5 / 5 ( 1 vote )
Для устройства прочных перекрытий в возводимых зданиях строители применяют проверенные методы, предусматривающие использование различных строительных материалов. Повышенный запас прочности обеспечивают профили, изготовленные из стального проката. Сооружаемые на их основе перекрытия по металлическим балкам обеспечивают надежность возводимых конструкций и длительный ресурс эксплуатации. Они превосходят конструкции на базе деревянных брусьев по эксплуатационным показателям и способны воспринимать значительные нагрузки. Рассмотрим их детально.
Конструктивные варианты перекрытия по металлическим балкам
На основе стального профиля можно сделать прочное перекрытие, используя различные варианты:
- перекрытие монолитное по металлическим балкам. Формируется путем заливки бетона в опалубку, дополнительно усиливается арматурной решеткой. Это проверенный на практике вариант, отличающийся комплексом преимуществ. Главные плюсы, привлекающие застройщиков – повышенная прочность бесшовной поверхности и отсутствие неровностей;
- монолитно-сборную конструкцию. Для ее обустройства применяются блоки из ячеистого бетона, изготовленные на промышленных предприятиях. Они укладываются краями на поверхность стального профиля. Сооружается теплоизолированные опалубка, производится армирование и заливаются бетонным раствором стыковые участки;
- составную конструкцию из различных материалов. Могут применяться стандартные панели, деревянные доски, плиты. Элементы основы устанавливаются на несущие стальные балки. Для обеспечения комфортных условий эксплуатации важно утеплить и звукоизолировать сформированную поверхность, а также заделать зазоры между элементами.
В зависимости от финансовых возможностей и наличия материалов, застройщики в равной мере используют указанные варианты.
К качеству и прочности перекрытий в здании любой конструкции предъявляются особенно жесткие требования
Применяемые материалы и оборудование
В качестве несущих балок используют различные виды металлического проката:
- двутавр номер 16 или 20;
- швеллер высотой до 20 см;
- уголок, сваренный в силовой каркас.
Для формирования выбранного конструктивного варианта, помимо несущих элементов, потребуются следующие материалы:
- бетонная смесь для формирования цельной основы;
- стандартные блоки из ячеистого бетона для сборно-монолитного варианта;
- строганные доски или готовые бетонные панели для составной конструкции.
Для усиления применяются арматурные прутки, диаметр которых соответствует результатам выполненных расчетов.
Сооружение опалубки потребует применения следующих стройматериалов:
- деревянных щитов или влагостойкой фанеры толщиной 2 см и более;
- полиэтиленовой пленки для гидроизоляции бетонного массива;
- подпорок из металла или древесины, обеспечивающих устойчивость опалубки.
Для разных типов домов используют как перекрытия по металлическим балкам, так и по деревянным, а также железобетонным
Следует также подготовить оборудование:
- бетоносмеситель, ускоряющий процесс приготовления рабочего состава;
- сварочный аппарат, предназначенный для сварки арматурного каркаса.
Специальный инструмент для строительных мероприятий не требуется. Используется набор инструментов, имеющийся в арсенале каждого домашнего умельца.
Достоинства и недостатки перекрытия по металлическим балкам
Конструкция с несущими элементами из стального проката обладает рядом достоинств:
- повышенной надежностью;
- высоким запасом прочности;
- длительным ресурсом эксплуатации;
- увеличенной несущей способностью.
Применяя металлоконструкции из стального профиля можно перекрывать пролеты увеличенных размеров, правильно подобрав номер используемого проката.
Мнение эксперта: Перекрытия по металлическим балкам
В строительстве частного дома наиболее частое применение имеет монолитное перекрытие по металлическим балкам, так как сборное основание требует применения тяжелого крана, а деревянные перекрытия наименее прочные. В любом случае потребуется привлечение специалистов, так как при сборке моноперекрытия самое главное – правильно рассчитать и спроектировать все узлы конструкции.
Дмитрий Орлов
Наряду с преимуществами, имеются и слабые стороны:
- трудоемкость монтажных работ, связанная с повышенной массой металлоконструкций и необходимостью их транспортировки с помощью специальных устройств;
- необходимость выполнения сложных инженерных расчетов, подтверждающих нагрузочную способность сооружаемых оснований на основе стальных профилей.
К недостаткам также относится подверженность металла воздействию коррозионных процессов, уменьшающих прочность конструкций. Однако с помощью специальных покрытий можно надежно защитить металл, и обеспечить долговечность металлоконструкций на протяжении всего периода эксплуатации здания.
Перекрытия по металлическим балкам очень прочны и надежны
Расчет перекрытия по металлическим балкам
При возведении кирпичных, каменных, бетонных и шлакобетонных строений используют перекрытия из железобетона. Это связано с их долговечностью, прочностью, относительной простотой монтажа, а также малыми сроками возведения (если используются сборные железобетонные перекрытия). Далее мы подробней рассмотрим, какие бывают их виды, и как можно выполнить перекрытие самостоятельно.
Виды конструкций
Все существующие перекрытия из железобетона можно условно поделить на два типа:
- Сборные;
- Монолитные.
Теперь подробней ознакомимся с каждым видом конструкций.
Монолитные
Железобетонные монолитные перекрытия, в отличие от сборных, заливаются на объекте, непосредственно на месте своего расположения.
Они бывают нескольких типов:
- Ребристые
– представляют собой систему взаимосвязанных перекрещивающихся монолитных балок и плиты.
Эти перекрытия состоят из следующих элементов:- Прогонов (главных балок)
- Ребер (балок, расположенных перпендикулярно прогонам).
- Кессонные – являются пересекающимися балками одинакового сечения, которые монолитно связаны с плитой. Углубления между этими балками называют кессонами.
- Безбалочные
– представляют собой сплошные монолитные плиты, уложенные на колонны. В верхней части плит имеется утолщение (капители). Арматурные стержни располагаются в нижней части плиты.
Каркас плиты располагают на расстоянии в несколько сантиметров от опалубки, чтобы это пространство заполнилось бетоном. Такие конструкции используют только в тех случаях, если пролет не превышает трех метров.
- Балочное железобетонное перекрытие
– используют в случае, если длина пролета составляет более трех метров. В этом случае на стену укладываются железобетонные балки с шагом около 150 сантиметров. Балки соединяют с арматурой плитного перекрытия.
Надо сказать, что железобетонные балки перекрытия по ГОСТу 20372-90существуют 16-ти видов. Самая большая их стандартная длина составляет 18 метров. - Ребристые
– могут использоваться, если длина пролета не превышает 6 м. Если же длина больше, то выполняют армирование поперечной балкой. Как правило, данный тип конструкций используют в тех случаях, когда необходимо получить ровный потолок. Расстояние между балками должно быть не более метра.
При монтаже такой конструкции, к арматурному каркасу прикрепляют закладные элементы, что позволяет подшить потолок досками. К недостаткам данной системы относится сложность ее устройства.
Сборные
Железобетонные сборные перекрытия бывают вязаными и сварными. Сварной каркас выполняют из прямой арматуры, которую соединяют электро- или газосваркой. Выполнить вязаный каркас сложнее. Для этих целей применяют специальную вязальную проволоку толщиной не более 2 мм.
Сборные конструкции делятся на следующие группы:
- Выполненные из настилов, весом до 0,5 т.
- Перекрытия по железобетонным балкам с мелкоразмерным заполнением.
- Широкие элементы перекрытий массой 1,5-2 т.
- Крупнопанельные конструкции, которые состоят из элементов, выполненных по размеру одной комнаты.
К сборным конструкциям относятся железобетонные многопустотные панели перекрытий, которые пользуются большой популярностью. Они представляют собой монолитные железобетонные плиты, усиленные арматурным каркасом.
Внутри панелей выполнены пустоты цилиндрической формы, которые проходят по всей длине плит. Они позволяют существенно снизить вес изделий, а также увеличивают сопротивляемость деформации плит на излом. Такие панели бывают разной длины и ширины.
Изготовление железобетонной плиты
Теперь рассмотрим, как выполнить безбалочное перекрытие. Надо сказать, что железобетонные балки перекрытия своими руками делают очень редко.
Материалы и инструмент
Итак, для возведения конструкции нужно подготовить следующие материалы и инвентарь:
- Стальную арматуру;
- Цемент марки не ниже М400;
- Песок;
- Щебень или гравий;
- Сварочный аппарат;
- Доски, брус;
- Бетономешалка;
- Различный электроинструмент.
Изготовление опалубки и каркаса
В первую очередь необходимо выполнить своими руками опалубку. Для днища плиты можно использовать фанерные щиты толщиной не менее 2 см, усиленные брусками, либо дощатые щиты толщиной 4-5 см.
Для боковых стенок подойдут обычные доски толщиной 2-3 см, можно, конечно, использовать и фанеру, но ее цена выше.
Сборка опалубки выполняется в следующем порядке:
- В первую очередь укладываются щиты днища. Для их монтажа следует использовать опоры и поперечные балки.
- Затем устанавливаются боковины.
- Внутренняя часть опалубки покрывается рубероидом. Для этих целей также можно использовать синтетическую пленку.
- Следующим шагом является сборка каркаса, который должен располагаться на расстоянии 2-3 см от днища опалубки. Для этого можно использовать специальные вкладыши, либо использовать бруски. Диаметр арматуры должен быть не менее 10-12 мм, а размер ячейки сетки 150Х150 или 200х200 мм.
Толщина каркаса рассчитывается таким образом, чтобы защитный слой раствора составлял не менее 2 см снизу и сверху. Т.е. его толщина должна быть тоньше толщины плиты на 4 см.
Заливка
Для заливки плиты, следует выполнить раствор в такой пропорции:
- Одна часть цемента М400;
- Две части песка;
- Четыре части диаметром фракций не более 20 мм;
- Вода до получения необходимой консистенции.
Заливку выполняют без перерыва, начиная от одного угла и заканчивая противоположным. При этом выполняется трамбовка раствора глубинным вибратором.
После заливки, бетон защищают от быстрого высыхания. Для этого его укрывают влажной мешковиной и древесными опилками. Первые 8-10 дней поверхность периодически смачивают.
Спустя 2-3 недели, после того как раствор наберет около 80 процентов своей снимают. Однако, эксплуатировать плиты можно только спустя 28 дней.
Совет!
После выполнения плиты может понадобиться ее механическая обработка.
Эффективней всего выполнять процедуры алмазным инструментом.
В частности, может осуществляться резка железобетона алмазными кругами, шлифовка алмазными чашками или алмазное бурение отверстий в бетоне.
Надо сказать, что в некоторых случаях может потребоваться не возведение плиты с нуля, а ремонт железобетонных перекрытий. Заключается он в усилении конструкции дополнительными элементами в виде плит, балок, оболочек и т.д. Процедура это достаточно сложная, поэтому заниматься ей должны специалисты.
Вывод
Как мы выяснили, существует множество видов бетонных перекрытий, которые предназначены для разных случаев. Поэтому в каждом отдельном случае нужно правильно подобрать тип конструкции.При частном же строительстве, можно выполнить железобетонные перекрытия своими руками, по технологии указанной выше.
Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.
Конструкция перекрытия и материалы для него подбираются исходя из особенностей проектируемого здания.
Перекрытия могут быть двух видов: деревянные и железобетонные. Вторые обладают наибольшими преимуществами благодаря высокой надежности, поскольку дерево легко воспламеняется, а бетон не является горючим материалом. В то же время плита перекрытия из бетона имеет большой вес, поэтому воздействие на стены каждого этажа здания очень велико. При проектировании зданий следует заранее предусмотреть необходимую толщину и прочность стен, которые должны будут соответствовать выбранному виду перекрытия. Кроме того, для повышения теплоизоляционных свойств в бетон добавляется керамзит, а не щебень.
Вернуться к оглавлению
Виды железобетонных и монолитных перекрытий
Железобетонные перекрытия имеют следующие виды:
Для сборного перекрытия размер панелей подбирается исходя из размеров здания.
- монолитные;
- сборные, то есть заводские заранее изготовленные плиты;
- часторебристые, при изготовлении которых используют облегченный бетон или пустотелые блоки и железобетонные балки.
Сборные готовые плиты необходимо устанавливать с помощью подъемного крана. Можно отметить преимущества и в размерах перекрытий: для железобетонных плит они могут быть любыми, а деревянные перекрытия должны иметь стандартные размеры. Устройство монолитных железобетонных перекрытий не требует осуществления различных работ, связанных с погрузкой и разгрузкой. Поверхность изделий получается очень качественной, так как технология не предусматривает наличия швов на монолитных перекрытиях. Различают следующие виды :
- Балочное монолитное.
- Безбалочное.
- С несъемной опалубкой.
- С применением настила (стального профилированного).
Устройство монолитного позволяет получать гладкие поверхности, готовые для дальнейшего использования, поэтому оно больше остальных распространено в строительстве. Закупать балки не требуется, поэтому расход материалов меньше. Профнастил при монтаже позволяет получить очень качественную плиту. При использовании второго варианта также не потребуется дополнительный расход материалов с целью обработки перекрытия.
Вернуться к оглавлению
Принцип монтажа опалубочных систем
Многоэтажные здания теперь проектируются с учетом сложных планировок и различных конфигураций благодаря тому, что несущие перекрытия каркасных систем опираются на балки, поддерживающие монолитную плиту. При этом межэтажные монолитные перекрытия выполняют функции жесткого диска, придающего зданию особую прочность и надежность. Современные технологии устройства монолитных перекрытий позволяют обеспечить жесткость каждого этажа здания, поэтому устанавливать несущие стены в данном случае не обязательно.
Динамичный рост строительства зданий с использованием монолитных перекрытий связан с внедрением технологии применения опалубки.
Вернуться к оглавлению
Понятие и виды опалубок перекрытий, их конструкция
Одно из самых недорогих перекрытий, но при этом достаточно надежное.
Опалубка под плиту монолитного перекрытия является конструкцией, монтаж которой связан с получением формообразующей поверхности перекрытия. Использование опалубки увеличивает возможности проектирования зданий и получения различных геометрических форм, что позволяет осуществлять более современный дизайн каждого этажа строительных конструкций. Опалубка представляет собой вид временной конструкции, формирующей необходимую поверхность монолитного перекрытия, поэтому ее демонтируют после того, как бетон затвердеет. Конструкцией монолитного перекрытия предполагается наличие жизненного цикла опалубки, который означает количество раз ее использования, предусматривающего сохранность прочности и геометрической формы.
Высота, на которой располагается перекрытие над основанием, определяет вид стойки, используемой в опалубке. Телескопические стойки делятся на индивидуальные и рамные, которые предусматривают высоту перекрытия, равную 4,5 м и 3 м. Для очень больших высот целесообразно использование опалубочных башен, при этом толщина перекрытия может достигать 1000 мм, в то время как в первом случае – 300 мм. Получение сложных конфигураций монолитных перекрытий зависит от использования деревянной клееной балки, длина которой может быть разной. предполагает включение следующих частей:
- Фанеры.
- Балки перекрытия.
- Стойки опалубки перекрытия.
- Треноги.
- Унивилки.
Данные части имеют следующие функциональные особенности и характеристики:
- Фанера определяет качество поверхности , образуя нижнюю часть монолитного перекрытия, при этом ламинированная фанера наиболее популярна;
- Балки несут нагрузку конструкции перекрытия каждого этажа здания, передавая ее на стойки опалубки монолитного перекрытия. На балки настилается фанера;
- Телескопическая стойка опалубки перекрытия служит для передачи нагрузки конструкции с каждой на его основание;
- Тренога должна обеспечивать устойчивое вертикальное положение стойки опалубки;
- Унивилка представляет собой связующее звено стойки опалубки и балки монолитного перекрытия.
Вернуться к оглавлению
Технология устройства монолитного перекрытия на профилированный лист
Для перекрытия применяют профнастил маркированный буквой Н – несущий.
Современные технологии устройства монолитных перекрытий с использованием профнастила связаны с применением несъемной опалубки в процессе заливки плит. Бетон заливают по классическому принципу, связанному с демонтажем щитов оснований перекрытий, которые удерживают бетон в процессе твердения. Используемая технология с применением несъемной опалубки и профилированного листа позволяет осуществлять постройки гаражей, хозблоков, террас и т.п. Это связано с более высокой прочностью за счет придания металлическим профилем бетону той формы, которая в наибольшей степени позволит обеспечить сопротивление деформации, что сделает перекрытие очень надежным и прочным. Исследования показали, что расход арматуры в данном случае намного меньше, чем в результате применения других технологий, так как в сечении перекрытие является ребристым. Расход бетона меньше, как и арматуры, однако прочность конструкций с использованием профлиста не отличается от других видов монолитных перекрытий.
Технология перекрытий с применением профнастила позволяет получить плиту небольшого веса. Поэтому такая плита используется при строительстве домов со стенами из кирпича, либо построенных с помощью бетонных блоков.
Вернуться к оглавлению
Используемые материалы и необходимые инструменты
В процессе изготовления монолитных перекрытий будут необходимы следующие виды материалов:
Неоспоримым преимуществом профнастила является его относительно небольшой вес, что значительно ускоряет и облегчает монтаж.
- Арматура.
- Балки.
- Бетон.
- Доски для несъемной опалубки.
- Металлические колонны.
- Стальная проволока.
- Профилированный лист.
- Пленка или рубероид.
- Пленка для гидроизоляции.
- Утеплитель.
Выполнение всех работ будет связано с использованием таких видов специнструмента, как:
- Саморезы с усиленным буром.
- Электродрель.
- Шуруповерт.
- Крепеж.
- Бетононасос.
Вернуться к оглавлению
Подготовительные работы
Технология с применением профнастила предполагает в процессе планирования работ проведение расчета прочности будущего перекрытия с учетом каждого этажа, если конструкция здания многоэтажная. Поскольку изготовление связано с различными сложностями, то данную работу лучше поручить профессионалам. После того как все нагрузки на будущее перекрытие будут определены, следует подготовить балки с металлическими колоннами, определив все необходимые параметры данных материалов путем расчетов. В зависимости от вида профилированного листа балки располагают на заранее предусмотренном расстоянии друг от друга, учитывая их шаг, чтобы плита из бетона была прочно и надежно залита.
Вернуться к оглавлению
Монтаж профилированного листа
В зависимости от высоты профиля выбирается шаг установки балок – чем выше профиль, тем меньше шаг. В любом случае – на лист профлиста должно идти не менее 3-х балок.
Например, балки можно укладывать на расстоянии не более 3 м. Требуется профилированный лист марки ТП-75 при толщине 0,9 мм. Длина профнастила должна учитывать, что в качестве опоры для него будут служить 3 балки, что предотвратит деформацию листа в будущем. Давление в коротких пролетах будет меньше, а бетон будет заливаться проще. Профлист необходимо прикрепить к основанию из металла, что связано со сложностями, поэтому необходим специнструмент, а именно саморезы с усиленным буром и крепеж параметром 32 мм. Благодаря усиленному буру саморез легче будет входить в швеллер даже без предварительного просверливания, поэтому этот крепеж носит название бронебойного.
Закручивают саморезы с помощью шуруповерта, можно использовать электродрель, если выставить ее на малые обороты, так как технология предполагает большое количество точек крепления профлиста. При этом необходимо следить, чтобы каждое крепление и балки основания соприкасались, так как на всю конструкцию придется очень большая нагрузка. Опалубка в данном случае требуется очень надежная, поскольку бетон придаст конструкции немалый вес. Следующий шаг – это фиксация мест стыков отдельных профилированных листов. В данном случае используются саморезы меньших размеров, например, имеющих длину 25 мм, поэтому их вкручивают с учетом шага, равного 25 мм. Выполнив фиксацию, приступают к подготовке армирования.
Вернуться к оглавлению
Выполнение каркаса из арматуры
Для закрепления профнастила для перекрытия из инструментов вам потребуется только шуруповерт.
Каркас из арматуры, который будет находиться внутри монолитного перекрытия, сделает бетон максимально прочным, что будет препятствовать сжатию и изгибу плит. Только специалист может предусмотреть то, что из-за несъемной опалубки дополнительная прочность монолитного перекрытия не будет достигнута, поэтому укладка арматуры требует навыка. Перекрытие должно иметь объемную структуру, которая создается за счет изготовления каркаса из арматуры, включающего продольные прутья, имеющие толщину 12 мм, укладываемые во впадины профилированного листа. Используются как продольные, так и поперечные элементы, изготовляемые из 10 и 5 мм прутьев арматуры. Соединение элементов каркаса из арматуры происходит с помощью сварных швов, либо с использованием стальной проволоки. Сварные швы делают всю конструкцию из арматуры прочней.
Тем не менее, соединение можно выполнить быстрей, поэтому на практике наиболее часто применяют стальную проволоку для соединения составляющих каркаса из арматуры. Если здание запланировано многоэтажное, то межэтажные лестничные проемы и каналы коммуникаций намечают заранее и выполняют затем опалубку вокруг них. После окончания всех работ в данном случае не потребуется выполнять дополнительные работы, связанные с проемом, а только вырезать часть тонкого профлиста там, где запланированы межэтажные проемы.
Изготовление опалубки осуществляется из дерева, так как оно является самым дешевым материалом, доски при этом требуют защитного слоя из пленки, можно использовать рубероид.
Монолитные железобетонные перекрытия имеют пока ограниченное применение из-за большой трудоемкости. Их используют в тех случаях, когда необходимо перекрыть нетиповое помещение с нетиповыми размерами, а также в монолитных зданиях.
Монолитные перекрытия выполняются балочными (ребристыми) и безбалочными в виде гладкой плиты (рис. 5.4).
Рис.5.4. Конструктивные схемы монолитных железобетонных перекрытий:
а – ребристое; б – кессонное; в – безбалочное; 1 – плита; 2 – балки; 3 – колонны; 4 – капитель колонны
5.1.4. Перекрытия по балкам
Балочные перекрытия применяются в малоэтажном строительстве (в деревянных и каменных зданиях), при реконструкции зданий старой постройки путем замены деревянных балок на более долговечные металлические или железобетонные.
По материалу балки подразделяются на деревянные, железобетонные и металлические.
Перекрытия по железобетонным балкам. Перекрытия по железобетонным балкам состоят из балок, укладываемых на несущие стены с расстоянием в осях 600, 800, 1000 мм, межбалочного заполнения и пола (рис. 5.5).
Глубина опирания концов балок на стены или прогоны принимается не менее 150 мм. Концы балок на опорах заанкериваются, а зазоры между балкой и стенками гнезда на глубину 40-60 мм заделываются раствором. Межбалочное заполнение (рис. 5.6) состоит из наката, представляющего собой настил из легкобетонных плит и звукоизолирующего (теплоизолирующего) слоя. Швы между элементами наката и балками тщательно заполняются раствором или поверх наката укладывают пергамин. Звукоизоляция выполняется обычно из слоя шлака или песка толщиной не менее 60 мм. Снизу накат и балки затираются раствором. Такую конструкцию применяют при дощатых полах по лагам. При устройстве других видов полов, например цементных, требующих сплошной жест
Рис.5.5. Сборные железобетонные балки и детали их опирания:
а – план расположения балок перекрытия; б – общий вид балки; 1 – балка;
2 – стальной анкер; 3 – стальная структура; 4 – монтажная петля; 5 – заделка бетоном
кой подготовки, пространство между балками заполняется шлаком, по которому укладывается слой шлакобетона толщиной не менее 40 мм и пол (рис.5.6г). Более целесообразными в этих случаях являются накаты из двухпустотных легкобетонных камней - вкладышей, обладающие достаточными звукоизоляционными свойствами и требующие лишь тщательного заполнения швов раствором (рис. 5.6 д).
Перекрытия по металлическим балкам. В настоящее время металлические балки применяются лишь в исключительных случаях при ремонте и реконструкции зданий.
Стальные балки (обычно двутаврового профиля) располагаются на расстоянии 1-1,5 м друг от друга. Глубина опирания их концов на стены составляет 200-250 мм.
Рис.5.6. Конструкция балочного перекрытия из сборных
железобетонных элементов:
а – общий вид; б – легкобетонная плита; в – легкобетонный камень-вкладыш; г,д – варианты перекрытия с минеральными полами; 1 – железобетонная балка; 2 – накат из легкобетонных плит; 3 – гидроизоляционный слой; 4 – звукоизоляция; 5 – звукоизоляционная прокладка; 6 – лага; 7 – дощатый пол; 8 – шлак; 9 – шлакобетон толщиной
40 мм; 10 – цементный пол толщиной 20 мм; 11 – затирка раствором
Для увеличения площади давления на кладку в целях предохранения ее от смятия под концы балок укладываются бетонные подушки или стальные подкладки. Концы балок заанкериваются в кладку стен и в необходимых случаях отепляются войлоком с последующей заделкой зазоров по периметру гнезда бетоном (рис.5.7).
Межбалочное заполнение может быть из железобетонных сборных или монолитных плит, а в отдельных случаях из кирпичных сводиков.
Рис.5.7. Конструкция перекрытия по стальным балкам:
а – опирание концов балок на стены; б – деталь крепления анкера; в – перекрытие с заполнением железобетонной монолитной плитой; г – то же, кирпичными сводиками;
1 – стальная балка; 2 – стальной анкер; 3 – бетонная подушка; 4 – болт; 5 – заделка цементным раствором; 6 – железобетонная монолитная плита; 7 – легкий бетон; 8 – керамическая плитка по слою цементного раствора; 9 – кирпичный сводик; 10 – звукоизоляционный слой; 11 – два слоя толя; 12 – дощатый пол по лагам; 13 – стальная сетка; 14 – штукатурка цементным раствором
Перекрытия по деревянным балкам. В настоящее время деревянные перекрытия допускается применять лишь в малоэтажных зданиях и только в районах, где лес является местным строительным материалом. Достоинства их - простота устройства и сравнительно невысокая стоимость. Недостатки - сгораемость, возможность загнивания и относительно малая прочность.
Все деревянные элементы перекрытий выполняются из хвойных пород леса (сосна, лиственница, ель и др.) Балки изготовляются преимущественно в виде брусьев прямоугольного сечения, размеры которых устанавливаются расчетом. (рис. 5.8). Расстояние между осями балок принимается от 600 до 1000 мм.
Для опирания межбалочного заполнения к боковым сторонам балок прибиваются бруски сечением 40 х 50 мм, называемые черепными (рис.5.8). Глубина опирания концов балок в гнездах каменных стен должна быть не менее 150 мм.(рис.5.9). Концы балок антисептируются 3%-ным раствором фтористого натрия или обмазываются (кроме торцов) смолой, а при заделке в наружные стены дополнительно обертываются двумя слоями толя. На внутренних стенах или прогонах под концы балок укладывают два слоя толя на дегтевой мастике. Зазоры между стенками гнезда и концами балок на глубину 40-60 мм наглухо заделываются раствором. Расположение деревянных балок перекрытий, а также их анкеровка аналогичны железобетонным перекрытиям балочного типа (рис.5.1 в).
Заполнение между балками (рис. 5.10) состоит из щитового дощатого наката, смазки по верху наката глинопесчаным раствором толщиной 20-30 мм и звукоизоляционного слоя шлака или прокаленной земли толщиной 60 мм. Полы выполняются дощатыми по лагам с устройством в них по углам помещений металлических вентиляционных решеток. Потолки оштукатуриваются известково-гипсовым раствором по драни или подшиваются листами сухой штукатурки.
Рис.5.8. Конструктивные решения деревянных балок:
1 – балка брусковая одинарная; 2 – балка составная из двух брусков цельной древесины; 3 – балка из клееной древесины; 4 – черепной брусок
Рис. 5.9. Детали опирания деревянных балок перекрытий на
каменные стены:
а – на наружную стену; б – на внутреннюю; 1 – наружная несущая стена; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – внутренняя несущая стена; 4 – деревянная балка; 5 – термовкладыш; 6 – два слоя толя на дегтевой мастике или антисептированная зона балки; 7 – анкер из полосового железа; 8 – костыли или гвозди
Рис.5.10. Конструкция перекрытия по деревянным балкам:
а – с дощатым щитовым накатом; б – то же, из пустотелых блоков; в – то же, из легкобетонных блоков (плит); г – перекрытия в санузлах; д – виды накатов; 1 – балки; 2 – накат (щитовой); 3 – штукатурка; 4 – глиняная смазка; 5 – засыпка; 6 – лага; 7 – звукоизоляционная прокладка; 8 – дощатый пол; 9 – пустотелый легкобетонный блок; 10 – черепной брусок; 11 – раствор; 12 – гипсовая плита; 13 – пол из керамической плитки; 14 – цементная стяжка 20 мм; 15 – бетонная подготовка; 16 – два слоя рубероида на мастике; 17 – дощатый пол; 18 – пластины; 19 – доски; 20 – подшивной потолок
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.
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.
Заливка перекрытия бетоном.
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:
- Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
- Вес конструкции пола 150 кг/м2.
- 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,
- 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.
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.
Видео: Основные правила устройства монолитных перекрытий
Монолитные перекрытия
