Схема обрамления проема в монолитном перекрытии. Монтаж проема в перекрытии

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?

1. Невозможность доставки/монтажа сборных железобетонных плит. При условии осознанного отказа от других вариантов (деревянное, облегченное Terriva и т.п.).
2. 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.
3. 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.
4. 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:

1. Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
2. Вес конструкции пола 150 кг/м2.
3. 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

При перепланировках с объединением помещений по вертикали, а также при монтаже коммуникаций между этажами возникает необходимость устройства и усиления проемов в перекрытиях .

Данный вид работ относится к потенциально опасным для конструкций дома и проживания в нем, поэтому он требует разработки и согласования проектной документации на основании технического заключения о возможности проведения перепланировки.

Все работы по демонтажу и последующему усилению проема в плите перекрытия должны проводиться только квалифицированными специалистами, имеющими в строительстве.

Как сделать проем в перекрытии?

При организации проемов в перекрытиях следует использовать специальную технику, не передающую ударные вибрации и колебания на бетон. Использование профессиональных позволяет избежать образования трещин, которые возникают при работе с отбойными молотками и перфораторами.

Для резки перекрытий обычно применяется универсальный швонарезчик. Этот аппарат состоит из рамы с тележкой и двигателя с ременной передачей, который вращает режущий диск с заданной скоростью. Он обладает изменяемой глубиной реза и не нуждается в закреплении на специальных направляющих. В качестве рабочей поверхности в швонарезчике используется диск с напылением сегментов из технических алмазов.

Иногда проем в перекрытии делается другим способом - его при помощи алмазных коронок большого диаметра.

Обычно сам процесс демонтажа происходит так: размеченный проем удаляют небольшими частями, аккуратно опуская каждую лебедкой со стальным тросом на мешки или шины. В некоторых случаях требуемый участок удаляется целиком.

При изготовлении проемов в перекрытиях обязательно требуется усиление металлоконструкциями согласно проекту, чтобы компенсировать снижение их прочности и увеличение нагрузки на них.

Усиление проемов в перекрытиях

Перед началом демонтажных работ на перекрытии оно разгружается при помощи временных поддерживающих опор.

При усилении небольшого проема в монолитной ж/б плите используется обрамление швеллером по периметру. Металл приваривается к арматуре, торчащей из перекрытия и зачеканивается раствором.

При усилении проема большого размера применяются металлические подпорки, крепящиеся к нижним несущим стенам (швеллера, двутавры или уголки). Монтируется такая конструкция до начала резки отверстия. На кирпичные стены балки усиления заводятся двумя концами в проштробленные пазы, а к монолитным крепятся специальными замками. Промежуток между металлическими элементами и перекрытием зачеканивается раствором.

Если к несущим стенам по какой-то причине не удается прикрепить металлоконструкции, под затрагиваемое перекрытие устанавливаются постоянные колонны.

При усилении небольшого проема в панельных перекрытиях швеллер или другой вид профиля подводится снизу и соединяет плиту с проемом с нетронутыми плитами. Сверху укладывается еще одна металлическая перемычка и стягивается шпильками с нижней.

Пример проема в перекрытии:

Технология армирования проемов в монолитных железобетонных плитах в отечественной нормативной документации освещена достаточно скупо. В пособии по проектирванию "Армирование элементов монолитных железобетонных зданий" (Москва, 2007) в разделе Армирование в местах отверстий сказано: Отверстия значительных размеров (более или равные 300 мм) в монолитных железобетонных стенах и плитах должны окаймляться дополнительной арматурой сечением не менее сечения рабочей арматуры (того же направления), которая требуется по расчету плиты как сплошной. Отверстия до 300 мм специальными стержнями не окаймляют. Вязаная рабочая и распределительная арматура вокруг таких отверстий сгущается - два крайних стержня ставятся с промежутком 50 мм. При армировании плиты сварными сетками отверстия до 300 мм в арматуре рекомендуется вырезать по месту, при этом разрезанные стержни целесообразно отгибать в тело плиты.

В Руководстве по проектированию железобетонных конструкций с безбалочными перекрытиями (Москва, 1979) в п. 3.13. сказано: Одиночные отверстия с максимальным размером до 700 мм устраиваются в перекрытии без местного утолщения плиты. Ослабление плиты отверстием следует компенсировать дополнительно укладываемой вдоль краев отверстия арматурой. Если к краю плиты, примыкающему к отверстию, приложены сосредоточенные силы, а также в случаях, когда сборная плита существенно ослаблена отверстиями (на 50 % и более), рекомендуется усиливать плиты вдоль краев отверстий жесткой арматурой или предусматривать утолщение плит, или окаймлять отверстия ребрами. Жесткость окаймляющих ребер должна быть не менее жесткости сечения участка плиты, занятого отверстием. Утолщение (усиление) части пяты, примыкающей к отверстию, рекомендуется выполнять из условия равенства жесткостей сечения, ослабленного отверстием, и без учета ослабления. При прямоугольных отверстиях по углам этих отверстий в плите следует укладывать по 2 - 4 арматурных стержня диаметром 10 - 14 мм, располагая их в плане под углом 45° к сторонам отверстия.

Требование косвенного армирования углов проемов для восприятия продолных нарузок в плитах и предупреждения образования трещин содержится в руководстве по проектированию железобетонных изделий (S. N. Sinha Handbook of Reinforced Concrete Design, 2008. Также косвенному армированию подлежат и круглые проемы в плитах.

В зарубежной нормативной документации (шведские строительные нормы ВВК 04, польские строительные нормы PN-B-03264) приводятся следующие требования к армированию отверстий и проемов в монолитных железобетонных плитах:
Отверстия и проемы диаметром (стороной) 150 мм и менее не требуют усиления. Отверстия от 150 до 450 мм требуют усиления П-образными хомутами (поперечной арматурой) по периметру проема, соедияющие два слоя армирования. В зарубежных источниках длина хомутов определяется как три толщины плиты, а в отечественных как две толщины плиты (СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003, пункт 10.4.9). Отверстия (проемы диаметром) (строной) 450 мм до 900 мм - требуют обрамления проема двойной сгущенной арматурой по периметру и укладкой косвенной угловой сдвоенной арматуры. Отверсти или проемы со стороной более 90 см требуют усиления плиты внутренними скрытыми балками, либо подпорными балками.
Максимальный размер проема по разным источникам может составлять до 1/4 наибольшей стороны плиты, либо не более 1/3 наименьшей строны плиты. Минимально допустимая толщина