Расчет безбалочного монолитного перекрытия

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ ПЛИТ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ ХИМИЧЕСКИМИ АНКЕРАМИ «HILTI HZA-P»

Классификация монолитных плит перекрытия

Монолитное перекрытие бывает балочным, безбалочным и ребристым (кессонным).

Балочное перекрытие укладывают двумя способами, в зависимости от типа плиты: ребристая она или гладкая. Если плита ребристая, то балки укладывают перпендикулярно ребрам. Если гладкая, то для достижения большей жесткости балки укладывают перпендикулярно друг другу.

Используют два типа балок: главные (с большим диаметром сечения) и второстепенные (с меньшим диаметром). Балки делают стальными или монолитными. Монолитные балки, в свою очередь, могут иметь разные схемы устройства. Они могут быть уложены в несколько рядов или слоев. Иногда плиту дополнительно усиливают в месте балки дополнительной арматурной сеткой. Стальные балки подпирают само перекрытие или могут находиться в самой монолитной плите. Несущий элемент в балке — двутавр.

При устройстве безбалочного перекрытия используют колонны с капителями. Последние выполнены в виде перевернутой пирамиды. Сечение арматурных штырей 8−12 мм. Капители имеют выпуски штырей с двух сторон, которые входят в сами плиту и укрепляют конструкцию. Плиты имеют каркас в два слоя арматуры. В этом случае плиты имеют толщину от 1/35 до 1/30 длины пролета. В последнее время распространена технология одновременного бетонирования колонн и плит.

Кессонное перекрытие отличается от ребристого количеством направлений ребер: они располагаются в обоих направлениях. Преимущества такого устройства перекрытия в легкости конструкции и прочности на изгиб из-за сетки ребер. При строительстве широкого пролета на месте стыка колонны и перекрытия устанавливается дополнительное арматурное усиление. Штыри колонны проникают в полость опалубки. Кессонное устройство предполагает верхний ряд сплошной арматурной сетки. Диаметр сечения штырей 8 мм.

Монолит 1

При создании программы использовались «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры», «Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)», справочное пособие «Проектирование железобетонных конструкций».

Результатом работы программы является необходимый комплект рабочих чертежей перекрытия.

Предусмотрена полная унификация арматурных изделий. Все выходные документы готовятся в стандартных форматах большинства используемых печатающих устройств А4 и А3.

Режим ввода исходных данных — «Схема перекрытия»

Формирование схемы монолитного перекрытия

Общая схема перекрытия компонуется на ортогональной сетке узлов, имеющих последовательную нумерацию.

Узлы располагаются в местах пересечения конструктивных элементов перекрытия — балок, стен, колонн. Плиты перекрытия постоянной толщины приняты расположенными в уровне верхней грани балок.

Балки прямоугольного сечения (таврового с полкой у верхней грани) подразделяются на второстепенные, воспринимающие равномерно распределенную нагрузку от плит перекрытия, и главные, несущие нагрузку от второстепенных балок перпендикулярного направления. Опорами перекрытия служат несущие стены здания и/или колонны монолитного каркаса. При этом условия опирания перекрытия на стены определяются материалом стен: кирпичных, предусматривающих свободное безмоментное опирание балок и плит, и бетонных, монолитно связанных с перекрытием и обеспечивающих жесткое моментное сопряжение балок и плит с опорной конструкцией. Все несущие элементы сооружения (стены, колонны, балки) могут быть размещены эксцентрично относительно осей, соединяющих узлы разбивочной сетки.

Сетки и каркасы

Текущая версия программы предусматривает армирование конструкций сварными каркасами и сетками, изготовляемыми с помощью точечной сварки соединений стержней.

Режим «Конструирование» — «Результаты»

Результатом работы программы является необходимый комплект рабочих чертежей перекрытия, опалубочный план с характерными сечениями, планы верхней и нижней арматуры плиты (раскладка арматурных сеток), арматурные чертежи балок, чертежи сварных каркасов и сеток, использованных для армирования плит и балок, ведомость деталей, ведомости расхода стали по балкам, плитам и сводная, а также спецификации по балкам, плитам и сводная, приводятся необходимые примечания. В подсистеме предусмотрена полная унификация арматурных изделий.

В состав рабочих чертежей проекта входят:

  • ведомость чертежей;
  • пояснительная записка;
  • конструктивная схема;
  • опалубочный план;
  • разрезы;
  • балки (пролеты);
  • колонны;
  • раскладка нижних сеток;
  • раскладка верхних сеток;
  • ведомость деталей;
  • ведомость расхода стали по плитам;
  • спецификация по плитам;
  • сводная ведомость расхода стали;
  • сводная спецификация.

Узнать цену на «МОНОЛИТ 21.1»

Системные требования указаны для удобной работы (создание и расчет модели) непосредственно с вычислительным комплексом SCAD:

  1. операционная система Windows XP Professional SP2 (SP3) (рекомендуется), Windows XP Home SP2, Windows Vista, Windows 7;
  2. процессор (поддерживаются многопроцессорные системы) Intel Pentium IV (или аналогичный процессор AMD Athlon) с тактовой частотой 1,4 ГГц или выше;
  3. оперативная память 2 Гб и выше;
  4. жесткий диск от 120 Гб (для создания временных файлов при расчете);
  5. монитор VGA с разрешением 1024×768 в режиме True Color.

Рекомендуемые требования при работе с конфигурацией Smax (при расчете насыщенных моделей (более 392 000 степеней свободы) с большим количеством нагрузок):

  1. операционная система Windows XP Professional SP2, Windows XP Home SP2, Windows Vista, Windows 7;
  2. процессор Intel Pentium IV с тактовой частотой 3 Ггц;
  3. оперативная память 3 Гб;
  4. жесткий диск 320 Гб (для создания временных файлов при расчете);
  5. видеоадаптер с экранным разрешением 1280×1024 в режиме True Color (32 бит) и памятью не менее 128 Мб. Необходима поддержка OpenGL или Direct3D.

Под Windows 7×32 и x64 программа устанавливается и работает, но есть два нюанса:

  1. возможности 64-битной системы не используются: программа работает с той же производительностью, что и под х32;
  2. под Windows 7 нельзя воспользоваться возможностью самостоятельной перепрошивки ключа (при помощи исполняемого файла) в случае апгрейда или изменения конфигурации.

Комплект поставки

SCAD Office поставляется на DVD с локальным или сетевым ключом аппаратной защиты HSP.

Размещение плит с колоннами внутри периметра

Монолитное основание с колонной

Проводя расчет основания на продавливание колонной (столбами), нужно учитывать вид его конструкции:

  • Плита расположена между столбами.
  • Столб установлен на основание.
  • Все элементы фундамента взаимно сопряжены.

Для всех перечисленных видов конструкции основания существует общее условие: показатель сосредоточенного усилия нагрузки должен быть меньше, чем уровень выдерживаемой силы используемого бетонного раствора (С < С макс).

В случае если плита расположена между колоннами, расчет силы на продавливание проводится так:

С = С пр2 – С пр1 – Д сила.

Размещение плит с колоннами внутри периметра

С пр2 – продольные силы под столбами.

С пр1 – продольные силы над столбами.

Д сила – Действие нагрузки + показатель нормального разгружающего усилия от массы фундаментной конструкции (догружающая сила массы перекрытия).

Учтите, что зона продавливания всегда больше сечения колонны на 0.5.

Чтобы вычислить продавливание, а точнее, его площадь, применяется формула:

П прод = В пл (С сеч1 + С сеч2 + В пл).

В пл – высота основания.

С сеч1 и С сеч – 2 стороны сечения колоны.

Схема отдельного основания под колонну

Уровень разгружающей силы фундаментной конструкции плитного типа равен производимой нагрузке собственной массой, которую ограничивает контур площади. Как найти первую уже известно, поэтому ищем вторую:

Н см = (С сеч1 + В пл)(С сеч2 + В пл).

Продавливание фундаментного перекрытия колонной, расположенной над ним, находится по формуле:

Размещение плит с колоннами внутри периметра

С = С сеч – Д сила.

Если конструкция подразумевает сопряжение элементов (основание и колонну), следует применять формулу:

С = С сеч – Д сила – Р усил.

Р усил – уровень усиления разгружающего типа от давления на поверхность почвы.

Читайте также:  Монолитные перекрытия по профнастилу: технология несъемной опалубки

Для значительного увеличения прочности перекрытий применяется поперечное армирование. Качественное восприятие нагрузок армопоясом практически равно этому показателю бетона. Проводить расчет на продавливание актуально только для плитного основания, так как применение ленточного подразумевает равномерное распределение нагрузок.

Нормативные ссылки

В настоящем стандарте организации использованы ссылки на следующие нормативные документы: СП «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003» СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений» СТО 36554501-023-2010 «Устройство арматурных выпусков, установленных в бетон по технологии «HILTI REBAR» ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности» ГОСТ 22904-93 «Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры» Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому Информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Материалы для плиты

Бетон тяжелый класса по прочности на сжатие В25.

Нормативное сопротивление бетона при осевом сжатии:

Нормативное сопротивление бетона при осевом растяжении:

Расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии:

Расчетное сопротивление бетона при осевом растяжении:

Начальный модуль упругости;

При продолжительном действии нагрузки значение начального модуля деформаций бетона определяем по формуле:

где:

коэффициент ползучести.

Арматура класса А500.

Нормативное значение сопротивления арматуры растяжению:

Расчетное значение сопротивления арматуры растяжению:

Расчетное сопротивление поперечной арматуры:

Расчет монолитного перекрытия пример

Ручной расчёт требуемого армирования несколько громоздок. Особенно это касается определения прогиба с учетом раскрытия трещин. Нормы допускают образование в растянутой зоне бетона трещины с жестко регламентируемой шириной раскрытия. На глаз они совершенно не заметны, речь о долях миллиметра. Проще смоделировать несколько типичных ситуаций в программном комплексе, выполняющем расчёты строго в соответствии с действующими строительными нормами.  Как же произвести расчет устройства монолитных перекрытий?

В расчёте приняты следующие нагрузки:

  1. Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
  2. Вес конструкции пола 150 кг/м2.
  3. Полезная нагрузка 300 кг/м2.
  4. Вес перегородок (усредненный) 150 кг/м2.

Общий вид расчетной схемы.

Схема деформации плит под нагрузкой.

Эпюра моментов Му.

Эпюра моментов Мх.

Подбор верхнего армирования по Х.

Подбор верхнего армирования по У.

Подбор нижнего армирования по Х.

Подбор нижнего армирования по У.

Пролеты принимались равными 4,5 и 6 м. Продольное армирование задано:

  • арматурой класса А-III,
  • класс бетона В25,
  • защитный слой 20мм

 Так как площадь опирания плиты на стены не моделировалась, результаты подбора арматуры в крайних пластинах допускается проигнорировать. Это стандартный нюанс программ, использующих метод конечных элементов для расчёта.

Обратите внимание на строгое соответствие всплесков значений моментов со всплесками требуемого армирования.

Инструкция по армированию перекрытия

Чтобы понять, как правильно армировать плиту перекрытия, необходимо рассмотреть несколько важных правил. Главные материалы для выполнения задачи – стальные стержни с рифленой поверхностью из стали класса А4 и бетонная смесь на базе цемента М300, щебня средней фракции и мелкого песка.

Инструкция по армированию перекрытия

В работе пригодятся:

Инструкция по армированию перекрытия
  • Для опалубки – влагостойкая фанера либо доски
  • Для перевязки – отожженная проволока и специальный инструмент
  • Оснастка для гибки заготовок из арматуры
  • Специальные кусачки или болгарка для резки прутьев
  • Все необходимое для создания раствора: измерительные приборы, инструменты, емкости и т.д.
Инструкция по армированию перекрытия

Подготовка к выполнению работ простая и включает такие этапы: выполнение расчетов, составление чертежа и схемы усиления, просчет и закупка строительных материалов, инструмента, нарезка заготовок из стержней, подготовка щитов для опалубки.

Инструкция по армированию перекрытия

Краткий алгоритм работы:

Инструкция по армированию перекрытия
  • Нарезка заготовок из арматуры, связка первого слоя сетки
  • Расположение сетки с зазором 3-4 сантиметра до поверхности опалубки, закрепление вертикальными стержнями
  • Привязка сетки второго слоя, монтаж на объекте
  • Заливка бетоном
Читайте также:  Монолитное перекрытие своими руками — инструкции!

Порядок армирования и заливки

Устройство опалубки

Армирование перекрытий начинается с установки опалубки. К опалубке предъявляются следующие требования: она должна выдерживать вес сырой смеси, при этом не деформируясь визуально. Это довольно большая нагрузка, при слое бетона 200 мм она составит 500 кг на квадратный м. Поэтому конструкция опалубки должна быть довольно внушительной. Для щитов можно использовать фанеру толщиной 18…20 мм, для балок, стоек, ригелей использовать брус сечением 100х100 мм.

Можно использовать профессиональную опалубку. Ее преимущества в том, что она рассчитана на высокие нагрузки, в ее комплект входят телескопические стойки, выдерживающие значительный вес и позволяющие регулировать уровень. Это довольно дорогостоящее оборудование, но сейчас можно найти фирму, которая сдает и опалубку, и стойки в аренду.

Схему сборки опалубки легко найти в литературе, а если вы берете профессиональную опалубку, то к ней прилагается инструкция. Главное – после сборки проверить горизонтальность с помощью нивелира или других доступных средств.

Монтаж арматуры

Пластиковые фиксаторы необходимы для создания защитного слоя арматуры в нижней части перекрытия.

Армировка делается таким образом: нижний ряд укладываем на фиксаторы – специальные пластиковые опоры высотой 25-30 мм для создания защитного слоя. Стержни кладем с одинаковым шагом, параллельно друг другу. На них кладем следующий ряд под углом 90? и перевязываем вязальной проволокой в каждом пересечении. Затем устанавливаем разделители сеток, сгибаем, связываем с одинаковым шагом. Приведенный здесь чертеж подскажет, с каким именно. Армирование перекрытия по краям дополняется усилениями. На разделители и П-образные усиления укладываются продольные, а затем поперечные прутья арматуры. Верхний уровень готовой арматуры должен быть ниже верхней плоскости опалубки на 25-30 мм. Собранная арматура должна представлять из себя довольно жесткий каркас, выдерживающий без особых деформаций вес человека.

Заливка

После того как армирование будет закончено, можно приступать к заливке. Эту работу лучше всего производить с помощью бетононасоса, обязательно уплотняя смесь при помощи специального глубинного вибратора. Заливку желательно произвести за один раз. При затвердевании бетон дает усадку. Чем быстрее идет высыхание, тем больше усадка, что может привести к появлению микротрещин. Чтобы этого не произошло, в течение 2-3 дней нужно смачивать поверхность твердеющей плиты водой. Делать это лучше всего путем разбрызгивания. Но и в дождливый день производить заливку не стоит, рекомендуется предохранять свежую смесь от осадков. Плита должна сохнуть 30 дней, только после этого можно снимать опалубку.