 см² = 81,81 м2.

Удельная нагрузка на грунт от дома = 210696 кг/818100 см2 = 0,26 кг/см2.

Читайте также:  Как залить монолитное перекрытие своими руками?

Δ = 0,32 — 0,26 = 0,06 кг/см2.

М = Δ*S = 0,06 кг/см2 * 818100 см2= 49086 кг.

t = (49086 кг/2500 м3)/81,81 м2 = 0,24 м = 24 см.

Толщину плиты можно принять 20 см или 25 см.

Выполняем проверку для 20 см:

  1. 0,2 м * 81,81 м2 =16,36 м3 — объем плиты;
  2. 16,36 м3 * 2500 кг/м3 = 40905 кг — масса плиты;
  3. 40905 + 210696 = 251601 кг — нагрузка от дома с фундаментом;
  4. 251601 кг/ 818100 см2 = 0,31 кг/см² — фактическое давление на грунт меньше оптимального не более чем на 25 %;
  5. (0,32-0,31)*100%/0,32 = 3% < 25%(максимальная разница).

Проверять фундамент большей толщины уже нет смысла, поскольку требующий меньшего расхода бетона и арматуры размер удовлетворил требованиям. На этом пример расчета толщины завершен. Принимаем плиту толщиной 20 см. Следующим этапом станет расчет армирования и количества арматуры.

Арматура для плитной конструкции подбирается в зависимости от толщины. Если плита с толщиной бетона толщиной 150 см и менее, укладывают одну сетку армирования. Если толщина бетона составляет более 150 мм, необходима укладка арматуры в два слоя (нижний и верхний). Диаметр рабочих стержней 12-16 мм (самый распространенный 14 мм). В качестве вертикальных хомутов устанавливают стержни арматуры с размерами сечения 8-10 мм.

По хорошему плиту нужно рассчитывать и на изгибающие нагрузки, но эти расчеты сложны и выполняются профессионалами на специальном ПО. Чтобы точно понять какой диаметр арматуры и ее шаг необходим в вашем случае, нужно проводить точные вычисления, либо закладывать арматуру с большим запасом по прочности и минимальным шагом, соответственно сильно переплачивая.

Как рассчитать диаметр арматуры

При армировании плитного фундамента, даже по схемам можно сделать примерные расчеты материала. Общую площадь сечения арматуры для монолитного основания в одном направлении берут не меньше 0.3 % от общих показателей сечения фундамента. Если длина стороны плиты меньше 3 м, подойдет диаметр стержня 1 см, при большей длине – 1,2 см. Вертикальные прутки должны быть не менее 6 см. Максимальные размеры изделий 4 см, в практическом применении используют 1.2, 1.4, 1.6 см.

Пример расчета

В исходных данных указана железобетонная поверхность 8х8 м. Рекомендованный размер шага для частных домов 20 см. В данном примере не рассматривается усиление зон, где будут расположены несущие стены. Для определения диаметров следует учитывать, что укладка будет производиться в два ряда. Потому что толщина конструкции превышает 15 см.

Арматурная сетка Источник

Как рассчитать диаметр арматуры

Расчет нужной площади металлических стержней производят по такой последовательности:

  • вычисление площади поперечного сечения фундаментного основания: 8 м * 0.2 м = 1.6 м2;
  • расчеты минимальной площади всего арматурного материала: 1.6 м2 * 0.3 % = м2 (36см2);
  • показатели минимальной площади арматуры, одно направление, один ряд: 48 см2/2 = 24 см2.

Для того чтобы правильно рассчитать количество стройматериалов рекомендуется использовать схему. При вычислении длины прутков также следует учесть:

  • толщину бетонного слоя предназначенного для защиты – 2-3 см с двух сторон;
  • допустимый нахлест;
  • вертикальное армирование;
  • количество стержней для П-образных хомутов.

Особенности конструкций

Бетонная конструкция, усиленная металлическими стержнями, обладает более высокими качественными характеристиками, нежели плита, полностью отлитая из бетона. Кроме того, пруты являются связующими деталями, поэтому создание монолита всегда осуществляется с использованием арматуры.

Усиление цельных плит перекрытия посредством арматуры выполняется при помощи стержней диаметром от 8 мм до 14 мм, учитывая, что толщина такой плиты не будет превышать 15 см. При этом, сечение стержней может варьироваться в зависимости от типа конструкции.

Если было решено приобрести готовые плиты, следует учесть, что существует несколько типов таких элементов:

  • Цельные (сплошные);
  • Ребристые;
  • Пустотелые.

Однако следует понимать, что при укладке любых готовых плит всегда образуются стыки, а это пагубно сказывается на ровности поверхности. Если же изготовить плиту перекрытия собственноручно, о данной неприятности можно забыть.