Какой толщины должно быть монолитное перекрытие. Как рассчитать монолитное перекрытие: расчет пролета

Самым надежным (но не всегда целесообразным) вариантом междуэтажного перекрытия является монолитное перекрытие. Оно выполняется из бетона и арматуры. О правилах устройства монолитных перекрытий читайте в этой статье. Разбор характеристик видов и применения, устройства монолитных перекрытий.

В каких случаях нужно именно устройство монолитных перекрытий

Монолитное железобетонное перекрытие является самым надежным, но и самым дорогим из всех существующих вариантов. Следовательно, необходимо определить критерии целесообразности его устройства. В каких же случаях целесообразно устройство монолитных перекрытий?

Невозможность доставки/монтажа сборных железобетонных плит. При условии осознанного отказа от других вариантов (деревянное, облегченное Terriva и т.п.).
Сложная конфигурация в плане с “неудачным” расположением внутренних стен. Она в свою очередь не позволяет разложить достаточное количество серийных плит перекрытия. То есть требуется большое количество монолитных участков. Затраты на подъемный кран, и на опалубку не рациональны. В этом случае лучше сразу переходить к монолиту.
Неблагоприятные условия эксплуатации. Очень большие нагрузки, крайне высокие значения влажности, не решаемые полностью гидроизоляцией (автомойки, бассейны и т.д.). Современные плиты перекрытия обычно выполняют предварительно напряженными. В качестве армирования применяют натянутые стальные тросы. Их сечение в виду очень высокой прочности на растяжение очень небольшое. Такие плиты крайне уязвимы для коррозионных процессов и характерны хрупким, а не пластичным характером разрушения.
Совмещение функций перекрытия с функцией монолитного пояса. Опирание сборных железобетонных плит непосредственно на кладку из легких блоков, как правило, не допускается. Необходимо устройство монолитного пояса. В тех случаях, когда стоимость пояса и сборного перекрытия идентична или превышает цену монолита, целесообразно остановиться именно на нем. При опирании его на кладку с глубиной, равной ширине пояса, устройство последнего обычно не требуется. Исключение могут составить сложные грунтовые условия: просадочность 2-го типа сейсмическая активность закарстованность и т.д.

Заливка раствора

Заливать бетонную смесь необходимо беспрерывно сразу на заданную толщину

Заливать бетонную смесь необходимо беспрерывно сразу на заданную толщину. Для этого лучше закупить готовый бетон в строительном миксере, а не использовать домашний (собственного приготовления). Поскольку раствор, замешиваемый и заливаемый поэтапно, не даст нужной крепости перекрытию.

Залитый в опалубку раствор необходимо утрамбовать строительным вибратором, но стараясь не касаться арматуры, чтобы не сместить её. Готовая монолитная плита перекрытия будет сохнуть около месяца. За это время необходимо дополнительно увлажнять бетон, особенно в первую неделю (но при условии жаркой сухой погоды). Именно в это же время монолит лучше укрыть пленкой, чтобы не допустить его резкого пересыхания и растрескивания.

Важно: перекрытие первого этажа своими руками будет стоить около 55 у.е./м2 монолитной плиты. В стоимость входят все строительные материалы и сыпучие, а также аренда строительного миксера и покупка готового раствора.

Определение требуемой толщины монолитного перекрытия

Для изгибаемых плитных элементов, за десятилетия опыта применения железобетонных конструкций, опытным путем определено значение – отношения толщины к пролету. Для плит перекрытия оно составляет 1/30. То есть при пролете 6м оптимальная толщина составит 200мм, для 4,5мм – 150мм.

Занижение или наоборот, увеличение принимаемой толщины возможно исходя из требуемых нагрузок на перекрытие. При низких нагрузках (к нему относится частное строительство) возможно уменьшение толщины на 10-15%.

НДС перекрытий

Для определения общих принципов армирования монолитного перекрытия необходимо понять типологию его работы посредством анализа напряженно-деформированного состояния (НДС). Удобнее всего это сделать с помощью современных программных комплексов.

Рассмотрим два случая – свободное (шарнирное) опирание плиты на стену, и защемленное. Толщина плиты 150мм, нагрузка 600кг/м2, размер плит 4,5х4,5м.

Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).

Разница в моментах Мх.

Разница в моментах Му.

Разница в подборе верхнего армирования по Х.

Разница в подборе верхнего армирования по У.

Разница в подборе нижнего армирования по Х.

Разница в подборе нижнего армирования по У.

Граничные условия (характер опирания) смоделированы наложением соответствующих связей в опорных узлах (отмечены синим цветом). Для шарнирного опирания запрещены линейные перемещения, для защемления – ещё и поворот.

Как видно из диаграмм, при защемлении работа приопорного участка и средней области плиты существенно отличается. В реальной жизни любое железобетонное (сборное или монолитное) является как минимум частично защемленным в теле кладки. Этот нюанс важен при определении характера армирования конструкции.

Армирование монолитного перекрытия. Продольное и поперечное армирование

Бетон отлично работает на сжатие. Арматура – на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).

Расстояние между арматурными стержнями – это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм. В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть – именно здесь возникают наибольшие напряжения.

Для обеспечения требуемого положения верхнего армирования при бетонировании применяют поперечное армирование. Оно располагается вертикально. Может быть в виде поддерживающих каркасов или специальным образом согнутых деталей. В несильно нагруженных плитах они выполняют конструктивную функцию. При больших нагрузках поперечное армирование вовлекается в работу, препятствуя расслаиванию (растрескиванию плиты).

В частном строительстве в плитах перекрытия поперечная арматура обычно выполняет сугубо конструктивную функцию. Опорная поперечная сила (сила “среза”) воспринимается бетоном. Исключением является наличие точечных опор – стоек (колонн). В этом случае понадобится расчет поперечного армирования в опорной зоне. Поперечная арматура, как правило, предусматривается с гладким профилем. Обозначается он A-I или А240.

Для поддержания верхнего армирования при бетонировании наибольшее распространение получили гнутые П-образные детали.

Монтаж арматуры перекрытия.

Заливка перекрытия бетоном.

Монтаж опалубки

Для того чтобы монолитная плита перекрытия имела однородную поверхность со стороны потолка первого этажа, бетон нужно заливать в подготовленную опалубку, которую еще называют палуба
Для того чтобы монолитная плита перекрытия имела однородную поверхность со стороны потолка первого этажа, бетон нужно заливать в подготовленную опалубку, которую еще называют палуба. Сразу отметим, что можно арендовать и смонтировать профессиональную палубу из пластика и металла, в комплекте с которой идут телескопические опоры в нужном количестве, а можно изготовить перекрытие из дерева своими руками.

Важно: если монтировать опалубку самостоятельно, то стоит брать доски толщиной 25-35 мм. При этом их сбивают встык, чтобы не было зазоров. Фанера должна иметь толщину не менее 20 мм.

Работы по монтажу опалубки выполняют в таком порядке:

Инструкция по монтажу монолитного ленточного фундамента

Сначала устанавливают опоры с шагом 1 метр друг от друга. При этом от стен опорные столбы могут отступать на 20 см. В качестве опор можно использовать как телескопические столбы, которые можно регулировать по высоте, так и брус сечением 80-150 мм. Отметим, что телескопические опоры предпочтительнее, так как они способны выдерживать большой вес и при этом не деформироваться, как это иногда случается с брусом. Стоимость одной опоры обойдётся примерно в 2-3$.
Все установленные опоры связывают продольными балками — ригелями. На них будет опираться опалубка. Ригели можно делать из швеллера или двутавра.
Поверх ригелей устраивают горизонтальную опалубку, края которой должны точно стыковаться со стенами, чтобы не оставалось зазоров.

Важно: высота опор должна быть отрегулирована таким образом, чтобы верхний край листов фанеры точно стыковался с верхними краями стен дома по периметру.

Теперь монтируют вертикальные борта опалубки. Они должны выступать на 15 см от внутреннего края стен. Высота вертикальной опалубки должна соответствовать проектной высоте перекрытия.

Важно: все вертикали и горизонтали опалубки проверяются с помощью нивелира.

Толщина монолитного перекрытия

В соответствии с выполненными расчетами можно порекомендовать, для устройства монолитных перекрытий, в частных домах толщину перекрытия 150мм, для пролетов до 4,5м и 200мм до 6м. Превышать пролет в 6м нежелательно. Диаметр арматуры зависит не только от нагрузки и пролета, но и от толщины плиты. Устанавливаемая зачастую арматура диаметром 12мм и шагом 200мм сформирует существенный запас. Обычно можно обойтись 8мм при шаге 150мм или 10мм с шагом 200мм. Даже это армирование едва ли будет работать на пределе. Полезная нагрузка принята на уровне 300кг/м2 – в жилье её может сформировать, разве что, крупный шкаф полностью заполненный книгами. Реально действующая нагрузка в жилых домах, как правило, существенно меньше.

Общее требуемое количество арматуры легко определить исходя из усредненного весового коэффициента армирования 80кг/м3. То есть для устройства перекрытия площадью 50м2 при толщине 20см (0,2м) понадобится 50*0,2*80=800кг арматуры (примерно).

При наличии сосредоточенных или более существенных нагрузок и пролетов, применять указанные в данной статье диаметр и шаг арматуры для устройства монолитного перекрытия нельзя. Потребуется расчет для соответствующих значений.