Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Расчет плиты перекрытия опертой по контуру: Расчет железобетонной плиты перекрытия, опертой по контуру

Содержание

9.2. Расчет и конструирование плит, опертых по контуру

Плиты, опертые по
контуру, армируют плоскими сварными
сетками с рабочей арматурой в обоих
направ­лениях. Поскольку изгибающие
моменты в пролете, при­ближаясь к
опоре, уменьшаются, количество стержней
в приопорных полосах уменьшают. С этой
целью в про­лете по низу плиты укладывают
две сетки разных размеров, обычно с
одинаковой площадью сечения армату­ры.
Меньшую сетку не доводят до опоры на
расстояние:

l/4
— в плитах, неразрезных и закрепленных
на опоре,

l/4
— в плитах, свободно опертых, где l
меньшая сторона опорного контура.

Сетки
укладывают в пролете в два слоя во
взаимно перпенди­кулярном направлении.
Монтажные
стержни сеток не стыкуются.

Надопорная
арматура неразрезных многопролетных
плит, опертых по контуру, при плоских
сетках в пролете конструируется
аналогично надопорной арматуре балоч­ных
плит. Армирование может осуществляться
также с применением типовых рулонных
сеток с продольной рабочей арматурой,
раскатываемых во взаимно перпендикулярном
направлении (рис. 9.3).

В
первом пролете многопролетных плит
изгибающий
момент
больше, чем в средних, поэтому поверх
основных
сеток
укладывают дополнительные рулонные
сетки
или
дополнительные плоские сетки.

Таблица 9.1

Соотношения между
расчетными моментами в плитах, опертых
по контуру

l2/l1

M2/M1

MΙ
/M
1
и
M
ΙM1

MΙΙ
/M
1
и
M
ΙΙM1

1-1,5

1,5-2

0,2-1

0,15-0,5

1,3-2,5

1-2

1,3-2,5

0,2-0,75

Если плита имеет
один или несколько свободно опер­тых
краев, то соответствующие опорные
моменты принимают равными нулю.

1 –
колонна; 2
– плита;
3

балка; 4
– ребра;
5 – пролетная
рулонная сетка; 6
– над-опорная
сетка углов плиты

Рис.
9.3. Конструктивное
решение ребристых перекрытий с плитами
опертыми по контуру (а,
б, в), армирование
плит плоскими (г) и рулонными (д)
сетками,
а также схемы нагружения балок (е)

Расчетные
пролеты l1
и l2
принимают равными рас­стоянию (в
свету) между балками или расстоянию от
оси опоры на стене до грани балки (при
свободном опи­сании).

В плитах, окаймленных
по всему контуру монолит­но-связанными
с ним балками, в предельном равновесии
возникают распоры, повышающие их несущую
способ­ность. Поэтому при подборе
сечений арматуры плит из­гибающие
моменты, определенные расчетом, следует
уменьшить на 10…20%.

Сечение арматуры
плит подбирают как для прямо­угольных
сечений. Рабочую арматуру в направлении
меньшего пролета располагают ниже
арматуры, идущей в направлении большего
пролета. В соответствии с та­ким
расположением арматуры рабочая высота
сечения плиты для каждого направления
различна и будет отли­чаться на размер
диаметра арматуры.

9.3. Расчет и конструирование балок

Нагрузка
от плиты на балки передается по грузовым
площадям в виде треугольников или
трапеций (рис. 9.4).

Рис.9.4. Расчетные
схемы и армирование балок ребристых
перекрытий с плитами опертыми по контуру

Для
определения этой нагрузки проводят
биссектри­сы углов панели до их
пересечения.
Про­изведение
нагрузки

(на
1 м2)
на соответствующую грузовую площадь
даст полную нагрузку на пролет балки.
загружённой с двух сторон
панелями:

Для балки пролетом
l1:

(9.1)

Для балки пролетом
l2:

(9.2.)

Кроме
того, следует учесть равномерно
распределен­ную нагрузку от собственного
веса балки и части пере­крытия с
временной нагрузкой на ней, определяемой
по грузовой полосе, равной ширине балки.

Расчетные пролеты
балок принимают равными рас­стоянию
в свету между колоннами или расстоянию
от оси опоры на стене (при свободном
опнрании) до грани первой колонны. Для
упрощения принимают расчетный пролет
балки равным пролету плиты в свету между
реб­рами (с некоторой погрешностью в
сторону увеличения расчетного пролета
балки).

Порядок подбора
сечения и принцип армирования балки
такие же, как главной балки ребристого
пере­крытия с балочными плитами. На
опорах балки арми­руют седловидными
каркасами, что поз­воляет осуществить
независимое армирование в пересе­чениях
на колоннах.

Лекция
10.

БАЛОЧНЫЕ
СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ

Расчет монолитной плиты перекрытия пример

Частные строители в процессе возведения своего дома часто сталкиваются с вопросом: когда необходимо произвести расчет монолитной железобетонной плиты перекрытия, лежащей на 4 несущих стенах, а значит, опертой по контуру? Так, при расчете монолитной плиты, имеющей квадратную форму, можно взять в расчет следующие данные. Кирпичные стены, возведенные из полнотелого кирпича, будут иметь толщину 510 мм. Такие стены образуют замкнутое пространство, размеры которого равны 5х5 м, на основания стен будет опираться железобетонное изделие, а вот опорные площадки по ширине будут равны 250 мм. Так, размер монолитного перекрытия будет равен 5.5х5.5 м. Расчетные пролеты l1 = l2 = 5 м.

Схема армирования монолитного перекрытия.

Кроме собственного веса, который прямо зависит от высоты плиты монолитного типа, изделие должно выдерживать еще некоторую расчетную нагрузку.

Схема монолитного перекрытия по профнастилу.

Отлично, когда данная нагрузка уже известна заранее. Например, по плите, высота которой равна 15 сантиметрам, будет производиться выравнивающая стяжка на основе цемента, толщина стяжки при этом равна 5 сантиметрам, на поверхность стяжки будет укладываться ламинат, его толщина равна 8 миллиметрам, а финишное напольное покрытие будет удерживать мебель, расставленную вдоль стен. Общий вес мебели при этом равен 2000 килограммов вместе со всем содержимым. Предполагается также, что помещение иногда будет умещать стол, вес которого равен 200 кг (вместе с закуской и выпивкой). Стол будет умещать 10 человек, общий вес которых равен 1200 кг, включая стулья. Но такое предусмотреть чрезвычайно сложно, поэтому в процессе расчетов используют статистические данные и теорию вероятности. Как правило, расчет плиты монолитного типа жилого дома производят на распределенную нагрузку по формуле qв = 400 кг/кв.м. Данная нагрузка предполагает стяжку, мебель, напольное покрытие, людей и прочее.

Эта нагрузка условно может считаться временной, т. к. после строительства могут осуществляться перепланировки, ремонты и прочее, при этом одна из частей нагрузки считается длительной, другая – кратковременной. По той причине, что соотношения кратковременной и длительной нагрузок неизвестны, для упрощения процесса расчетов можно считать всю нагрузку временной.

Добавка в бетон для гидроизоляции.
Монтаж сборно монолитного перекрытия.
Цементный раствор: пропорции. Подробнее>>

Определение параметров плиты

Схема сборной плиты перекрытия.

По причине, что высота монолитной плиты остается неизвестной, ее можно принять за h, этот показатель будет равен 15 см, в этом случае нагрузка от своего веса плиты перекрытия будет приблизительно равна 375 кг/кв.м = qп = 0.15х2500. Приблизителен этот показатель по той причине, что точный вес 1 квадратного метра плиты будет зависеть не только от диаметра и количества примененной арматуры, но и от породы и размеров мелкого и крупного наполнителей, которые входят в состав бетона. Будут иметь значение и качество уплотнения, а также другие факторы. Уровень данной нагрузки будет постоянным, изменить его смогут лишь антигравитационные технологии, но таковых на сегодняшний день нет. Таким образом можно определить суммарную распределенную нагрузку, оказываемую на плиту. Расчет: q = qп + qв = 375 +400 = 775 кг/м2.

Схема монолитной плиты перекрытия.

В процессе расчета следует взять во внимание, что для плиты перекрытия будет использован бетон, который относится к классу В20. Этот материал обладает расчетным сопротивлением сжатию Rb = 11.5 МПа или 117 кгс/см2. Будет применена и арматура, относящаяся к классу AIII. Ее расчетное сопротивление растяжению равно Rs = 355 МПа или 3600 кгс/см2.

При определении максимального уровня изгибающего момента следует учесть, что в том случае, если бы изделие в данном примере опиралось лишь на пару стен, то его можно было бы рассмотреть в качестве балки на 2-х шарнирных опорах (ширина опорных площадок на данный момент не учитывается), при всем при этом ширина балки принимается как b = 1 м, что необходимо для удобства производимых расчетов.

Расчет максимального изгибающего момента

Схема расчета монолитного перекрытия.

В вышеописанном случае изделие опирается на все стены, а это означает, что рассматривать лишь поперечное сечение балки по отношению к оси х будет недостаточно, так как можно рассматривать плиту, которую отражает пример, так же как балку по отношению к оси z. Таким образом, растягивающие и сжимающие напряжения окажутся не в единой плоскости, нормальной к х, а сразу в 2-х плоскостях. Если производить расчет балки с шарнирными опорами с пролетом l1 по отношению к оси х, тогда получится, что на балку будет действовать изгибающий момент m1 = q1l12/8. При всем при этом на балку с пролетом l2 будет действовать такой же момент m2, т. к. пролеты, которые отображает пример, равны. Однако расчетная нагрузка одна: q = q1 + q2, а если плита перекрытия имеет квадратную форму, то можно допустить, что: q1 = q2 = 0.5q, тогда m1 = m2 = q1l12/8 = ql12/16 = ql22/16. Это значит, что арматура, которая укладывается параллельно оси х, и арматура, укладываемая параллельно z, может быть рассчитана на идентичный изгибающий момент, при этом момент окажется в 2 раза меньше, чем для той плиты, которая опирается только на 2 стены.

Схема кровли профнастилом.

Так, уровень максимального расчета изгибающего момента окажется равен: Ма = 775 х 52/16 = 1219.94 кгс.м. Но такое значение может быть использовано лишь при расчете арматуры. По той причине что на поверхность бетона станет действовать сжимающие напряжения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то значение изгибающего момента, применимое для бетона, следующее: Мб = (m12 + m22)0.5 = Mа√2 = 1219.94.1.4142 = 1725.25 кгс.м. Так как в процессе расчета, который предполагает данный пример, необходимо какое-то одно значение момента, можно взять во внимание среднее расчетное значение между моментом для бетона и арматуры: М = (Ма + Мб)/2 = 1.207Ма = 1472.6 кгс.м. Следует брать во внимание, что при отрицании такого предположения можно рассчитать арматуру по моменту, который действует на бетон.

Сечение арматуры

Схема перекрытия по профлисту.

Данный пример расчета монолитной плиты предполагает определение сечения арматуры в продольном и в поперечном направлениях. В момент использования какой бы то ни было методики следует помнить о высоте расположения арматуры, которая может быть разной. Так, для арматуры, которая располагается параллельно оси х, предварительно можно принять h01 = 13 см, а вот арматура, располагаемая параллельно оси z, предполагает принятие h02 = 11 см. Такой вариант верен, так как диаметр арматуры пока неизвестен. Расчет по старой методике проиллюстрирован в ИЗОБРАЖЕНИИ 2. А вот используя вспомогательную таблицу, которую вы увидите на ИЗОБРАЖЕНИИ 3, можно найти в процессе расчета: η1 = 0.961 и ξ1 = 0.077. η2 = 0.945 и ξ2 = 0.11.

Схема примера несъемной опалубки.

В таблице указаны данные, необходимые в ходе расчета изгибаемого элемента прямоугольного сечения. Элементы при этом армированы одиночной арматурой. А как производится расчет требуемой площади сечения арматуры, можно увидеть на ИЗОБРАЖЕНИИ 4. Если для унификации принять продольную, а также поперечную арматуру, диаметр которой будет равен 10 мм, пересчитав показатель сечения поперечной арматуры, приняв во внимание h02 = 12 см, мы получим то, что вы сможете увидеть, взглянув на ИЗОБРАЖЕНИЕ 5. Таким образом, для армирования одного погонного метра можно применить 5 стержней поперечной арматуры и столько же продольной. В конечном итоге получится сетка, которая имеет ячейки 200х200 мм. Арматура для одного погонного метра будет иметь площадь сечения, равную 3.93х2 = 7.86 см2. Это один пример подбора сечения арматуры, а вот расчет удобно будет производить, используя ИЗОБРАЖЕНИЕ 6.

Все изделие предполагает использование 50 стержней, длина которых может варьироваться в пределах от 5.2 до 5.4 метра. Учитывая то, что в верхней части сечение арматуры имеет хороший запас, можно уменьшить число стержней до 4, которые расположены в нижнем слое, площадь сечения арматуры в этом случае окажется равна 3.14 см2 либо 15.7 см2 по длине плиты.

Основные параметры

Схема расчета бетона на фундамент.

Вышеприведенный расчет был простым, но, чтобы уменьшить количество арматуры, его следует усложнить, т. к максимальный изгибающий момент будет действовать лишь в центральной части плиты. Момент в местах приближения к опорам-стенам стремится к нулю, следовательно, остальные метры, исключая центральные, можно армировать, используя арматуру, которая имеет меньший диаметр. А вот размер ячеек для арматуры, которая имеет диаметр, равный 10 мм, увеличивать не следует, так как распределенная нагрузка на плиту перекрытия считается условной.

Следует помнить, что существующие способы расчета монолитной плиты перекрытия, которая опирается по контуру, в условиях панельных построек предполагают применение дополнительного коэффициента, который будет учитывать пространственную работу изделия, ведь воздействие нагрузки заставит плиту прогибаться, что предполагает концентрированное применение арматуры в центральной части плиты. Использование подобного коэффициента позволяет максимум на 10 процентов уменьшить сечение арматуры. Но для железобетонных плит, которые изготавливаются не в стенах завода, а в условиях стройплощадки, применение дополнительного коэффициента не обязательно. Прежде всего это обусловлено необходимостью дополнительных расчетов на раскрытие возможных трещин, на прогиб, на уровень минимального армирования. Более того, чем большее количество арматуры имеет плита, тем меньше окажется прогиб в центре и тем проще его можно устранить либо замаскировать в процессе финишной отделки.

Так, если использовать рекомендации, которые предполагают расчет сборной сплошной плиты перекрытия общественных и жилых зданий, тогда площадь сечения арматуры, которая принадлежит к нижнему слою, по длине плиты окажется равна примерно А01 = 9.5 см2 , что примерно в 1.6 раза меньше полученного в данном расчете результата, но в этом случае необходимо помнить, что максимальная концентрация арматуры должна оказаться посредине пролета, поэтому разделить полученную цифру на 5 м длины не допустимо. Однако это значение площади сечения позволяет приблизительно оценить, какое количество арматуры можно сэкономить после проведения расчетов.

Расчет прямоугольной плиты

Схема монолитного перекрытия своими руками.

Данный пример для упрощения расчетов предполагает использование всех параметров, кроме ширины и длины помещения, таких же как в первом примере. Бесспорно, моменты, которые действуют относительно оси х и z в прямоугольных плитах перекрытия, не равны. И чем больше окажется разница между шириной и длиной помещения, тем больше плита перекрытия станет напоминать балку, размещенную на шарнирных опорах, а в момент достижения определенного значения уровень влияния поперечной арматуры будет почти неизменным.

Существующие экспериментальные данные и опыт, полученный при проектировании, показывают, что при соотношении λ = l2 / l1 > 3 показатель поперечного момента окажется в 5 раз меньше продольного. А в случае когда λ ≤ 3, определить соотношение моментов допустимо, используя эмпирический график, который проиллюстрирован на ИЗОБРАЖЕНИИ 7, где можно проследить зависимость моментов от λ. Под единицей подразумеваются плиты монолитного типа с контурным шарнирным опиранием, двойка предполагает плиты с трехсторонним шарнирным опиранием. График изображает пунктир, который показывает допустимые нижние пределы в процессе подбора арматуры, а в скобках указаны значения λ, что применимо для плит с трехсторонним опиранием. При этом λ < 0,5 m = λ, нижние пределы m = λ/2. Но в этом случае интерес представляет лишь кривая №1, которая отображает теоретические значения. На ней можно видеть подтверждение предположения, что уровень соотношения моментов равен 1 для плиты квадратной формы, по ней можно определить уровень моментов для остальных соотношений ширины и длины.

Формулы и коэффициенты

Схема монтажа перекрытия.

Так, для расчета плиты перекрытия монолитного типа используется помещение, которое имеет длину, равную 8 м, и ширину, равную 5 м. Следовательно, расчетные пролеты окажутся равны l2 = 8 м и l1 = 5 м. При этом λ = 8/5 = 1.6, уровень соотношения моментов равен m2/m1 = 0.49, а вот m2 = 0.49m1. По причине, что общий момент равняется M = m1 + m2, то M = m1 +0.49m1 или m1 = M/1.49, общий момент следует определять по короткой стороне, что обусловлено разумностью решения: Ма = ql12/8 = 775 х 52 / 8 = 2421.875 кгс.м. Дальнейший расчет приведен на ИЗОБРАЖЕНИИ 8.

Так, для армирования одного погонного метра плиты перекрытия следует применить 5 стержней арматуры, диаметр арматуры в этом случае будет равен 10 мм, при этом длина может варьироваться до 5.4 м, а начальный предел может быть равен 5.2 м. Показатель площади сечения продольной арматуры для одного погонного метра равняется 3.93 см2. Поперечное армирование допускает использование 4 стержней. Диаметр арматуры плиты при этом равен 8 мм, максимальная длина равна 8.4 м, при начальном значении в 8.2 м. Сечение поперечной арматуры имеет площадь, равную 2.01 см2, что необходимо для одного погонного метра.

Стоит помнить, что приведенный расчет плиты перекрытия можно считать упрощенным вариантом. При желании, уменьшив сечение используемой арматуры и изменив класс бетона либо и вовсе высоту плиты, можно уменьшить нагрузку, рассмотрев разные варианты загрузки плиты. Вычисления позволят понять, даст ли это какой-то эффект.

Схема строительства дома.

Так, для простоты расчета плиты перекрытия в примере не было учтено влияние площадок, выступающих в качестве опор, а вот если на данные участки сверху станут опираться стены, приближая таким образом плиту к защемлению, тогда при более значительной массе стен данная нагрузка должна быть учтена, это применимо в случае, когда ширина данных опорных участков окажется больше 1/2 ширины стены. В случае когда показатель ширины опорных участков окажется меньше или будет равен 1/2 ширине стены, тогда будет необходим дополнительный расчет стены на прочность. Но даже в этом случае вероятность, что на опорные участки не станет передаваться нагрузка от массы стены, окажется велика.

Пример варианта при конкретной ширине плиты

Возьмем за основу ширину опорных областей плиты, равную 370 мм, что применимо для кирпичных стен, имеющих ширину в 510 мм. Этот вариант расчета предполагает высокую вероятность передачи на опорную область плиты нагрузки от стены. Так, если плита будет удерживать стены, ширина которых равна 510 мм, а высота – 2.8 м, а на стены станет опираться плита следующего этажа, сосредоточенная постоянная нагрузка окажется равна.

Более правильным в этом случае было бы брать во внимание в процессе расчета плиту перекрытия в качестве шарнирно опертого ригеля с консолями, а уровень сосредоточенной нагрузки – в качестве неравномерно распределенной нагрузки на консоли. Кроме того, чем ближе к краю, тем нагрузка была бы больше, но для упрощения можно предположить, что данная нагрузка равномерно распределяется на консолях, составляя 3199.6/0.37 = 8647, 56 кг/м. Уровень момента на шарнирных опорах от подобной нагрузки будет равен 591.926 кгс.м.

Это значит, что:

  • в пролете m1 максимальный момент будет уменьшен и окажется равен m1 = 1717.74 – 591.926 = 1126 кгс.м. Сечение арматуры плиты перекрытия допустимо уменьшить либо и вовсе изменить остальные параметры плиты;
  • изгибающий опорный момент вызовет в верхней части плиты растягивающие напряжения, бетон на это в области растяжения не рассчитан, значит, необходимо дополнительно армировать в верхней части плиты перекрытия монолитного типа или уменьшить значение ширины опорного участка, что позволит уменьшить нагрузку на опорные участки. На случай если верхняя часть изделия не будет дополнительно армирована, плита перекрытия станет образовывать трещины, превратившись в плиту шарнирно-опертого типа без консолей.

Данный вариант расчета загружения следует рассматривать вместе с вариантом, который предполагает, что плита перекрытия уже имеется, а стены – нет, что исключает временную нагрузку на плиту.

Монолитное перекрытие расчет на изгиб

Расчет монолитной плиты перекрытия

Невзирая на высокий ассортимент готовых плит, железобетонные монолитные плиты не утратили своей актуальности, продолжая пользоваться спросом. Особенно актуальным их применение является при строительстве малоэтажной загородной недвижимости, которой характерна индивидуальная планировка с различным размером комнат или в тех случаях, когда для строительства не используются подъемные краны. Такой вариант возведения зданий позволит сэкономить средства на доставке материалов и сократить затраты на монтаж. При этом возрастет время на осуществление подготовительных работ, которые будут связаны с возведением опалубки. Впрочем, этот факт не отпугивает застройщиков, которые не видят трудности в покупке бетона и арматуры. Гораздо сложнее произвести правильный расчет плит перекрытий, определить марку необходимого бетона, вид арматуры, значение действующей нагрузки и прочие связанные с прочностью и надежностью характеристики.

Принцип расчета

Монолитная плита перекрытия представляет собой один из компонентов каркаса здания, который воспринимает на себя вертикальные нагрузки, вступая одновременно в качестве элемента жесткости всей конструкции. Расчет параметров железобетонных конструкций осуществляется в соответствии с регламентом строительных норм и правил СП 52-101-2003 и СНиП 52-01-2003. Процесс ручного расчета конструкций представляет собой ряд этапов, в ходе которых производится подбор таких параметров, как класс бетона и арматуры, поперечного сечения, достаточного для того чтобы избежать разрушения при воздействии максимальных сил нагрузки. В случае использования ПЭВМ находят применение специализированные программные комплексы.

Как показывает практика применения железобетонных плит перекрытия, для упрощения задачи можно пренебречь сложными вычислениями таких величин, как расчет на раскрытие трещин и деформацию, сил кручения и поперечных сил, а также продавливания и местного сжатия. При обычном строительстве в этом нет необходимости, сосредоточив свое внимание на вычислении изгибающего момента, действующего на поперечное сечение.

Характеристики монолитной плиты

Реальная длина плиты может отличаться от расчетного значения пролета, которым принято считать расстояние между стенами, выступающими в виде опор. Стены выполняют функцию поддержки плиты. Таким образом, пролет – это размер помещения в длину и в ширину. Для его измерения можно использовать простую рулетку, с помощью которой можно измерить расстояние между стенами. При этом реальное значение длины монолитной плиты должно быть обязательно больше. В качестве опор для плиты выступают стены, материалом для которых может послужить распространенный кирпич или шлакоблок, камень, керамзитобетон, газо- или пенобетон. Необходимо учитывать прочность стен, которые должны выдерживать массу плиты. В случае с камнем, шлакоблоком и кирпичом можно не сомневаться в несущей способности, тогда как пенобетонные конструкции должны быть рассчитаны на определенную массу. Для примера произведем расчет однопролетной схемы перекрытия с опорой на две стены, расстояние между которыми составляет 5000 мм.

Геометрические размеры толщины и ширины плиты задаются. Как правило, наиболее часто в загородном строительстве применяют плиты толщиной 0,1 м с условной шириной равной одному метру. Принимаем за основу конструкцию с армированием плиты перекрытия при помощи арматуры марки А400 при заливке бетона В20. В дальнейшем плита при расчете рассматривается как балка.

Выбор типа опоры

Во время расчета плита перекрытия может по-разному опираться на несущие стены, в зависимости от типа использованного при их возведении материала. Различают следующие варианты опоры:

  • жестко защемленная на опорах балка;
  • балка консольного типа шарнирно-опертая;
  • бесконсольная шарнирно-опертая балка.

Вид опоры определяет принцип расчета. Рассмотрим пример расчета для наиболее распространенного вида конструкции плиты перекрытия с шарнирно-опертой балкой бесконсольного типа.

Определение нагрузки

В процессе строительства, а впоследствии при эксплуатации на балку воздействую различные виды нагрузок. При расчете нас интересуют, прежде всего, динамические и статистические нагрузки, возникающие вследствие передвижения или давления сил временного характера, вызванного перемещением людей, транспорта, работы механизмов и постоянные составляющие, обусловленные массой строительных элементов. При проведении расчета, для получения необходимого запаса прочности, можно пренебречь разницей между данными видами нагрузок.

По характеру нагрузки дифференцируются на:

  • распределенные хаотически и неравномерно;
  • точечные;
  • равнораспределенные.

При расчете плиты перекрытия достаточно ориентироваться на равномерные нагрузки. Для сосредоточенной нагрузки усилия измеряются в ньютонах, килограммах (кг), либо килограммсилах (кгс).

В случае с равным распределением актуально апеллировать данными о нагрузке, воздействующей на метр. Для жилых домов параметр равнораспределенной нагрузки составляет в среднем 400 Н/м2. При толщине плиты в 10 см ее масса создаст нагрузку около 250 кг/м2, а с учетом стяжки или использовании керамической плитки она может возрасти до 350 кг/м2. Таким образом, нагрузка рассчитывается с коэффициентом запаса в 20%, составляя:

Q = (400+250+100)*1.2 = 900 Н/м

Данная величина нагрузочной способности обеспечит прочность при различных вариациях статических и динамических нагрузок. При наличии лестниц или бетонных маршей опирающихся на плиту перекрытия, необходимо брать в расчет их массу и не упускать из виду динамическую нагрузку во время эксплуатации. Проектировка загородных домов должна предусматривать инсталляцию крупных объектов на плите, например, каминов, масса которых может варьироваться от 1 до 3 тонн. Для обеспечения прочности в таких случаях используется местное усиление – армирование или предусматривается отдельная балка.

Расчет изгибающего момента

Для бесконсольного типа балки при наличии равномерно распределенной нагрузки, которая сосредоточена на опорах шарнирного вида показатель максимально изгибающего момента определяется по формуле:

Мmax = (Q * L²) / 8, где

При расчете имеем:

Мmax = (900*5²) / 8 = 225 кг/м.

Основания для расчета

Для бетонных плит перекрытий сопротивление материала растяжению практически равно нулю. Такой вывод можно сделать на основании анализа и сопоставления нагрузок на растяжение, которые испытывает арматура и бетон. Разница между этими данными составляет три порядка, что свидетельствует о том, что всю нагрузку берет на себя арматурный каркас. С нагрузками на сжатие ситуация обстоит иначе: силы равномерно распределяются вдоль вектора силы. Как следствие, сопротивление на сжатие принимаем равным расчетному значению.

Для выбора арматуры необходимо определить значение по формуле:

ER = 0,8/ 1+RS/700 , где

RS – расчетное значение сопротивления арматуры, МПа.

Имея значение данные о расстоянии между нижней частью балки и центром окружности, сформированной плоскостью поперечного сечения арматуры, ее марку выбирают исходя из таблицы.

Правильный подбор арматуры обеспечит надежное сцепление с бетоном, которое гарантирует предел прочности без деформаций и растрескиваний. При этом максимальное растягивающее усилие арматуры не должно превышать полученное расчетным путем значение.

При армировании на один погонный метр, как правило, уходит не менее чем пять стержней, которые располагаются равномерно на одинаковых расстояниях. Точное число стержней зависит от нагрузки и определяется по СНиП 52-01-2003. Формируется каркас чаще всего из нескольких слоев стержней, которые могут иметь различное сечение. Сетка скрепляется заранее хомутами или фиксируется при помощи сварки. В качестве элементов армирования чаще всего применяется ненапрягаемая арматура Ат-IIIС и Ат-IVС с наличием термического упрочнения.

Таким образом, расчет железобетонной конструкции плиты перекрытия включает в себя следующие стадии:

  • составление схемной реализации перекрытия с компоновкой элементов. При возведении многоэтажек расстояния между колоннами должны быть кратные 3000 мм в диапазоне величин от 6 до 12 метров. Значение высоты одного этажа может находиться в пределах от 3,6 до 7,2 метра с дискретностью 600 мм. Данные условия помогут упростить вычисление и обеспечить стандартный автоматический расчет;
  • прочностный конструкционный расчет монолитной плиты. К расчетной части должна прилагаться графическая часть в виде составленного подробного чертежа, который можно составить самостоятельно или доверить его реализацию специалистам из проектных организаций. При этом необходимо произвести расчет элементов перекрытия и главной балки. Выбор бетона при проектировании осуществляется по классу материала на сжатие по заданной прочности, исходя из норм и табличных значений. Как правило, балка и монолит проектируются из одной марки бетона;
  • в зависимости от архитектурных особенностей строения может понадобиться расчет колонны, а также ригеля или второстепенной балки;
  • на основании всех произведенных расчетов, полученных масс и нагрузок формируется фундамент. Монолитное основание представляет собой подземную конструкцию, с помощью которого нагрузка от здания передается на грунт. Общий чертеж должен отображать конструкцию здания в целом с учетом изображения положения плит перекрытий, несущих стен и основания.

Расчетная часть строительного проекта для любого здания является необходимой документаций, которая содержит информацию о размерах архитектурного объекта, его особенностях, технологии возведении. При этом именно на основе проекта составляется строительная расходная ведомость, в которую включаются необходимые для возведения здания материалы, определяются трудозатраты. А основе расчета осуществляется планирование материалов, этапов выполнения строительных работ, их объемов и сроков. Прочность и надежность здания во многом зависят от правильности расчетов, качества используемых материалов и соблюдения технологии строительства на каждом из отдельно взятых этапов.

Преимущества применения плит перекрытий

Технология возведения перекрытий в виде армированных бетонных плит обладает целым рядом преимуществ, среди которых:

  • возможность сооружения перекрытий для зданий и сооружений с практически любыми габаритами, независимо от линейных размеров. Единственным нюансом являются конструктивные особенности зданий. При слишком большой площади покрытия для устойчивости перекрытий, отсутствия провисаний устанавливаются дополнительные опоры. Для домов и сооружений, стены которых выполнены на основе газобетона для установки плиты железобетонного перекрытия осуществляют монтаж дополнительных опор, изготовленных из стали или бетона;
  • отсутствие необходимости масштабных отделочных работ на внутренней части поверхности, которая, как правило, благодаря технологии монолитного литья имеет гладкую и ровную форму;
  • высокая степень звукоизолирующих свойств. Принято считать, что плита перекрытия толщиной 140 мм обладает высокой степенью шумоподавления, обеспечивающего комфортность проживания в доме для человека;
  • конструктивно данная технология обладает гибкими инструментами для строительства различных архитектурных форм и объектов. Так, например, загородный дом можно с легкостью оборудовать балконом на втором этаже, который будет иметь необходимые размеры и конфигурацию;
  • высокий уровень прочности и долговечности строительной конструкции перекрытии в целом, который обусловлен набором прочностных характеристик армированного бетона.

Делаем железобетонные перекрытия

По мнению участника форума ontwerper из Москвы, монолитные железобетонные перекрытия не так уж сложно сделать своими силами. Он приводит в качестве аргументов общеизвестные и малоизвестные соображения по их изготовлению. По его мнению, делать перекрытия своими руками выгодно по нескольким причинам:

  1. Доступность технологий и материалов;
  2. Удобство и практичность с архитектурной и инженерной точек зрения;
  3. Подобные перекрытия долговечны, пожаробезопасны и обладают шумоизолирующими качествами;
  4. Финансовая целесообразность.

Монолитные работы

Перед тем как заливать бетон ontwerper советует тщательно продумать весь процесс и прежде всего заказать бетон на заводе. Он лучше самодельного – там есть контроль качества и количества наполнителей, улучшающих бетон и долго не дающие ему расслаивается. Состав должен состоять из тяжелых заполнителей, иметь класс прочности В20-В30 (М250-М400), и морозостойкость от F50.

Не ленитесь и проконтролируйте по документам отпускные параметры, класс-марку и время до момента схватывания бетона.

Если вам нужно подать бетон на второй, третий этаж или на большое расстояние то сделать это без бетононасоса вам не удастся, а перекатывание бетона лопатами по бесконечным желобам очень тяжёлое и неудобное занятие.

В зимнее время бетон можно заказать с противоморозными добавками, учитывая, что добавки обычно повышают время набора прочности, некоторые из них провоцируют коррозию арматуры, но это допустимо, если добавка заводская.

ontwerper предпочитает зимой строительство не вести, и вам не рекомендует. В крайнем случае сами раствор не готовьте, воспользуйтесь заводским бетоном.

Монтаж опалубки

Главное назначение опалубки – выдержать массу свеженалитого бетона и не деформироваться. Для вычисления прочности нужно знать, что один 20 сантиметровый слой бетонной смеси давит на квадратный метр опалубки с силой 500 кг, к этому нужно добавить давление смеси при её падении из шланга, и вы поймете, что все элементы конструкции должны быть надёжными.

Для её изготовления ontwerper советует использовать фанеру 18-20мм ламинированную (с покрытием) или простую (но она сильнее прилипает). Для балок, ригелей и стоек опалубки следует использовать брус толщиной не менее 100х100 мм.
После её сборки нужно обязательно проверить горизонтальность всех конструкций. В противном случае в дальнейшем вы потеряете много времени и средств для исправления ошибок.

Армирование

Для этого ontwerper рекомендует призвать на помощь арматуру периодического профиля A-III, А400, А500. В плите перекрытия всегда имеется четыре ряда арматуры.

Нижний – вдоль пролета, нижний – поперек пролета, верхний – поперек пролета, верхний – вдоль пролета.

Пролет – расстояние между опорными стенами (для прямоугольной плиты по короткой стороне). Самый нижний ряд укладывается на пластиковые сухарики, специально предназначенные для этого, их высота составляет 25-30мм. Верхний ряд – перекрывает его поперек и вяжется проволокой во всех пересечениях.

Затем на очереди – установка разделителя сеток – детали из арматуры с определенным шагом, её можно сделать по своему желанию. На разделители – верхняя поперек, – вязать, на нее верхняя вдоль, – вязать проволокой во всех пересечениях. Верхняя точка каркаса (верх верхнего стержня) должна быть ниже верхней грани стенки опалубки на 25-30 мм, или толщина бетона выше верхней арматуры на 25-30 мм.

После окончания армирования каркас должен представлять жёсткую конструкцию, которая не должны сдвигаться при заливке бетона из насоса. Перед заливкой проверьте соответствие шага и диаметра арматуры проекту.

Заливка бетона

После всей подготовки нужно принять и распределить по всей площади бетон, провибрировать его. Лучше всего плиту заливать целиком за 1 раз, если это невозможно, поставьте рассечки – промежуточные стенки внутри контура опалубки, ограничивающие бетонирования. Их делают из стальной сетки с ячейкой 8-10 мм, устанавливая ее вертикально и прикрепляя к арматуре каркаса. Ни в коем случае не делайте рассечек в середине пролета и не делайте их из доски, ППС.

Уход за бетоном

После заливки плиты её нужно укрыть, чтобы предотвратить попадание осадков, и постоянно поливать внешнюю поверхность, чтобы она была влажной. Приблизительно через месяц можно снять опалубку, а в случае крайней необходимости это можно сделать не раньше, чем через неделю и снимать только щиты. Для этого нужно осторожно снять щит, а плиту обратно подпереть стойкой. Стойки поддерживают плиту до её полной готовности, около месяца.

Прочность монолитного перекрытия: расчет

Он сводится к сравнению между собой двух факторов:

  1. Усилий, действующих в плите;
  2. Прочностью ее армированных сечений.

Первое должно быть меньше второго.

Стены на монолитную плиту перекрытия: рассчитываем нагрузки

Произведем расчеты постоянных нагрузок на монолитную плиту перекрытия.

Собственный вес плиты монолитной перекрытия с коэффициентом надежности по нагрузке 2.5т/м3 х 1.2 =2.75т/м3.
– Для плиты 200мм – 550кг/м3

Собственный Вес пола толщиной 50мм-100мм – стяжка – 2,2т/м2 х 1,2= 2,64т/м3
– для пола 50мм – 110кг/м3

Перегородки из кирпича размером 120мм приведите к площади плиты. Вес 1-го погонного метра перегородки высотой 3м 0.12м х1.2х1.8 т/м3 х 3м = 0,78т/м, при шаге перегородок длиной 4м получается примерно 0,78/4= 0,2т/м2. Таким образом приведенный вес перегородок = 300 кг/м2.

Полезная нагрузка для 1-й группы предельных состояний (прочность) 150кг/м3 – жилье, с учетом коэффициента надежности 1.3 примем. Временная 150х1,3= 195кг/м2.

Полная расчетная нагрузка на плиту – 550+110+300+195=1150кг/м2. Примем для эскизных расчетов нагрузку в – 1.2т/м2.

Определение моментных усилий в нагруженных сечениях

Изгибающие моменты определяют на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения– это середина пролета, другими словами – центр плиты.

Изгибающие моменты в квадратной в плане плите разумной толщины, шарнирно опертой – незащемленной по контуру ( на кирпичные стены ) по каждому из направлений Х,Y примерно могут быть определены как Mx=My=ql^2/23. Можно получить некоторые значения для частных случаев.

  • Плита в плане 6х6м – Мх=My= 1.9тм;
  • Плита в плане 5х5м – Мх=My= 1.3тм;
  • Плита в плане 4х4м – Мх=My= 0,8тм.

Это усилия, которые действуют и вдоль и поперек плиты, поэтому нужно проверить прочность двух взаимно перпендикулярных сечений.

Проверка прочности к продольной оси

При проверке прочности к продольной оси сечения по изгибающему моменту (пусть момент положительный, т.е брюхом вниз) в сечении есть сжатый бетон сверху и растянутая арматура снизу. Они образуют силовую пару, воспринимающие приходящее на нее моментное усилие.

Определение усилия в этой паре

Высота пары может быть грубо определена, как 0.8h, где h – высота сечения плиты. Усилие в арматуре определим как Nx(y)=Mx(y)/(0.8h). Получим в представлении на 1 м ширины сечения плиты.

  • Плита в плане 6х6м -Nx(y)= 11,9т;
  • Плита в плане 5х5м – Мх=My= 8,2т;
  • Плита в плане 4х4м – Мх=My= 5т.

Под эти усилия подберите арматуру класса A-III (А400) – периодического профиля. Расчетное сопротивление арматуры разрыву равно R=3600кг/см2. площадь сечения арматурного стержня при диаметре Ф8=0,5см2, Ф12=1,13см2, Ф16=2,01см2, Ф20=3,14см2.

Несущая способность стержня равна Nст=Aст*R Ф8=1,8т, Ф12=4,07т, Ф16=7,24т, Ф20=11,3т. Отсюда можно получить требуемый шаг арматуры. Шаг= Nст/ Nx(y)

  • Плита в плане 6х6м для арматуры Ф12 Шаг=4,07т/ 11,9т=34см;
  • Плита в плане 5х5м – для арматуры Ф8 Шаг=1,8/ 8,2=22см;
  • Плита в плане 4х4м – Ф8 Шаг=1,8/ 5=36см.

Это армирование по прочности по каждому из направлений X и Y, т.е квадратная сетка из стержней в растянутой зоне бетона.

Кроме прочности необходимо уменьшить образование трещин. Для плит домов и жилых помещений пролетом до 6м толщиной 200мм, опертых по контуру (т.е. по четырем сторонам) при любом соотношении а/b можно принимать нижнее рабочее армирование из стержней А III по двум направлениям с шагом 200х200 диаметром 12мм, верхнее (конструктивное) – то же из Ф8, тоньше и меньше не следует.

Все это является частным случаем общего подхода, демонстрирующим специфику задачи, но для её реализации необходимо смотреть глубже и обращаться к специалистам.

Размещено участником FORUMHOUSE ontwerper.

Расчет монолитной плиты перекрытия на примере квадратной и прямоугольной плит, опертых по контуру

При создании домов с индивидуальной планировкой дома, как правило, застройщики сталкиваются с большим неудобством использования заводских панелей. С одной стороны, их стандартные размеры и форма, с другой – внушительный вес, из-за которого не обойтись без привлечения подъемной строительной техники.

Для перекрытия домов с комнатами разного размера и конфигурации, включая овал и полукруг, идеальным решением являются монолитные ж/б плиты. Дело в том, что по сравнению с заводскими они требуют значительно меньших денежных вложений как на покупку необходимых материалов, так и на доставку и монтаж. К тому же у них значительно выше несущая способность, а бесшовная поверхность плит очень качественная.

Почему же при всех очевидных преимуществах не каждый прибегает к бетонированию перекрытия? Вряд ли людей отпугивают более длительные подготовительные работы, тем более что ни заказ арматуры, ни устройство опалубки сегодня не представляет никакой сложности. Проблема в другом – не каждый знает, как правильно выполнить расчет монолитной плиты перекрытия.

Преимущества устройства монолитного перекрытия ↑

Монолитные железобетонные перекрытия причисляют к категории самых надежных и универсальных стройматериалов.

    по данной технологии возможно перекрывать помещения практически любых габаритов, независимо от линейных размеров сооружения. Единственное при необходимости перекрыть больших пространств возникает необходимость в установке дополнительных опор; они обеспечивают высокую звукоизоляцию. Несмотря на относительно небольшую толщину (140 мм), они способны полностью подавлять сторонние шумы; с нижней стороны поверхность монолитного литья – гладкая, бесшовная, без перепадов, поэтому чаще всего подобные потолки отделывают только при помощи тонкого слоя шпаклевки и окрашивают; цельное литье позволяет возводить выносные конструкции, к примеру, создать балкон, который составит одну монолитную плиту с перекрытием. Кстати, подобный балкон значительно долговечнее.
    К недостаткам монолитного литья можно отнести необходимость использования при заливке бетона специализированного оборудования, к примеру, бетономешалок.

Для конструкций из легкого материала типа газобетона больше подходят сборно-монолитные перекрытия. Их выполняют из готовых блоков, к примеру, из керамзита, газобетона или других аналогичных материалов, после чего заливают бетоном. Получается, с одной стороны, легкая конструкция, а с другой – она служит монолитным армированным поясом для всего строения.

По технологии устройства различают:

    монолитное балочное перекрытие; безбалочное – это один из самых распространенных вариантов, расходы на материалы здесь меньше, поскольку нет необходимости закупать балки и обрабатывать перекрытия. имеющие несъемную опалубку; по профнастилу. Наиболее часто такую конструкцию используют для создания терасс, при строительстве гаражей и других подобных сооружений. Профлисты играют роль несгибаемой опалубки, на которую заливают бетон. Функции опоры будет выполнять каркас из металла, собранный из колонн и балок.

Обязательные условия получения качественного и надежного монолитное перекрытие по профнастилу:

    чертежи, в которых указаны точнейшие размеры сооружения. Допустимая погрешность – до миллиметра; расчет монолитной плиты перекрытия, где учтены создаваемые ею нагрузки.

Профилированные листы позволяют получить ребристое монолитное перекрытие, отличающееся большей надежностью. При этом значительно сокращаются затраты на бетон и стержни арматуры.

Расчет безбалочного перекрытия ↑

Перекрытие этого типа представляет из себя сплошную плиту. Опорой для нее служат колонны, которые могут иметь капители. Последние необходимы тогда, когда для создания требуемой жесткости прибегают к уменьшению расчетного пролета.

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру ↑

Параметры монолитной плиты ↑

Понятно, что вес литой плиты напрямую зависит от ее высоты. Однако, помимо собственно веса она испытывает также определенную расчетную нагрузку, которая образуется в результате воздействия веса выравнивающей стяжки, финишного покрытия, мебели, находящихся в помещении людей и другое. Было бы наивно предположить, что кому-то удастся полностью предугадать возможные нагрузки или их комбинации, поэтому в расчетах прибегают к статистическим данным, основываясь на теории вероятностей. Таким путем получают величину распределенной нагрузки.

Здесь суммарная нагрузка составляет 775 кг на кв. м.

Одни из составляющих могут носить кратковременный характер, другие – более длительный. Чтобы не усложнять наши расчеты, условимся принимать распределительную нагрузку qв временной.

Как рассчитать наибольший изгибающий момент ↑

Это один из определяющих параметров при выборе сечения арматуры.

Напомним, что мы имеем дело с плитой, которая оперта по контуру, то есть, она будет выступать в роли балки не только относительно оси абсцисс, но и оси аппликат (z), и будет испытывать сжатие и растяжение в обеих плоскостях.

Как известно, изгибающий момент по отношению к оси абсцисс балки с опорой на две стены, имеющей пролет ln вычисляют по формуле mn = qnln 2 /8 (для удобства за ее ширину принят 1 м). Очевидно, что если пролеты равны, то равны и моменты.

Если учесть, что в случае квадратной плиты нагрузки q1 и q2 равны, возможно допустить, что они составляют половину расчетной нагрузки, обозначаемой q. Т. е.

Иначе говоря, можно допустить, что арматура, уложенная параллельно осям абсцисс и аппликат, рассчитывается на один и тот же изгибающий момент, который вдвое меньше, нежели тот же показатель для плиты, которая в качестве опоры имеет две стены. Получаем, что максимальное значение расчетного момента составляет:

Что же касается величины момента для бетона, то если учесть, что он испытывает сжимающее воздействие одновременно в перпендикулярных друг другу плоскостях, то ее значение будет больше, а именно,

Как известно, для расчетов требуется единая величина момента, поэтому в качестве его расчетного значения берут среднее арифметическое от Ма и Мб, которое в нашем случае равно 1472.6 кгс·м:

Как выбрать сечение арматуры ↑

В качестве примера произведем расчет сечения стержня по старой методике и сразу отметим, что конечный результат расчета по любой другой дает минимальную погрешность.

Какой бы способ расчеты вы ни выбрали, не надо забывать, высота арматуры в зависимости от ее расположения относительно осей x и z будет различаться.

В качестве значения высот предварительно примем: для первой оси h01 = 130 мм, для второй – h02 = 110 мм. Воспользуемся формулой Аn = M/bh 2 nRb. Соответственно получим:

    А01 = 0.0745 А02 = 0.104

Из представленной ниже вспомогательной таблицы найдем соответствующие значения η и ξ и посчитаем искомую площадь по формуле Fan= M/ηh0nRs.

    Fa1 = 3,275 кв. см. Fa2 = 3,6 кв. см.

Фактически, для армирования 1 пог. м необходимо по 5 арматурных стержня для укладки в продольном и поперечном направлении с шагом 20 см.

Для выбора сечения можно воспользоваться нижележащей таблицей. К примеру, для пяти стержней ⌀10 мм получаем площадь сечения, равной 3,93 кв. см, а для 1 пог. м она будет в два раза больше – 7,86 кв. см.

Сечение арматуры, проложенной в верхней части, было взято с достаточным запасом, поэтому число арматуры в нижнем слое можно уменьшить до четырех. Тогда для нижней части площадь, согласно таблице составит 3,14 кв. см.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника ↑

Очевидно, что в подобных конструкциях момент, действующий по отношению к оси абсцисс, не может равняться его значению, относительно оси аппликат. Причем чем больше разброс между ее линейными размерами, тем больше она будет похожа на балку с шарнирными опорами. Иначе говоря, начиная с какого-то момента, величина воздействия поперечной арматуры станет постоянной.

На практике неоднократно была показана зависимость поперечного и продольного моментов от значения λ = l2 / l1:

    при λ > 3, продольный больше поперечного в пять раз; при λ ≤ 3 эту зависимость определяют по графику.

Допустим, требуется рассчитать прямоугольную плиту 8х5 м. Учитывая, что расчетные пролеты это и есть линейные размеры помещения, получаем, что их отношение λ равно 1.6. Следуя кривой 1 на графике, найдем соотношение моментов. Оно будет равно 0.49, откуда получаем, что m2 = 0.49*m1.

Далее, для нахождения общего момента значения m1 и m2 необходимо сложить. В итоге получаем, что M = 1.49*m1. Продолжим: подсчитаем два изгибающих момента – для бетона и арматуры, затем с их помощью и расчетный момент.

Теперь вновь обратимся к вспомогательной таблице, откуда находим значения η1, η2 и ξ1, ξ2. Далее, подставив найденные значения в формулу, по которой вычисляют площадь сечения арматуры, получаем:

    Fa1 = 3.845 кв. см; Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

    продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, Sсеч. – 3.93 кв. см; поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, Sсеч. – 2.01 кв.см.

Расчет нагрузки на перекрытие калькулятор. Расчет плиты перекрытия по формулам

Кроме собственного веса, который прямо зависит от высоты плиты монолитного типа, изделие должно выдерживать еще некоторую расчетную нагрузку.

Сборное плитное перекрытие

В мало­этажном домостроении применяют готовые плиты перекрытий в основном трёх типов: ПК (с круглыми пустотами), ПБ (многопустотные безопалубочного формования) и ПНО (плиты настила облегчённые). Плиты ПК и ПБ выпускают толщиной 220 мм, при этом вторые отличаются более точной геометрией и лучшим качеством поверхности (их подвергают черновой шлифовке). Плиты ПНО, толщиной 160 мм, считаются оптимальными для частного строительства, так как меньше нагружают стены и фундамент, упрощают утепление кромочной зоны перекрытия и при этом по прочности (несущей способности) лишь незначительно уступают плитам типов ПК и ПБ. Заводы предлагают изделия десятков типоразмеров, хотя наиболее распространены плиты шириной 100, 120, 150 см, длина которых варьируется от 2,4 до 9 м с шагом 10 см (но это не значит, что пролёт величиной 9 м можно перекрыть без дополнительных опор).

Ширина опорной площадки для плит в стенах из кирпича должна составлять не менее 100 мм. При монтаже плиты укладывают на слой раствора. Если на пустотах отсутствуют заводские заглушки, следует заделать отверстия по торцам плит.

Как залить плиту перекрытия. Как правильно сделать монолитное перекрытие: типовое устройство и пример монтажа | Дома на века Монолитное перекрытие: устройство и технология монтажа монолитной плиты Армирование плиты перекрытия: пошаговая инструкция | Строительный портал

В домах из лёгких блоков (пенобетонных, полистиролбетонных, арболитовых, пористых керамических) для восприятия нагрузки от сборного плитного перекрытия заливают монолитный ж/б пояс шириной 200 мм и высотой 100–150 мм. 

Конструкционные особенности пустотных плит

Как просто догадаться, внутри железобетонные плиты перекрытия (ПК) являются пустотными, в силу чего и маркируются при продаже как многопустотные. Но отверстия внутри таких плит, вопреки заблуждению, может иметь не только овальную, но и круглую, квадратную и иную форму.

Схема опирания пустотной плиты перекрытия

Впрочем, в большинстве случаев плиты перекрытия (ПК) имеют именно цилиндрические пустотные окружности внутри.

Интересно, что плиты перекрытия (ПК) могут быть и безармированными, и армированными. Железобетонные плиты перекрытия (ПК) будут являться именно армированными.

Такие плиты перекрытия (ПК) хоть и имеют значительно больший вес, что в конечном итоге повышает и нагрузку на здание, и стоимость строительства, однако, имеют большой запас прочности. Монтаж плит перекрытие, именно сам способ монтажа, зависит от того, на какое опирание будут ставиться плиты, ведь опирание — тоже важный критерий.

Например, если опирание плиты недостаточно устойчиво, то это может привести к неприятным последствиям, чего, естественно, необходимо избегать.

Схема укладки пустотной плиты на втором этаже

Расчёт монолитной плиты перекрытия

Расчёт монолитного перекрытия с плитами опёртыми по контуру

1. Исходные данные

– Назначение здания – жилой дом.

– Район строительства – город Туапсе.

– Конструктивная схема здания – жёсткий железобетонный каркас в монолитном варианте.

– Размер здания в плане (в осях) 16Ч32м. С шагом несущих конструкций вдоль здания – l1=4м, поперёк – l2=6м.

– Временная нагрузка на перекрытие по таблице 3(1) – 1500 Н/м 2.

– Бетон тяжёлый класса B20.

– Рабочая арматура плиты класса B500.

2. Конструктивная схема перекрытия

Монолитное перекрытие здания представляет собой конструкцию, состоящую из отдельных плит жестко соединенных с диафрагмой жесткости.

Толщина плит перекрытия при пролётах 4-7м назначается 80-150мм и не менее h ?l1= =8.9 см.

Конструктивно принимаем толщину плитыh=14см.

3. Расчётные характеристики принятых материалов

1) Бетон тяжёлый класса B20.

По таблице 5.2(2) расчётная призменная прочность Rb=11.5 мПа.

Расчётное сопротивление осевому растяжению Rbt=0.9 мПа.

По пункту (2) коэффициент условий работы при длительно действующей нагрузке b1=0.9.

Расчётное сопротивление бетона с учётом b1=0.9.

Rb= 11.5 Ч 0.9= мПа = кН/см 2.

Rbt= 0.9 Ч 0.9= мПа = кН/смІ.

По таблице 5.4(2) модуль упругости бетона:

Eb=27.5 Ч 103мПа=27.5 Ч 102кН/смІ.

2) Рабочая арматура класса B500.

По таблице 5.8(2) расчётное сопротивление арматуры растяжению:

Rs=415 мПа=41.5 кН/смІ.

По таблице (2) модуль упругости арматуры

Eb= 2.0 Ч 105 мПа= 2.0 Ч 104кН/смІ.

4. Сбор нагрузок на 1мІ

№ п/п

Наименование нагрузок

Подсчёт

Нормативная Н/мІ

f

Расчётная Н/мІ

1. Постоянная:

– Ламинат t=5мм, с=900 кг/мі

-Звукоизоляционная прокладка “Изоком” t=3мм, с=45 кг/мі

– Выравнивающая цементно-песчанная стяжка t=20мм, с=1800 кг/мі

– Экструдированный пенополистирол t=40мм, с=30 кг/мі

– Выравнивающая песчанно-цементная затирка t=10мм, с=1800 кг/мі

– Ж/Б монолитное перекрытие t=140мм, с=2500 кг/мі

– Перегородки с=75 кг/мІ

Ч450

Ч18000

Ч300

Ч18000

Ч25000

45

1

360

12

180

3500

750

1.2

1.2

1.3

1.2

1.3

1.3

1.1

54

2

468

14

234

4550

225

Итого:

gn=

4848

g=

5547

2. Временные

-Полезная нагрузка по табл. 3 (1)

1500

1.3

1950

Итого:

Vn=

1500

V=

1950

Всего:

Pn=

6348

P=

7497

5. Статический расчёт

Расчётная схема монолитного перекрытия представляет собой многопролётные неразрезные плиты, опёртые по контуру, так как отношение == 1,52; загруженные равномерно распределенной по всей площади, которые можно распределить на отдельные плиты и расчёт вести по таблицам как жестко заделанную четырём сторонам.

Для пролётных моментов: Для опорных моментов:

M1 =вc9ЧP M1 = бc9ЧP

M2 =бd9 ЧP M2 =вd9ЧP

Определяем значение коэффициентов:

бc9= вc9 =

бd9 = вd9 =

Нагрузка на отдельную плиту:

P = pЧl1Чl2 = 7497Ч 4 Ч 6 = 179928 = 180кН.

Изгибающие моменты на полосе шириной 1м.

M1 = бc9ЧP = Ч180 =

M2=бd9 ЧP = Ч180 =1.6 кН Ч м.

M1 = вc9ЧP = Ч 180 =8.3 кН Ч м.

M2 = вd9ЧP = Ч 180 = 3.7 кН Ч м.

6. Расчёт арматуры плиты

Расчёт производим как прямоугольного сечения с размерами:

bЧh=100Ч14см.

Рабочая высота сечения:

h0 = h – a = 14 -2.5 =

Принимаем a=

7. Армирование плиты

Монолитную плиту перекрытия армируют рулонными сетками. Сетки С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7 расположены в нижней зоне плиты, сетки С8, С9, С10, С11, С12, С13 в верхней зоне.

Арматура нижней сетки по пролётным моментам:

M1 = Ч м.

M2 = Ч м.

As1 = = = І

По сортаменту принимаем 7Ш4B500, As = І, шаг 150 мм.

As2 = = = 2

По сортаменту принимаем 7Ш3B500, As = 2, шаг 150 мм.

Конструирование сеток

С1Ч 2220 Ч 11980 Ч

С2Ч1790Ч6200Ч

С3Ч 3320 Ч 12000 Ч

С4Ч1700Ч3320Ч

С5Ч2200Ч3320Ч

С6Ч3240Ч3320Ч

С7Ч 3320 Ч4200 Ч

Арматура верхней сетки по опорным моментам:

M1 = Ч м.

M2 = 3.7 кН Ч м.

As1 = = = 2

По сортаменту принимаем 10Ш5B500, As = 2, шаг 100 мм.

As2 = = = 2

По сортаменту принимаем 7Ш4B500, As = 2, шаг 150 мм.

Конструирование сеток

С8Ч 3350 Ч 8260Ч

С9Ч 2250 Ч 12250 Ч

С10Ч 3350 Ч10000Ч

С11Ч 3350 Ч 10000 Ч

С12Ч 1740 Ч 8000 Ч

С13 Ч 2240 Ч 8000 Ч

Самостоятельный расчет плиты перекрытия: считаем нагрузку и побираем параметры будущей плиты

Даже для классических конструкционных материалов, таких, как сталь, алюминиевые сплавы и т. Для описания случайных величин используются различные вероятностные характеристики, которые определяются в результате статистического анализа опытных данных, получаемых в процессе массовых испытаний.

Простейшими из них являются математическое ожидание и коэффициент вариации, иначе называемый коэффициентом изменчивости. Последний представляет собой отношение среднеквадратичного разброса к математическому ожиданию случайной величины. Так в нормах проектирования железобетонных конструкций коэффициент изменчивости тяжелого бетона учитывается коэффициентом надежности по бетону.

В связи с этим никакая расчетная схема идеальной для железобетона не будет, впрочем, не будем отвлекаться, а вернемся к расчетным предпосылкам для данной схемы. Таким образом формула 6.

Этап 2. Определение размеров плиты, класса арматуры и бетона

А теперь, если Вы еще не утонули в этом море формул, посмотрим какая от этих расчетных предпосылок и формул польза:. Все остальные параметры и нагрузки для нашей плиты мы определили ранее. Сначала определим с помощью формулы 6. Данное значение меньше предельного для данного класса арматуры согласно таблице 1 0. Тогда согласно формуле 6. Таким образом для армирования 1 погонного метра нашей плиты перекрытия можно использовать 5 стержней диаметром 14 мм с шагом мм.

Площадь сечения арматуры при этом составит 7. Подбор арматуры удобно производить по таблице Также для армирования плиты можно использовать 7 стержней диаметром 12 мм с шагом мм или 10 стержней диаметром 10 мм с шагом мм. Таким образом для армирования 1 погонного метра нашей плиты перекрытия нужно использовать все равно 5 стержней диаметром 14 мм с шагом мм или продолжать подбор сечения.

Впрочем, можно сильно не напрягаться, так как данная плита, рассматриваемая как шарнирно опертая балка, скорее всего не пройдет расчет по прогибу и потому лучше сразу приступать к расчетам по предельным деформациям второй группы, пример определения прогиба приводится отдельно.

Чем отличаются плиты ПК и ПБ?

Главная разница между этими изделиями — метод изготовления.

Этапы изготовления плит ПК:

  • арматура укладывается в стальную опалубку;
  • металлическая форма заливается бетоном;
  • методом вибрации выполняется удаление воздушных пузырьков;
  • плиту перемещают в сушильную камеру на 6-7 часов;
  • готовые изделия извлекают из камеры и складируют.

При изготовлении плит ПБ опалубка не используется, отсюда и название метода — безопалубочный. Производство состоит из следующих этапов:

  1. вдоль всей прогреваемой площадки натягиваются тонкие канаты;
  2. Формовочная машина проходит над площадкой и выливает полосу бетона;
  3. сверху полуфабрикат покрывается пленкой;
  4. изделие просушивается;
  5. высушенная заготовка разрезается по размерам заказчика.

Уникальный метод производства ПБ позволяет выполнять резку изделия под углом от 30 до 90⁰, при этом их устойчивость к нагрузкам не снижается.

Согласно ГОСТ от размера плит ПК зависит технология их производства. Так, если длина изделия более 4,2 м, такие плиты нельзя обрезать, ведь на концах изделий расположены узлы арматуры, которые отвечают за несущую способность плиты.

Еще одна особенность — плиты ПБ не имеют строповочных петель, что затрудняет монтаж и повышает его стоимость. Пользоваться для зацепки пустотными отверстиями категорически запрещено, так как торец изделия может лопнуть, и плита сорвется с крюков. Монтаж плит выполняется безопасно только с использованием специальных траверс.

При выборе конструкции плит перекрытия обычно руководствуются конструктивными особенностями здания и финансированием строящегося объекта.

Калькулятор расчета монолитного плитного фундамента

Однако при их использовании необходимо производить расчет арматуры, а также подбирать нужную марку бетона.

По окончании расположения несущих элементов на стенах здания переходят к нанесению обозначений и  размеров. К первым можно отнести обозначения монолитных участков, наименование сборных плит перекрытия, выпуски арматуры и другое. Наносимые размеры существенно не отличаются от размеров на плане дома. Они показывают расстояние между осями, габаритные размеры и расстояние по контурам.

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. Полезная нагрузка 300 кг/м2.
  4. 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,
  • класс бетона В25,
  • 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.

Усредненные показатели толщины фундаментной плиты

Строительная документация предлагает усредненные показатели толщины фундаментной плиты:

  • Небольшие постройки, бытовые или летние домики, веранды, могут иметь в своем основании плиты с одним рядом сетчатого армирования высотой 100-150 мм.
  • Каркасные или газобетонные жилые дома могут иметь в своем основании плиты 200-250 с объемным армированием в два ряда.
  • При строительстве дома из бруса, бревен, кирпича, бетона с массивными перекрытиями рекомендовано использование плит в 250-300 мм с объемным армированием в два ряда.

Толщина должна быть дополнительно увеличена при проведении строительства на плавучих или болотистых грунтах. А также может увеличиваться диаметр используемых прутов арматуры.

Для легких строений их диаметр начинается от 10 мм и при строительстве массивных домов на неустойчивых почвах этот показатель может составлять до 16 мм. Возможно использование стержней разного диаметра. Это дополнительно повышает надежность и долговечность выполняемого строительства. При выборе использования стержней разного диаметра, вниз кладутся те, что имеют больший показатель.

Шаг арматуры выбирается в зависимости от того, какова будет толщина плиты фундамента будущего дома, для вертикального армирования от 8 мм. Размер ячейки сетки может быть от 10 см.

Формулы и коэффициенты

Схема монтажа перекрытия.

Так, для расчета плиты перекрытия монолитного типа используется помещение, которое имеет длину, равную 8 м, и ширину, равную 5 м. Следовательно, расчетные пролеты окажутся равны l2 = 8 м и l1 = 5 м. При этом λ = 8/5 = 1.6, уровень соотношения моментов равен m2/m1 = , а вот m2 = По причине, что общий момент равняется M = m1 + m2, то M = m1 + или m1 = M/, общий момент следует определять по короткой стороне, что обусловлено разумностью решения: Ма = ql12/8 = 775 х 52 / 8 = кгс.м. Дальнейший расчет приведен на ИЗОБРАЖЕНИИ 8.

Так, для армирования одного погонного метра плиты перекрытия следует применить 5 стержней арматуры, диаметр арматуры в этом случае будет равен 10 мм, при этом длина может варьироваться до 5.4 м, а начальный предел может быть равен 5.2 м. Показатель площади сечения продольной арматуры для одного погонного метра равняется см2. Поперечное армирование допускает использование 4 стержней. Диаметр арматуры плиты при этом равен 8 мм, максимальная длина равна 8.4 м, при начальном значении в 8.2 м. Сечение поперечной арматуры имеет площадь, равную см2, что необходимо для одного погонного метра.

Стоит помнить, что приведенный расчет плиты перекрытия можно считать упрощенным вариантом. При желании, уменьшив сечение используемой арматуры и изменив класс бетона либо и вовсе высоту плиты, можно уменьшить нагрузку, рассмотрев разные варианты загрузки плиты. Вычисления позволят понять, даст ли это какой-то эффект.

Схема строительства дома.

Так, для простоты расчета плиты перекрытия в примере не было учтено влияние площадок, выступающих в качестве опор, а вот если на данные участки сверху станут опираться стены, приближая таким образом плиту к защемлению, тогда при более значительной массе стен данная нагрузка должна быть учтена, это применимо в случае, когда ширина данных опорных участков окажется больше 1/2 ширины стены. В случае когда показатель ширины опорных участков окажется меньше или будет равен 1/2 ширине стены, тогда будет необходим дополнительный расчет стены на прочность. Но даже в этом случае вероятность, что на опорные участки не станет передаваться нагрузка от массы стены, окажется велика.

Маркировка железобетонных изделий

Нарезанные плиты перекрытия обладают такой же стойкостью к нагрузкам как и обычные.

Что означают эти 333 кг? Поскольку вес самой плиты и напольных покрытий уже вычтен, 333 кг на 1 кв.м – это та полезная нагрузка, которую можно на ней разместить. Согласно СНиП от 1962 года, не менее 150 кг/кв. м из этих 333 кг/кв.м должно быть отведено под будущие привнесенные нагрузки: статическую (мебель и бытовые приборы), и динамическую (люди, их питомцы).

Оставшиеся 183 кг/кв.м могут быть использованы для установки перегородок или каких-либо декоративных элементов. Если вес перегородок превышает рассчитанное значение, следует выбрать более легкое напольное покрытие.

Сначала о нагрузках. По таблице 3.3 СНиП * временная нагрузка на перекрытие считается равной 150 кг/м². То есть на каждом квадратном метре перекрытия можно будет разместить 150 кг дополнительного веса сверх постоянных нагрузок. К постоянным нагрузкам относят вес самого перекрытия с напольными конструкциями и вес межкомнатных перегородок. Мебель, санитарно-техническое оборудование и вес людей относят к временным нагрузкам.

Какую величину нагрузки выбрать для устройства деревянного перекрытия? Проще всего провести аналогию с чем-то хорошо знакомым. Например, в наших квартирах используются железобетонные перекрытия с несущей способностью от 400 до 800 кг/м². В последнее время применяются в основном плиты перекрытия с несущей способностью 800 кг/м². Стоит ли принимать к расчету деревянного перекрытия такую нагрузку? Наверное, нет. Как показывает практика, нагрузка на перекрытие чаще всего, не превышает 350–400 кг/м². Однако это не исключает того, что вы, проектируя перекрытие под свои конкретные нужды, примите другую величину нагрузки. В любом случае, все возможные нагрузки лучше учесть заранее и спроектировать перекрытие с небольшим (не более 40%) запасом прочности, чем потом, при возникшей необходимости, заниматься его упрочнением.

Для подбора сечений балок перекрытия, нагрузку исчисляемую в килограммах на квадратный метр нужно перевести в нагрузку, на погонный метр длины балки. Мы легко можем представить себе, например, квадратный лист железа со сторонами длинной в 1 м. Если мы надавим на этот лист весом в 400 кг и подложим под его середину деревянную балку, то на один метр длинны этой балки будет давить сила 400 кг. Это очевидно. А если мы подложим под лист две балки и распределим их под серединами половин листа, то на метр длины балок будет давить вес по 200 кг. Это тоже очевидно. Положив под лист три балки и равномерно раздвинув их, получим нагрузку на каждую балку уже по 133 кг. Таким образом, изменяя количество балок расположенных под одним квадратным метром, мы можем изменять давящую на них нагрузку и тем самым уменьшать сечение балок. Либо наоборот, разместить под двумя (тремя, четырьмя и т.д.) квадратными метрами одну балку и увеличить ее сечение.

Балки перекрытия рассчитываются не только по несущей способности, но еще и на прогиб. Жить в доме, в котором над головой прогнулось перекрытие, будь оно хоть трижды прочным – неприятно. Нормативная величина прогиба балки не должна превышать 1/250 ее длины.

Несущая способность древесины известна, сечения и длины балок то же не составляют тайны – их тысячи раз просчитывали до нас. Поэтому для определения сечения балок при известном пролете (длине от опоры до опоры) можно применить график изображенный на рисунке 37. При использовании графика нужно задать нагрузку и ширину балки и по ним определить ее высоту, для данного пролета балки. Либо зная длину пролета балки и размеры ее сечения, определить какую нагрузку она может выдержать. Изменяя шаг установки балок добиться требуемой величине нагрузки.

Рис. 37. График для определения сечений деревянных балок

График предназначен для расчета однопролетных балок, т. е. балок лежащих на двух опорах. Также можно использовать калькулятор для расчета деревянных балок. Если будут применены двухпролетные балки (на трех опорах) или балки нестандартной длины, то можно попробовать

  • Расчет железобетонной монолитной плиты перекрытия
  • Первый этап: определение расчетной длины плиты
  • Определение геометрических параметров железобетонного монолитного перекрытия
  • Существующие виды нагрузок, сбор которых следует выполнить
  • Определения максимального изгибающего момента для нормального (поперечного) сечения балки
  • Некоторые нюансы
  • Подбор сечения арматуры
  • Количество стержней для армирования монолитной железобетонной плиты перекрытия
  • Сбор нагрузок – некоторый дополнительный расчет

Преимущества и слабые стороны плит с полостями

Пустотелые плиты популярны благодаря комплексу достоинств:

  • небольшому весу. При равных размерах они обладают высокой прочностью и успешно конкурируют с цельными панелями, которые имеют большой вес, соответственно увеличивая воздействие на стены и фундамент строения;
  • уменьшенной цене. По сравнению с цельными аналогами, для изготовления пустотелых изделий требуется уменьшенное количество бетонного раствора, что позволяет обеспечить снижение сметной стоимости строительных работ;
  • способности поглощать шумы и теплоизолировать помещение. Это достигается за счет конструктивных особенностей, связанных с наличием в бетонном массиве продольных каналов;
  • повышенному качеству промышленно изготовленной продукции. Особенности конструкции, размеры и вес не позволяют кустарно изготавливать панели;
  • возможности ускоренного монтажа. Установка выполняется намного быстрее, чем сооружение цельной железобетонной конструкции;
  • многообразию габаритов. Это позволяет использовать стандартизированную продукцию для строительства сложных перекрытий.

Перекрытия из бетона

Высота подставки 100 мм, при толщине плиты 200 мм. Устанавливаются подставки с шагом 800-800 мм в шахматном порядке.

На торцах плиты устанавливают «П» образные детали из арматуры диаметром 10 мм (класс А400С). Они служат для усиления краев перекрытия. Длинна верхней и нижней части 400 мм, высота 140 мм, как показано на рисунке (при толщине плиты 200мм).

Сетка из арматуры должна перекрывать кирпичную стену не менее чем на 15 сантиметров, а газобетонную – на 25 сантиметров. Расстояние от торцов стержней до вертикальной опалубки, должно составлять так же – 25 мм.

Для соблюдения нужного расстояния нижней сетки от опалубки, в зоне пересечения прутков, под нее вставляют фиксирующие элементы из пластмассы, с расстоянием между ними в 1 метр.

Какими ещё бывают плиты?

  • Однослойные сплошные — известны увеличенной толщиной. Обозначаются как 1П, либо 2П, в зависимости от конкретных размеров. Перекрывают разные конструкции.
  • Многопустотные — внутри у них – крупные каналы, имеющие диаметр в 159, либо 140 миллиметров. Максимальная толщина монолитного перекрытия доходит до 220. Аббревиатура изделия будет выглядеть как ПБ, если оно изготовлено путём формования, без применения опалубки. Вес значения не имеет.

Только тяжёлые бетоны используются для разновидностей, у которых стоит цифра 2 в маркировке перед буквой.

  • Канальные — в эту группу входят модели из железобетона, имеющие обозначение БЖ, В, ПТП, ТП. Чаще всего используются там, где прокладываются коммуникационные линии. Что касается габаритов для расчёта, то они следующие. Высота – 5-16 сантиметров, ширина – в пределах 0,4-1,3 м. Длина составляет 0,6-3,2 м. Вес выбирается заказчиком. С диаметром поступают так же.
  • Реконструкционные, реставрационные — главная особенность – меньший вес. Это позволяет снизить нагрузку. При производстве используются лёгкие разновидности бетонов, при этом у каждого состава в конкретном случае имеется своя специфика. Ширина – стандартная, до 40 сантиметров. Длина – от 1,2 до 3,6 сантиметров. Толщина – в пределах 9-15 см.
  • Для перекрытия камер — такие изделия позволяют защищать шахты, каналы и тому подобные объекты. Теплопроводность у них соответствует стандартам.

Перекрытия: принцип и важность расчетов

Перед тем как использовать программу для расчета перекрытия, надо определиться с материалом конструкции. При частном строительстве используют три основных типа перекрытия:

Деревянное

Несущими балками при устройстве деревянного перекрытия выступают: брус (бревно), металлический профиль (швеллер, двутавр, уголок) или железобетонные элементы. Балки застилаются досками, образуя плиты перекрытия. Основываясь при вычислениях на строительных нормах, сечение несущей балки определяется путем суммирования её веса и нагрузки эксплуатационной. Примерная нагрузка межэтажного деревянного перекрытия 400кг/ м². Если не предполагается активная эксплуатация данной зоны, например, в случае создания и обустройства чердака или пространства под крышей, принимаемая во внимание нагрузка может быть уменьшена.

Схема устройства плит перекрытия из дерева

В длину каждой балки из дерева закладывается минимум 24 см, необходимых для её крепления. Важный элемент расчета деревянных конструкций – прогиб балки. Правильные вычисления помогут выбрать оптимальное сечение элемента при заданной длине. Это предотвратит изменение геометрии помещения, и повысит безопасность перекрытия.

Количество необходимых балок рассчитывается, исходя из монтажного шага. Укладку производят, перекрывая узкий пролет, с интервалом от двух с половиной до четырех метров. В свою очередь, шаг зависит от ширины расположения каркасных стоек.

Железобетонные монолитные

В качестве несущих при устройстве монолитных ж/б конструкций перекрытий в доме используются металлические профили или ж/б балки. Плиты перекрытия формируются из монолитных железобетонных деталей. Это позволяет выдерживать большие нагрузки, перевязывать широкие прогоны.

Расчет монолитного перекрытия в специальной программе

При вычислении нагрузки на двутавровую балку её вес без учета стяжки рассчитывается исходя из значения 350 кг/ м², а учитывая стяжку – 500 кг/ м². Монтажный шаг при укладке принято делать равным 1 метру.

При создании ж/б перекрытия работает правило: длина проема должна быть в 20 раз больше высоты балки. Это допустимый минимум. Высота и ширина ж/б элемента так относится друг к другу, как 7 к 5. При расчете перекрытия также необходимо учитывать вероятный изгиб, геометрию плит, выбор армирования и характеристики бетона. В видео показан процесс расчета монолитного перекрытия.

Железобетонные сборные

Элементы для изготовления подобных перекрытий имеют стандартные размеры и специальных расчетов не требуют. Необходимо определиться с их количеством и нагрузкой на общее основание строения.

Предварительный подсчет поможет значительно сэкономить при закупке строительных материалов. Кроме финансовых выгод вычисления нагрузок дадут гарантию безопасности строения.

Если прочность перекрытия не учитывать, постройка может обвалиться и привести не только к дополнительным затратам, но и к ещё более плачевным последствиям. Правильный предварительный расчет – основа безопасности строения.

Расчет железобетонных плит, опертых по контуру

Please use this identifier to cite or link to this item:
http://elib.psu.by:8080/handle/123456789/7818

Title:  Расчет железобетонных плит, опертых по контуру
Authors:  Жукьян, П. П.
Keywords:  Строительные конструкции
плиты перекрытий
расчет прочности
Issue Date:  Jun-2014
Publisher:  Полоцкий государственный университет
Citation:  Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки : научно-теоретический журнал. — 2014. — № 8. – С. 54-58
Series/Report no.:  Серия F. Строительство. Прикладные науки;2014. — № 8
Abstract:  Представлен обзор основных методов расчета прочности железобетонных плит перекрытий, работающих в двух направлениях. Проведены экспериментальные исследования на натурных конструкциях, в ходе которых получены экспериментальные данные о прочности и жесткости плит, что позволило выполнить сравнительный анализ методик расчета с учетом пространственной работы конструкции. Получена удовлетворительная сходимость экспериментальных данных и результатов расчета по методу конечного элемента и кинематическому методу, учитывающих пространственную работу железобетонной плиты, свободно опертой по контуру. Установлено, что наиболее объективным вычислительным методом расчета сложных пространственных конструкций на современном этапе расчета является метод конечных элементов, позволяющий оценить работу конструкции как единой пространственной системы.= This paper presents an overview of existing methods for calculating the strength of reinforced concrete slabs working in two directions. Experimental studies on full-scale structures were held and experimental data on the strength of the slabs were received, which allowed to perform comparative analysis of the calculation methods taking into account the space behavior of the structure.
Description:  ANALYSIS OF TWO-WAY SLABS
P. ZHUKYAN
URI:  http://elib.psu.by:8080/handle/123456789/7818
ISSN:  2070-1683
Appears in Collections: 2014, № 8
Научные публикации кафедры строительных конструкций

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Обследование и расчёт монолитной железобетонной плиты перекрытия

Исходные данные для выполнения расчета

Цель выполнения настоящего расчета — определение фактической несущей способности монолитной железобетонной плиты перекрытия подвала над комнатой отдыха жилого дома.

При расчете учитывались следующие исходные данные и предпосылки:

— со слов Заказчика, плита перекрытия армировалась и бетонировалась как единая конструкция сразу над всем подвалом. Однако, поскольку наверняка установить факт наличия правильного армирования плиты над опорой (средней стеной) на настоящий момент невозможно, расчет плиты перекрытия выполнен без учета ее неразрезности, что идет в запас прочности, поскольку фактические изгибающие моменты, действующие в пролете плиты будут ниже;
— по результатам осмотра жилого дома, монолитная железобетонная плита перекрытия подвала выполнена опертой на стены подвала по контуру. Однако, участок плиты перекрытия над комнатой отдыха условно рассчитывался как балка шириной 1,0 м на двух опорах (продольных стенах помещения), как худший случай работы плиты;
— расчетный пролет: расстояние в свету между продольными стенами помещения составляет 5130 мм (см. схему на рис. 1). Опирание плиты перекрытия выполнена на всю толщину стен здания.

Расчетный пролет, на который выполнялись дальнейшие вычисления принят равным 5,4 м;
— толщина плиты перекрытия: 200 мм;
— материал плиты перекрытия: бетон, по результатам выполненных испытаний, бетон плиты перекрытия соответствует классу В25, Rb = 14,5 МПа.
— рабочая арматура плиты перекрытия: армирование плиты перекрытия, расстояние между стержнями и величина защитного слоя бетона принималось со слов Заказчика, а также по результатам определения шага и защитного слоя бетона неразрушающим методом. Армирование выполнено из стержней периодического профиля диаметром 12 мм, уложенных в двух направлениях с размером ячейки 200х200 мм в два слоя (около нижней и верхней зоны плиты). Для расчета принято армирование из ф12 А400, шаг стержней 200 мм, As = 565 мм2, Rs = 350 МПа. Расстояние от нижней грани плиты перекрытия до центра тяжести нижней рабочей арматуры: принято по результатам определения армирования неразрушающими методами а = 38 мм. Расстояние от верхней грани плиты перекрытия до центра тяжести верхней арматуры принято аналогичным нижней арматуре;
— при расчете плиты перекрытия учитывались нагрузки от следующих слоев: цементно-песчаная стяжка толщиной 100 мм, фактически выполненная на момент расчета, покрытие пола из керамогранита (на момент выполнения расчета не выполнено, принято со слов Заказчика), также учтена отделка потолка в виде штукатурного слоя из цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм, как наиболее тяжелый возможный вид отделки. Полезная нагрузка и коэффициенты надежности по нагрузке принимались по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редак-ция СНиП 2.01.07-85*).

Расчет монолитной железобетонной плиты

 

 

Вывод по результатам расчета

При расчете монолитной железобетонной плиты перекрытия подвала над комнатой отдыха на принятую нагрузку, расчетные изгибающие моменты превышают предельный момент, который может быть воспринят сечением плиты.

Рекомендации по дальнейшей эксплуатации плиты перекрытия подвала

Поскольку при выполнении расчета выявлено превышение расчетных изгибающих моментов, действующих в плите перекрытия на рассчитанном участке предельного момента, который может быть воспринят сечением плиты, рекомендуется выполнить одно из следующих мероприятий:

  • возведение несущей стены под плитой перекрытия в середине пролета (или по возможно-сти ближе к середине пролета), при этом обеспечить передачу нагрузки от плиты перекрытия на эту стену;
  • подведение разгружающей балки (балок) под плиту перекрытия, при этом необходимо обеспечить включение этих балок в работу;
  • усиление плиты перекрытия другим способом (например — устройство дополнительного армирования снизу плиты с последующим обетонированием и др.).

При выборе конкретного способа усиления плиты перекрытия подвала необходимо предварительно проверить принятое решение расчетом.

Армирование монолитной плиты перекрытия: расчет нагрузки, чертежи

При создании домов с индивидуальной планировкой дома, как правило, застройщики сталкиваются с большим неудобством использования заводских панелей. С одной стороны, их стандартные размеры и форма, с другой – внушительный вес, из-за которого не обойтись без привлечения подъемной строительной техники.

Для перекрытия домов с комнатами разного размера и конфигурации, включая овал и полукруг, идеальным решением являются монолитные ж/б плиты.

Дело в том, что по сравнению с заводскими они требуют значительно меньших денежных вложений как на покупку необходимых материалов, так и на доставку и монтаж.

К тому же у них значительно выше несущая способность, а бесшовная поверхность плит очень качественная.

Почему же при всех очевидных преимуществах не каждый прибегает к бетонированию перекрытия? Вряд ли людей отпугивают более длительные подготовительные работы, тем более что ни заказ арматуры, ни устройство опалубки сегодня не представляет никакой сложности. Проблема в другом – не каждый знает, как правильно выполнить расчет монолитной плиты перекрытия.

Преимущества устройства монолитного перекрытия ↑

  • Монолитные железобетонные перекрытия причисляют к категории самых надежных и универсальных стройматериалов.
  • по данной технологии возможно перекрывать помещения практически любых габаритов, независимо от линейных размеров сооружения. Единственное при необходимости перекрыть больших пространств возникает необходимость в установке дополнительных опор;
  • они обеспечивают высокую звукоизоляцию. Несмотря на относительно небольшую толщину (140 мм), они способны полностью подавлять сторонние шумы;
  • с нижней стороны поверхность монолитного литья – гладкая, бесшовная, без перепадов, поэтому чаще всего подобные потолки отделывают только при помощи тонкого слоя шпаклевки и окрашивают;
  • цельное литье позволяет возводить выносные конструкции, к примеру, создать балкон, который составит одну монолитную плиту с перекрытием. Кстати, подобный балкон значительно долговечнее.
  • К недостаткам монолитного литья можно отнести необходимость использования при заливке бетона специализированного оборудования, к примеру, бетономешалок.

Внимание!

Устраивать монолитное перекрытие в доме из газобетона можно исключительно после установки дополнительных опор из бетона или железа. Что же касается деревянных построек, то использование такого типа литья запрещено.

Для конструкций из легкого материала типа газобетона больше подходят сборно-монолитные перекрытия. Их выполняют из готовых блоков, к примеру, из керамзита, газобетона или других аналогичных материалов, после чего заливают бетоном. Получается, с одной стороны, легкая конструкция, а с другой – она служит монолитным армированным поясом для всего строения.

Виды ↑

По технологии устройства различают:

  • монолитное балочное перекрытие;
  • безбалочное – это один из самых распространенных вариантов, расходы на материалы здесь меньше, поскольку нет необходимости закупать балки и обрабатывать перекрытия.
  • имеющие несъемную опалубку;
  • по профнастилу. Наиболее часто такую конструкцию используют для создания терасс, при строительстве гаражей и других подобных сооружений. Профлисты играют роль несгибаемой опалубки, на которую заливают бетон. Функции опоры будет выполнять каркас из металла, собранный из колонн и балок.
  1. Обязательные условия получения качественного и надежного монолитное перекрытие по профнастилу:
  • чертежи, в которых указаны точнейшие размеры сооружения. Допустимая погрешность – до миллиметра;
  • расчет монолитной плиты перекрытия, где учтены создаваемые ею нагрузки.

Профилированные листы позволяют получить ребристое монолитное перекрытие, отличающееся большей надежностью. При этом значительно сокращаются затраты на бетон и стержни арматуры.

На заметку

Все монтажные работы выполняются по специально составленным технологическим картам на устройство монолитного перекрытия. Его еще называют основным технологическим документом, предназначенным как для строительных организаций и проектных бюро, так и для мастеров , непосредственно связанных с выполнением монолитных ж/б работ.

Расчет безбалочного перекрытия ↑

Перекрытие этого типа представляет из себя сплошную плиту. Опорой для нее служат колонны, которые могут иметь капители. Последние необходимы тогда, когда для создания требуемой жесткости прибегают к уменьшению расчетного пролета.

Полезно

Экспериментально было установлено, что для безбалочной плиты опасными нагрузками можно считать сплошную, оказывающую давление на всю площадь и полосовую, распределенную через весь пролет.

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру ↑

Параметры монолитной плиты ↑

Понятно, что вес литой плиты напрямую зависит от ее высоты.

Однако, помимо собственно веса она испытывает также определенную расчетную нагрузку, которая образуется в результате воздействия веса выравнивающей стяжки, финишного покрытия, мебели, находящихся в помещении людей и другое.

Было бы наивно предположить, что кому-то удастся полностью предугадать возможные нагрузки или их комбинации, поэтому в расчетах прибегают к статистическим данным, основываясь на теории вероятностей. Таким путем получают величину распределенной нагрузки.

К примеру:

Здесь суммарная нагрузка составляет 775 кг на кв. м.

Одни из составляющих могут носить кратковременный характер, другие – более длительный. Чтобы не усложнять наши расчеты, условимся принимать распределительную нагрузку qв временной.

Как рассчитать наибольший изгибающий момент ↑

Это один из определяющих параметров при выборе сечения арматуры.

Напомним, что мы имеем дело с плитой, которая оперта по контуру, то есть, она будет выступать в роли балки не только относительно оси абсцисс, но и оси аппликат (z), и будет испытывать сжатие и растяжение в обеих плоскостях.

Как известно, изгибающий момент по отношению к оси абсцисс балки с опорой на две стены, имеющей пролет ln вычисляют по формуле mn = qnln2/8 (для удобства за ее ширину принят 1 м). Очевидно, что если пролеты равны, то равны и моменты.

Если учесть, что в случае квадратной плиты нагрузки q1 и q2 равны, возможно допустить, что они составляют половину расчетной нагрузки, обозначаемой q. Т. е.

  • Иначе говоря, можно допустить, что арматура, уложенная параллельно осям абсцисс и аппликат, рассчитывается на один и тот же изгибающий момент, который вдвое меньше, нежели тот же показатель для плиты, которая в качестве опоры имеет две стены. Получаем, что максимальное значение расчетного момента составляет:
  • Что же касается величины момента для бетона, то если учесть, что он испытывает сжимающее воздействие одновременно в перпендикулярных друг другу плоскостях, то ее значение будет больше, а именно,
  • Как известно, для расчетов требуется единая величина момента, поэтому в качестве его расчетного значения берут среднее арифметическое от Ма и Мб, которое в нашем случае равно 1472.6 кгс·м:

Как выбрать сечение арматуры ↑

В качестве примера произведем расчет сечения стержня по старой методике и сразу отметим, что конечный результат расчета по любой другой дает минимальную погрешность.

Какой бы способ расчеты вы ни выбрали, не надо забывать, высота арматуры в зависимости от ее расположения относительно осей x и z будет различаться.

В качестве значения высот предварительно примем: для первой оси h01 = 130 мм, для второй – h02 = 110 мм. Воспользуемся формулой А0n = M/bh30nRb. Соответственно получим:

  1. Из представленной ниже вспомогательной таблицы найдем соответствующие значения η и ξ и посчитаем искомую площадь по формуле Fan= M/ηh0nRs.
  2. Получаем
  • Fa1 = 3,275 кв. см.
  • Fa2 = 3,6 кв. см.

Фактически, для армирования 1 пог. м необходимо по 5 арматурных стержня для укладки в продольном и поперечном направлении с шагом 20 см.

Для выбора сечения можно воспользоваться нижележащей таблицей. К примеру, для пяти стержней ⌀10 мм получаем площадь сечения, равной 3,93 кв. см, а для 1 пог. м она будет в два раза больше – 7,86 кв. см.

Сечение арматуры, проложенной в верхней части, было взято с достаточным запасом, поэтому число арматуры в нижнем слое можно уменьшить до четырех. Тогда для нижней части площадь, согласно таблице составит 3,14 кв. см.

На заметку

Для расчета подобной плиты в панельном доме согласно имеющимся методикам расчета обычно применяют корректирующий коэффициент для учета также пространственной работы конструкции. Он позволяет примерно на 3–10 процентов сократить сечение.

Однако многие специалисты считают, что, в отличие от заводских, для монолитных плит его использование не столь уж обязательно, поскольку при таком подходе возникает необходимость в ряде дополнительных расчетов, к примеру, на раскрытие трещин и прочих.

И потом, если центральную часть армировать стержнями большего диаметра, то прогиб посередине будет изначально меньше. При необходимости его можно достаточно просто устранить или скрыть под финишной отделкой.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия в виде прямоугольника ↑

Очевидно, что в подобных конструкциях момент, действующий по отношению к оси абсцисс, не может равняться его значению, относительно оси аппликат. Причем чем больше разброс между ее линейными размерами, тем больше она будет похожа на балку с шарнирными опорами. Иначе говоря, начиная с какого-то момента, величина воздействия поперечной арматуры станет постоянной.

На практике неоднократно была показана зависимость поперечного и продольного моментов от значения λ = l2 / l1:

  • при λ > 3, продольный больше поперечного в пять раз;
  • при λ ≤ 3 эту зависимость определяют по графику.

Допустим, требуется рассчитать прямоугольную плиту 8х5 м. Учитывая, что расчетные пролеты это и есть линейные размеры помещения, получаем, что их отношение λ равно 1.6. Следуя кривой 1 на графике, найдем соотношение моментов. Оно будет равно 0.49, откуда получаем, что m2 = 0.49*m1.

Далее, для нахождения общего момента значения m1 и m2 необходимо сложить. В итоге получаем, что M = 1.49*m1. Продолжим: подсчитаем два изгибающих момента – для бетона и арматуры, затем с их помощью и расчетный момент.

  • Теперь вновь обратимся к вспомогательной таблице, откуда находим значения η1, η2 и ξ1, ξ2. Далее, подставив найденные значения в формулу, по которой вычисляют площадь сечения арматуры, получаем:
  • Fa1 = 3.845 кв. см;
  • Fa2 = 2 кв. см.

В итоге получаем, что для армирования 1 пог. м. плиты необходимо:

  • продольная арматура:пять 10-миллиметровых стержней, длина 520 -540 см, Sсеч. – 3.93 кв. см;
  • поперечная арматура: четыре 8-миллиметровых стержня, длина 820-840 см, Sсеч. – 2.01 кв.см.

© 2019 stylekrov.ru

Источник: https://stylekrov.ru/raschet-monolitnoj-plity-perekrytiya.html

Армирование монолитной плиты: расчет и вязка арматуры

Армирование монолитной плиты — это сложная и ответственная задача. Конструктивный элемент воспринимает серьезные изгибающие нагрузки, с которыми бетону не справится. По этой причине при заливке монтируют арматурные каркасы, которые усиливают плиту и не дают ей разрушаться под нагрузкой.

Как правильно армировать конструкцию? При выполнении задачи нужно соблюдать несколько правил. При строительстве частного дома обычно не разрабатывают подробный рабочий проект и не делают сложных расчетов.

Из-за небольших нагрузок считаю, что достаточно соблюсти минимальные требования, которые представлены в нормативных документах. Также опытные строители могут заложить арматуру по примеру уже сделанных объектов.

Плита в здании может быть двух типов:

В общем случае армирование плиты перекрытия и фундаментной не имеет критических отличий. Но важно знать, что в первом случае потребуются стержни большего диаметра. Это вызвано тем, что под элементом фундамента есть упругое основание — земля, которое берет на себя часть нагрузок. А вот схема армирования плиты перекрытия не предполагает дополнительного усиления.

Армирование фундаментной плиты

Арматура в фундамент в этом случае укладывается неравномерно. Необходимо усилить конструкцию в местах наибольшего продавливания. Если толщина элемента не превышает 150 мм, то армирование для монолитной плиты фундамента выполняется одной сеткой. Такое бывает при строительстве небольших сооружений. Также тонкие плиты используются под крыльца.

Для жилого дома толщина фундамента обычно составляет 200—300 мм. Точное значение зависит от характеристик грунта и массы здания. В этом случае арматурные сетки укладываются в два слоя друг над другом. При монтаже каркасов необходимо соблюдать защитный слой бетона. Он позволяет предотвратить коррозию металла. При возведении фундаментов величина защитного слоя принимается равной 40 мм.

Диаметр армирования

Перед тем как вязать арматуру для фундамента, потребуется подобрать ее сечение. Рабочий стержни в плите располагаются перпендикулярно в обоих направлениях. Для соединения верхнего и нижнего ряда используют вертикальные хомуты. Общее сечение всех прутов в одном направлении должно составлять не менее 0,3% от площади сечения плиты в этом же направлении.

Пример армирования

Если сторона фундамента не превышает 3 м, то минимально допустимый диаметр рабочих прутов назначается равным 10 мм. Во всех остальных случаях он составляет 12 мм. Максимально допустимое сечение — 40 мм. На практике чаще всего используют стержни от 12 до 16 мм.

Перед закупкой материалов рекомендуется посчитать массу необходимой арматуры для каждого диаметра. К полученному значению прибавляют примерно 5 % на неучтенные расходы.

Укладка металла по основной ширине

Схемы армирования монолитной плиты фундамента по основной ширине предполагают постоянные размеры ячейки. Шаг прутьев принимается одинаковым независимо от расположения в плите и направления. Обычно он находится в пределах 200—400 мм.

Чем тяжелее здание, тем чаще армируют монолитную плиту. Для кирпичного дома рекомендуется назначать расстояние 200 мм, для деревянного или каркасного можно взять большее значение шага.

При этом важно помнить, что расстояние между параллельными прутами не может превышать толщину фундамента более чем в полтора раза.

  Заливка бетонной отмостки вокруг частного дома

Обычно и для верхнего, и для нижнего армирования используют одинаковые элементы. Но если есть необходимость уложить пруты разного диаметра, то те, которые имеют большее сечение укладывают снизу. Такое армирование плиты фундамента позволяет усилить конструкцию в нижней части. Именно там возникают наибольшие изгибающие силы.

Основные армирующие элементы

С торцов вязка арматуры для фундамента предполагает укладку П-образных стержней. Они необходимы для того, чтобы связать в одну систему верхнюю и нижнюю часть армирования. Также они предотвращают разрушение конструкции из-за крутящих моментов.

Зоны продавливания

Связанный каркас должен учитывать места, в которых изгиб ощущается больше всего. В жилом доме зонами продавливания будут участки, в которых опираются стены. Укладка металла в этой области осуществляется с меньшим шагом. Это значит, что потребуется больше прутов.

Например, если для основной ширины фундамента использован шаг 200 мм, то для зон продавливания рекомендуется уменьшить это значение до 100 мм. При необходимости каркас плиты можно связать с каркасом монолитной стены подвала. Для этого на этапе возведения фундамента предусматривают выпуски металлических стержней.

Армирование монолитной плиты перекрытия

Расчет арматуры для плиты перекрытия в частном строительстве выполняется редко. Это достаточно сложная процедура, выполнить которую сможет не каждый инженер. Чтобы заармировать плиту перекрытия, нужно учесть ее конструкцию. Она бывает следующих типов:

  • сплошное;
  • ребристое:
  • по профлисту.

Последний вариант рекомендуется при выполнении работ самостоятельно. В этом случае нет необходимости устанавливать опалубку. Кроме того, за счет использования металлического листа повышается несущая способность конструкции. Самая низкая вероятность ошибок достигается при изготовлении перекрытия по профлисту. Стоит отметить, что оно является одним из вариантов ребристой плиты.

Перекрытие с ребрами залить непрофессионалу может быть проблематично. Но такой вариант позволяет существенно сократить расход бетона. Конструкция в этом случае подразумевает наличие усиленных ребер и участков между ними.

Еще одни вариант — изготовит сплошную плиту перекрытия. В этом случае армирование и технология похожи на процесс изготовления плитного фундамента. Основное отличие — класс используемого бетона. Для монолитного перекрытия он не может быть ниже В25.

Стоит рассмотреть несколько вариантов армирования.

Перекрытие по профлисту

В этом случае рекомендуется взять профилированный лист марки Н-60 или Н-75. Они обладают хорошей несущей способностью. Материал монтируется так, чтобы при заливке образовались ребра, обращенные вниз. Далее проектируется монолитная плита перекрытия, армирование состоит из двух частей:

  • рабочие стержни в ребрах;
  • сетка в верхней части.

  Выполняем точную разметку фундамента самостоятельноАрмирование плиты перекрытия по профлисту

Наиболее распространенный вариант, когда в ребрах устанавливают по одному стержню диаметром 12 или 14 мм. Для монтажа прутов подойдут инвентарные пластиковые фиксаторы. Если нужно перекрыть большой пролет, в ребро может устанавливаться каркас из двух стержней, которые связаны между собой вертикальным хомутом.

В верхней части плиты обычно укладывается противоусадочная сетка. Для ее изготовления используют элементы диаметром 5 мм. Размеры ячейки принимаются 100х100 мм.

Сплошная плита

Толщина перекрытия чаще всего принимается равной 200 мм. Армирующий каркас в этом случае включает в себя две сетки, расположенные друг над другом. Такие сетки нужно связать из стержней диаметром 10 мм.

В середине пролета устанавливают дополнительные пруты усиливающей арматуры в нижней части. Длина такого элемента назначается 400 мм или более. Шаг дополнительных прутов принимают таким же, как шаг основных.

В местах опирания нужно тоже предусмотреть дополнительное армирование. Но располагают его в верхней части. Также по торцам плиты нужны П-образные хомуты, такие же как в фундаментной плите.

Пример армирования плиты перекрытия

Расчет армирования плиты перекрытия по весу для каждого диаметра стоит выполнить до закупки материала. Это позволит избежать перерасхода средств. К полученной цифре прибавляют запас на неучтенные расходы, примерно 5%.

Вязка арматуры монолитной плиты

Для соединения элементов каркаса между собой пользуются двумя способами: сварка и связывание. Лучше вязать арматуру для монолитной плиты, поскольку сварка в условиях строительной площадки может привести к ослаблению конструкции.

Для выполнения работ используют отожженную проволоку, диаметром от 1 до 1,4 мм. Длину заготовок обычно принимают равной 20 см. Существует два типа инструмента для вязания каркасов:

Второй вариант существенно ускорят процесс, снижает трудоемкость. Но для возведения дома своими руками большую популярность получил крючок.

Для выполнения задачи рекомендуется заранее подготовить специальный шаблон по типу верстака. В качестве заготовки используют деревянную доску шириной от 30 до 50 мм и длинной до 3 м.

На ней делают отверстия и углубления, которые соответствуют необходимому расположению арматурных прутов.

Общие рекомендации

  1. при соединении стержней по длине минимальный нахлест составляет 20 диаметров, но не меньше 250 мм;
  2. все зоны, в которых возможен изгиб, в обязательном порядке должны быть усилены;
  3. при выборе между сваркой и вязкой, лучше — второе;
  4. при необходимости использовать стержни разного диаметра, те, которые толще, располагают снизу.

Источник: https://DomZastroika.ru/foundation/vypolnenie-pravilnogo-armirovaniya-monolitnoj-zhb-plity.html

Как армировать плиту перекрытия и зачем это делать?

Любое здание возводится с использованием бетона. Для усиления применяют проволочную сетку или арматурный каркас. Распространены монолитные перекрытия, для формирования которых выполняется заливка бетонным раствором опалубки, установленной между несущими опорами.

Для повышения нагрузочной способности нужно усилить бетонную плиту. Для этого выполняется дополнительное армирование плит перекрытий, которое должно соответствовать требованиям проекта.

Важно выполнить расчеты с учетом расстояния между стенами, подобрать количество и диаметр армирования.

Что такое армирование монолитной плиты

Распространенным элементом жилых и производственных зданий является монолитное перекрытие, для усиления которого применяют арматуру большого диаметра.

Для соединения элементов арматурной решетки или пространственного каркаса не рекомендуют использовать сварку, ослабляющую конструкцию. Места соединения стержней необходимо связывать отожженной проволокой.

Часть монолита, укрепленная арматурой, способна воспринимать значительные нагрузки. Армирование перекрытия – это комплекс мероприятий по усилению бетонной конструкции.

Наиболее используемым перекрытием при строительстве индивидуальных малоэтажных строений являются железобетонные изделия

Последовательность действий следующая:

  1. Вначале разрабатывают проект и выполняют расчет армирования, учитывающий размеры перекрытия, величину действующих усилий. На основании расчетов разрабатывается схема усиления.
  2. После подготовки щитов опалубку устанавливают между капитальными стенами. При монтаже опалубочной конструкции устанавливают опорные элементы, повышающие нагрузочную способность опалубки.
  3. Далее нарезают заготовки, связывают каркас и устанавливают в щитовую опалубку. Изготовление и сборку металлоконструкции выполняют согласно предварительно разработанной проектной документации.
  4. На завершающей стадии осуществляется заливка в опалубку бетонного раствора. После бетонирования уплотняют сформированный бетонный массив. Для нормального набора твердости бетон периодически увлажняют.

При разработке схемы усиления бетонной плиты предусматривается установка дополнительных стальных прутков в проблемных участках:

  • в зонах контакта монолитной плиты с опорными колоннами, капитальными стенами и арочными конструкциями;
  • в местах сосредоточения усилий, связанных с установкой отопительных приборов, тяжелой мебели или массивного оборудования;
  • по контуру выходных проемов на верхние этажи, а также вокруг отверстий для вентиляционных магистралей и дымоотводящих труб;
  • в центральной части бетонной плиты, которая является одним из наиболее ослабленных участков перекрытия.

Для предотвращения коррозионных процессов арматурная решетка располагается на специальных подставках внутри бетонного массива, не доходя до поверхности 30-40 мм.

С учетом этого фактора подбираются длины прута и обеспечивается неподвижность силовой конструкции при бетонировании.

Владея технологией армирования несложно обеспечить повышенные прочностные свойства бетонного перекрытия, а также его продолжительный ресурс использования.

Расчет толщины армирования перекрытия зависит от его длины

Как правильно армировать – требования по усилению бетонной плиты

Армирование монолитной плиты перекрытия – ответственный процесс, к выполнению которого предъявляется комплекс требований.

При выполнении работ по формированию усиленной железобетонной конструкции перекрытия соблюдайте следующие рекомендации:

  • используйте для соединения стальных прутков вязальную проволоку диаметром 1,2-1,6 мм. Использование электрической сварки недопустимо в связи с нарушением структуры металла в местах соединения;
  • обеспечьте требуемую толщину бетонного массива перекрытия по отношению к расстоянию между капитальными стенами. Толщина железобетонной конструкции в 30 раз меньше расстояния между опорами. При этом минимальная толщина плиты составляет не менее 15 см;
  • производите укладку элементов металлического каркаса с учетом размеров перекрытия по вертикали. При минимальной толщине плиты укладка арматуры выполняется одним слоем. При толщине больше 15 см выполняйте усиленное армирование двумя слоями;
  • используйте для заливки в опалубку бетонную смесь с маркировкой М200 и выше. Бетон данных марок обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, способен воспринимать значительные нагрузки и отличается доступной ценой;
  • применяйте для изготовления стальной решетки арматурные прутья диаметром 0,8-1,2 см. При выполнении армирования двумя слоями используйте увеличенный размер сечения металлопрофиля в нижнем ряду. Возможен вариант использования покупной сетки;
  • сооружайте опалубочную конструкцию из строганых досок или влагозащищенной фанеры. Тщательно герметизируйте стыковые участки. Для усиления опалубки применяйте деревянные столбы диаметром до 20 см или металлические стойки телескопического типа.

Соблюдение указанных требований при выполнении мероприятий по армированию обеспечит прочностные характеристики сооружаемого перекрытия.

Армированная платформа, выполненная с учетом технологических тонкостей, прослужит не один десяток лет

Дополнительное армирование перекрытий – достоинства и слабые стороны

Необходимость усиления бетонных перекрытий связана с характеристиками бетона. Бетонный массив способен воспринимать повышенные сжимающие нагрузки, однако восприимчив к растягивающим усилиям и влиянию изгибающих моментов.

Бетон не способен самостоятельно демпфировать нагрузки и требует дополнительного армирования.

Для компенсации растягивающих усилий и сохранения целостности железобетонных конструкций выполняется дополнительное армирование плит перекрытий.

Бетонная плита, прочность которой увеличена за счет дополнительного армирования, — надежная конструкция, отличающаяся рядом достоинств. Основные преимущества:

  • продолжительный ресурс эксплуатации. Благодаря увеличенному запасу прочности, срок использования усиленной железобетонной конструкции исчисляется десятилетиями;
  • отсутствие стыковых швов, а также гладкая поверхность потолков и полов. Отсутствует необходимость в выполнении дорогих и трудоемких отделочных работ;
  • уменьшенная масса монолитной конструкции перекрытия по сравнению с покупными железобетонными панелями. Это значительно снижает нагрузку на фундаментное основание;
  • повышенные прочностные характеристики. Сочетание свойств стальной арматуры и бетона позволяет повысить прочность основания и обеспечить его целостность при повышенных нагрузках;
  • увеличенная надежность железобетонной конструкции. Устойчивость к воздействию нагрузок, действующих в различных направлениях, достигается за счет армирования. Усиленные перекрытия способны воспринимать от 0,5 до 0,8 т на каждый квадратный метр поверхности;
  • пожарная безопасность. Использование негорючих стройматериалов обеспечивает огнестойкость конструкции. Плита способна длительное время сохранять целостность под воздействием повышенной температуры и открытого огня;

Такая конструкция весит заметно ниже по сравнению с готовыми железобетонными плитами, однако, на ее прочность данный фактор не влияет

  • уменьшенный объем затрат по сравнению с использованием для формирования перекрытий стандартных панелей. Расходы на сооружение монолитного перекрытия существенно меньше по сравнению с аналогичной конструкцией сборного типа;
  • отсутствие необходимости в использовании специальной грузоподъемной техники и такелажной оснастки. Для формирования монолитной плиты не требуется подъемный кран;
  • равномерная передача усилий от монолитной плиты на несущие стены строения или опорные колонны. В результате выравнивания нагрузок снижается вероятность образования трещин.

Среди остальных достоинств следует отметить возможность заливки перекрытия нестандартной конфигурации. Это позволяет возводить строения различного уровня сложности с нестандартной планировкой. Серьезным плюсом является возможность выполнять межэтажные проемы и коммуникационные отверстия на этапе бетонирования.

Наряду с достоинствами имеются также и слабые стороны:

  • повышенная трудоемкость выполнения мероприятий по сборке арматурного каркаса;
  • увеличенная продолжительность процесса гидратации цемента и, соответственно, набора бетоном эксплуатационной прочности.

Профессиональные строители часто отдают предпочтение монолитным перекрытиям, которые наряду с указанными преимуществами устойчивы к воздействию повышенной влажности и надежно звукоизолируют помещение.

Какой используется материал для изготовления усиленных элементов перекрытия

Для формирования усиленных перекрытий необходимы следующие стройматериалы:

  • бетонная смесь, изготовленная на основе цемента М300, мелкого песка и среднефракционного щебня;
  • стальные прутки с рифленой поверхностью, изготовленные из арматурной стали класса А4.

Платформа находит свое применение для перекрытия большепролетных и сильно нагруженных конструкций

Также потребуются следующие материалы, инструменты и оборудование:

  • отожженная проволока для соединения арматурных стержней;
  • специальное приспособление для связывания арматуры;
  • влагостойкая фанера или доски для изготовления опалубки;
  • оснастка для изгибания арматурных заготовок;
  • болгарка или специальные кусачки для резки стержней.

Не забудьте подготовить рулетку, с помощью которой выполняются необходимые замеры.

Расчет цельной железобетонной плиты выполняется на основании предварительно разработанной схемы с учетом требований строительных норм и правил.

 По результатам расчетов определяются следующие характеристики:

  • толщина железобетонного перекрытия;
  • сортамент арматуры и количество рядов усиления.

Остановимся отдельно на каждом виде расчетов.

Как рассчитывается толщина бетонной плиты

Толщину формируемой железобетонной конструкции перекрытия определяйте по следующему алгоритму:

  1. Произведите замер расстояния между несущими стенами.
  2. Разделите полученную величину на 30.
  3. Умножьте результат на коэффициент запаса, равный 1,2.

Например, для строения с расстоянием 600 см между капитальными стенами толщина плиты составит: 600:30х1,2=24 см. При проектировании нагруженных конструкций желательно доверить выполнение расчетов специалистам, которые учтут все нюансы.

Монолитная плита не поддерживает горение и способна выдержать воздействие открытого пламени длительное время

Количество уровней армирования определяется в зависимости от толщины перекрытия:

  • одноярусное усиление допускается при минимальной толщине железобетонной конструкции, равной 150 мм;
  • двухуровневый арматурный каркас сооружается при увеличении толщины перекрытия выше указанного значения.

Диаметр верхней и нижней арматуры составляет 8-12 мм. При связывании стержней формируется решетка с ячейками в виде квадрата со стороной 200-400 мм.

Конструкция и чертеж верхнего перекрытия

Конструктивно монолитное перекрытие представляет собой сборную конструкцию из марочного бетона, внутри которого расположена силовая решетка. Схема армирования монолитной плиты перекрытия разрабатывается на этапе проектирования.

В ней представлена информация следующего характера:

  • габариты армирующей решетки;
  • размеры и сечения арматурных прутков;
  • профиль используемых стержней;
  • метод соединения арматуры;
  • интервал между арматурными прутьями;
  • конструктивные особенности пояса усиления.

На основании схемы рассчитывается количество стройматериалов и планируется очередность строительных мероприятий.

Дополнительное армирование плит перекрытий – подготовительные мероприятия

Планируя, как армировать монолитную плиту, следует тщательно подготовиться к выполнению работ:

  1. Выполнить прочностные расчеты.
  2. Разработать схему усиления.
  3. Определить потребность в стройматериалах.
  4. Подготовить материалы и инструмент.
  5. Нарезать арматурные заготовки.
  6. Приготовить щиты для сборки опалубки.
  • Следует обратить внимание на подготовку бетонного раствора в необходимом объеме.
  • Рассмотрим, как правильно армировать монолитную плиту на примере перекрытия для строения с габаритами 6х6 м с толщиной железобетонной платформы 0,24 м.
  • Порядок действий:
  1. Соберите щитовую опалубку.
  2. Герметизируйте щели.
  3. Нарежьте арматуру.
  4. Свяжите двухъярусную решетку с ячейкой 20х20 см.
  5. Установите решетку в опалубке на специальные подставки.
  1. После выполнения указанных операций произведите заливку бетона.
  2. Армирование плиты – ответственная операция, выполняемая по следующему алгоритму:
  1. Нарежьте арматурные заготовки требуемых размеров.
  2. Свяжите силовую решетку нижнего яруса.
  3. Расположите ее с зазором 30-40 мм до поверхности опалубки.
  4. Надежно закрепите вертикальные прутки.
  5. Привяжите к ним арматуру верхнего уровня.

Для обеспечения жесткости фиксации элементов используйте вязальное приспособление. После обеспечения неподвижности арматурного каркаса приступайте к бетонированию.

Подводим итоги

Зная, как армировать плиту перекрытия, несложно самостоятельно выполнить работы и сэкономить при этом денежные средства. Важно правильно произвести расчеты и соблюдать технологию.

Источник: https://pobetony.expert/armirovanie/plity-perekrytiya-armirovanie

Армирование монолитной плиты перекрытия и основы расчета

Перекрытия и сваи

16.03.2018

10.3 тыс.

6.9 тыс.

7 мин.

Для создания надежного перекрытия необходимо правильно сделать армирование, которое обеспечит прочность при нагрузках на изгиб и равномерно распределит давление на фундамент.

Монолитные плиты перекрытия будут стоить дешевле, потому что не требуют наличия на участке грузоподъемной техники.

Сделать предварительные расчеты для небольших пролетов можно самостоятельно по формулам нормативных документов

В зависимости от конструкции каркаса перекрытия монтируются деревянные и железобетонные. Последние в свою очередь делятся на:

  • стандартные железобетонные плиты различных конструкций;
  • монолитное перекрытие.

Преимущество готовых армированных плит в профессиональном изготовлении согласно требованиям СНиП: меньший вес за счет наличия сформированных при заливке полостей. По количеству и форме внутреннего строения плита бывает:

  • многопустотной – с круглыми продольными отверстиями;
  • ребристой – сложный профиль поверхности;
  • пустотной – узкие, фигурные панели используются как вставки.

Уже готовые плиты перекрытия оправдывают свое применение при крупном строительстве, например при возведении высотных домов. Но они имеют свои недостатки при укладке:

  • наличие стыков;
  • использование грузоподъемной техники;
  • подходят только под стандартные размеры помещений;
  • невозможность создавать фигурные перекрытия, отверстия для вытяжек и др.

Монтаж перекрытий из плит обходится дорого. Надо оплачивать транспортировку спецавтомобилем, загрузку и монтаж подъемным краном. Чтобы дважды не вызывать спецтехнику, желательно с машины плиты сразу монтировать на стены.

Если рассматривать индивидуальное строительство небольших коттеджей и домов, то специалисты рекомендуют самостоятельное изготовление перекрытий. Заливка бетонным раствором производится непосредственно на месте.

Предварительно сооружается опалубка обвязки и армированная сетка.

Железобетонное перекрытие делается так же, как и готовые плиты из 2 материалов:

  • железные прутья;
  • цементный раствор.

Бетон имеет высокую твердость, но он хрупкий и не выдерживает деформаций, разрушается от ударов. Металл мягче, хорошо переносит деформации на изгиб и кручение. При совмещении этих двух материалов получаются прочные конструкции, переносящие любые нагрузки.

Преимущества:

  • отсутствие швов и стыков;
  • ровная сплошная поверхность;
  • возможность делать перекрытия на любые формы и размеры помещений;
  • монтаж и сборка арматуры проводится непосредственно на месте;
  • железобетонный монолит упрочняет конструкцию, связывает воедино стены;
  • не надо после монтажа заделывать стыки и выравнивать переходы;
  • местная большая нагрузка на перекрытие равномерно распределяется на фундамент;
  • легко сделать различные отверстия между этажами для лестниц и коммуникационные колодцы.

К недостаткам армирования относится большие трудозатраты по сборке арматурной сетки и длительный процесс высыхания и упрочнения бетона.

Расчет параметров перекрытия должен делаться на основании требований СНиП. Расчетным размерам на прочность добавляется 30%, точнее цифры умножаются на коэффициент запаса прочности 1,3. При расчете учитываются только несущие стены и колонны, стоящие на фундаменте. Перегородки не могут служить опорой.

Примерный расчет толщины перекрытия относительно величины расстояния между стенами составляет соотношение 1:30 (соответственно толщина плиты и длина пролета). Классический пример из справочной литературы – ширина помещения 6 метров, то есть 6000 мм. Тогда перекрытие должно иметь толщину 200 мм.

Если расстояние между стенами 4 метра, по расчетам можно монтировать плиту 120 мм. На практике такое армирование монолитной плиты перекрытия подойдет только для нежилого чердака, на котором не будет громоздкой мебели. Остальные полы (потолки) желательно делать 150 мм с двумя рядами армированной сетки. Сэкономить можно на втором ряде, установив прут на 8 мм с шагом в 2 раза больше.

При величине пролета более 6 м прогибы и другие нагрузки значительно увеличиваются. Все размеры перекрытия и чертежи должны делать специалисты. Примерные расчеты не могут учесть всех нюансов.

По рекомендации СНиП в жилых зданиях перекрытие должно иметь 2 ряда армирующей сетки. В зависимости от расчетной толщины верхний ряд может иметь меньшее поперечное сечение арматуры и больший размер ячеек сетки. Рекомендуемые специалистами размеры для пролетов 6 м и 4 м со стандартной нагрузкой жилого дома показаны в таблице.

Размер пролета, толщина плиты, уровень сетки Нижний пруток, диаметр в мм Верхний пруток, диаметр в мм Размер ячейки
6 м, 20 см, нижний 12 12 или 10 200х200 мм
6 м, 20 см, верхний 8 8 200х200 мм
До 6 м, 20 см, верхний 10 10 400х400мм
4 м, 15 см, нижний 12 10 200х200 мм
4 м, 15см, верхний 8 8 300х300

Расчет ведется по максимальному расстоянию между стенами. Над помещениями одного этажа укладывается одинаковая толщина перекрытия, расчет делается по комнате с максимальными размерами. Расчетные значения округляются в большую сторону.

Сетка делается из катанки – горячекатаного проката круглого сечения низкоуглеродистой стали 3А. Это означает, что металл имеет высокую пластичность, хорошо будет удерживать бетонное перекрытие при больших стационарных нагрузках и вибрациях от землетрясений, работы тяжелой техники, слабого грунта.

Длины прута может быть недостаточно для создания сплошного перекрытия. Для этого делается стыковка методом наложения. Прокат укладывается рядом на расстоянии 10 диаметров и увязывается проволокой. Для прута толщиной 8 мм двойное соединение составляет 80 мм (8 см). Аналогично для проката Ф12 – стык 48 см. Стыковка прутков смещается, не должна быть на одной линии.

Для соединения можно использовать сварку, проложив шов вдоль. При этом теряется гибкость конструкции.

Прутья сетки увязываются между собой проволокой 1,5–2 мм. Каждое пересечение прочно скручивается. Между сетками расстояние примерно 8 см. Оно обеспечивается нарезанным в размер прутом 8 мм. Увязка должна быть в местах пересечения на нижней сетке.

Под нижней арматурой необходимо оставить зазор для заливки слоя бетона от 2 см. Для этого на опалубку устанавливают пластиковые конические фиксаторы с интервалом в 1 м.

Для соединения перекрытия со стенами по периметру создается короб – боковая опалубка. Она устанавливается вертикально, служит границей растекания бетона. Вдоль нее проходит обвязка периметра, усиление углов. После застывания плиты этот короб снимается, остается ровный торец.

Опалубка устанавливается на расстоянии 2 см от торцов и продольных прутов после завершения сборки армирующей сетки и обеспечивает расположение металла внутри бетона.

Удаленность ее от плоскости стены составляет 15 см для кирпичной кладки и шлакоблока. Газобетон менее прочный, нахлест перекрытия 20 см. Это расстояние на стене до заливки покрывается специальным составом, гасящим вибрацию.

Такая прослойка значительно повышает прочность здания.

Аналогичная опалубка ставится в места, где должны оставаться отверстия. В основном это лестницы между этажами, выводы труб, системы вентиляции и проводов коммуникаций. Они закрываться сеткой и заливаться не будут.

Для правильной сборки перекрытия делается чертеж. По нему можно рассчитать расход всех материалов, от проволоки для обвязки до количества цемента.

Алгоритм действий:

  1. 1. Перед тем как составлять чертеж следует произвести замеры всех помещений и наружного периметра дома, если отсутствует проект. Они делаются от оси стены.
  2. 2. Отмечаются все отверстия, которые не будут заливаться.
  3. 3. Наносятся контуры всех несущих стен и части промежуточных. Делается подробная схема обвязки, сетки, упрочнения с указанием толщины прутка, мест стыковки и увязки.
  4. 4. На чертеже указывается размер ячеек и расположение крайнего продольного прута от края заливки.
  5. 5. Рассчитываются габариты профлиста под нижнюю плоскость плиты.

При создании схемы сетки в большинстве случаев количество ячеек имеет не целое число. Арматуру следует сместить и получить одинаковые уменьшенные размеры ячеек возле стен.

Остается просчитать материал. Длину прутка умножить на их количество. К полученному числу добавить расход на стыки и увеличить полученную цифру на 2%. Округлять при покупке в большую сторону.

По площади перекрытия рассчитывается количество пластиковых фиксаторов и сколько проката пойдет на вставки между сетками.

Расчет цементного состава производится исходя из толщины перекрытия и его площади.

Арматура сверху и снизу должна быть покрыта раствором толщиной минимум 20 мм. При доступе воздуха на поверхности металла образуется коррозия, и начнется разрушение. При создании перекрытия толще 15 см, с армированием в 2 слоя, больше раствора распределяют вверху.

Чертеж служит и для расчета количества опалубки, опорных колонн и деревянных балок для создания нижней поддерживающей плоскости – платформы под заливку перекрытия.

Поставить на фиксаторы прутья и связать все пересечения проволокой по силам любому застройщику. Для гарантии безопасности расчеты перекрытий и создание проекта дома лучше доверить профессионалам.

После того как будут выполнены все расчеты и подготовлен чертеж, приступают к установке опалубки на всю длину перекрытия. Для нее чаще всего используются доски размерами 50х150 мм, брусья и фанера.

Правильность возведения конструкций отслеживают с помощью уровня или нивелира. Следующим этапом является укладывание нижнего ряда арматуры согласно проекту.

Все соединения металлического каркаса выполняют в шахматном порядке.

В итоге должно получиться так, чтобы все пространство между армированием и опалубкой было залито бетоном. Для этого сетка укладывается на подставки и скрепляется вязальной проволокой.

Для связывания элементов ни в коем случае нельзя использовать сварку.

На первый слой укладывается второй ряд арматуры. Все элементы располагают на специальные подставки.

Следующим шагом является залитие опалубки сначала жидким, а затем более густым слоем бетона (чаще всего марки М200).

Первый слой должен по консистенции напоминать сметану, и с него тщательно убирают пузырьки воздуха движениями лопатой. Чтобы предотвратить растрескивание бетона, его смачивают водой первые 2-3 дня.

Когда вся конструкция застынет (должно пройти не менее 30 дней), опалубку убирают.

Источник: http://obustroen.ru/stroitelystvo/perekrytiya/armirovanie-monolitnoy-plity-perekrytiya.html

Железобетонная плита — обзор

10.4.1.3 Расчет конструкции и проектирование железобетонной плиты перекрытия

Расчет конструкций был выполнен с помощью программного обеспечения TOWER 7 на основе конечных элементов (Radimpex Software, 2012).

Критерии проектирования для бетонных смесей NAC и RAC были приняты в соответствии с Еврокодом 2 — Часть 1 и EN 1992-1-2 (CEN / TC250, 2004b). В дальнейшем EN 1992-1-2 именуется Еврокодом 2 — Часть 2.

Расчетные значения предельного момента и сопротивления сдвигу больше или, по крайней мере, равны расчетным значениям изгибающего момента и сдвига. силу соответственно.

Предельное значение ширины трещины составляет:

wmax = 0,4 мм для XC1

wmax = 0,3 мм для XC3

Предельное значение прогибов для квазипостоянной нагрузки: 9max5 =

v l250

, где l — пролет перекрытия;

Был принят расчетный срок службы 50 лет («нормальный» надзор во время выполнения и «нормальный» осмотр и техническое обслуживание во время использования).

Нормой огнестойкости REI 60 было учтено из-за ограниченных размеров здания; следовательно, согласно Еврокоду 2 — Часть 2 для непрерывных сплошных плит:

hs, min = 80 мм

amin = 10 мм

, где h s — толщина плиты, а a — расстояние между осями арматуры. сталь к ближайшей открытой поверхности.

Все свойства и уравнения, использованные при проектировании плит перекрытия, сведены в Таблицу 10.5. Обозначения и значения параметров в Таблице 10.5 полностью соответствуют обозначениям и уравнениям, используемым в Еврокоде 2 — Части 1 и 2.

Таблица 10.5. Положения Еврокода, использованные при проектировании железобетонной плиты перекрытия

NAC RAC
Свойства f ck, 28 дней fck = fcm − 8.0 (МПа)
f ctm, 28 суток 0,3 · fck2 / 3 (МПа)
E см, 28 суток 22 (fcm / 10) 0,3 ( ГПа) Ур. (10.7), Лай и др. (2016)
φ ( т , т 0 ) Приложение B, Еврокод 2 — Часть 1 Ур. (10.8) и (10.9), Lye et al. (2016)
Расчетные уравнения Прочность Изгиб:
MEd≤MRd = 0.810 · b · x · fcd · z; z = d − 0,416 · x
As = (0,810 · b · x · fcd) / fyd
Сдвиг (без усиления сдвига):
VEd≤VRd, c = CRd, c · k · (100 · ρl · fck) 1/3 · b · d
VRd, c, min = 0,035 · k3 / 2 · fck1 / 2 · b · d
Удобство обслуживания Ширина трещины:
wd≤wmax = 0,3 (0,4) мм
wd = sr, max (εsm − εcm)
sr, max = k3 · c + k1 · k2 · k4 · ϕ / ρp, eff
εsm − εcm = ((σs − kt (fct, eff / ρp, eff) (1 + αe · ρp, eff)) / Es)
Прогибы:
vd (t) ≤vmax ( t) = l / 250 = 570/250 = 2.28 см
Ec, eff = 1,05 · Ecm1 + φ (t, t0)
ζ = 1 − β (Mcr / (Mcr · Mmax)) 2
vd (t) = (1− ζ) · vI, d (t) + ζ · vII, d (t)
Прочность Расчетный срок службы 50 лет, плита ⇒ Структурный класс S3:
cnom = cmin + Δcdev; cmin = max {cmin, b; cmin, dur}; Δcdev = 10 мм
Низ Верх Низ Верх
Связка: Связка: Связка: Связка:
cmin, b = ϕ = 10 мм cmin, b = ϕ = 10 мм cmin, b = ϕ = 10 мм cmin, b = ϕ = 10 мм
Долговечность: Долговечность (XC1 и XC3):
XC1 : cmin, dur = 10 мм cmin, dur = cmin, dur, NAC (fcm, NAC / fcm, RAC) 2.7
XC3: cmin, dur = 20 мм
Огнестойкость hs≥hs, мин; cnom = cmin + Δcdev; cmin≥a − ϕ / 2; Δcdev = 10 мм
REI 60 ⇒ hs, min = 80 мм; a = 10 мм, Еврокод 2 — Часть 2

NAC , Бетон на натуральном заполнителе; RAC , Бетон из переработанного заполнителя.

Измеренная прочность бетона в выбранных испытаниях была принята как средняя прочность бетона на сжатие f см .Для смесей NAC, 28-дневная характеристическая прочность на сжатие f ck , прочность на разрыв f ctm , модуль упругости E см и коэффициент ползучести φ ( t , t 0 ) рассчитывались в соответствии с положениями части 1 Еврокода 2, таблица 10.5. Для смесей RAC, 28-дневная характеристическая прочность на сжатие f ck и предел прочности на разрыв f ctm также были рассчитаны в соответствии с положениями Еврокода 2 — Часть 1.В предыдущих обширных исследованиях было показано, что взаимосвязь между прочностью на сжатие и растяжение, указанная в этом стандарте, действительна с таким же уровнем надежности для смесей RAC (Silva et al., 2015).

Однако сейчас хорошо известно, что смеси RAC имеют более низкий модуль упругости и большую ползучесть по сравнению с сопутствующими смесями NAC. Различные предложения по моделям прогнозирования были опубликованы в литературе, а модели прогнозирования представлены в Lye et al. (2016) для модуля упругости RAC и коэффициента ползучести RAC.Так, для модуля упругости было получено следующее соотношение (Lye et al., 2016):

(10,7) Ecm, RAC1,2 = 0,82Ecm, NAC1,2

, а для коэффициента ползучести (Lye et al., 2016):

(10,8) φ (∝, 28) RAC1 = 1,37φ (∝, 28) NAC1

(10,9) φ (∝, 28) RAC2 = 1,39φ (∝, 28) NAC2

где E см , NAC1, 2 и φ (∞, 28) NAC1, 2 — модуль упругости и коэффициент ползучести смесей NAC с одинаковой характеристической 28-дневной кубической прочностью, соответственно.

На основе статистического анализа обширной базы данных прочности на изгиб и сдвиг балок RAC и сопутствующих балок NAC (Tošić et al., 2016) был сделан вывод, что прочность на изгиб и сдвиг (без скоб) балок RAC может быть рассчитана с использованием действующие положения Еврокода 2 — Часть 1 без изменений. Такое же предположение было принято для расчета плит RAC в этой работе, Таблица 10.5.

Для расчета ширины трещины и длительного прогиба положения Еврокода 2 — Часть 1 использовались как для смесей NAC, так и для смесей RAC с учетом их различных свойств, Таблица 10.5. Другими словами, предполагалось, что могут использоваться одни и те же модели прогнозирования, то есть различное поведение плиты перекрытия NAC и RAC было вызвано только разными свойствами бетона, а не различным поведением конструкции. Это предположение было подтверждено экспериментальными результатами по прочности сцепления и упрочнению при растяжении смесей RAC, опубликованными в литературе. Большинство исследований, проведенных в отношении прочности связи RAC, показали, что относительная прочность связи (соотношение прочности связи и прочности на сжатие) RAC со 100% -ным профилем RCA была больше или, по крайней мере, очень похожа на NAC (Xiao and Falkner, 2007; Malešev и другие., 2010; Ким и Юн, 2013; Принс и Сингх, 2013 г.). Однако были также исследования, в которых сообщалось о более низкой относительной прочности связи RAC, как, например, в Butler et al. (2011). Недавние экспериментальные исследования жесткости RAC при растяжении, хотя и с 50% -ным курсом RCA, показали, что использование RCA не повлияло на итоговые характеристики бетона, в результате на поведение при растяжении и взаимодействие стали с бетоном (Rangel et al., 2017).

Что касается прочности, были проанализированы два XC для бетона внутри зданий: XC1 и XC3.Плиты 1–4 этажа проектировались для класса XC1 (жилища, низкая влажность воздуха), а плита первого этажа — для класса XC3 (умеренная или высокая влажность воздуха, так как парковочное место располагалось под цокольным этажом). ). Оба XC связаны с коррозией арматуры, вызванной карбонизацией.

Устойчивость RAC к карбонизации широко исследовалась. Результаты исследований (Silva et al., 2015) показали, что можно сопоставить сопротивление карбонизации с прочностью на сжатие, и что на эту взаимосвязь незначительно влияет уровень замены, тип и размер переработанных заполнителей.Взаимосвязь между глубиной карбонизации RAC и NAC при аналогичных смесях может быть рассчитана с использованием следующего уравнения (Silva et al., 2016):

(10,10) xc, RACxc, NAC = (fcm, NACfcm, RAC) 2,7

, где x c, RAC и x c, NAC — это глубины карбонизации RAC и NAC, соответственно. Отношения [Ур. (10.10)] справедливо только для бетонных смесей с цементом CEM I, что и было в данной работе. Это соотношение использовалось для соотнесения требуемой глубины покрытия RAC и смеси NAC, чтобы обеспечить равную долговечность, Таблица 10.5.

Что касается огнестойкости, предыдущие исследования показали, что бетон с заполнителем, как полностью, так и частично замененным на крупнозернистый RCA, показал хорошие характеристики при повышенных температурах, а также механические свойства и долговечность после пожара, которые были сопоставимы или даже лучше, чем у обычного бетона. (Vieira et al., 2011; Sarhat, Sherwood, 2013; Xiao et al., 2013; Kou et al., 2014). Следовательно, не должно быть различий в конструктивном противопожарном расчете между смесями RAC и NAC, и к обеим бетонным смесям применялись одинаковые требования Еврокода 2 — Часть 2, Таблица 10.5.

При определении глубины бетонного покрытия было принято, что коэффициент скорости карбонизации (коэффициент k ) равен 0 на верхней поверхности плиты в соответствии с рекомендациями CEN / TC229 / WG5-N012. (2016) для элементов внутри зданий в сухом климате и покрытых плиткой, паркетом и ламинатом. Таким образом, минимальное верхнее покрытие было определено для удовлетворения требований к сцеплению ( c мин, b ) и огнестойкости, которые предполагались одинаковыми как для NAC, так и для RAC.Предполагалось, что нижняя поверхность плиты не имеет дополнительного покрытия, поэтому минимальное нижнее покрытие было определено для обеспечения сцепления ( c мин, b ), прочности ( c мин, dur ) и огнестойкости. требования см. в таблице 10.5. Значение c мин, dur для RAC было рассчитано на основе c min, dur для NAC в соответствии с требованиями Еврокода 2 — Часть 1 и уравнением [Ур. (10.10)]. Во всех случаях минимальное покрытие было увеличено, чтобы учесть отклонение, на величину Δ c dev = 10 мм.

Согласно Еврокоду 2 — Часть 1, минимальная 28-дневная нормативная прочность на сжатие для классов XC1 и XC3 составляет 25 и 30 МПа соответственно. Требование XC3 не было выполнено в случаях NAC1 и RAC2. Немного более низкая характеристическая прочность (менее 10%) в этих случаях считалась незначительной.

Результаты расчетных значений представлены в таблице 10.6, где обозначение конкретной плиты (S) включает тип бетонной смеси и качество заполнителя (NAC или RAC; 1 для высокого качества RCA и 2 для низкого качества RCA) и XC. (XC1 или XC3).Все плиты, независимо от того, сделаны они из NA, высокого или низкого качества RCA и подвержены воздействию XC1 или XC3, соответствуют требованиям Еврокодов по прочности, удобству обслуживания, долговечности и огнестойкости. Таким образом, была достигнута полная функциональная эквивалентность. Количества компонентов компонентов в Таблице 10.6 представляют собой эталонные потоки и исходные данные для сравнительной ОЖЦ.

Таблица 10.6. Расчетные значения железобетонной плиты перекрытия для различных параметров

27

27

27

2 2

_

900_3

900_C3

Высота c низ c верх Reinf. бот Reinf. верх Reinf. всего w d a v d b
мм мм мм см 2 / м см 2 / м см 2 / м см / м кг / м 3 мм мм
S_NAC1_XC1 150 20 20 4.85 6,23 69,58 0,147 21,13
S_RAC1_XC1 160 20 20 4,30 5,84 59,70 0,151 21,22
0,151 21,22
20 20 3,43 6,30 61,10 0,162 21,54
S_RAC2_XC1 170 30 20 4.00 5,59 53,14 0,208 21,34
S_NAC1_XC3 160 30 20 5,04 6,08 65,47 0,213 20,01
20,01
30 20 4,30 5,74 55,63 0,202 19,76
S_NAC2_XC3 160 30 20 3.63 6,35 58,76 0,196 19,94
S_RAC2_XC3 180 45 20 4,85 5,52 54,27 0,254 AC 19.97

54,27 0,254 AC , Бетон на натуральном заполнителе; RAC , Бетон из переработанного заполнителя; XC , Класс выдержки.

Кривая прогиба-нагрузки для плиты, 2PSF

Контекст 1

… расчетная нагрузка: предположительно, она составляет 20 кН / м, без каких-либо трещин, в то время как образцы плиты, рассчитанные с λ> 1, образовали несколько трещин на верхней поверхности до достижения своей расчетной нагрузки. Допустимый прогиб для всех образцов плиты был принят равным 9,40 мм (= пролет / 250, исходя из критерия эксплуатационной пригодности (IS 456 2000). Подробные сведения о результатах испытаний для всех этих образцов плиты приведены ниже: наносится постепенно на верхнюю поверхность образца плиты.Первая трещина изгиба появилась при 21 кН / м 2 вдоль пролета, L x пересекала внутреннюю балку примерно в середине пролета. Эта трещина увеличивается в длину, и количество трещин увеличивается при увеличении нагрузки, и первая трещина с диагональным углом возникает при 24 кН / м 2. Средняя и угловая трещины увеличиваются в длину и соединяются друг с другом при нагрузке около 25,5 кН / м 2. Плита с трещинами продолжает выдерживать приложенную нагрузку, и эта полоса трещин развивается до полной картины линии текучести при нагрузке около 28 кН / м 2, а затем образец плиты не выдерживает дальнейшего увеличения нагрузки сверх 31.75 кН / м 2 с соответствующим прогибом среднего пролета 39,38 мм. После снятия нагрузки это отклонение уменьшается до 22,50 мм. Отношение нагрузки обрушения к расчетной нагрузке для этой плиты оказалось равным 1,587, и она выдержала расчетную нагрузку, предсказанную аналитическими уравнениями, с соответствующим прогибом в середине пролета 20,00 мм. В этом случае глубина опорной балки сохранялась менее пролетного / 10; следовательно, он вел себя как неглубокий пучок и не создавал никакого отрицательного поля момента по всей своей длине на верхней поверхности плиты.Соответственно, усиление на верхней грани плиты вдоль пролета опорной балки не предусматривалось. В результате в плите в предельном состоянии развился только положительный профиль линии текучести, который, как было установлено, хорошо согласуется с предполагаемым при выводе расчетных уравнений. Этапы формирования картины линии текучести и соответствующего профиля нагрузки-прогиба образца плиты показаны на рисунках 6 и 7 соответственно. Было обнаружено, что прогиб при проектной нагрузке превышает предписанное значение согласно нормам проектирования, но выбор подходящей глубины балки в соответствии с критерием эксплуатационной пригодности проектных норм может контролировать его.Процедура определения глубины балки, которая удовлетворяет как критерию эксплуатационной пригодности, так и соотношению пролета и глубины неглубоких балок, проиллюстрирована числовым примером в ПРИЛОЖЕНИИ-C.Однако необходимо убедиться, что выбранная глубина балки балка должна быть меньше, чем пролет / 10, чтобы облегчить формирование механизма глобального обрушения в поддерживаемой плите. Образец плиты подвергался равномерной нагрузке по площади, постепенно прикладываемой к верхней поверхности плиты. Небольшие трещины длиной около 150 мм, наклоненные под углом 30 ° к внутренней опорной балке, появились на верхней поверхности плиты при нагрузке около 18 кН / м 2, и количество этих трещин увеличивается с увеличением нагрузки, как показано на Рисунке 8.Небольшие диагональные трещины на нижней поверхности плиты возникли одновременно со всех углов плиты при нагрузке около 21 кН / м 2. Эти трещины увеличиваются в длину вместе с образованием некоторых дополнительных трещин, параллельных пролету, l y в середине пролетов обеих панелей плиты при нагрузке 22 кН / м 2. Дополнительные диагональные трещины образовались около концов внутренней опорной балки при небольшом увеличении нагрузки. Эти трещины увеличиваются в длину и соединяются друг с другом. Эта полоса трещин развивается до полной видимой картины положительной линии текучести при нагрузке около 24 кН / м 2, а затем дальнейшее нагружение образца плиты было прекращено при превышении 28 кН / м 2, чтобы свести к минимуму повреждение индикаторов часового типа.Образец плиты показывает прогиб в середине пролета 22,84 мм при этой нагрузке, который уменьшается до 5,50 мм после снятия нагрузки. Отношение нагрузки обрушения к расчетной нагрузке для этой плиты составило 1,40, и она выдержала расчетную нагрузку, предсказанную аналитическими уравнениями, с соответствующим прогибом в середине пролета 12,00 мм. Образец линии текучести, сформированный в плите в предельном состоянии, хорошо согласуется с тем, что предполагалось при выводе расчетного уравнения, то есть плита разрушилась из-за механизма местного обрушения в результате разделения плиты на две изолированные панели.Профиль нагрузки-прогиба образца плиты показан на рисунке 9. В этом случае глубина опорной балки оставалась меньше, чем пролет / 10, поэтому она вела себя как мелкая балка и не создавала никакого отрицательного поля момента вдоль его длина по верхней грани плиты. Соответственно, на верхней грани плиты арматуры не предусматривалось. В результате в плите в предельном состоянии возникла только положительная линия текучести вместе с некоторыми отрицательными линиями текучести, образовавшимися из-за внезапного изменения кривизны вблизи концов опорной балки.Эти отрицательные линии текучести возникли при нагрузке около 18 кН / м 2 из-за отсутствия какого-либо верхнего армирования в плите. Поэтому предлагается, чтобы система перекрытий-балок с неглубокими балками не имела пропорций с λ-значением больше единицы без адекватного отрицательного армирования вблизи концов балок. В противном случае на верхней стороне плиты возле концов балок должна быть предусмотрена соответствующая торсионная арматура для защиты поля отрицательного момента согласно соответствующим положениям правил проектирования.Образец плиты был подвергнут равномерной нагрузке площади, прикладываемой постепенно к верхней стороне плиты. Небольшие трещины длиной около 150 мм, наклоненные под углом 30 ° к внутренней опорной балке, появились на верхней поверхности плиты при нагрузке около 18 кН / м 2, и эти трещины превратились в трещину на всю длину вдоль обеих сторон балки. при нагрузке около 19 кН / м 2, таким образом, плита разделяется на две отдельные плиты. Первая трещина изгиба появилась при 20 кН / м 2 на нижней стороне плиты вдоль пролета, l y, одновременно, в середине пролета обеих панелей плиты вместе с небольшими диагональными трещинами, начинающимися со всех углов панелей плиты.Эти трещины увеличиваются в длине и увеличиваются в количестве под возрастающей нагрузкой и соединяются друг с другом при нагрузке 22 кН / м 2. Эта плита с трещинами продолжает выдерживать приложенную нагрузку, и эта полоса трещин развивается до полностью видимого рисунка положительной линии текучести при нагрузке около 24 кН / м 2. Затем дальнейшее нагружение образца плиты было прекращено при превышении 25,05 кН / м 2. Образец плиты показывает прогиб в середине пролета 7,11 мм при нагрузке 25,05 кН / м 2, который уменьшается до 2,10 мм после снятия нагрузки. Отношение нагрузки обрушения к расчетной нагрузке для этой плиты оказалось равным 1.253, и он выдержал расчетную нагрузку, предсказанную аналитическими уравнениями, с соответствующим прогибом в середине пролета 5,00 мм. Образец линии текучести, сформированный в плите, как показано на рисунке 10, в конечном состоянии, хорошо согласуется с предполагаемым при аналитическом моделировании, то есть плита разрушилась в результате локального механизма обрушения в результате разделения плиты на две изолированные панели. Профиль нагрузки-прогиба образца плиты показан на рисунке 11. В этом случае — глубина опоры…

Что такое односторонняя плита?

Jaydutt Tailor получил степень магистра в области гражданского строительства в 2012 году в Лондонском университете. Он возглавляет и возглавляет команду GharPedia. Он является старшим менеджером (гражданские и структурные) в SDCPL. Он является старшим редактором и основным членом редакционной группы GharPedia. Он опытен и увлечен управлением группой творческих людей, технологиями, а также новым дизайном и разработками в GharPedia. Он также занимается структурным проектированием некоторых крупных проектов SDCPL.У него есть дополнительная склонность к фотографии, чтению и путешествиям. С ним легко связаться — LinkedIn, Twitter, Quora.

Каркасные конструкции RCC сегодня очень популярны практически для всех типов строительства. Плиты, балки, колонны и фундаменты являются важными элементами здания, которые помогают зданию выдерживать различные нагрузки и обеспечивают хорошую работу в течение всего срока службы. Здесь мы обсуждаем одностороннюю плиту. Плиты обычно проектируются как односторонние или двусторонние. Прежде чем разбираться в односторонней плите, следует также разобраться в плите RCC.

Что такое плита в строительстве?

Плита в основном является горизонтальным структурным элементом любого здания / дома, который используется для устройства полов, потолков и крыш. Как правило, он может быть просто опорным, непрерывным или консольным. Плита — это элемент здания, который передает различные нагрузки перекрытия на балки. Плита представляет собой конструктивный элемент, глубина «D» (толщина) которого мала по сравнению с его длиной «l» (пролет) и шириной «b».

Плиты также могут быть классифицированы в зависимости от методов их изготовления как сборные, предварительно напряженные или литые на месте.

Также прочтите: Разница между сборными и литыми на месте

Плиты также классифицируются как односторонние, двусторонние, плоские, плоские, вафельные и ребристые (балочные) плиты.

Односторонние перекрытия и двухсторонние перекрытия

Односторонние перекрытия в конструкции

Односторонние перекрытия представляют собой перекрытия, которые поддерживаются параллельными стенами или балками и имеют длину до ширины коэффициент равен или больше двух, и из-за своей геометрии он изгибается только в одном направлении (направлении пролета), передавая нагрузки на две опорные стены или балки.Проще говоря, он простирается и изгибается только в одном направлении.

Направление (более короткая сторона плиты), в котором передается нагрузка, называется пролетом. Односторонняя плита предназначена только для направления перекрытия, поскольку она изгибается только в одном направлении.

Таким образом, основные арматурные стержни растяжения проходят параллельно (равномерно разнесенные) более короткому пролету и обычно размещаются в нижней части плиты.

В поперечном направлении (более длинном направлении) предусматривается минимальное количество арматуры, чтобы учесть влияние температуры и усадки в этом направлении.Эта стальная арматура называется распределительной сталью или вторичной арматурой.

Эта сталь также помогает распределять нагрузку. Т.е. точечная нагрузка, которая имеет тенденцию пробивать плиту. Распределительная сталь также помогает распределять нагрузку в поперечном направлении по большей ширине, тем самым компенсируя локальный эффект, такой как трещины пластической усадки из-за температуры и усадки. Даже когда плита поддерживается со всех четырех сторон, ожидается, что плита будет вести себя как односторонняя плита, только как видно из контура прогиба, показанного на рис.

Двустороннее действие в односторонней плите (контуры прогиба длинной плиты)

Однако на плите около краев часть нагрузки передается в продольном направлении, тем самым вызывая двустороннее действие. Верхнее усиление (дополнительная верхняя сталь) по краям, поэтому оно предназначено для преодоления этого воздействия. Если это усиление не предусмотрено, на верхней части опоры по более коротким краям могут появиться широкие трещины. Важно отметить, что если панель перекрытия поддерживается только с двух параллельных сторон, она будет действовать только как односторонняя плита, независимо от соотношения длинной и короткой сторон.

Если не удерживать угол свободно опертой плиты, он будет стремиться оторваться от опоры, что приведет к возникновению отрицательных моментов. Таким образом, угловая арматура (крутильная арматура) должна быть предусмотрена на прерывистой кромке односторонней плиты, чтобы противостоять отрицательным моментам.

Толщина односторонней плиты варьируется от 100 мм до 150 мм или даже больше в зависимости от пролета и в зависимости от соображений прогиба. Односторонние плиты экономичны до 3 пролетов.6м. Односторонняя плита представляет собой простую широкую пологую прямоугольную балку с точки зрения ее структурного анализа.

Минимальная глубина односторонней плиты

Минимальная глубина односторонней плиты, в большинстве случаев регулируется критериями прогиба. Иногда минимальная глубина может быть достаточной в соответствии с конструкцией изгиба, но если критерии прогиба не выполняются, такие плиты будут сталкиваться с вибрацией даже при небольших нагрузках, таких как ходьба, прыжки и т. Д. Следовательно, даже ваши проверки конструкции могут дать вам меньшую глубину, всегда проверяйте прогиб.Здесь вы можете обеспечить немного большую глубину и уменьшить количество стали, чтобы сэкономить на общих затратах. Обратите внимание, что вибрация никогда не дает жильцам ощущение безопасности в здании.

Типы конструкций для односторонних перекрытий

В основном существует три типа конструкций для односторонних перекрытий.

01. Односторонняя цельная плита (с балками)

Односторонняя цельная плита с балками

В односторонней цельной системе перекрытия (с балками) плита поддерживается на балках.В зависимости от расположения балок и колонн эта система может быть рассчитана на широкий диапазон условий нагрузки.

02. Односторонняя ребристая плита (с балками)

Односторонняя ребристая плита (с балками)

Система односторонних ребристых перекрытий (с балками) используется для офисных зданий (малоэтажные) , автостоянки и склады.

03. Односторонняя ребристая плита (с составными балками)

Односторонняя ребристая плита с составными балками

Односторонняя ребристая плита имеет больший пролет по сравнению со сплошной плитой.Односторонняя оребренная плита экономична, когда она используется в модульной или сборной форме.

Односторонняя плита с пустотелым блоком

Односторонняя плита с пустотелым блоком

Одностороннее действие плиты предполагается в ребристом перекрытии (перекрытии с балками) из сборного двутавра секции, в ребристом перекрытии с неразъемными балками, а также в пустотелых или пустотелых плитах.

Подробнее о системе перекрытий конструкции.

В Индии плиты, отлитые на месте, широко распространены, тогда как сборные плиты широко распространены в развитых странах, таких как США и страны Европы.Плиты обычно составляют от 15 до 20% от общей стоимости RCC здания. Плита играет большую роль в общей стоимости здания, а не на колоннах или балках. Таким образом, важно добиться экономии средств за счет правильной конструкции плиты. Если плита рассчитана только на момент и сдвиг, это приводит к меньшей толщине плиты. В этом случае плита вибрирует из-за меньшей толщины, но не разрушается. Но когда плита рассчитана на моменты, сдвиг и прогиб, это приводит к большей толщине плиты.Следовательно, если вам нужна плита без вибрации, проектируйте ее на все моменты, на сдвиг и прогиб.

Также читайте:

Разница между плоскими перекрытиями и традиционными перекрытиями-балками
Что нужно проверить перед бетонированием балок и перекрытий

Джейдатт Тейлор получил степень магистра в области гражданского строительства в 2012 году в Лондонском университете. Он возглавляет и возглавляет команду GharPedia. Он является старшим менеджером (гражданские и структурные) в SDCPL. Он является старшим редактором и основным членом редакционной группы GharPedia.Он опытен и увлечен управлением группой творческих людей, технологиями, а также новым дизайном и разработками в GharPedia. Он также занимается структурным проектированием некоторых крупных проектов SDCPL. У него есть дополнительная склонность к фотографии, чтению и путешествиям. С ним легко связаться — LinkedIn, Twitter, Quora.

Продемонстрируйте свои лучшие разработки

Навигация по сообщениям

Еще из тем

Используйте фильтры ниже для поиска конкретных тем

Дизайн односторонних перекрытий | Библотека

Минимальная глубина

Минимальная глубина односторонней бетонной плиты, в большинстве случаев определяется критериями прогиба.Иногда минимальная глубина достаточна для конструкции изгиба, но если критерии прогиба не выполняются, такие плиты будут сталкиваться с вибрацией даже при небольших нагрузках, таких как ходьба, прыжки и т. Д. Хотя даже регулярная проверка конструкции может дать вам меньшую глубину, всегда проверяйте наличие прогиб. Здесь вы можете обеспечить немного большую глубину и уменьшить сталь, чтобы сэкономить на общих затратах. Учтите, что вибрация никогда не дает пассажирам ощущения безопасности в здании.

Типы односторонних перекрытий

1- Односторонняя цельная плита с балками

Плиты этого типа опираются на балки.В зависимости от расположения балок и колонн эта система может быть рассчитана на широкий диапазон условий нагрузки.

2- Односторонняя ребристая плита с балками

Перекрытие ребристое одностороннее с балками применяется для офисных зданий (малоэтажных), парковок, складов.

3- Ребристая плита с односторонним движением со встроенными балками

Односторонняя оребренная бетонная плита имеет больший пролет по сравнению с бетонной сплошной плитой.Односторонняя оребренная бетонная плита экономична, когда она используется в модульной или сборной форме.

4-односторонняя плита с полым блоком

Одностороннее действие бетонной плиты предполагается в ребристой плите с балками из сборного двутавра, в ребристом перекрытии с неразъемными балками, а также в плитах из пустотелых блоков или пустотелых плит.

Резюме

  • На практике односторонний поддерживается только двумя параллельными балками или стенами.
  • Основная арматура (rft) предусмотрена для односторонних плит в одном направлении.
  • односторонняя плита имеет конструктивную прочность в кратчайшем направлении
  • Форма наклонной односторонней плиты — цилиндрическая.
  • Бетонная плита с односторонним движением изгибается или отклоняется в направлении, перпендикулярном опорным краям
  • Панель перекрытия поддерживается в коротком направлении односторонней плиты с двух противоположных сторон
  • Толщина односторонней плиты варьируется от 100 до 150 мм в зависимости от отклонения и пролета

границ | КЭ моделирование круглых, эллиптических и треугольных изолированных плит с непрерывным повреждением модели

Введение

Пол — это плоский конструктивный элемент, основная функция которого — поддерживать поперечные и плоские нагрузки и переносить их на свои опоры.Как правило, напольные системы представляют собой совокупность панелей прямоугольной формы; однако для некоторых архитектурных проектов требуются плиты с другой геометрией. В текущих положениях правил проектирования есть подробные методы анализа и проектирования плит прямоугольной формы, включая такие методы, как: эквивалентный каркас, прямой, коэффициентный метод и другие. Однако плиты без прямоугольной геометрии не имеют общих форм структурирования и методологий анализа в текущих нормах проектирования.Хотя существуют плиты с другой геометрией, в данной статье рассматриваются только круглые, эллиптические и треугольные изолированные железобетонные плиты.

В основном существует три модели для моделирования растрескивания: (1) механика разрушения, которая локализует трещины либо на линии, либо на поверхности; недостатками этой модели является то, что она в основном применима для хрупких материалов, где начальные трещины, а также необходим дорогостоящий процесс повторной застройки; (2) модель размазанной трещины, трещины возникают в любой точке конечного элемента; в этой модели начальные трещины и повторная застройка не нужны, но она может показать проблемы фиксации напряжений или ложных кинематических режимов; (3) модель встроенных разрывов, которая использует преимущества первых двух моделей, поскольку она вводит разрывы (трещины) в любом месте и в любом направлении внутри конечных элементов.Эти неоднородности (трещины) не наблюдаются, но есть зоны с большими градиентами смещения, где сконцентрированы повреждения.

При моделировании железобетонных плит де Борст и Наута (1985) применили модель размазанной трещины для изучения осесимметричной плиты при проникновении сдвига, показав, что трещины возникли на нижней поверхности плиты и на соответствующих путях образования трещин. Затем Квак и Филиппоу (1990) смоделировали квадратную плиту, опирающуюся на ее углы, с сосредоточенной нагрузкой в ​​центре пролета, получили нагрузку против .кривая смещения, которая соответствовала экспериментальным результатам, представленным Джофриетом и Макнейсом (1971) и Макнейсом (1967); в результатах, представленных Кваком и Филиппоу (1990), ни первая нагрузка на трещину, ни характер растрескивания не указаны. Были и другие предложения по моделированию железобетонных плит, такие как Gilbert and Warner (1978), Hand et al. (1973), Хинтон и др. (1981), Лин и Скорделис (1975), Ван и др. (2013) среди прочих, большинство из них использовали модель размазанной трещины. Хуарес-Луна и Кабальеро-Гаратачеа (2014) приводят расчетные моменты изгиба и траектории трещин в круглых, треугольных и эллиптических плитах, но они также использовали модель размазанных трещин для моделирования трещин в бетоне в академической версии программного обеспечения ANSYS (2010).Shu et al. (2015) изучали реакцию плит, подвергнутых изгибу, с помощью нелинейного анализа методом конечных элементов в программе DIANA, моделируя бетон с помощью трехмерных элементов и стальную арматуру с помощью стержневых элементов. Хуарес-Луна и др. (2015) исследует процесс растрескивания железобетонных плит под действием вертикальной нагрузки. Бетон моделировался шестигранными конечными элементами со встроенными неоднородностями; тогда как стальная арматура моделировалась трехмерными стержневыми элементами, размещенными по краям твердых элементов.Геникомсу и Полак (2015) исследовали режимы отказов соединений железобетонной плиты и колонны при статических и псевдодинамических нагрузках с помощью трехмерного нелинейного анализа методом конечных элементов. Сравнение экспериментальных и численных результатов, рассчитанных в ABAQUS, показывает, что откалиброванная модель правильно предсказывает отклик плит на сдвиг при штамповке. Wosatko et al. (2015) провели численное моделирование сдвига при продавливании в железобетонной плите-колонне, нагруженной как монотонно увеличивающееся наложенное смещение в колонне.Были применены две регуляризованные модели пластического повреждения. Первая модель, реализованная в FEAP, была уточнена дополнительным уравнением усреднения, в котором усиление градиента включает внутреннюю шкалу длины. Во второй модели от ABAQUS была введена скорость вязкопластической деформации. Эти модели правильно предсказали поведение сдвига при штамповке. Genikomsou и Polak (2017) выполнили анализ методом конечных элементов, чтобы изучить влияние сжимающего действия мембраны на плоские бетонные плиты. Численные результаты показали, что способность продавливания непрерывного сляба выше, чем способность обычного изолированного сляба.Наварро и др. (2018) провели параметрическое исследование явления сдвига при продавливании в железобетонной плите с помощью нелинейных численных моделей на основе конечных элементов. Плита была смоделирована в программе ABAQUS, и модель была откалибрована с экспериментальными результатами, представленными в литературе. Изучаемыми параметрами были: предел текучести стальной арматуры, прочность бетона на сжатие, арматура на изгиб, соотношение между шириной колонны и шириной плиты и толщиной плиты.

В этой статье железобетонные плиты с круглой, эллиптической и треугольной геометрией изучаются с помощью компьютерного моделирования, чтобы сделать прогнозы этих плит при вертикальной нагрузке и различных условиях опоры.Как известно, вычислительные методы — это компьютерные методы, используемые для численного решения математических моделей, описывающих физические явления (Plevris and Tsiatas, 2018). Во-первых, был проведен линейный анализ упругости плит с этими тремя геометриями, чтобы узнать зоны отрицательного и положительного момента и, следовательно, размещение отрицательной и положительной арматуры. Затем был проведен нелинейный анализ, чтобы получить кривую грузоподъемности, а также пути образования трещин.Анализ линейной упругости проводился с помощью программного обеспечения для расчета конструкций и проектирования SAP2000 (CSI, 2009), а нелинейный анализ проводился с помощью программы анализа конечных элементов (FEAP), разработанной Тейлором (2008). В первом программном обеспечении плиты моделировались с помощью 2D конечных элементов оболочки, но во втором программном обеспечении плиты моделировались твердотельными и стержневыми конечными элементами в 3D. Конструктивное поведение бетона было смоделировано с помощью модели непрерывного повреждения, которая включает различные пороговые значения при растяжении и сжатии, а также включает деформационное разупрочнение.Основное поведение стальной арматуры моделируется с помощью одномерной модели пластичности, не зависящей от скорости, включая модель изотропного упрочнения. Важно отметить, что эта модель повреждения с различной поверхностью разрушения при растяжении и сжатии была сформулирована и подтверждена Хуарес-Луна и др. (2014), который также был реализован этими авторами в FEAP. В разработанной модели повреждений не возникает проблемы блокировки напряжений, как в модели размазанного растрескивания; это гарантирует адекватное выделение энергии при разрушении материала.Экспериментальное испытание прямоугольной плиты, описанное в литературе, было смоделировано для проверки обеих основных моделей. Расчетное усилие против . Кривые смещения в середине пролета плиты, а также пути растрескивания, по-видимому, хорошо согласуются с экспериментальными результатами. Учитывая результаты расчетов КЭ, были включены предложения по проектированию круглых, эллиптических и треугольных плит. Для простоты расчета расчетных изгибающих моментов в этих плитах предложен коэффициентный метод.Эти коэффициенты были вычислены из моделей FE. Предлагается схема стальной арматуры, в частности длины зон с только нижним армированием для положительных моментов и длины зон с верхним и нижним армированием для отрицательных моментов.

План этой статьи выглядит следующим образом. В разделе «Модель конечных элементов» дается описание образцов и показаны конструктивные модели из бетона и стали, используемые в нелинейном анализе. В разделе «Проверка достоверности» показана проверка достоверности метода конечных элементов и основных моделей посредством численного моделирования на основе лабораторного эксперимента, описанного в литературе.В разделе «Результаты» показан анализ линейной упругости с использованием метода конечных элементов для расчета компоновки стальной арматуры и нелинейный анализ для расчета кривых «сила-смещение» в середине пролета плит; Кроме того, в этом разделе показаны ростки трещин на поверхностях плит с простыми и зажимными опорами. Раздел «Рекомендации по проектированию» содержит рекомендации по проектированию круглых, эллиптических и треугольных перекрытий. Наконец, в разделе «Выводы» приведены выводы, сделанные по результатам данной работы.

Модель конечных элементов

Описание образцов

Моделируемые железобетонные плиты круглой геометрии имеют диаметр d = 4,0 м. Модели эллиптических плит имели значения отношения малой оси к большой оси b / a , равные 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 и 0,9, соответственно, с учетом постоянного значения a = 4 м для основной оси. ось. Модель треугольной плиты имеет высоту h = 4 м и основание 2 h / 3 .Исследуемые плиты трех различных геометрических форм имеют толщину 10 см, что соответствует минимальной толщине мексиканских нормативов для бетонных конструкций NTCC-17 (2017).

Первоначально для изучения плит в программном обеспечении SAP2000 (CSI, 2009) были выполнены упругие анализы. Эти модели были смоделированы пластинчатыми конечными элементами, которые имеют три степени свободы в каждом узле: одну поступательную и две вращательные. Впоследствии в FEAP был проведен нелинейный анализ, но эти модели были смоделированы с помощью шестигранных твердых элементов и стержневых элементов, которые имеют три степени свободы в каждом из своих узлов.Распределения момента были рассчитаны с помощью анализа упругости, который использовался для размещения стальной арматуры в верхней и нижней зонах плит. С другой стороны, растрескивание и распространение были рассчитаны с помощью нелинейного анализа.

Учредительные модели

Непрерывная модель повреждений, разработанная Хуарес-Луна и др. (2014), был использован для моделирования основного поведения бетона, соответствующего экспериментальному поведению, описанному в литературе, например, Купфер и Герстле (1973), как показано на рисунке 1A.Предлагаемая модель повреждений использует поверхность разрушения, предложенную Оливером и др. (1990). Тем не менее, касательный конститутивный тензор, разработанный Хуарес-Луна и др. (2014) отличается от разработанного Linero (2006). Эта основная модель бетона учитывает деформационное разупрочнение после достижения предела прочности. С другой стороны, стальная арматура была смоделирована с помощью одномерной модели пластичности, не зависящей от скорости, которая имеет упругое ограниченное пространство, показанное на рисунке 1B, с учетом билинейной кривой с изотропным упрочнением.

Непрерывная модель повреждений, разработанная Хуарес-Луна и др. (2014), имеет различную поверхность разрушения при растяжении и сжатии, которая определяется следующими уравнениями:

a) Плотность свободной энергии Ψ (ϵ, r) = (1 − d (r)) Ψ0b) Определяющее уравнение σ = ∂Ψ∂ε = (1 − d) C: εc) Переменная повреждения d (r) = 1 − qr ; q∈ [r0,0] d∈ [0,1] d) Закон эволюции r˙ = γ {r∈ [r0, ∞] r0 = r | t = 0 = σyEe) Критерий повреждения f (τσ, q) = χτσ −q = χσ: C − 1: σ − r; {q∈ [0, r0] q | t = 0 = r0f) Правило упрочнения q˙ = Hd (r) r˙; Hd (r) = q ′ (r) ≤0g) Загрузка-разгрузка f <0; γ≥0; γf = 0; условия γf˙ = 0 (согласованность) (1)

, где Ψ — плотность свободной энергии, ε — тензор деформации, σ — тензор напряжений и C — тензор упругости.Переменная повреждения, d , определяется в терминах переменной упрочнения / размягчения q , которая зависит от параметра упрочнения / размягчения, H . Множитель повреждений γ определяет условие нагружения-разгрузки, функция, f ( τ σ , q) , ограничивает упругую область, определяющую поверхность повреждения в пространстве напряжений. Значение, r o , является порогом, который определяет предел начальной упругой области, т.е.e, q = r o . На этой поврежденной поверхности любое напряженное состояние преобразуется в норму, ограниченную r o , где каждое напряженное состояние за пределами этой поверхности является неупругим, как показано на рисунке 2.

Касательное материальное уравнение в терминах скоростей из модели в уравнении (1):

σ · = CT: ε · (2)

Где C T — непрерывный тангенциальный конститутивный оператор, связывающий напряжения и скорости деформации, для интервала нелинейного нагружения, который определяется как

CT = (1 − d) C − q − Hrr3χ2 (C: ε⊗ε: C) (3)

и для упругого интервала нагружения и разгрузки (ḋ = 0):

Параметр χ в уравнении (3)

, где φ a — весовой коэффициент, зависящий от главных напряжений, σ i , определяемый по формуле:

ϕ = ∑i = 13 〈σi〉 ∑i = 13 | σi | (6)

, где оператор Маклауи <> и символ || рассмотрим соответственно положительные и абсолютные величины главных напряжений.Интервал ϕ составляет [ 0,1 ], ограниченный 0 для трехосного сжатия (σ 3 ≤ σ 2 ≤ σ 1 0 ) и 1 для трехосного растяжения ( 0 ≤ σ 3 ≤ σ 2 ≤ σ 1 ). Следовательно, соответствующий интервал χ равен [ 1 / n, 1 ], ограничен 1 / n для трехосного сжатия и 1 для трехосного растяжения.

Параметр χ уменьшается в 1 / n в раз от нормы, как показано на рисунке 2, таким образом, он сравнивается с интервалом упругости [ 0, r o ].Значение r o = σ ut / E зависит от порогового значения σ ut и модуля Юнга E . Обратите внимание, что начальный упругий интервал одинаков для 1D, 2D и 3D задач, все с предельной точкой r o , и что для 2D состояния главного напряжения параметр χ принимает значение 1. в первом квадранте, 1 / n, в третьем квадранте и интервал [ 1 / n, 1 ] во втором и четвертом квадрантах.

Нелинейный анализ проводился с помощью программного обеспечения FEAP. Бетон был смоделирован с шестигранными элементами с использованием модели постоянного непрерывного повреждения с различными пороговыми значениями растяжения и сжатия. Стальная арматура была смоделирована с помощью одномерного стержневого элемента, которому была назначена одномерная модель пластичности, не зависящая от основной скорости. Оба элемента имеют три степени свободы на узел и большие деформации. Элементы 1D были размещены по краям твердых элементов и соединены в одних и тех же узлах, чтобы гарантировать непрерывность.В представленных ниже примерах, смоделированных с помощью стержневых и твердых элементов, была рассмотрена идеальная связь между обоими элементами.

Проверка

Один из шести образцов, протестированных Girolami et al. (1970) была смоделирована для проверки основных моделей бетона и стальной арматуры. Испытательная плита имела площадь 1,829 м и глубину 0,044 м, как показано на Рисунке 3А. Вертикальные нагрузки были приложены к верхней поверхности через 16 плит, которые имели квадрат 0,2038 м и толщину 0,0254 м, как показано на Рисунке 3В.Кроме того, восемь нагрузок были приложены к консольным удлинениям балок, чтобы сохранить определенное количество ограничений на углах. Механические свойства бетона следующие: модуль Юнга E c = 19,90 ГПа и предел прочности на сжатие σ uc = 31,026 МПа . Механические свойства стальной арматуры: модуль Юнга E a = 206 ГПа , коэффициент Пуассона υ = 0.3 , предел текучести σ y = 330,95 МПа и модуль упрочнения H = 2,871 ГПа .

Рисунок 3 . Экспериментальное испытание: (A) геометрия в см, (B) приложенных нагрузок, (C) арматура одной четверти плиты и (D) арматура одной половины балки (адаптировано из Girolami et al. др., 1970).

Стальная арматура была размещена сверху и снизу плиты, чтобы выдерживать равномерную расчетную нагрузку 7.182 кПа. Верхняя и нижняя арматура, использованная в плите, состояла из стальных стержней диаметром 3,66 мм, вырезанных из проволоки калибра № 7, которые были разнесены на 10,954 см в обоих ортогональных направлениях, как показано на Рисунке 3C. Кроме того, хомуты были согнуты из стальной проволоки калибра № 7, как показано на Рисунке 3D. Краевые балки имеют чрезмерно усиленные стержни, потому что другие пять из шести образцов, испытанных Girolami et al. (1970) были также загружены в плоскости, помимо вертикальной нагрузки, перпендикулярно поверхности плиты; Причина усиления сдвига в балках заключается в том, чтобы избежать повреждений и передать нагрузки на плиту.

Геометрия плиты и нагрузка имеют две оси симметрии, поэтому была смоделирована только четверть образца плиты, что экономит вычислительные затраты при нелинейном анализе. В модели были ограничены степени свободы, перпендикулярные соответствующей оси симметрии. Плита была смоделирована с использованием двух видов элементов, стальная арматура была смоделирована с помощью стержневых элементов, как показано на рисунке 4A; тогда как простой бетон был смоделирован с шестигранными твердыми элементами, как показано на рисунке 4B.

Рисунок 4 . Сетка: (A) стальная арматура и железобетон (B) .

Экспериментальные и численные кривые нагрузка-смещение в середине пролета плиты сравниваются, как показано на рисунке 5. Видно, что обе кривые на траектории a-b одинаковы; однако на траектории b-c сообщалось об обратном движении экспериментальной кривой смещения, связанном с нагрузками, приложенными к концам балок для обеспечения сдерживания.Наконец, обе кривые имеют одинаковый путь на траектории d-e. С другой стороны, рост трещин показан на рисунке 6, где трещины начинаются в углу наверху плиты. Впоследствии растрескивание распространяется по всем краям к центру, что согласуется с экспериментальными результатами, представленными Girolami et al. (1970). Этот пример также был смоделирован Хуаресом-Луной и др. С использованием конечных элементов со встроенными неоднородностями. (2015), где повреждение локализовано на неоднородности поверхности, расположенной в геометрическом центре твердого элемента.

Рисунок 5 . Кривые зависимости нагрузки от перемещения.

Рисунок 6 . Распространение трещин на верхней поверхности в точках: (A), , начало и (B), , конец.

Результаты

Линейный анализ упругости для распределения стальной арматуры

Вычисленные моменты круглых, эллиптических и треугольных плит были выполнены с помощью анализа линейной упругости с использованием конечных элементов плиты, как показано на Рисунке 7 соответственно.В этих моделях железобетон был смоделирован как изотропный материал с модулем Юнга E = 21,673 ГПа и коэффициентом Пуассона ν = 0,25. При анализе этих моделей учитывались только зажимные опоры, дающие отрицательные моменты на краях и положительные моменты в центре; простые опорные плиты не анализировались, так как это условие обеспечивает только положительные моменты, для чего требуется только стальная арматура внизу плиты.

Рисунок 7 .Распределение момента в: (A) круглая плита , (B) эллиптическая плита вдоль горизонтальной полосы (C) эллиптическая плита вдоль вертикальной полосы, (D) треугольная плита вдоль горизонтальной полосы и (E) треугольная плита по вертикальной полосе.

Моменты изгиба в круговой геометрии были рассчитаны на основе плиты, смоделированной с использованием четырехугольных пластинчатых элементов, без треугольных элементов в центре модели, которые могут вызвать численную нестабильность для большого соотношения сторон элемента.В соответствии с рисунком 7A отрицательные моменты возникали от края до пунктирной линии во внешнем кольце с приблизительной шириной в одну четверть диаметра, то есть L neg = d / 4 . Эта длина, на которой возникают отрицательные моменты, аналогична ширине внешней полосы в прямоугольных плитах, где стальная арматура в основном размещается вверху. Схема стальной арматуры была предложена, как показано на рисунке 8A, где стальная арматура размещена на верхней и нижней сторонах для отрицательного и положительного моментов, соответственно.

Рисунок 8 . Схема стальной арматуры в: (A) круглая плита , (B) эллиптическая плита и треугольная плита (C) .

Моменты изгиба в эллиптических плитах были рассчитаны на основе численных моделей с отношением малой оси к большой оси b / a , равным 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 и 0,9 соответственно, но длина главной оси оставалась постоянной, a = 4 м. Для моделирования эллиптической плиты использовались четырехугольные пластинчатые элементы.Согласно распределению момента на рисунках 7B, C, зоны отрицательного момента были идентифицированы от края к центру, имея длину l neg = a / 3 для большой оси и длину l neg = b / 3 для малой оси. Типичный макет стальной арматуры был предложен, как показано на рисунке 8B, в котором центральная зона имеет стальную арматуру только внизу, но по краям есть стальная арматура вверху и внизу плиты.

Моменты изгиба в треугольной геометрии были рассчитаны для плиты, смоделированной с помощью четырехугольных пластинчатых элементов, которая имеет высоту h = 4 м и основание 2h / 3 . На рисунках 7D, E показаны длины, которые выделяют зоны отрицательного момента в обоих направлениях: горизонтальной длиной h / 3 и вертикальной длиной h / 7 внизу и h / 2. вверху. Предлагаемый план стальной арматуры показан на рисунке 8C, на котором центральная зона имеет стальную арматуру только внизу, но по краям стальная арматура есть сверху и снизу плиты.

Нелинейный анализ

В нелинейном анализе плит с помощью FEAP, трехмерные твердотельные элементы использовались для моделирования бетона, который имеет следующие механические свойства: модуль Юнга E c = 17 ГПа , коэффициент Пуассона ν = 0,20 , предел прочности при растяжении σ ut = 5 МПа и предел прочности при сжатии σ uc = 25 МПа . Стальная арматура имеет следующие механические свойства: модуль Юнга E a = 2.05 × 10 5 МПа, коэффициент Пуассона ν = 0,30 и предел текучести σ y = 410 МПа. Верхняя и нижняя стальная арматура имеют покрытие 0,025 м. Модели были проанализированы при двух условиях опоры по краям: просто опоры и зажимы, нагруженные на поверхность с распределенными приращениями нагрузки. Для экономии вычислительных затрат при анализе была смоделирована только четверть плит с учетом двух осей симметрии. Кривые нагрузка-смещение, рассчитанные с помощью FEAP, сравниваются с кривыми, рассчитанными в программе ANSYS (2010), о которых сообщили Хуарес-Луна и Кабальеро-Гаратачеа (2014).

При нелинейном расчете круглой плиты была выполнена модель диаметром d = 4 м. Плита была усилена стержнями номер 3, расстояние между которыми составляло 0,20 м в обоих ортогональных направлениях. Стальная арматурная сетка была встроена в твердые элементы, как показано на рисунке 9A, где были соединены узлы обоих типов элементов. На рис. 10 показаны кривые «нагрузка-смещение» в центре пролета, где на плиты с простыми и фиксированными опорами требовались распределенные нагрузки 17 и 98 кПа, соответственно, для достижения смещения 5 см.

Рисунок 9 . Соединение конечных элементов стальной арматуры и простого бетона: (A) круглая плита , эллиптическая плита (B) и треугольная плита (C) .

Рисунок 10 . Кривая зависимости нагрузки от смещения в середине пролета круглой плиты: (A) зажимается и (B) простая опора.

Нелинейный анализ эллиптических плит проводился с учетом отношения малой оси к большой оси b / a = 0.5, 0,6, 0,7, 0,8 и 0,9. Стальная арматура состояла из стальных стержней диаметром 3/8, размещенных вверху и внизу, которые были разнесены на 0,20 м в обоих ортогональных направлениях. Стальная арматура моделировалась стержневыми элементами. Сцепление бетонной и встроенной стальной арматуры показано на рисунке 9B, которые были соединены в узлах. Распределенная нагрузка-смещение в центре кривых пролета показано на рисунке 11, где видно, что нагрузка, необходимая для развития смещения в центре пролета, обратно пропорциональна отношению, b / a , для обоих условий поддержки.Кроме того, наблюдается, что величина приложенной распределенной нагрузки в простой опорной плите составляет ~ 20% от величины распределенной нагрузки в зажатой опорной плите для достижения такого же смещения.

Рисунок 11 . Кривые зависимости нагрузки от смещения в середине пролета эллиптической плиты: (A), зажимается и (B), простая опора.

Что касается нелинейного анализа треугольной плиты, стальная арматура состояла из стержня размером 3, помещенного вверху и внизу и с интервалом 0.20 м в обоих ортогональных направлениях, что моделировалось стержневыми элементами. Бетонная сетка со встроенной стальной арматурой показана на рисунке 9C. Воспользовавшись симметрией, была проанализирована только половина модели. Распределенная нагрузка против . смещения в центре кривых пролета показаны на рисунке 12, где снова наблюдается, что условия опоры влияют на общее поведение, таким образом, что для простой поддерживаемой треугольной плиты требуется только ~ 20% распределенной нагрузки в зажатую опорную плиту для достижения такого же смещения в центре.

Рисунок 12 . Кривая зависимости нагрузки от смещения в середине пролета треугольной плиты с углом и = 4 м: (A), зажат, и (B), простая опора.

Пути взлома

Пути образования трещин важны для определения зон концентрации напряжений растяжения, которые качественно указывают зону, в которой должна быть размещена стальная арматура. В этой статье растрескивание моделировалось с помощью модели повреждений, связанной с напряженным состоянием в точках интегрирования по Гауссу для каждого элемента, где материал достигает поверхности разрушения.Поэтому в местах повреждения материала наблюдаются большие смещения и, как следствие, концентрация деформации. В этом разделе нижняя и верхняя поверхности плит показывают те зоны, где точки интеграции повреждены. Зоны растрескивания, вызванные напряжениями растяжения, показаны красным цветом, а зоны разрушения, в которых преобладают сжимающие напряжения, показаны синим цветом.

В зажатых круглых железобетонных плитах трещины начинались по краям на верхней поверхности из-за осесимметричной характеристики, как показано на рисунке 13A.Затем в центре плиты на нижней поверхности возникает трещина, см. Рисунок 13B. После этого растрескивание нарастает от краев к центру, и раздавливание происходит в центре на верхней поверхности, а на нижней поверхности растрескивание распространяется от центральной зоны к краям. С другой стороны, в круглых плитах с простой опорой растрескивание начинается в центральной зоне на нижней поверхности и распространяется к краям, как показано на рисунке 13D. На верхней поверхности не происходит ни растрескивания, ни раздавливания, как показано на Рисунке 13C.

Рисунок 13 . Распространение трещин круглой плиты на: (A) закреплено сверху, (B) закреплено снизу, (C) с простой опорой сверху и (D) с простой опорой снизу.

В железобетонной зажатой эллиптической плите растрескивание начинается по краям на верхней поверхности, которые приблизительно перпендикулярны главной оси, как показано на рисунке 14A. Затем в центре плиты на нижней поверхности происходит растрескивание, см. Рисунок 14B.На верхней поверхности распространение трещин аналогично круглой плите, поскольку она растет от краев к центральной зоне; однако в центре происходит раздавливание, а на нижней поверхности растрескивание растет от центральной зоны к краям. В железобетонной простой эллиптической плите с опорой растрескивание начинается на нижней поверхности, как показано на рисунке 14D. Затем он распространяется от центральной зоны к краям. На верхней поверхности не происходит ни растрескивания, ни раздавливания, как показано на Рисунке 14C.

Рисунок 14 . Распространение трещин в эллиптической плите на: (A) закреплено сверху, (B) закреплено снизу, (C) с простой опорой сверху и (D) с простой опорой снизу.

В железобетонной зажатой треугольной плите растрескивание начинается по трем краям на верхней поверхности, как показано на рисунке 15A, где возникают напряжения растяжения. Затем на нижней поверхности в центральной зоне происходит растрескивание, как показано на Рисунке 15B.На верхней поверхности распространение трещин начинается от центра ребер к вершинам, а на нижней поверхности — от центральной зоны к вершинам. Напротив, в железобетонной простой опорной треугольной плите растрескивание начинается на нижней поверхности в центральной зоне и распространяется к вершинам, как показано на рисунке 15D. В то же время на верхней поверхности происходит растрескивание, как показано на Рисунке 15C.

Рисунок 15 . Распространение трещин в треугольной плите: (A) закреплено сверху, (B) закреплено снизу, (C) с простой опорой сверху и (D) с простой опорой снизу .

Обычно в железобетонных перекрытиях растрескивание начинается по краям на верхней поверхности. Затем это происходит в центре плиты на нижней поверхности. С другой стороны, в железобетонных плитах с простой опорой трещины возникают на нижней поверхности в центральной зоне и распространяются на всю поверхность. После этого в центральной зоне верхней поверхности возникает зарождающееся растрескивание. Тот факт, что в плите растрескивание больше, чем раздавливание, связано с перераспределением напряжений и пределом прочности при растяжении, который варьируется от 5 до 20% от предела прочности на сжатие.

Рекомендации по проектированию

Схема стальной арматуры для круглых, эллиптических и треугольных плит предлагается, как показано на рисунках 7, 8, соответственно. Верхняя и нижняя арматура размещается за пределами пунктирной линии для отрицательных моментов, но только нижняя арматура помещается внутри пунктирной линии для положительных моментов.

В данной статье предлагается метод коэффициентов для простоты расчета расчетных изгибающих моментов в плитах. Этот метод проектирования двусторонних плит, поддерживаемых со всех сторон стенами и глубокими балками, был включен в кодекс ACI-318-63 (1963).В методе коэффициентов используется таблица коэффициентов момента для различных типов панелей. В методе коэффициентов моменты для средних полос перекрытия рассчитываются по общей формуле:

, где M, — расчетный момент в рассматриваемом критическом сечении, w — общая равномерная нагрузка на квадратный метр, действующая на панель, а 1 — короткая длина пролета. Плиты, входящие в зацепление с твердотельными и стержневыми элементами, создавали напряжения в узлах; однако конструкция железобетонных плит основана на моментах на единицу ширины, поэтому моменты были рассчитаны путем интегрирования функции напряжения по восьми элементам общей толщины с использованием линейной интерполяции, как показано на дополнительном рисунке 1.

В дополнительных таблицах 1–3 расчетные коэффициенты приведены для круглой, эллиптической и треугольной геометрии соответственно. Эти коэффициенты необходимо умножить на 10 -4 wl 2 , чтобы получить расчетные моменты изгиба на единицу ширины. l — справочная длина ( r, b и h для круглых, эллиптических и треугольных плит соответственно). Было рассмотрено два типа конструкции: случай I, плиты, монолитно построенные на своих опорах, и случай II, плиты, не построенные монолитно со своими опорами.В последнем случае отрицательные коэффициенты имеют нулевые значения на краях, потому что в плите есть только положительные моменты из-за состояния опоры. Эти коэффициенты отрицательны на краях трех геометрий, но они положительны в центре трех геометрий и в точке B треугольной геометрии, как показано на дополнительном рисунке 2. Вариации вычисленных коэффициентов в круговой, эллиптической и треугольные плиты показаны на дополнительных рисунках 3–9. Вариации их величин объясняются растрескиванием бетона и упрочнением стальной арматуры в нелинейном диапазоне в зонах с максимальными напряжениями плит.

Выводы

Кривые нагрузки-смещения численного и экспериментального испытания, приведенные в литературе, соответственно, показали хорошее соответствие. Тем не менее, было сообщено об обратном движении в экспериментальном смещении, связанном с нагрузками, приложенными к концам балок для обеспечения сдерживания.

Метод линии текучести не учитывался при расчете путей растрескивания или предельной нагрузки, потому что этот метод дает только значения предельной нагрузки, но не дает пути растрескивания.Более того, указанная выше предельная нагрузка может быть больше или меньше предельной нагрузки. Поэтому использовалась вычислительная механика, потому что она обеспечивает запуск и нарастание повреждений.

Схема расположения стальной арматуры в каждой плите, основанная на анализе линейной упругости однородных пластинчатых элементов, была адекватной, поскольку было хорошее приближение в распределении момента, а также в расположении и возникновении трещин в плитах. Длины стальной арматуры (положительной и отрицательной) рекомендуются для проектирования и строительства плит с геометрическими формами, представленными в этой статье.

Кривые нагрузка-смещение в центральной зоне плит с тремя изученными геометриями показывают, что распределенная нагрузка в плитах с простой опорой составляла ~ 20% от распределенной нагрузки в зажатых плитах с таким же смещением. Кривые нагрузка-смещение, рассчитанные с помощью FEAP, хорошо согласуются с кривыми, рассчитанными с помощью ANSYS (2010) Хуарес-Луна и Кабальеро-Гаратачеа (2014).

Метод коэффициентов предлагается из-за простоты расчета расчетных изгибающих моментов в круглых, эллиптических и треугольных плитах соответственно.Эти коэффициенты сведены в таблицу с учетом двух типов конструкции: случай I, плиты, монолитно построенные со своими опорами, и случай II, плиты, не построенные монолитно с их опорами.

Обычно трещины в зажатых плитах возникают по краям нижней поверхности; впоследствии он распространяется от центральной зоны к краям. С другой стороны, в плитах с простой опорой растрескивание происходит в центральной зоне на нижней поверхности и распространяется к краям.

В целом, исследование этих сложных плит при вертикальной нагрузке с помощью компьютерного моделирования не заменяет экспериментальных результатов, но дает достаточно хорошие приближения.

Авторские взносы

GJ-L и OC-G внесли свой вклад в концепцию и идею статьи. Анализ моделей плит проводился в программе FEAP от GJ-L и в программе ANSYS от OC-G. Оба автора внесли свой вклад в организацию, чтение, рецензирование и утверждение представленной версии.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность за поддержку, оказанную Universidad Autonoma Metropolitana. Второй автор признает стипендию для обучения в магистратуре, предоставленную КОНАСИТ.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2019.00009/full#supplementary-material

Список литературы

АКИ-318-63. (1963). Требования строительных норм и правил для конструкционного бетона и комментарии .Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Американский институт бетона.

ANSYS. (2010). Руководство пользователя ANSYS, версия 13.0 . Канонсбург, Пенсильвания: ANSYS, Inc.

CSI (2009). SAP2000 Расширенный 12.0.0 . Беркли, Калифорния: Компьютеры и конструкции. Inc.

де Борст Р. и Наута П. (1985). Неортогональные трещины в модели с размазанными конечными элементами. Eng. Comput. 2, 35–46. DOI: 10.1108 / eb023599

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Геникомсу, А.С., Полак М.А. (2015). Конечно-элементный анализ продавливания бетонных плит с использованием модели поврежденной пластичности в ABAQUS. Eng. Struct. 98, 38–48. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2015.04.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Геникомсу, А.С., Полак, М.А. (2017). Трехмерное конечно-элементное исследование эффекта действия сжимающей мембраны в железобетоне на перекрытиях. Eng. Struct. 136, 233–244. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2017.01.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гилберт, Р.И. и Уорнер Р. Ф. (1978). Усиление растяжения в железобетонных плитах. J. Struct. Div. ASCE 104, 1885–1900.

Google Scholar

Джиролами А. Г., Созен М. А. и Гэмбл В. Л. (1970). Прочность на изгиб железобетонных плит с приложенными извне усилиями в плоскости. Департамент гражданского строительства, Иллинойсский университет, 176.

Хэнд, Ф. Д., Пекнольд, Д. А., и Шнобрих, В. К. (1973). Нелинейный расчет железобетонных плит и оболочек. J. Struct. Div. ASCE 99, 1491–1505.

Google Scholar

Хинтон, Э., Абдель Рахман, Х. Х. и Зенкевич, О. К. (1981). Вычислительные стратегии для систем железобетонных перекрытий. Международная ассоциация мостов и строительных конструкций, Коллоквиум по передовой механике железобетона, 303–313.

Джофриет, Дж. К., и Макнейс, Г. М. (1971). Анализ методом конечных элементов железобетонных плит, J. Struct. Div. ASCE. 97, 785–806.

Google Scholar

Хуарес-Луна, Г., и Кабальеро-Гаратачеа, О. (2014). Determinación de coeficientes de disño y trayectorias de agrietamiento de losas aisladas circares, elípticas y triangulares. Ing. Инвестировать. Tecnol. 15, 103–123. DOI: 10.1016 / S1405-7743 (15) 30010-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуарес-Луна, Г., Мендес-Мартинес, Х., и Руис-Сандовал, М. Э. (2014). Модель изотропного повреждения для имитации обрушения железобетонных элементов. лат. Являюсь. J. Solids Struct. 11, 2444–2459. DOI: 10.1590 / S1679-78252014001300007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуарес-Луна, Г., Тена-Колунга, А., и Аяла, Г. А. (2015). Вычислительное моделирование разрушения железобетонных плит с постановкой встроенного разрыва. лат. Являюсь. J. Solids Struct. 12, 2539–2561. DOI: 10.1590 / 1679-78251890

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Купфер, Х. Б., и Герстл, К. Х. (1973). Поведение бетона при двухосных напряжениях. J. Eng. Мех. ASCE 99, 853–866.

Google Scholar

Квак, Х. Г., и Филиппоу, Ф. К. (1990). Конечноэлементный анализ железобетонных конструкций при монотонных нагрузках , Департамент гражданского строительства, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния, стр. 124.

Лин, С. С. и Скорделис А. С. (1975). Нелинейный анализ ЖБ-оболочек общего вида. J. Struct. Div. ASCE 101, 523–238.

Google Scholar

Линеро, Д.Л. (2006). Un Modelo del Fallo Material en el Hormigón Armado, Mediante la Metodolog í a de Discontinuidades Fuertes de Conti-nuo y la teor í a de Mezclas . Диссертация, Escola Tècnica Superior d’Enginyers de Camins, Canals i Ports, Universidad Politécnica de Cata-luña.

Макнейс, А. М. (1967). Упруго-пластический изгиб плит и перекрытий методом конечных элементов. Диссертация, Лондонский университет.

Наварро, М., Иворра, С., и Варона, Ф. Б. (2018). Параметрический расчетный анализ сдвига при продавливании в железобетонных плитах. Eng. Struct. 165, 254–263. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2018.03.035

CrossRef Полный текст | Google Scholar

NTCC-17. (2017). Normas Técnicas Complementarias para Diseño de Estructuras de Concreto. Gaceta Oficial del Distrito Federal.

Оливер Дж., Сервера М., Оллер С. и Люблинер Дж. (1990). «Модели изотропных повреждений и анализ размазанных трещин в бетоне», в SCI-C Computer Aided Analysis and Design of Concrete Structures , eds N.Бичанч и Х. Манг (Суонси: Пинеридж Пресс), 945–957.

Google Scholar

Плеврис, В., Циатас, Г. К. (2018). Вычислительная структурная инженерия: прошлые достижения и будущие проблемы. Фронт. Встроенная среда. 4:21. DOI: 10.3389 / fbuil.2018.00021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шу, Дж., Фолл, Д., Плос, М., Занди, К., и Лундгрен, К. (2015). Разработка стратегии моделирования двухсторонних железобетонных плит. Eng. Struct .101, 439–449. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2015.07.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тейлор, Л. Р. (2008). Программа анализа методом конечных элементов (FEAP) v8.2 . Департамент гражданской и экологической инженерии Калифорнийского университета в Беркли, Беркли, Калифорния.

Ван Ю., Дун Ю. и Чжоу Г. (2013). Нелинейное численное моделирование двухсторонних железобетонных плит, подвергшихся возгоранию. Comput. Struct. 119, 23–36. DOI: 10.1016 / j.compstruc.2012.12.029

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Восатко А., Памин Дж., Полак М. А. (2015). Применение моделей повреждаемости-пластичности в конечно-элементном анализе продавливания сдвига. Comput. Struct. 151, 73–85. DOI: 10.1016 / j.compstruc.2015.01.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рабочие процессы проектирования бетонных конструкций в RAM Structural System

Из-за репутации RAM Structural System как лидера на рынке проектирования стальных конструкций инженеры склонны связывать программное обеспечение только с возможностями проектирования стальных конструкций.Но в RAM Structural System доступно множество инструментов для анализа и проектирования бетона, а его интеграция с RAM Concept помогает инженерам эффективно проектировать бетонные конструкции.

RAM Structural System предлагает комплексное решение для анализа, проектирования и документирования бетонных и стальных строительных конструкций. Он включает в себя множество экономящих время функций, разработанных специально для анализа и проектирования зданий, которые недоступны во многих универсальных приложениях для анализа методом конечных элементов.

Пути равновесной нагрузки в бетонных конструкциях часто чувствительны к жесткости элементов, которая тесно связана с растрескиванием, приложенной нагрузкой, конструкцией арматуры, смещением опорных элементов и другими факторами. Учитывая типичный график проекта и бюджетные ограничения, многие проектировщики бетона выполняют один анализ с предполагаемыми, указанными в коде факторами жесткости («коэффициентами трещин в сечении») для достижения проекта, соответствующего требованиям. Поскольку эти коэффициенты сечения трещин являются грубыми приближениями, некоторые проектировщики предпочитают учитывать диапазон значений жесткости, чтобы подтвердить, что их конструкция не сильно зависит от точности допущений жесткости.

В этой статье основное внимание уделяется аналитическим возможностям RAM Structural System и RAM Concept, а также тому, как они могут оптимизировать рабочие процессы конкретного проектирования. В статье рассматриваются конкретные темы:

  • Различные типы анализа, доступные в RAM Structural System.
  • Функции повышения производительности в RAM Structural System и RAM Concept, специально разработанные для бетонных конструкций.
  • Пример рабочего процесса проектирования, который показывает, как различные анализы и варианты могут быть использованы конкретными проектировщиками.

Типы и варианты анализа в структурной системе RAM

RAM Structural System использует несколько различных типов анализа, предназначенных для конкретных задач инженерного проектирования. В следующих разделах разбивается каждый тип анализа и обсуждается, как они используются для проектирования железобетона.

RAM Бетон

RAM Бетонный анализ основан на ACI 318-19 6.3.1.2, в котором говорится, что эффекты гравитационной нагрузки для конструкции колонн, балок и перекрытий могут быть определены с помощью анализа одного этажа, который включает опоры выше и ниже уровня, которые фиксируются. в дальних концах.Анализ выполняется поэтапно от верха до низа конструкции, при этом реакции для данного уровня автоматически добавляются как приложенные нагрузки на нижний уровень.

Допущения при анализе в RAM Concrete полезны для инженеров, которые предпочитают проверять или огибать конструкции колонн, стен и фундаментов с использованием вторичных гравитационных нагрузок, которые менее чувствительны к жесткости стержня. Передаточный пол, который отклоняется из-за передачи нагрузки от поддерживаемых элементов, является одним из примеров типа конструкции, который чувствителен к общим трехмерным эффектам и перераспределению сил из-за изменений жесткости элемента.Поскольку RAM Concrete анализирует один этаж за раз и предполагает наличие жесткой вертикальной опоры в основании колонн и стен под полом, расчетные силы более точно соответствуют таковым из анализа притока, чем полного трехмерного анализа методом конечных элементов.

Прочие варианты RAM и функции анализа бетона, которые конструкторы считают полезными, включают:

  • Автоматическое моделирование динамической нагрузки. RAM Concrete включает опцию для автоматического создания сценариев с пропущенными временными нагрузками для удовлетворения требований ACI 318-19 6.4.2. Также есть возможность создавать полигоны динамической нагрузки, которые применяются к двусторонним перекрытиям.
  • Игнорировать жесткость стен над полом. RAM Concrete включает возможность игнорировать жесткость стен над анализируемым полом. Этот вариант полезен для стен, поддерживаемых передающей балкой, поскольку он предотвращает усиление жесткости балки стеной или передачу нагрузки непосредственно на опоры колонн и стен.
  • Эксцентриситет реакций закрепленной балки. RAM Concrete автоматически учитывает эксцентриситет закрепленных балок, обрамляющих бетонные колонны.Это достигается за счет сокращения физической длины балки до лицевой стороны колонны и добавления жесткой связи, которая передает реакцию балки на осевую линию колонны. Практическое применение этого варианта — конструкция колонн, поддерживающих сборные железобетонные балки. Эта опция в сочетании с опцией пропуска временной нагрузки гарантирует, что колонны рассчитаны на максимальный несбалансированный момент.

Рисунок 1 — Реакции пола по результатам анализа бетона RAM

Рамка RAM

RAM Frame Analysis — это полностью трехмерный анализ методом конечных элементов системы сопротивления поперечной силе (например,g., моментные рамы, скрепленные рамы и стены, работающие на сдвиг) для случаев как гравитационной, так и боковой нагрузки. По умолчанию анализ не включает гравитационные балки, колонны и стены. Однако есть возможность включить гравитационные колонны и стены, поддерживающие двухсторонние плиты для случаев гравитационной нагрузки. Напольные диафрагмы могут быть жесткими, полужесткими или гибкими, с возможностью включения или исключения внеплоскостной жесткости двухсторонних диафрагм перекрытий для случаев боковых нагрузок. Анализ также включает неитеративный метод P-Delta, который учитывает все приложенные гравитационные нагрузки и собственный вес конструкции.В отличие от поэтажного анализа в RAM Concrete, анализ RAM Frame фиксирует общее трехмерное поведение и перераспределение сил тяжести из-за отклонения передающих балок и плит.

Другие функции анализа в RAM Frame, которые полезны для бетонных конструкций, включают:

  • Анализ этапа строительства для учета дифференциального осевого укорочения опор и соответствующих моментов, возникающих в опорных элементах в процессе строительства конструкции.
  • Расширенный итерационный анализ для определения эффекта P-Delta тонких бетонных стен, подверженных давлению вне плоскости.
  • Контурные эпюры и отчеты о результатах сечений для анализа напряжений и сил в сетчатых плитах и ​​стенах.

RAM Сталь

RAM Steel выполняет простой анализ притока, который рассматривает все элементы перекрытия как просто поддерживаемые и статически определяемые. В анализе:

  • Распределенные нагрузки определяются на основе пролетов палубы с односторонним движением и площади притока.
  • Рассчитаны реакции из-за распределенных нагрузок.
  • Реакции передаются в виде приложенных нагрузок на опорные балки или колонну.

Исключение двухсторонних настилов и неопределенных балок — два важных ограничения этого анализа.

Хотя RAM Steel используется в основном для проектирования балок и колонн из стали , он также важен для анализа и проектирования бетонных конструкций в RAM Structural, потому что:

  • Используется для расчета приложенных нагрузок на боковые элементы под односторонними настилами в RAM Frame.
  • Его можно выбрать в качестве предпочтительного источника передачи гравитационных нагрузок при импорте моделей RAM Structural System в RAM Concept. Это особенно полезно для подиумных плит, поддерживающих несущие стены с легким каркасом, для которых желательны простые снятия нагрузки, игнорирующие жесткость несущих стен.

RAM Concept

RAM Concept — это отдельное приложение, предназначенное для проектирования бетонных полов, армированных традиционным способом, и бетонных полов с последующим натяжением, а также фундаментов из матов.Он напрямую связан с RAM Structural System через интегрированный двунаправленный обмен данными.

RAM Concept выполняет анализ одного этажа, аналогичный анализу бетона RAM. Его возможности также включают строгий нелинейный анализ истории нагрузки для долгосрочных расчетов прогиба и всесторонний динамический анализ реакции вибрации, вызванной ходьбой.

Примеры функций экономии времени, доступных через ссылку RAM Structural System-RAM Concept и анализ RAM Concept:

  • Импорт эффектов боковой нагрузки и анализ бокового самоуравновешивания. Когда внеплоскостная жесткость плит рассматривается как часть пути поперечной нагрузки в анализе RAM Frame, плита и соединения плиты и колонны должны быть спроектированы с учетом сил и моментов, определенных в анализе. RAM Concept импортирует результирующие силы опор непосредственно над и под заданным полом и анализирует эти наборы сил с помощью специального анализа самоуравновешенности. Этот анализ гарантирует, что путь нагрузки, предполагаемый в каждом анализе, согласован без каких-либо ручных усилий.
  • Экспорт реакций поддержки. Реакции колонн на гравитационные нагрузки и эффекты пост-натяжения могут быть экспортированы из RAM Concept в RAM Structural System и учтены в процедурах проектирования колонн в RAM Concrete.

Рисунок 2 — Импорт модели структурной системы RAM в RAM Concept

Пример рабочего процесса проектирования бетона

Комментарий к ACI 318-19 6.3.1.1 утверждает следующее относительно относительной жесткости, принятой в расчетных моделях для учета растрескивания и неупругого поведения бетонных элементов:

«Отдельные анализы с различными предположениями о жесткости могут быть выполнены для различных целей, например, для проверки критериев пригодности к эксплуатации и прочности или для ограничения требований к элементам, для которых предположения о жесткости имеют решающее значение.”

Как упоминалось ранее, передаточная плита, поддерживающая многоуровневые колонны и / или стены, является одним из примеров типа конструкции, который часто чувствителен к предположениям о жесткости элементов. Предположения о низкой жесткости при растрескивании в структурных моделях этих полов могут привести к непреднамеренному перераспределению сил и неконсервативным расчетам.

Обобщение требований к силе и моменту из различных анализов, основанных на различных факторах сечения трещин, является одним из методов обеспечения безопасного и консервативного проектирования таких конструкций.Различные типы анализа, доступные в RAM Structural System, и прямая интеграционная связь между продуктами помогают инженерам быстро спроектировать такую ​​оболочку. Ниже приводится описание этого типа рабочего процесса для бетонной конструкции:

  1. Смоделируйте двустороннюю плиту, колонны и стены с коэффициентами сечения трещин, указанными в ACI 318-19 6.6.3.1.1.
  2. Завершите анализ RAM Frame и проверьте смещение, используя результаты анализа.
  3. Импортируйте перекрытие в RAM Concept, используя опцию игнорирования факторов сечения трещин, смоделированных в RAM Structural System.
  4. Проектирование плиты перекрытия в RAM. Концепция гравитационных и боковых нагрузок, импортированных из RAM Structural System.
  5. Экспорт колонны RAM Concept и реакции стен в RAM Structural System.
  6. Полный анализ бетона RAM с использованием реакций RAM Concept.
  7. Спроектируйте колонны в RAM Concrete Column, используя силы тяжести из RAM Concrete. Эти силы тяжести будут представлять результаты концепции RAM, основанные на полной жесткости.
  8. Сохранение / закрепление дизайнов колонн.
  9. Измените параметр предпочтения расчетной силы тяжести в RAM Concrete Column, чтобы использовать силы тяжести из RAM Frame вместо RAM Concrete, и проверьте конструкции. Эти силы тяжести будут представлять результаты рамы RAM, основанные на факторах жесткости с трещинами.
  10. Проектирование стен со сдвигом в RAM Concrete Wall. Стены будут спроектированы с учетом силы тяжести и боковых сил на основе анализа рамы RAM.

Конструктивная система RAM и концепция RAM в действии

Инженеры-конструкторы зависят от продуктов RAM в плане их конкретных возможностей проектирования и их способности работать с различными типами конструкций и материалов.Инженеры DCI рассказали о своей работе над проектом Park 12, 37-этажной бетонной башни с прилегающими 6-этажными бетонными конструкциями подиума, недавно завершенного в Сан-Диего:

«Используя инновационные конструкционные приложения Bentley, DCI смогла разработать оптимизированную конструкцию, которая минимизировала расход материалов и повысила эффективность конструкции. RAM Concept и RAM Structural System дали нашей команде возможность моделировать бетон и сталь с ‛реальной точностью. Это резко повысило эффективность и конструктивность конструкции…

«Bentley RAM — действительно лучшее программное обеспечение для анализа и проектирования на рынке бетона и стали. Полезный пользовательский интерфейс и оперативная служба поддержки клиентов позволяют инженерам быть уверенными в своем анализе и дают четкую и понятную информацию. RAM сэкономила сотни часов времени на разработку, что привело к более эффективному и качественному дизайну, который позволяет легко проверять и передавать информацию нашим клиентам ».

— Инженеры DCI

Рисунок 3 — Инженеры DCI, Ball Park Village


Узнайте больше о STAAD и RAM с Virtuosity:

Посетите серию вебинаров: Зарегистрируйтесь здесь

Откройте для себя конструкцию из железобетона с сериями STAAD и RAM с блогами и вебинарами

Прочтите историю успеха «Самый большой жилой комплекс Сан-Диего», чтобы узнать, как инженеры DCI использовали программное обеспечение STAAD и RAM.

Чтобы узнать цену и количество ключей, включенных в подписку RAM Virtuoso, посетите эту страницу.

Хотите узнать больше о том, что STAAD и RAM могут для вас сделать? Не стесняйтесь обращаться к нашим специалистам по конструкции. Мы будем рады помочь.

RAM Концептуальное моделирование и построение сетки [FAQ] — RAM | STAAD Wiki — RAM | STAAD

Продукты: RAM Концепт
Версия (и): Все
Окружающая среда: НЕТ
Площадь: Моделирование, анализ

Почему необходимо иметь приоритеты?

Без системы приоритетов для моделирования полов потребовался бы один из двух методов:

  1. Предметы для плит разной толщины, балок, проемов и т. Д.не могли перекрываться — это было бы очень утомительно для всех полов, кроме очень простых, или
  2. Глубины должны быть добавлены. Например, вам придется вычесть глубину перекрытия из глубины балки. Если бы вам пришлось изменить глубину перекрытия, то для балки потребовалось бы изменение, если только ее глубина не изменилась на ту же величину.

Как я могу скопировать колонны или стены внизу на те же самые вверху?

  1. Выберите все колонны или стены, которые вы хотите скопировать.
  2. Выберите «Правка»> «Копировать» (или щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Копировать» во всплывающем меню).Затем дважды щелкните край, чтобы ничего не выделять.
  3. Выберите «Правка»> «Вставить» (или щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Вставить» во всплывающем меню). Вставленные объекты — это текущий выбор.
  4. Выберите «Правка»> «Свойства выделения» или щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Свойства выделения».
  5. Измените набор опор снизу на верхний и нажмите «ОК».

Примечание. Важно не прекращать процесс после вставки. В противном случае у вас будут две опоры ниже в разных местах, что приведет к ошибкам в расчетах.

Как смоделировать изогнутые края или стены?

Используйте серию коротких прямых линий для моделирования любой кривой на плане. Не делайте отрезки слишком короткими, иначе сетка в этой области станет очень мелкой. Это приближение должно иметь незначительный эффект. Это также относится к круглым буквицам, которые необходимо моделировать с помощью многостороннего многоугольника.

Можно ли смоделировать смежные области перекрытий с вертикальным зазором между ними?

Непрерывные в плане плиты перекрытия будут иметь непрерывное структурное поведение в модели, независимо от отметок / толщины плиты (плит).Эта непрерывность возникает, даже если плиты находятся на разных отметках и фактически разъединены. На изображении ниже показано поведение, предполагаемое в RAM Concept.

Можно смоделировать прерывистые плиты в одной и той же модели, но для этого требуется физический «зазор» в плане. Мы рекомендуем моделировать любой такой зазор шириной не менее 3 дюймов, так как меньшие расстояния могут быть устранены во время создания сетки. Другой вариант — использовать две отдельные модели RAM Concept для анализа каждого этажа.

Как просмотреть перекрытие без сетки?

Выберите «Слои»> «Элемент»> «Сводный план перекрытия» или перейдите в диалоговое окно «Видимые объекты» и установите флажок «Только контур» под элементами перекрытия.

В чем разница между элементами балки и перекрытия?

Нет никакой разницы, если вы не измените их поведение. Обратитесь к Руководству по концепции RAM, глава 18 «Определение структуры» для получения дополнительной информации. Основное различие между балкой и перекрытиями заключается в том, как они моделируются: балка моделируется щелчком по двум конечным точкам вдоль ее центральной линии и всегда имеет два параллельных ребра, смещенных от средней линии, в то время как область перекрытия представляет собой замкнутый многоугольник и может иметь любую форму в плане. .

Сколько узлов или элементов разрешено?

Нет никаких ограничений, кроме ограничений вашего компьютера. Если вы считаете, что программа работает слишком медленно, примите во внимание любое из следующих действий:

  1. увеличьте размер ячейки, чтобы уменьшить количество элементов
  2. удалить импортированный файл чертежа, который больше не нужен
  3. уменьшить количество загружений и / или сочетаний нагрузок
  4. уменьшить количество планок дизайна или увеличить расстояние между сечениями планок дизайна.

Сколько элементов мне следует использовать на пролёт или панель?

На этот вопрос нельзя ответить напрямую, так как это зависит от конструкции и нагрузок. Максимальный размер — 32,8 фута (10 метров). Чтобы ускорить анализ, полезно выбрать грубую сетку для предварительного проектирования и мелкую сетку для окончательного проектирования.

  • Крупная сетка может иметь размер элемента, равный длине пролета / 6.
  • Мелкая сетка может иметь размер элемента равной длине пролета / 12.

В случае сомнений следует изучить влияние различных размеров элементов сетки.

Удерживают ли плиты перекрытие колонны?

В зависимости от установленной фиксации колонны могут обеспечивать ограничение вращения и поперечное ограничение. Если дальний конец колонны определен как «роликовая» опора (или оба конца колонны закреплены штифтами), тогда колонна не обеспечивает какого-либо бокового ограничения для плиты. Колонны над плитой не поддерживают плиту вертикально, они могут только удерживать плиту вращательно и в поперечном направлении.

Почему у опорной колонны или стены прогиб?

Колонны в Ram Concept соединяются с сеткой конечных элементов перекрытия в единственном узле, расположенном в центре тяжести колонны.Они не являются твердыми объектами и не обеспечивают вертикальной поддержки нескольких узлов. Это становится очевидным при просмотре «Элементы — Стандартный план».

Таким образом, прогиб плиты начинается от этого узла и увеличивается по направлению к грани колонны. Для небольших столбцов это может не иметь большого значения, но для столбцов большой площади это важно.

Чтобы имитировать поведение жесткой опоры колонны, мы предлагаем смоделировать толстую и жесткую плиту, которая перекрывает объем колонны как мини-заглушка.Обязательно назначьте этому участку бетона более высокий приоритет. Рекомендуется смоделировать этот участок с приподнятым верхом бетонной поверхности, чтобы центр тяжести плиты совпадал со средней глубиной участка, чтобы избежать эксцентриситета на этом стыке.

Такой же подход можно применить и для толстых стен, поддерживающих плиту. Здесь можно использовать балочный или плитный объект.

Обратите внимание, что в версии 8.02 была добавлена ​​функция для автоматизации этого процесса. См. Раздел «Зоны жесткой опоры в концепции ОЗУ».

Где следует определить конечные точки балки: на лицевой стороне колонны, проходящей через колонну, или на центральной линии?

Обычно предпочтение отдается моделированию балок через колонну до края плиты, так как это лучше всего соответствует условиям конструкции и способу формирования предметов. Остановка балки на средней линии колонны приводит к несколько более гибкой системе.

Стены ограничивают перекрытие в поперечном направлении?

Да, если вы выбираете Shear Wall в качестве свойства.Если флажок «Стена сдвига» не установлен, плита может свободно скользить по верхней части стены. Поворотная жесткость стенок не зависит от настройки Shear Wall; используйте настройки фиксации, чтобы контролировать жесткость стены относительно ее продольной оси.

Что дает указание стен выше?

Стеновые элементы могут использоваться для моделирования жесткости и перекрываемости стен, соединенных с плитой. Стены наверху ведут себя так же, как балки, в том смысле, что они делают пол жестче.Можно было бы вместо этого смоделировать стены над плитой в виде балок, но обычно это не рекомендуется.

Использование балок или перекрытий имеет некоторые преимущества перед использованием стеновых элементов («стеновых балок»):

  • Поперечные сечения полос в концептуальном дизайне автоматически объединяют силы, действующие на элементы перекрытия; Однако элементы стеновой балки в этих интеграциях игнорируются.
  • Кроме того, Concept предоставляет множество средств управления отображением результатов для элементов перекрытия; элементы стеновых балок (например, элементы стен) могут только отображать их реакции на плиту.
  • Однако стандартные элементы перекрытий Concept имеют жесткость на кручение, пропорциональную их глубине в кубе. Это может вызвать завышенную оценку жесткости на кручение для очень толстого элемента плиты, если он примыкает к относительно тонким элементам. У элементов «стенка-балка» этой проблемы нет. Таким образом, стены выше, которые моделируются как перевернутые балки, должны использовать свойство балки «без кручения».

При моделировании стеновых балок над перекрытием Concept интерпретирует некоторые параметры стеновых элементов иначе, чем для стен ниже.

  • Если стеновая балка не прикреплена к плите с возможностью вращения, то стеновая балка будет иметь нулевую жесткость на кручение.
  • Если стеновая балка не является стенкой , работающей на сдвиг, , то она будет иметь нулевую осевую жесткость.