Армирование плиты перекрытия своими руками

Почему именно этот вид перекрытия используется?

Армирование плит перекрытий имеет несколько преимуществ. Первое – нет необходимости прибегать к помощи строительной техники, в частности, подъемному крану. Второе, что весьма важно, данный способ позволяет делать перекрытие для помещений с нестандартными размерами. И третье – это прочность конструкции. Монолитное перекрытие значительно более прочное, нежели деревянные перекрытия, оно может переносить высокие напряжения и огнеустойчиво. Так, перекрытие из дерева в состоянии выдержать 25 минут действия огня, а монолитное – более часа.

Примечание! Монолитное перекрытие возможно сделать своими руками, однако необходим точный технологический расчет его нагрузки.

В строительстве частных объектов распространено использование монолитных перекрытий. При монтаже данного перекрытия огромную роль играет правильный расчет и применение арматуры. Толщина плиты высчитывается относительно толщины пролета и принимается в соотношении 1:30. Так, если ширина между пролетом несущих стен составляет 6 метров, то толщина монолитной плиты будет равняться 0,2 метра. Если специально уменьшать толщину бетона, то повышается расход металлопроката, если же толщина увеличивается, то расход бетона тоже становится больше.

Технология: как правильно армировать плиты

Если говорить об основных составляющих данной технологии, то традиционная схема армирования фундаментных плит выглядит так: рабочие стержни снизу плиты, рабочие стержни сверху; арматура, перераспределяющая нагрузку; подставки из катанки. Перед началом армирования важно правильно рассчитать будущую нагрузку и необходимую толщину бетона – этого требует правильная технология. Толщина перекрытия должна рассчитываться из пропорции 1:30. Это означает, что требуемую толщину бетона можно узнать, разделив длину пролета на 30, – так получится оптимальная толщина, процент погрешности – +/- 1%.

Схема армирования углов плиты.

Если толщина фундаментной плиты превышает 150 миллиметров, то в таком случае армирование необходимо совершать в два слоя, которые связываются между собой металлической проволокой. Размер ячеек не должен превышать 200х200 миллиметров, но одновременно не должен быть и меньше 150х150 миллиметров.

Если специально уменьшать толщину бетона, то заметно увеличится расход металлопроката, если возрастает толщина, то это ведет к увеличению объемов используемого бетона. Для прочности изделия применяется, как правило, арматура одного диаметра. Дополнительное армирование плиты можно выполнить, используя прутья длиной 400-1500 миллиметров.

Основная часть нагрузки находится на нижних слоях арматуры, сжимающая нагрузка давит на верхние. С этим усилием может легко справиться и бетон. Процесс армирования фундаментной монолитной плиты необходимо выполнять на всю длину изделия, стоит применять опалубку, которая является важным этапом в монтаже всей плиты. Для создания опалубки можно использовать обычные деревянные доски 50х150 миллиметров или обычную фанеру.

Очень важно надежно и прочно закрепить стойки опалубки. Этот связано с тем, что вес бетона, который используется в данной операции, может достигать 300 кг/кв.м перекрытия. Единственный элемент, без которого будет действительно сложно обойтись, – это телескопические стойки. Это очень надежный и удобный инструмент. Такая стойка способна выдержать две тонны веса, ведь доска может иметь сучки или микротрещины.

Сбор нагрузок некоторый дополнительный расчет

Сбор нагрузок и расчет прочности монолитных плит перекрытия часто сводится к сравнению двух факторов между собой:

• усилий, которые действуют в плитах;
• прочностью армированных ее сечений.

Первое в обязательном порядке должно быть меньше, чем второе.

Определение в нагруженных сечениях моментных усилий. Моментных, потому что изгибающие моменты будут определять на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения — середина пролета или, выражаясь другими словами, центр плиты.

Изгибающие моменты в квадратной плите, которая не защемлена по контуру (пример — на кирпичные стены) по каждому направлению X и Y могут определяться: Mx = My = ql^2 / 23.

Для частных случаев можно получить некоторые определенные значения:

1. Плита в плане 6х6 м — Mx = My =
2. Плита в плане 5х5 м — Mx = My =
3. Плита в плане 4х4 м — Mx = My =

При проверке прочности считается, что в сечении имеется сжатый бетон сверху, а также растянутая арматура снизу. Они способны образовать силовую пару, которая воспринимает моментное усилие, приходящее на нее.

Нюансы монолитного строительства

Все основные требования к процессу создания монолитных конструкций из железобетона – в том числе и перекрытий, изложены в своде правил 52*103*2007.

На заметку: Эти правила относятся только к конструкциям из тяжёлого бетона, заливаемым без предварительного напряжения арматуры.

Возведение монолитного каркаса здания

• При проектировании любого здания выбирается КС (конструктивная система), в которой все несущие элементы увязываются так, чтобы обеспечить строению максимальную устойчивость и прочность.
• Определяющим фактором здесь является применяемый массово строительный материал: дерево, металл, сборный или монолитный железобетон. Так как темой данной публикации является монолит, именно о нём и будем вести речь.
• Монолитное перекрытие может устраиваться и по сборным ЖБ стенам, и по каменной кладке. Тут многое зависит от типа конструктивной системы, и основные из них представлены ниже:
  1. Колонная система, где основным несущим элементом являются колонны;
  2. Стеновая система, где все нагрузки воспринимают стены;
  3. Смешанная, где нагрузки распределяются между колоннами и стенами.

Варианты конструктивных систем

На заметку: При строительстве многоэтажных зданий, перекрытия для нижних этажей нередко проектируют в одной системе, а для верхних – в другой.

Какими бывают перекрытия в монолите

Монолитные перекрытия могут быть:

• Плоскими. Их обычно проектируют для зданий с пролётами между колоннами или стенами менее 8 метров. Это обычный, наиболее часто применяемый, вариант для гражданского строительства;

Плоские перекрытия в строящейся жилой многоэтажке

• Ребристыми. Применяют при пролётах до 12 метров, чаще в промышленном строительстве.

Ребристое перекрытие в административном здании

• Кессонными. Их рекомендуется устраивать в помещениях зального типа – как производственных, так и жилых. За счёт углублений в перекрытии улучшается акустика помещений, и появляются широкие возможности для дизайна потолка.

Перекрытие кессонного типа

• Пустотными. Применяют там, где необходимо максимально снизить вес конструкции. Чаще всего это перекрытия большой площади в одноэтажных зданиях.

Вариант монолитного пустотного перекрытия

Необходимую конфигурацию перекрытие принимает за счёт использования при заливке специальных форм:

Общие требования к плитам

Главными параметрами, от которых зависит прочность и надёжность заливаемого перекрытия, являются:

1. Габариты в поперечном сечении – а именно, толщина плиты;
2. Класс применяемого бетона, который определяет его прочность на сжатие;
3. Содержание в плите продольной арматуры, количество которой определяется, исходя из длины пролётов и предполагаемых нагрузок на перекрытие.

Стандартная плита со сплошным сечением обычно имеет толщину не менее 160, но не более 250 мм. Бетон для заливки должен применяться класса В20, не ниже. Толщина всех прочих плит варьируется от 250 до 500 мм, с применением бетона класса В25.

Пустотные блоки в качестве вкладыша

Армирование

Согласно правилам, плоские плиты армируются:

1. Продольно, в два ряда — вдоль верхней и нижней плоскостей;
2. Поперечно, с распределением арматуры по всей площади и усиления в местах опирания плиты на стены или колонны;
3. На участках в концах плит должна устанавливаться арматура в виде П-образных хомутов, позволяющих произвести анкеровку концов продольных стержней.

Более подробно об армировании монолитных плит вы можете узнать из пособия по проектированию, изданным НИИЖБ в 2007г. В нём подробно излагается информация по сортаменту применяемой арматуры, её расчёту, выполнению соединений, гибке, анкеровке.

Монтаж плит перекрытия

В процессе установки такого перекрытия очень важно правильно рассчитать армирование плит перекрытия. В домашних условиях для плит перекрытия надо применять горячекатаную стальную арматуру, которая имеет класс А3. Относительно диаметра данная арматура составляет 8-14 мм, что также будет зависеть от расчетного показателя нагрузки.

Плиту армируют в два слоя. Первая сетка прокладывается в нижней части плиты, а вторая – в верхней. В середине бетона должны находиться сетки. Защитный слой, который создает опалубка, должен быть в пределах не менее 15-20 мм. При помощи вязальной проволоки происходит связывание арматуры в сетку. Размеры ячеек составляют 200 на 200 мм либо 150 на 150 мм.

В самой сетке стеклопластиковая арматура должна иметь цельный вид без наличия разрывов. Если не будет хватать длины арматуры, дополнительная арматура вяжется с нахлестом, который равен 40 диаметрам арматуры. Если происходит армирование перекрытия с помощью арматуры d – 10, тогда нужно выполнить нахлест в 400 мм. Все стыки арматуры следует располагать в шахматном порядке – в разбежку. Используя П-образное усилие, края нижней и верхней арматуры в сетках связывают между собой.

Нагрузка на железобетонную плиту идет с верхней части вниз и распределяется относительно всей площади покрытия. В результате, возникает вывод: основная рабочая арматура – нижняя, которая будет испытывать нагрузки на растяжение. Верхняя будет получать нагрузки на сжатие. Проводя инженерные расчеты, просчитывают арматурные усиления в дополнительном порядке, однако присутствуют определенные правила общего характера.

Когда производят армирование нижней сетки, дополнительная арматура прокладывается между опорами несущего типа в середине. Связывая верхнюю сетку, прокладывают соответствующие усиления над несущими опорами. В том числе надо использовать дополнительную арматуру в тех местах, где наблюдается скопление нагрузок и отверстий. Используя отдельные хлысты, прибегают к дополнительному армированию. Длина составляет от 400 до 2000 мм, все будет зависеть от ширины пролета. Нижняя сетка подвергается усилению между несущими стенами в проеме.

Также требуется усилить верхнюю сетку над стенами несущего плана. Конечно же, самостоятельное армирование плит перекрытия в тех местах, где они будут опираться на колонны, серьезно отличается от традиционного выполнения. Для данных участков необходимо в дополнительном порядке создать объемные усилия.

Бетононасос используют для заливки плиты перекрытия. В процессе надо обязательно уплотнять бетон. С этой целью чаще всего пользуются глубинным вибратором. Процедура твердения бетона сопровождается непосредственной усадкой, которая будет возрастать по мере высыхания бетона, а на поверхности образуются микротрещины. По данной причине в течение 2-3 дней, после того, как будет произведена заливка бетоном, лучше всего пролить конструкцию водой. Увлажнение лучше проводить не прямой струей, а прибегая к разбрызгиванию.

Как зависит прочность автодорожной плиты от армирования

В обозначении монолитной дорожной плиты содержится информация о допустимой нагрузке. Её в большей степени определяет именно армирование. Так, при сравнении двух похожих плит 2П30-18-30 и 2П30-18-10 можно заметить, что они изготовлены из одного типа бетона и из одинаковых по чертежам элементов — сеток (по 2 шт), каркасов (по 2 шт), отдельных стержней и монтажных петель.

Различаются только марки стали и диаметры прутьев сетки и стержней — во второй плите они меньше. Масса металла первой — 46,5 кг, второй — 37,2 кг. Но главное различие в допустимой нагрузке: для первой она составляет 30 тонн, для второй — всего 10. Разница в 9 кг веса арматуры и в классе стали меняет величину нагрузки в три раза.

Подобным же образом разнятся прочностные характеристики плит с ненапряжённой и напрягаемой арматурой.

Конкурентный способ армирования дорожных плит

Армирование монолитной дорожной плиты может производиться не стальной, а композитной арматурой. К ней относятся элементы:

1. стеклопластиковой арматуры АСП — из смесей смол и стекловолокон;
2. базальтопластиковой арматуры АБП — из смесей базальтовых волокон и смол;
3. стеклоармированной полиэтиленрефталатовой арматуры АСПЭТ;
4. углепластиковой арматуры АУП.

Преимущества композитной арматуры:

1. высокая влагостойкость и отсутствие коррозии;
2. прочность не ниже стальных аналогов;
3. доступная стоимость;
4. малый вес, низкая теплопроводность, диэлектрические свойства.

При строительстве ответственных дорог необходимы плиты, строго соответствующие нормам ГОСТ и СНиП. Чтобы избежать ошибок и рекламаций, следует покупать их только у надёжных и проверенных производителей и поставщиков — например, у нас большой выбор дорожных плит в Санкт-Петербурге.

Особенности и схема армирования

Современная технология возведения малоэтажных жилых и коммерческих зданий предусматривает заливку плит перекрытия непосредственно на их постоянном месторасположении. Это единственно возможное решение для сооружений, имеющих сложную геометрию.

Кроме того, изготавливая плиту перекрытия самостоятельно, застройщик существенно удешевляет ее стоимость и получает потолок без межплитных швов при всех прочих равных условиях: необходимой несущей способности и долговечности.

Для того чтобы указанные факторы присутствовали, перед заливкой бетона необходимо выполнить одинарное или двойное армирование плиты перекрытия, стальной либо композитной арматурой.

Обычно, чертеж армирование плиты перекрытия разрабатывается инженером-строителем строго индивидуально. При расчете армирования плиты перекрытия и составлении схемы армирования учитываются нагрузки на конструкцию, габариты пролета и места концентрации нагрузок.

Сложный участок в плане концентрации нагрузок – это касание колонн стенок и арок, соприкосновение с технологическими отверстиями, место установки камина и т.п. Поэтому здесь будет рассмотрен частный случай армирования плиты перекрытия частного дома между первым и вторым этажом. Основные этапы технологии армирования:

• Расчет толщины плиты перекрытия. Толщина перекрытия находится в прямой зависимости от наибольшей длины пролета, в метрах разделенной на 30, но не менее 150 мм. Другими словами берется самый большой размер плиты между опорами и делится на 30. Например, при длине пролета 6 м, толщина конструкции оставляет 6/30=200 мм.
• Сборка и установка опалубки.
• Подготовка к вязке каркаса. Арматурный каркас плиты перекрытия представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из верхнего армирования плиты перекрытия, нижнего армирования плиты перекрытия и дистанцирующих элементов соединенных в единое целое вязальной проволокой. Для создания пояса усиления используют арматурный прут класса A-III по ГОСТ 5781–82, диаметром 8-14 мм. Для соединения элементов в единое целое используют отожженную стальную проволоку диаметром 1-1,5 мм. Дистанцирующиеся элементы приобретаются в строительных магазинах или на сайтах компаний производителей.
• Важно! Конструкция каркаса должна располагаться в толще плиты. Выходы металлических элементов наружу не допускаются. В общем случае, наружные поверхности каркаса должны быть защищены слоем бетона толщиной не менее 1 диаметр арматуры. Для обеспечения требуемой толщины защитного слоя используют подручные материалы (кусочки деревянных планок, кусочки кирпича и т.п.) или специальные «покупные» дистанцирующие элементы.
• Вязка нижнего армирования. В общем случае шаг армирования плиты перекрытия принимается 200х200 мм. На дистанцирующие элементы, с шагом 200 мм выкладываются продольные стержни. Поверх продольных стержней с шагом 200 мм выкладывается поперечное армирование плиты перекрытия. Далее по всей площади пояса арматуры распределяются дистанцирующиеся элементы для присоединения второго пояса. Вязка прутьев и дистанцирующихся элементов производится во всех местах пересечения, по всему периметру каркаса.
• Вязка верхнего армирования. Проводится аналогично нижней конструкции. При этом созданная сетка из арматурных прутьев присоединяется к верхней части дистанцирующих элементов. Конструкция готова к заливке бетоном.

Инструмент для вязания. Для соединения прутьев и дистанцирующих элементов можно использовать: самодельный или готовый ручной крючок (цена 280-300 рублей), полуавтоматические клещи (цена 1 000 рублей), автоматический пистолет для вязки арматуры (цена 160 000 рублей) или обычные слесарные плоскогубцы.

Перечисленный инструмент обеспечивает примерно одинаковое качество вязки. Разница заключается в скорости. К примеру, автоматический пистолет ускоряет процесс вязания в 5 раз по отношению к вязанию ручным крючком или плоскогубцами.

Однако, если стоит задача изготовить одну или несколько плит перекрытия, экономически целесообразно пользоваться последними двумя вариантами ручного инструмента или взять автоматический пистолет в аренду.

Расчет напряженно-деформированного состояния плиты перекрытия

В основе большинства современных программ находится метод конечных элементов, относящийся к приближенным методам расчета. Однако, концентрируя сетку конечных элементов посредством последовательных приближений, можно прийти к точному решению. Таким образом, при определении напряженно-деформированного состояния нужно учесть силовые факторы, возникающие в плите, такие как поперечные силы, изгибающие и крутящий моменты.

Схема эксцентричности стыков элементов в узлах: 1 – жесткая вставка, С – длина жесткой вставки.

В основе расчета приближенной модели, базирующейся на методе предельного равновесия, находится ряд упрощающих гипотез:

• плита в состоянии предельного равновесия рассматривается как система плоских звеньев, которые соединены вдоль линии излома пластическими шарнирами, возникающими на опорах вдоль балок и в пролете по биссектрисам углов;
• замена упругого защемления контура между балками жестким;
• замена жесткого соединения ребер между собой упругим.

Это применяется к расчетной схеме поперечного ребра при расчете плиты перекрытия, представляющее собой балку на 2 шарнирных опорах. Возникает крутящий момент от заданной нагрузки в ребрах. По условиям равновесия узлов этот крутящий момент в продольном ребре является изгибающим для поперечного. Если соотношение размеров плиты больше чем 4, то опорный момент будет достаточно небольшим по сравнению с пролетным и им можно пренебречь.

При меньших соотношениях опорный момент в поперечном ребре становится сравнимым с пролетным моментом и заметно влияет на усилие и, соответственно, на параметры арматуры. Расчет нагрузки на ребра производят по гипотетической схеме в виде треугольников или трапеций.

Схема моделирования ребристого перекрытия или плиты (комбинированная модель): а – без жестких вставок (высота балки h), б – без жестких вставок (высота балки h1); в, г – то же, но с жесткими вставками.

Необходимо отметить ограниченность класса задач, решаемых с помощью метода предельного равновесия, так как для плит произвольного очертания остается неизвестной схема излома.

Данный метод неприемлем при различных комбинациях нагрузок и не представляет информацию о трещиностойкости плит. Это касается плит с соотношением более 3 сторон. Для балочных плит, в которых l1/l2>3 расчет производится таким образом, что на поле плиты вырезается полоса шириной 1 м вдоль короткой стороны, а расчетная схема представляет многопролетную неразрезную балку.

Рассмотрение плиты между гранями балок дает возможность уменьшить расчетные пролеты, пролетные и опорные моменты. В итоге уменьшается площадь арматуры.

Пример армирования

Если вы не имеете достаточного опыта, можно рассмотреть конкретный пример армирования плиты перекрытия. Давление на конструкцию будет оказываться вертикально вниз, и распределяться по всей площади. Верхняя часть арматурного каркаса будет принимать на себя сжимающие нагрузки, тогда как нижняя — растягивающие. Прутья должны быть уложены в опалубку и связаны между собой проволокой. Для нижней сетки используются толстые стержни.

Если плита имеет толщину в пределах от 180 до 200 мм, между сетками следует выдержать расстояние от 100 до 125 мм. Для этого можно применить фиксаторы из обрезков арматуры. Длинные прутья сгибаются в виде буквы Л и располагаются с шагом в метр.

В тех зонах, которые требуют усиления, расстояние следует сократить до 40 см. Как правило, это — места соединения с опорами, центральная часть и точки максимальной нагрузки. Читая инструкцию по армированию плиты перекрытия dwg-формата, вы сможете узнать, что под нижнюю сетку следует залить 25-см слой бетона. Для выдержки этого размера под арматурные узлы необходимо выложить пластиковые подставки, которые можно найти в строительном магазине. Их иногда заменяет деревянными брусками, укрепляемыми к основанию опалубки с помощью саморезов. Верхняя сетка каркаса заливается таким же слоем.

Схема армирования монолитной плиты

Схема армирования плиты позволяет получить наглядную картинку расположения всех элементов конструкции. Чертеж содержит параметры размещения верхнего и нижнего пояса системы и расстояние, которое образуется между ними, проектную толщину слоя бетона, шаг армирования и прочие значения. Пространственные схемы дополнительно отображают расположение телескопических стоек, опалубки и ригелей.

Расчетная схема армирования зависит от типа и профиля плиты: балочная, плоская, пустотная, ребристая и т. д:

• Для плит балочного типа (опора реализуется на три стены, нагрузка происходит преимущественно в одном направлении сверху-вниз, например, в межэтажных перекрытиях), размером до м используется однопролетное армирование и сплошной профиль заливки;
• Для плит с большими пролетами, опирающимися на колонны, подходит многопролетное армирование (обычно двухслойное). Перед работой проводится расчет по нагрузке.

Если необходимо провести надежное армирование плиты перекрытия (СНиП), нагрузка рассчитывается так:

• полезная (оснащение дома и пр.) – 200 кг/м²;
• от перегородок – 150 кг/м²;
• от пола – 100 кг/м².

Таким образом, средняя нагрузка для жилого дома составит 450 кг/м², то есть плита перекрытия должна выдерживать именно эту нагрузку, желательно немного большее 500 кг/м².

Разработку сложных схем целесообразно доверять профессиональным проектировщикам, которые предоставят на армирование монолитной плиты перекрытия чертеж и чертеж в разрезе.

Разновидности перекрытий

Горизонтальные плиты перекрытия главным образом необходимы для обеспечения разделения этажей конструкции. При этом одна сторона такой платформы служит полом для одного этажа, а другая — потолком. Перекрытия классифицируются по назначению:

• Цокольные. Такие плиты отделяют первый этаж здания от подвала.
• Межэтажные. Данные платформы перекрытия разделяют этажи здания на различные уровни.
• Чердачные. Плиты перекрытия в этом случае отделяют то пространство, которое располагается под кровлей здания и остальную жилую часть здания.

Кроме того, плиты перекрытия имеют отличия еще и в зависимости от технологии изготовления:

• Монолитные. Такие платформы отливаются прямо в месте их расположения и установки. Их особенностью является армировка стальными прутьями.
• Сборные. Такие конструкции производятся на заводе, установка их осуществляется посредством использования отдельных элементов.
• Сборно-монолитные. Особенностью конструкции является структура, которая состоит из пустых внутри блоков и облегченного варианта балок из металла.

Армирование монолитных плит следует проводить в домах, которые выстроены из кирпича или бетонных блоках ячеистого типа.

Какие материалы используются?

Кроме всего прочего, нужно побеспокоиться о том, чтобы правильно подобрать материал, который можно использовать. Для изготовления плиты перекрытия, как было сказано выше, предпочтительнее применять цемент марки 200 и выше. Поскольку как раз этот цемент характеризуется наиболее высокой степенью прочности – показателем, который в особенности имеет значение в приведенном случае. Как-никак масса панели равняется ориентировочно 500 кг/м2.

В роли арматуры для плиты применяются в основном металлические прутки класса А500С. Горячекатанный арматурный прокат периодического профиля. Диаметр прутков устанавливает осуществленный в разработанном плане расчет. Как правило, диаметр прутьев для перекрытия находится в границах 8–16 миллиметров.

Ввиду того что монолитное перекрытие главным образом работает на излом, базисной является конкретно нижележащая арматура, которая вытягивается при эксплуатации. Для ее создания в отдельных эпизодах применяются прутья с большим сечением, чем для верхнего слоя. В зонах сопряжения панелей с опорами положение немножко иное. Тут на верхние прутки аналогично воздействуют внушительные нагрузки, в связи с этим ее в дополнение усиливают. Когда плита базируется на колоннах или между опорами, имеющими довольно-таки большие пролеты, применяется арматура, располагаемая в поперечном направлении армируемой конструкции, класс которой А240С либо А240 (строительная арматура с гладкой поверхностью).