Одним из основных конструктивных элементов частного дома является перекрытие. Перекрытие — основа для будущего пола и потолка. И как любой конструктивный элемент частного дома, обязано обладать прочностью, в течение всего эксплуатационного срока службы. Самым надежным и долговечным, является перекрытие из железобетона. А плита перекрытия своими руками – посильная задача, для большинства частных застройщиков.
Впервые, на практике, с производством железобетонных плит не в заводских условиях, а на открытой стройплощадке, ваш админ сообщества Построим свой дом столкнулся во время работы в строительной Датско-Канадской компании. Где в полевых условиях, была подготовлена площадка для производства ЖБК. Выглядело все довольно просто: на выравненную поверхность грунта отсыпали и выравнивали слой песка и щебенки, подсыпка была необходима, так как производство было в поле, в прямом смысле этого слова. Далее укладывали деревянные бруски, на которые крепили деревянный настил. На площадке устанавливали опалубку по необходимому размеру будущих ж/б плит, на дно и боковые стенки укладывали полиэтилен, далее вязали армокаркас, с выводом монтажных петель и укладывали в опалубку бетон из местного завода. Во время укладки бетон вибрировали, потом выравнивали поверхность с помощью деревянной доски, поставленной на ребро . После укладки бетона поверхность плиты накрывали все тем же полиэтиленом. Через 1-1,5 недели такие плиты спокойно поднимали краном, и монтировали…правда использовали их в качестве стеновых панелей с последующим наружным утеплением. Но при грамотном расчете армирования, точном расположении арматуры в плите и качественном бетоне, не вижу проблем для использования таких плит в качестве перекрытия. По аналогии устройства монолитного перекрытия своими руками — //vk.com/wall-72891995_273 , только с заливкой на отдельной площадке и последующим монтажом краном.
Итак, технологию производства Ж/Б плиты перекрытия своими руками я вкратцах описал, осталось определиться с толщиной бетона, а также количеством и расположением арматуры в плите.
Расчет толщины плиты перекрытия.
Толщина плиты зависит от размеров пролета. Обычно она высчитывается из соотношения 1:30. Для примера, при длине пролета 6м, то толщина плиты будет 20 см из бетона класса не менее В20. На каждом метре плиты перекрытия на расстоянии 4 см от низа перекрытия (не более 4см!!!) должно быть 5 стержней арматуры Alll d14мм (шаг 20 см), это основная рабочая арматура. Верхняя арматура будет необходима лишь в начале и конце плиты на расстоянии в четверть пролета (но фактически закладывать по всей длине, как и нижнюю), так как в случае опирания кладки второго этажа на ж/б плиты имеем отрицательные моменты в начале и конце пролета. Отрицательные моменты имеют меньшие значения чем максимальный момент в центре пролета поэтому верхняя рабочая арматура Alll d12мм (шаг 20 см)…более подробно про методику расчета жбк можно почитать в закрепленной записи на стене сообщества — //vk.com/wall-72891995_273.
Из моего расчета на пролет 6 метров имеем следующие результаты: Толщина плиты — 20см.
Арматура в нижней части плиты — Alll не менее d14мм, шаг не более 20 см, центр арматуры не более 4 см от нижнего края.
Арматура в верхней части плиты — Alll не менее d12мм, шаг не более 20 см, центр арматуры не более 4 см от верхнего края.
Недавно в нашем сообществе «Построим свой дом» был опубликован вопрос от участника, желающего самостоятельно изготовить плиты перекрытия. Максимальный размер пролета в доме, который он строит 4,2 м.
Рассмотрим и этот частный случай.
Пример расчёта ж/б плиты перекрытия.
Требуется рассчитать плиту перекрытия на пролет L=4,2 м.
Толщина плиты перекрытия h=L/30=420/30= 14см.
Расчёт.
Так как по факту ж/б плита перекрытия может иметь как свободное опирание на стены, так и жесткое защемление, в целях безопасности участников сообщества Построим свой дом, расчет максимальных изгибающих моментов я буду производить по двум схемам опирания плит перекрытия(жесткой заделке и свободного опирания), и выбирать максимальные изгибающие моменты каждого сечения. Т.е. максимальный момент по центру пролета, я выберу по схеме свободного опирания плиты — М = qL²/8, , а моменты по краям плиты по схеме жесткого защемления -М = qL²/12, .
Получаем:
Мн = qL²/8, значения изгибающего момента, для определения площади рабочей арматуры нижнего пояса.
Мв = qL²/12, значения изгибающего момента, для определения площади рабочей арматуры верхнего пояса.
где q — распределенная нагрузка на каждый метр монолитного перекрытия.
q = собственный вес монолитного перекрытия + эксплуатационная нагрузка
q = 400 кг/м²×1м + 2500кг/м³×1м×0,14м = 400кг/м + 350 кг/м = 750 кг/м
h0=10см — расстояние от центра сечения арматуры до края сжатой зоны ж/б перекрытия
Расчётное сопротивление сжатию для бетона класса В20 — Rпр (Rb) = 117 кгс/см2 (11,5 МПа).
b = 1 м , тоже значение что и в моих предыдущих расчетах в группе построим свой дом //vk.com/wall-72891995_213 Расчетное сопротивление растяжению для арматуры класса А-III — Ra = 3600 кгс/см2 (355 МПа).
Мн = 750×4,2²/8= 1654 кг•м
Мв = 750×4,2²/12= 1103 кг•м
А0(н) = M/b×h0²×Rпр = 1654/(1×0,1²×1150000) = 0,1438
А0(в) = M/b×h0²×Rпр = 1103/(1×0,1²×1150000) = 0,0959
По вспомогательной таблице к записи находим η(н) = 0,921 и ξ(н) = 0,156 ; η(в) = 0,95 и ξ(в) = 0,1 (vk.com/postroim_svoi_dom ).
Для проектирования оптимальных по стоимости железобетонных изделий рекомендуется принимать:
μ% = 1÷2%, ξ = 0.3÷0.4 — для балок
μ% = 0.3÷0.6%, ξ = 0.1÷0.15 — для плит перекрытия
Требуемая площадь сечения арматуры:
Fa(н) = M/η×h0×Ra = 1654/(0,921×0,1×36000000) = 0,0005 м2 = 5 см2.
Fa(в) = M/η×h0×Ra = 1103/(0,95×0,1×36000000) = 0,00032 м2 = 3,2 см2
По таблице к записи в сообществе «Построим свой дом» подбираем диаметр арматуры
верхнего и нижнего пояса с шагом 20см.
Верхняя арматура Alll d10мм, шаг 20см (5 стержней на метр ширины).
Нижняя арматура Alll d12мм, шаг 20см (5 стержней на метр ширины).
Центр сечения арматуры нижнего пояса находится на расстоянии 4 см (не более!) от низа перекрытия.
Центр сечения арматуры верхнего пояса находится на расстоянии 4 см (не более!) от верха перекрытия.
Fa(н.факт)= 5,65см²
Fa ≤ Fa(факт)
5 см² < 5,65 см²
Fa(в.факт)= 3,93см²
Fa ≤ Fa(факт)
3,2 см² < 3,93 см²
Условие выполняется.
Коэффициент армирования —
μ = Fa/b×h,
Процент армирования — μ% = 100×μ
μ% = 100×5,65/100×14= 0,404 %
0,385% находится в рекомендуемых пределах для плит (0,3-0,6).
Проверка соблюдения граничных условий:
ξ ≤ ξR
ξR = ξ0/{1+σа/400(1+ξ0/1,1)}
ξ0 = a — 0.008Rпр,
где Rпр принимается в МПа; коэффициент а = 0.85 для тяжелого бетона и а = 0.8 для бетона на пористых заполнителях.
ξ0 = 0.85 — 0.008·11,5 = 0,758
ξR = ξ0/{1+σа/400(1+ξ0/1,1)}
ξR = 0.758/(1 + 365/400(1 + 0.758/1.1)) = 0,2984
0,156 < 0,2984
Граничное условие выполнено.
Проверка прочности по касательным напряжениям.
Так как поперечное армирование в плите перекрытия (хомуты или вертикальные стержни) мы не предусматривали, то следует проверить прочность монолитного перекрытия по касательным напряжениям :
Qmax ≤ 2.5×Rbt×b×ho ,
где Qmax — максимальное значение поперечной силы (определяется по эпюре поперечных сил). При нашей расчетной схеме Qmax = ql/2 = 750·4,2/2 = 1575 кг;
Rbt — расчетное сопротивление бетона растяжению //vk.com/wall-72891995_272, для класса бетона B20 Rbt = 9,18 кгс/см2;
1575 кг < 2,5×9,18×100×10= 22950 кг
Q ≤ 1.5Rbt×b×h0²/с
или
Qmax ≤ 0.5Rbt×b×ho + 3ho×q ,
где Q — поперечная сила в конце наклонного сечения, начинающегося от опоры; значение с принимается не более сmax = 3ho. При нашей расчетной схеме значение Q на расстоянии 3×10 = 30 см или 0,3м от опоры составит Q = ql/2 — 0,48q = 1575 — 750·0,3= 1350 кг;
1350 кг < 1.5·9,18·100·10²/30 = 4590 кг
Условия прочности по касательным напряжениям выполняется и в этом случае расчёта поперечной арматуры по сечениям, наклонным к продольной оси, не требуется.
Вывод:
Из расчета на пролет 4,2 метра имеем следующие результаты:
Толщина плиты — 14см.
Арматура в нижней части плиты — Alll не менее d12мм, шаг не более 20 см, центр арматуры не более 4 см от нижнего края.
Арматура в верхней части плиты — Alll не менее d10мм, шаг не более 20 см, центр арматуры не более 4 см от верхнего края.
Читайте также пример расчёта деревянного перекрытия — //vk.com/wall-72891995_17
Пример расчёта стропильной системы — //vk.com/wall-72891995_96
Расчёт обрешетки — //vk.com/wall-72891995_213
Расчёт односкатной крыши — //vk.com/wall-72891995_256
Расчёт железобетонной перемычки — //vk.com/wall-72891995_272
