Застройщики частных и промышленных объектов обустраивают межэтажные перекрытия из железобетонных плит с использованием профилированного металла. Конструкции удобны простотой монтажа в зданиях со сложной планировкой и длинными пролетами между стенами. Сам по себе профлист играет роль армоконструкции, усиливая бетонную плиту и одновременно уменьшая ее вес. А ребра жесткости не дают жидкому цементному раствору растечься по периметру или вытечь за пределы конструкции. Однако, прежде чем начинать устанавливать несъемную опалубку, необходимо провести все расчеты, чтобы изделие в будущем не деформировалось или не прогнулось под слоем жидкого бетона во время монтажа.
Зачем нужны расчеты монтажных перекрытий
Несущие конструкции принимают на себя нагрузки во время эксплуатации межэтажных перекрытий. Поэтому их прочностные характеристики должны соответствовать государственным стандартам и не отклоняться от них. В случае несоответствия ГОСТам плита начнет прогибаться под грузом людей, ходящих по ней, от массы оборудования, стоящего на полу. Если этот процесс не остановить, то деформируется не только плита, но и возникнут трещины на стенах. В итоге все здание придет в негодность для эксплуатации.
Нормативные акты, в которые необходимо заглянуть, перед началом расчетов: СНИП 2.03.01-84, СНИП II 238 и рекомендации по строительству железобетонных перекрытий с использованием профнастила.
За основу для расчетов нагрузок на плиту с несъемной опалубкой берут вес, размер и максимально допустимый прогиб. Во время проведения алгебраических решений для получения предельных показателей в расчете используют толщину ЖБ плиты, габариты несущих балок, сечение армирования.
Какие параметры нужно учитывать при расчете
В первую очередь замеряют площадь будущей плиты. Вводят примерную толщину, габариты несущих колонн, количество опор. Затем определяют временные и постоянные нагрузки на плиту, которые будут производиться во время эксплуатации.
Глубина волны имеет особое значение. Чем глубже гофра, тем больше потребуется бетона. А значит тяжелее будет конструкция с сырым бетоном. Поэтому потребуется установка большого количества опор. А для пролета в 3 метра понадобится лист металла для ЖБ плиты толщиной в 1 миллиметр.
Как правильно выбрать профлист для ЖБ плиты:
- обращают внимание на марки профиля Н60, Н75, Н 114. Эти три марки профнастила считаются идеальными для изготовления несъемной опалубки;
- минимальная толщина листа – 1 миллиметр;
- обращают внимание на полимерное покрытие. Оптимальным вариантом считается выбор оцинкованного профлиста. Это покрытие выдержит перепады температур, влажную среду, механические воздействия.
При монтаже рекомендуется использовать профнастил без деформаций и царапин.
Технология расчёта размеров плиты в зависимости от профиля
Для расчета габаритов плиты по профилю используют одну из следующих технологий:
- конструкционные элементы задаются изначально. К ним относятся размеры, толщина, номер двутавра, расстояние между несущими опорами, толщина, длина арматуры. После того как все показатели станут известны, выполняют расчеты на допустимые несущие нагрузки на перечисленные выше конструкционные элементы. Так как инженеру придется проводить несколько таких подсчетов, поэтому он будет делать их до тех пор, пока не найдет минимально подходящий результат;
- второй метод более продолжительный. В этот раз инженеру потребуется вычислить точный результат. Для проведения расчетов берут план перекрытия. Потом подсчитывают расстояние между опорами, толщину, нагрузки.
Затем корректируют расстояние между опорами и толщину плиты до тех пор, пока не будет достигнут экономичный вариант.
Пример одного из расчетов допустимой нагрузки на ЖБ плиты
Для выполнения примера даются следующие данные: периметр в плане 3,02×10,64 м, временная нагрузка и характеристики по сопротивлению арматуры и бетона. Временная нагрузка принимается по требованиям основного СНиП 2.01.07. За временную нагрузку берут показатель 150 кг/м2.
Характеристики железобетонной конструкции по сопротивлению бетона Rb = 7,71 МПа и арматуры Rs = 366 МПа берут из СНиП 2.03.01, изданного в 1984 году. Число балок равно 6, с расстоянием между ними 1,77 метров, которое вычисляется по формуле:
- L=10,64:6 = 1.77 м.
Выполняют расчет минимальной толщины конструкции:
- L/35= 1.77/35=0.050.
Выбирают 80 мм, величину просвета от армоконструкции до верхнего среза монолитной поверхности — 35 мм. Выполняют сбор нагрузок на 1 квадратный метр монолитной конструкции. Постоянная нагрузка, рассчитывается по формуле:
qp=qh x K, кг/м2
в том числе:
- собственный вес монолитной конструкции: 200 x 1.2 = 240;
- от стяжки — 60 мм: 110×1.2 = 132;
- от перегородки: 300×1.2 = 360.
Временная нагрузка:
- 150×1.3 = 195.
- Всего — 927 кг/м2.
С запасом принимают:
- qр = 1000 кг/м2,
- qн = 1000:1.1=900 кг/м2.
Далее определяют расчетный момент по изгибу плиты:
- М= qр x L2 /11 = 1000×22/11 = 363 кг.м
Для среднего пролета плиты:
- М = qн x L 2 /8=1000×22/8 = 500 кг.м
Поскольку плита имеет толщину менее 150 мм, допускается выполнять только нижнее армирование при соблюдении условий: m ≤ R. Так как предпочтительнее применять арматуру АIII. Значение сопротивления арматуры для бетона В15 находят по таблицам. Показатель равен – R = 0,440.
- m = M/Rbbh20=500000/770000x1x0.0452 = 0.320
Где:
- b = 1.0 м – по условиям расчета ширина полосы монолитной конструкции;
- h0 = 0.08 – 0.034 = 0.046 м – от верха перекрытия до центра сечения арматуры.
Условие выполнимо, поскольку полученный результат αm = 0,320 ниже нормативного показателя αR = 0,440.
Предельные значения коэффициентов ξ и А0
| Класс арматуры | Класс прочности бетона | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| В12,5 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | ||
| AIII, Bp-I | ξ0R | 0,662 | 0,652 | 0,627 | 0,604 | 0,582 | 0,564 | 0,542 |
| A0R | 0,443 | 0,440 | 0,430 | 0,422 | 0,413 | 0,405 | 0,395 | |
Таблица для расчета изгибаемых элементов прямоугольного сечения, армированных одиночной арматурой
| ζ | θ | αm | ξ | θ | αm |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 0,01 | 0,995 | 0,01 | 0 | 0 | 0 |
| 0,02 | 0,990 | 0,02 | 0,37 | 0,815 | 0,301 |
| 0,03 | 0,985 | 0,03 | 0,38 | 0,810 | 0,309 |
| 0,04 | 0,980 | 0,039 | 0,39 | 0,805 | 0,314 |
| 0,05 | 0,975 | 0,048 | 0,40 | 0,800 | 0,320 |
| 0,06 | 0,970 | 0,058 | 0,41 | 0,795 | 0,326 |
| 0,07 | 0,965 | 0,067 | 0,42 | 0,790 | 0,332 |
| 0,08 | 0,960 | 0,077 | 0,43 | 0,785 | 0,337 |
| 0,09 | 0,955 | 0,085 | 0,44 | 0,780 | 0,343 |
| 0,10 | 0,950 | 0,095 | 0,45 | 0,775 | 0,349 |
Из таблиц находят данные по ζ = 0,800 при αm = 0,320. Теперь можно установить площадь сечения арматурной сетки:
Аs = М/(Rs• ζ•h0 ) = 500/(36500000•0,800•0,046) = 0,0003805 м2 = 3,80 см2.
Площадь поперечного сечения арматуры на 1 м ширины плиты, мм2
| Шаг стержней, мм | Диаметр стержней, мм | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 4 | 5 | 5,5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | |
| 100 | 71 | 126 | 196 | 238 | 283 | 503 | 785 | 1131 | 1539 | 2011 |
| 125 | 57 | 101 | 157 | 190 | 226 | 402 | 628 | 905 | 1231 | 1608 |
| 150 | 47 | 84 | 131 | 159 | 184 | 335 | 523 | 754 | 1026 | 1340 |
| 200 | 35 | 63 | 98 | 119 | 141 | 251 | 393 | 565 | 769 | 1005 |
| 250 | 28 | 50 | 79 | 95 | 113 | 201 | 314 | 452 | 616 | 804 |
| 300 | 23 | 42 | 65 | 79 | 94 | 168 | 261 | 377 | 513 | 670 |
| 350 | 20 | 36 | 56 | 68 | 81 | 144 | 224 | 323 | 444 | 574 |
| 400 | 18 | 32 | 49 | 60 | 71 | 125 | 196 | 282 | 350 | 502 |
По информации из таблицы берут арматуру диаметром: Д = 10 мм с промежутком 200 мм.
Далее определяют погонную нагрузку на несущую балку с L = 2м:
- Мн = 900•2 = 1800 кг/м;
- Мр = 1000•2 = 2000 кг/м.
Балочный пролет — 3.02 2 м с глубиной опирания — 0,2 м.
- Lр = 3.02 м+0.2+0.2=3.42 м.
Наибольший момент в балочном сечении балки: Мн = qн x L2 /8.
- Мн = 1800•3.422/8 = 2924 кг•м.
- Wтр = Мр /1,12R = 2924/(1,12•21) = 124 см3.
По сортаменту подбирают:
- двутавр N 18;
- W = 143 см3;
- I = 1290 см4.
Далее проверяют соответствие выбранного двутавра требуемой прочности:
- Wтр = Мр/1,12W = 2924/(1,12•143) = 18,25кН/см2,
- что менее R = 21 кН/см2, поэтому условие выполняется.
Проверяют жесткость балки:
- Мн•L/(10EI) = 2924•342/(10•21000•1290) = 0,00369< 1/250 = 0,004.
Условие выполнено, поэтому двутавр N 18 проходит для эксплуатации данной монолитной плиты.
Возожные сложности в выполнении расчетов
Ошибки, допущенные во время расчетов, приведут к разрушению конструкции или здания в целом, так как неучтенные нагрузки передаются опорам и стенам дома. Поэтому не рекомендуется допускать ошибки. Ошибки, которые допускают инженеры, во время расчетов:
- неверно собраны нагрузки;
- марка профнастила не соответствует заявленной;
- малая толщина арматуры;
- пролет между опорами слишком большой;
- малая толщина ЖБ плиты.
В качестве несущих опор используют квадратные изделия, а для балок – швеллера или двутавры. Отсутствие балок у монолитных плит допускается только в малоэтажном строительстве. Заводские перекрытия увеличивают стоимость и время, затраченное на работы. Установка железобетонных плит из профлиста, наоборот, упрощает монтаж и возведение здания. Это экономичная конструкция, которая прослужит долгие годы.
