Как сделать расчет перекрытия из монолитного бетона по профлисту правила, формулы и советы

В настоящее время все больше частных застройщиков выбирают в качестве перекрытий монолитные плиты с несъемной опалубкой из профнастила.

Подобное решение является особенно удачным для домов со сложной планировкой, нестандартными пролетами и большим числом технологических проемов.

Преимущества этой конструкции сегодня бесспорны. Кроме того, она выполняет роль дополнительной армоконструкции, не давая бетонному раствору растекаться при заполнении ребер жесткости, что в целом значительно повышает прочностные свойства железобетонной конструкции.

Зачем это необходимо делать?

Все перекрытия относятся к несущим конструкциям, поэтому прочностные характеристики влияют на работоспособность всего строительного объекта. Они принимают на себя нагрузки, возникающие при эксплуатации строения.

Их подразделяют на постоянные, в которые входит весовая нагрузка перекрытия и временные, возникающие в процессе обслуживания дома: мебель, оборудование и проживающие люди.

Если конструкция не сможет нести вышеперечисленные нагрузки, она начнет прогибаться сверх установленного нормативом размера, а если процесс не стабилизируется, произойдут разрушения не только перекрытий, но и стен дома.

Поэтому монтажные работы по установке такого монолитного сооружения начинают с расчета, который проводится в рамках проектирования строительного объекта с соблюдением всех нормативных актов:

• СНиП 2.03.01-84.
• СНиП II-2381.
• Рекомендации по проектированию монолитных ЖБ перекрытий со стальным профилированным настилом.

Расчет данной конструкции базируется на определении допустимых нагрузок и максимального прогиба плиты, зависящих, от ее веса и размера.

По полученным предельным показателям определяют размеры несущих балок, толщину конструкции и площадь сечение армирования.

На самом деле этот расчет является довольно сложным, трудоемким и ответственным. Перекрытия не допускают даже малейших ошибок, в связи, с чем современные проектировщики выполняют его с применением серьезных строительных программ, особенно для многоэтажных зданий.

Какие характеристики следует учитывать?

Начинают с точных замеров характеристик площади перекрытия. Далее предварительно устанавливают его толщину, параметры профлиста, размер несущих балок и их количество. После этого выполняют сбор нагрузок на плиту: постоянных и временных.

На выбор межбалочного расстояния влияет размер глубины гофры, ее увеличение вызывает рост объема заливаемого бетона. Поэтому потребуется чаще устанавливать балки. Специалисты подтверждают, что для 3-х метрового пролета потребуется профлист с толщиной не ниже 1 мм.

Внимание! Размеры арматуры и ширину перекрытия выбирают на основании расчетов нагрузки на нее. Толщина плиты будет зависеть длины пролета и принимается от 80 до 250 мм.

Рекомендации по выбору профлиста для создания безопалубочного монолитного перекрытия:

1. Наиболее предпочтительная марка металлопрофиля Н57/Н60/Н75/Н114, придающие покрытию вспомогательные ребра жесткости с высочайшими армирующими возможностями, которые гарантируют ей высокую прочность при наименьшей толщине, поскольку вес монолитной плиты снижается, что разгружает несущие стены и фундамент дома.
2. Толщину металлопрофиля принимают от 0,6 до 1,1 мм. Чем выше, тем прочнее конструкция, наиболее часто застройщики приобретают листы 0,9 мм и с волной 60 мм.
3. Также нужно правильно подобрать защитное покрытие. Наиболее надежные в эксплуатации листы с покрытием «пурал» со сроком эксплуатации выше 40 лет, устойчивые к температурным скачкам, химическим и механическим воздействиям.

При устройстве монолитного перекрытия используют листы без малейших дефектов, они не должны лопаться при сгибании, а напротив быстро восстанавливать свою форму.

Методики подсчета

Существует две методики определения допустимых размеров ЖБ плиты по профнастилу.

1. 

   При выполнении первой характеристику конструкционных элементов плиты задают предварительно: толщина плиты, номер двутавра, шаг несущих балок и параметры арматуры, после чего выполняют расчет на допустимость этих элементов к несению нагрузки.

   Таких расчетов может быть несколько, каждый раз расчетчик принимает новый типоразмеры конструкции, пока они не будут соответствовать минимально необходимым показателям.

2. Вторая методика менее продолжительная, расчет начинают с размеров плана перекрытия, затем принимают шаг балок и толщину перекрытия, собирают нагрузки и выполняют расчет конструкции с определением минимального сечения армирования и шага арматуры в сетке.

   Если необходимо, корректируют шаг балок и толщину перекрытия, пока не будут получены наиболее экономичные показатели.

Для примера можно взять помещение в плане 3,0210,64 м. Временная нагрузка принимается согласно требованиям базового СНиП 2.01.07, изданного 1985 года равной 150 кг/м2. Характеристики плиты по сопротивлению бетона Rb = 7,71 МПа и арматуры Rs = 366 МПа берутся по таблице СНиП 2.03.01, изданного 1984 года.

Число балок принимается 6 шт. с расстоянием между ними:

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 м2 монолитной конструкции. Постоянная нагрузка, рассчитывается по формуле:

qр=qн x К, кг/м2

в том числе:

• собственный вес монолитной конструкции: 200 x 1.2 = 240;
• от стяжки 60 мм: 1101.2 = 132;
• от перегородки: 3001.2 = 360.

Временная нагрузка:

• 1501.3 = 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 = 100022/11 = 363 кг.м

Для среднего пролета плиты:

М = qн x L 2 /8=100022/8 = 500 кг.м

Поскольку плита имеет толщину менее 150 мм, допускается выполнять только нижнее армирование при соблюдении условий: m <= R. Поскольку предпочтительнее применять арматуру АIII, находят по таблицам для бетона В15 значение 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 ?m = 0,320 ниже нормативного показателя ?R = 0,440.

Из таблиц находят данные по ? = 0,800 при ?m = 0,320.

Теперь можно установить площадь сечения арматурной сетки:

Аs = М/(Rs• ?•h0 ) = 500/(36500000•0,800•0,046) = 0,0003805 м2 = 3,80 см2.

Согласно таблице принимают арматуру 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.

Возможные ошибки и сложности, их последствия

Монолитная плита перекрытия на профнастиле не прощает ни одной ошибки в процессе расчетов. Иначе здание окажется под угрозой разрушения. Это объясняется тем фактом, что нагрузки по балкам передаются на несущие стенки и фундамент.

Основные ошибки, которые допускаются застройщиками железобетонных перекрытий на профлистах:

• выполнен неправильно сбор нагрузок;
• неправильно выбрана марка металлопрофиля;
• использована арматура с низким сечением;
• толщина конструкции не соответствует предельному требованию по прогибу;
• неправильно принят межбалочный шаг и пролет балки;
• малое сечение арматуры, которое не способно обеспечить прочность конструкции.

Важно! Для установки несущих опор желательно применять круглые либо квадратные контуры, а в качестве несущих балок – двутавры либо швеллеры.

Безбалочные варианты монолитных плит применяются исключительно в малоэтажном домостроительстве, профнастил в этом случае обязан иметь большие ребра жесткости свыше 20 мм, например, как у марок НС 35/100.

Заключение

Монолитные перекрытия по металлопрофилю обладают неоспоримыми преимуществами. Они передают свою нагрузку на балки, а вот на стенках, наоборот, они снижаются.

Когда строится массивная коробка на ленточном фундаменте, заводские тяжелые перекрытия приводят к значительной стоимости стройматериалов. При применении профнастила достаточно будет установить колонный фундамент, что сохранит не только личные сбережения, но и существенно сократит время строительства.

Застройщик, который выбрал такую конструкцию, должен помнить, что монолитный профнастил не терпит никаких ошибок. Поэтому нужно предварительно нужно в точности выполнить все расчеты, а при любых сомнениях, лучше обратится к специалистам.