Расчет предварительно напрягаемой плиты перекрытия

Требования по назначению нагрузок действующих на плиты перекрытия от перегородок приведены в следующих нормативных документах:

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.

Согласно пособию по проектированию к СНиП

Согласно пособия при расчете перекрытая по всем предель­ным состояниям вес перегородок, расположенных вдоль пролета плит, учитывается следующим обра­зом:

а) нагрузка от веса глухой жесткой перегородки (например, железобетонной сборной, выполняемой из горизонтальных элементов, железобетонной или бетонной монолитной, каменной и т. п.) прикладывается сосредоточенно на расстоянии 1/12 длины пе­регородки от ее краев;

Читайте также:  Анкеровка плит перекрытий в кирпичных зданиях: особенности, правила

б) при наличии в жесткой перегородке одного проема, целиком расположенного в пределах одной половины перегородки, нагрузка от веса меньшего простенка (включая вес половины надпроемной части перегородки) прикладывается сосредоточенно на расстоянии 1/3 ширины этого простенка от края перегородки, а нагрузка от веса остальной части перегородки — на расстоянии 1/12 длины этой части перегородки от краев проема и перегородки; при ином расположении проема нагрузка прикладывает­ся на расстоянии 1/18 длины соответствующих частей перегородки от их краев;

в) при наличии в жесткой перегородке двух прое­мов и более нагрузка от веса перегородки прикла­дывается сосредоточенно по центрам участков, опи­рающихся на перекрытие;

г) для прочих перегородок 60% их веса прини­мается распределенным по длине перегородки (на участках между проемами), а 40% — в виде со­средоточенных сил, приложенных в соответствии с подпунктами „а» — „в».

В соответствии с пособия  распределение местной нагрузки между эле­ментами сборных перекрытий, выполняемых из многопустотных или сплошных плит, при условии обеспечения качественной заливки швов между плитами производится с учетом рекомендаций:

а) при расчете по всем предельным состояниям принимается следующее распределение нагрузки от веса перегородок, расположенных вдоль пролета равных по ширине плит:

  • если перегородка расположена в пределах одной плиты, на эту плиту передается 50% веса перегород­ки, а по 25% ее веса передается на две смежные плиты;
  • если перегородка опирается на две соседние пли­ты, вес перегородки распределяется поровну между ними;

б) при расчете по предельным состояниям второй группы местные сосредоточенные нагрузки, распо­ложенные в пределах средней трети пролета плиты, распределяются на ширину, не превышающую длины пролета; при расчете по прочности такое рас­пределение сосредоточенных нагрузок может быть допущено лишь при условии соединения смежных плит по длине шпонками, проверяемыми расчетом (см. п. пособия).

Примечание. Если перекрытие образовано двумя плитами, опертыми по трем сторонам, при расположении перегородки в пределах одной плиты на эту плиту передает­ся 75 % веса перегородки; в этом случае нагрузка от веса перегородки на перекрытие передается, согласно п. пособия , при расположении перегородки как вдоль, так и поперек плиты.

Использованные термины в статье:

Нагрузки длительные — это нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо мало по сравнению с их средними значениями (п.3.5 СП ).

Длительные нагрузки входят в состав временных нагрузок (п.5.1 СП ).

Нормативные (базовое) значение нагрузок — это основная базовая характеристика, устанавливаемая соответствующими нормами проектирования, техническими условиями или заданием на проектирование (п.3.7 СП ).

Расчетное значение нагрузки — это предельное (максимальное или минимальное) значение нагрузки в течение срока эксплуатации объекта (п.3.9 СП ).

Согласно п.4.2 СП расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γf, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию. Минимальные значения коэффициента надежности  в основных и особых сочетаниях нагрузок определяются следующим образом:

  • при расчете по предельным состояниям 1-й группы — в соответствии с 7.2 (представлен в статье выше, таблица 7.1)-7.4, 8.1.4, 8.2.7, 8.3.5, 8.4.5, 9.8, , разделом 11, 12.5 и 13.8;
  • при расчете по предельным состояниям 2-й группы — принимаются равными единице, если в нормах проектирования конструкций и оснований не установлены другие значения.
Читайте также:  Устройство плиты перекрытия первого этажа /инструкция с фото

Определение фактической несущей способности плиты

Коррозия арматуры в плите составляет 15%, тогда скорректированный диаметр арматуры составит:

где с — процент коррозии арматуры в плите (в долях единицы)

Коэффициент снижения сечения арматуры сетки:

Так как Kd < 0,5, то существующую арматуру необходимо учитывать в дальнейших расчетах.

Определяем фактическую площадь сечения арматуры:

где Kaизм = 0,9 — коэффициент, учитывающий изменение арматуры в результате длительной эксплуатации.

Определяем фактическое сопротивление бетона:

где Kбизм = 0,8 — коэффициент, учитывающий изменение бетона в результате длительной эксплуатации.

Находим фактическую несущую способность:

где уsc = 500 МПа при гb2 = 0,9

Снижение несущей способности плиты составило:

Назначение материалов

Для предварительно напрягаемой плиты:

Бетон марки В 60;

 (МПа) – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельных состояний I группы, (табл. 13 /3/);

(МПа) – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельных состояний I группы, (табл. 13 /3/);

(МПа) – нормативное сопротивление бетона сжатию осевому для предельных состояний II группы, (табл. 12 /3/);

(МПа) – расчетное сопротивление бетона сжатию осевому для предельных состояний II группы, (табл. 12 /3/);

(МПа) – нормативное сопротивление бетона растяжению осевому для предельных состояний II группы, (табл. 12 /3/);

 (Мпа) – начальный модуль упругости бетона, (табл. 18 /3/);

 (МПа) – передаточная прочность бетона,(п.2.6*/3/);

Арматура Ат-IV:

 (МПа) – расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению для I группы, (табл. 22* /3/);

(МПа) – нормативное сопротивление растяжению для предельных состояний II группы, (табл. 19* /3/);

(МПа) – расчетное сопротивление растяжению для предельных состояний II группы, (табл. 19* /3/);

(МПа) – расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний I группы, (формула 10 /3/);

 — коэффициент надежности по арматуре для I группы, (*/3/);

 — коэффициент надежности по арматуре для II группы предельных состояний, (табл. 21* /3/);

(МПа) – расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний II группы, (формула 10 /3/);

 (МПа) – расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для I группы предельных состояний, (табл. 22* /3/);

(МПа) – расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний I группы, (табл. 22* /3/);

(МПа) –модуль упругости арматуры, (табл. 29* /3/);

Находим величину преднапряжения в бетоне:

(МПа) и

(МПа) – (п. /3/).

При механическом способе натяжения на упоры;

Проверяем условия:

 — ( /3/),

                            

Значение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности напряжения арматуры , определяем по (формуле 6 п. /3/):

, где

— при механическом способе натяжения арматуры, (п. /3/);

знак “-” – при благоприятном влиянии предварительного напряжения.

Читайте также:  Назначение и использование противопожарных перекрытий

Калькулятор расчета монолитного плитного фундамента

С помощью онлайн калькулятора монолитного плитного фундамента (плиты) можно рассчитать размеры, опалубку, количество и диаметр арматуры, а также объем бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Перед выбором типа фундамента, обязательно проконсультируйтесь со специалистами, подходит ли данный тип для ваших условий. Инструкция по работе с калькулятором.

При работе особое внимание обращайте на единицы измерения вносимых данных!

Разновидности перекрытий

В зависимости от типа и материала, из которого возводится перекрытие, различают следующие его типы:

  • плитное;
  • монолитное;
  • деревянное.

Наиболее практичным и экономически выгодным является перекрытие, выполненное из готовых железобетонных плит. По конструктивному исполнению они разделяются на:

  • изделия с наличием продольных ребер;
  • панели шатрового типа с ребрами по окантовке;
  • плоские плиты;
  • многопустотные железобетонные изделия.

Последние две категории могут быть выполнены в пустотном или цельном варианте. Чаще всего при застройке находят применение изделия с многопустотной конструкцией, которые подразделяются на две категории:

  • ПБ — непрерывного безопалубного формования;
  • ПК — круглопустотные.

Многопустотные плиты отличаются массовостью производства и имеют минимальную стоимость. При этом технические характеристики продукции разделяются в соответствии с серийными номерами, что создает определенное неудобство при использовании плит для частного индивидуального строительства.

Технологические методы, используемые при производстве данного типа продукции базируются на применении форм многократной заливки. При этом изготовление нетиповых изделий требует больших затрат, которые связаны с подготовкой форм или опалубки с заданными габаритами. Типовые железобетонные плиты перекрытий располагают широким диапазоном длин, который варьируется от 2,7 до 9 метров с шагом 300 мм.

Характеристики пустотелых (многопустотных) плит

Размер

От габаритов пустотелой ПК зависит и ее окончательная цена. Принципиальное значение, кроме таких характеристик, как длина и ширина, имеет еще и вес.

Габариты ПК колеблются в следующих пределах:

  • в длину плита может быть от 1180 до 9700 миллиметров;
  • в ширину – от 990 до 3500 миллиметров.

Самые востребованные и распространенные – это многопустотные ПК, длина которых составляет 6 метров, а ширина 1,5 метра. Существенное значение также имеет толщина (высота) ПК (правильней будет называть этот параметр «высотой», но строители обычно называют ее «толщиной»).

Итак, высота, которой могут обладать многопустотные ПК, стабильно имеет размер в 220 миллиметров. Немалое значение имеет, естественно, и масса ПК. Плиты перекрытия из бетона должен поднимать подъемный кран, грузоподъемность которого минимум должна составлять 4-5 тонн.

Масса

Производимые в Российской Федерации плиты имеют вес в пределах от 960 до 4820 килограммов. Масса считается основным аспектом, по которому обусловливается метод, посредством которого будет производиться сборка плит.

Вес плит схожей маркировки может различаться, но лишь незначительно: поскольку если расценивать массу с точностью до грамма, то это сделать очень трудно, так как на массу способно оказать воздействие множество факторов (влажность, состав, температура и другое). Если, к примеру, плита попала под дождь, значит, она, естественно, станет немного тяжелее той панели, которая не была под дождем.