Расчет полезной нагрузки на плиту перекрытия
Бетонные пустотные плиты уже много лет используют для обустройства межэтажных перекрытий при строительстве зданий из любых строительных материалов: железобетонных панелей, стеновых блоков (газобетонных, пенобетонных, газосиликатных), а также при возведении монолитных или кирпичных сооружений. Нагрузка на пустотную плиту перекрытия – одна из основных характеристик таких изделий, которую необходимо учитывать уже на этапе проектирования будущего строения. Неправильный расчет этого параметра негативно скажется на прочности и долговечности всего строения.
Разновидности пустотных плит перекрытия
Пустотные плиты наиболее широко применяют при обустройстве перекрытий при строительстве жилых домов, общественных и промышленных сооружений. Толщина таких панелей составляет 160, 220, 260 или 300 мм. По типу отверстий (пустот) изделия бывают:
- с круглыми отверстиями;
- с пустотами овальной формы;
- с отверстиями грушевидной формы;
- с формой и размерами пустот, которые регламентируются техусловиями и специальными стандартами.
Самые востребованные на современном строительном рынке – изделия с толщиной 220 мм и отверстиями цилиндрической формы, так как они рассчитаны на значительные нагрузки на каждую пустотную плиту перекрытия, а ГОСТ предусматривает их применение для обустройства перекрытий практически всех типов зданий. Различают три типа таких конструкционных изделий:
- Плиты с цилиндрическими пустотами Ø=159 мм (маркируют символами 1ПК).
- Изделия с круглыми отверстиями Ø=140 мм (2ПК), которые изготавливают только из тяжелых видов бетона.
- Панели с пустотами Ø=127 мм (3ПК).
На заметку! Для малоэтажного индивидуального строительства допустимо применение панелей толщиной 16 см и отверстиями Ø=114 мм. Важный момент, который надо учитывать, выбирая изделие такого типа, уже на этапе проектирования сооружения – максимальная нагрузка, которую выдержит плита.
Характеристики пустотных плит перекрытий
К основным техническим характеристикам пустотных плит относятся:
- Геометрические размеры (стандартные: длина – от 2,4 до 12 м; ширина – от 1,0 до 3,6 м; толщина – от 160 до 300 мм). По желанию заказчика производитель может изготовить нестандартные панели (но только при строгом соблюдении всех требований ГОСТа).
- Масса (от 800 до 8600 кг в зависимости от размеров панели и плотности бетона).
- Допустимая нагрузка на плиту перекрытия (от 3 до 12,5 кПа).
- Тип бетона, который использовали при изготовлении (тяжелый, легкий, плотный силикатный).
- Нормированное расстояние между центрами отверстий от 139 до 233 мм (зависит от типа и толщины изделия).
- Минимальное количество сторон, на которые должна опираться панель перекрытия (2, 3 или 4).
- Расположение пустот в плите (параллельно длине либо ширине). Для панелей, предназначенных для опоры на 2 или 3 стороны, пустоты необходимо обустраивать только параллельно длине изделия. Для плит, опирающихся на 4 стороны, возможно расположение отверстий параллельно как длине, так и ширине.
- Арматура, использованная при изготовлении (напрягаемая или ненапрягаемая).
- Технологические выпуски арматуры (если таковые предусмотрены проектным заданием).
Маркировка пустотных плит
Марка панели состоит из нескольких групп букв и цифр, разделенных дефисами. Первая часть – тип плиты, ее геометрические размеры в дециметрах (округленные до целого числа), количество сторон опоры, на которое рассчитана панель. Вторая часть – расчетная нагрузка на плиту в кПа (1 кПа = 100 кг/м²).
Внимание! В маркировке указана расчетная, равномерно распределенная нагрузка на бетонное перекрытие (без учета собственной массы изделия).
Дополнительно в маркировке указывают тип бетона, примененного для изготовления (Л – легкий; С – плотный силикатный; тяжелый бетон индексом не обозначают), а также дополнительные характеристики (например, сейсмологическую устойчивость).
Например, если на плиту нанесена маркировка 1ПК66.15-8, то это расшифровывается следующим образом:
1ПК – толщина панели – 220 мм, пустоты Ø=159 мм и она предназначена для установки с опорой на две стороны.
66.15 – длина составляет 6600 мм, ширина – 1500 мм.
8 – нагрузка на плиту перекрытия, которая составляет 8 кПа (800 кг/м²).
Отсутствие в конце маркировки буквенного индекса указывает на то, что для изготовления был применен тяжелый бетон.
Еще один пример маркировки: 2ПКТ90.12-6-С7. Итак, по порядку:
2ПКТ – панель толщиной 220 мм с пустотами Ø=140 мм, предназначенная для установки с упором на три стороны (ПКК означает необходимость установки панели на четыре стороны опоры).
90.12 – длина – 9 м, ширина – 1,2 м.
6 – расчетная нагрузка 6 кПа (600 кг/м²).
С – означает, что она изготовлена из силикатного (плотного) бетона.
7 – панель может быть использована в регионах с сейсмологической активностью до 7 баллов.
Достоинства и недостатки пустотных плит
По сравнению со сплошными аналогами пустотные панели обладают рядом несомненных преимуществ:
- Меньшей массой по сравнению со сплошными аналогами, причем без потери надежности и прочности. Это значительно уменьшает нагрузки на фундамент и несущие стены. При монтаже можно использовать технику меньшей грузоподъемности.
- Меньшей стоимостью, так как для их изготовления необходимо значительно меньшее количество строительного материала.
- Более высокой тепло- и звукоизоляцией (за счет пустот в «теле» изделия).
- Отверстия могут быть использованы для прокладки различных инженерных коммуникаций.
- Изготовление плит осуществляют только на крупных заводах, оснащенных современным высокотехнологичным оборудованием (производство их в кустарных условиях, практически, невозможно). Поэтому можно быть уверенным в соответствии изделия заявленным техническим характеристикам (согласно ГОСТ).
- Многообразие стандартных типоразмеров позволяет осуществлять строительство сооружений самых различных конфигураций (доборные элементы перекрытий можно изготовить из стандартных панелей или заказать у производителя).
- Быстрый монтаж перекрытия по сравнению с обустройством монолитной железобетонной конструкции.
К недостаткам таких плит можно отнести:
- Возможность монтажа только с применением грузоподъемной техники, что приводит к удорожанию постройки при индивидуальном строительстве жилого дома. Необходимость свободного места на частном участке для маневрирования подъемного крана при монтаже перекрытий.
На заметку! Деревянные перекрытия, которые очень популярны в индивидуальном строительстве, устанавливают на балки, для монтажа которых также необходимо применение техники достаточной грузоподъемности.
- При использовании стеновых блоков необходимо обустройство железобетонного армопояса.
- Невозможность изготовления своими руками.
Примерный расчет предельной нагрузки на пустотную плиту перекрытия
Для того чтобы самостоятельно рассчитать, какую максимальную нагрузку могут выдерживать плиты перекрытия, которые вы планируете использовать при строительстве, необходимо учесть все моменты. Допустим, что для обустройства перекрытий вы хотите использовать панели 1ПК63.12-8 (то есть, величина расчетной нагрузки, которую выдерживает одно изделие, составляет 800 кг/м²: для дальнейших расчетов обозначим ее буквой Q₀). Рассчитав сумму всех динамических, статических и распределенных нагрузок (от веса самой плиты; от людей и животных, мебели и бытовой техники; от стяжки, утеплителя, финишного напольного покрытия и перегородок), которую обозначаем QΣ, можно определить, какую нагрузку выдерживает ваша конкретная плита. Основной момент, на который надо обратить внимание: в результате всех расчетов (разумеется, с учетом повышающего коэффициента прочности) должно получиться, что QΣ ≤ Q₀.
Для того чтобы определить равномерно распределенную нагрузку от собственного веса плиты, необходимо знать ее массу (M). Можно воспользоваться либо величиной массы, указанной в сертификате завода-изготовителя (если его предоставили в месте продажи), либо справочной величиной из таблицы ГОСТ-а, которая составлена для изделий, изготовленных из тяжелых видов бетона со средней плотностью 2500 кг/м³. В нашем случае справочный вес плиты составляет 2400 кг.
Сначала вычисляем площадь плиты: S = L⨯H = 6,3⨯1,2 = 7,56 м². Тогда нагрузка от собственного веса (Q₁) составит: Q₁ = M:S = 2400:7,56 = 317,46 ≈ 318 кг/м².
В некоторых строительных справочниках рекомендуют при расчетах использовать суммарное усредненное значение полезной нагрузки на перекрытие жилых помещений – Q₂=400 кг/м².
Тогда суммарная нагрузка, которую необходимо выдерживать плите перекрытия, составит:
QΣ = Q₁ + Q₂ = 318 + 400 = 718 кг/м² ˂ 800 кг/м², то есть основной момент QΣ ≤ Q₀ соблюден и выбранная плита пригодна для обустройства перекрытий жилых помещений.
Для точных расчетов будут необходимы значения удельной плотности (стяжки, теплоизолятора, финишного покрытия), значение нагрузки от перегородок, вес мебели и бытовой техники и так далее. Нормативные показатели нагрузок (Qн) и коэффициенты надежности (Үн) указаны в соответствующих СНИП-ах.
В заключении
На современном строительном рынке представлены пустотелые плиты с расчетными нагрузками от 300 до 1250 кг/м². Если подойти к моменту расчета необходимой предельной нагрузки ответственно, то можно выбрать изделие, удовлетворяющее именно вашим требованиям, не переплачивая за излишнюю прочность.
Источник
Для устройства горизонтальных несущих и ограждающих конструкций при строительстве зданий разного назначения в большинстве случаев применяются многопустотные ЖБИ. Основным параметром является нагрузка на плиту перекрытия пустотную, которая определяется на стадии разработки проектно-технической документации. При этом важно не ошибиться при расчетах, так как этом может стать причиной снижения надежности и долговечности возводимого объекта.
Виды и особенности пустотных плит
Многопустотные железобетонные изделия для горизонтальных несущих и ограждающих конструкций выпускаются нескольких типов по технологии производства:
- ПК – применяется опалубочный метод формования, при котором бетон заливается в специальные формы стандартных размеров.
Фото 1. ЖБ плиты серии ПК
- ПБ – используется метод непрерывного безопалубочного формования. В результате получается длинная плита-полуфабрикат, которая разрезается на элементы заданных габаритов после набора бетоном прочности.
Фото 2. Изделия марки ПБ
ЖБИ выпускаются разных видов по толщине:
- Стандартные толщиной 220 мм – ПК и ПБ.
- Облегченные толщиной 160 мм – ПНО (изготовляются по старой опалубочной технологии), а также 3,1ПБ и 1,6ПБ (производятся согласно современному безопалубочному методу).
Между собой плиты ПБ и ПК отличаются такими особенностями:
- Внутреннее армирование – конструкция армирующего каркаса в изделиях, изготовленных безопалубочным методом, позволяет резать их под любым углом от 0 до 180°. Однако это лучше производить в заводских условиях. ПК резать не допускается – это может привести к нарушению их несущей способности.
Фото 3. Плиты ПБ, отрезанные под разными углами
- Конфигурация продольных технологических отверстий – ЖБИ, произведенные по опалубочной технологии, имеют круглые большие пустоты, что обеспечивает возможность прокладки в них инженерных коммуникаций (к примеру, канализационных стояков).
- Качество бетонной поверхности – благодаря современной технологии изготовления плиты ПБ характеризуются идеальной геометрией и более качественной поверхностью без наплывов и сколов. Это позволяет сэкономить на последующих отделочных работах.
Достоинства и недостатки изделий
Основные преимущества применения пустотных железобетонных плит по сравнению с устройством монолитных перекрытий:
- Небольшой вес – позволяет минимизировать нагрузки на стены и фундамент.
- Быстрый монтаж и минимальная трудоемкость – укладка выполняется с привлечением автокрана и занимает считанные часы, заделка щелей и обкладка пустот тоже не отнимают много времени.
- Более низкая цена – обусловлена отсутствием необходимости в приобретении или аренде дополнительной оснастки и инструмента (опалубки, арматуры, вибрационного оборудования и т.д.).
- Дополнительная звуко- и теплоизоляция – воздух, содержащийся в технологических пустотах, способствует уменьшению теплопотерь и снижению уровня шума, проникающего извне.
- Широкий выбор плит по типоразмерам – ПК выпускаются длиной 1,6-7,2 м, а ПБ от 1,6 до 10,8 м.
Фото 4. Процесс монтажа плит автокраном
К числу недостатков относится необходимость привлечения грузоподъемной техники, требующей свободного подъезда к месту проведения монтажных работ. Перед установкой плит на стены из материалов низко плотности (газосиликат, пеноблок, пенополистиролбетон и т.д.) требуется соорудить армопояс по периметру несущих стен «коробки».
Также при выборе многопустотных железобетонных изделий для сооружения горизонтальных несущих и ограждающих конструкций учитывайте, что сбор нагрузок на плиту перекрытия производится в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016 («Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85»). Подробнее расчет будет рассмотрен в следующих разделах нашей статьи.
Расшифровка маркировок
Маркировка железобетонных изделий содержит буквенно-цифровое обозначение, которое позволяет определить разновидность плиты, ее габаритные размеры и несущую способность. В некоторых случаях в марке также содержится информация об используемом для изготовления бетоне, армирующем каркасе, наличии монтажных петель (пример расшифровки показан на рис. 5). Требования к маркированию регламентированы государственным стандартом.
Рисунок 5. Пример расшифровки изделия, изготовленного методом непрерывного безопалубочного формования
Рассмотрим пример расшифровки плит марки ПК 63-12-8:
- ПК – плита круглопустотная толщиной 220 мм, изготовленная по технологии опалубочного формования;
- 63 – длина в дециметрах (6300 мм);
- 12 – ширина в дециметрах (1200 мм);
- 8 – предельная нагрузка в кПа (800 кг/м2).
Какие виды нагрузок воздействуют на изделие?
Нагрузки на горизонтальные несущие конструкции образовываются за счет массы строительных и отделочных материалов, а также в результате внешних воздействий на конструкции здания (например, ветер, снег). Важной операцией при проектировании домов является сбор воздействующих нагрузок.
На перекрытие воздействуют 2 основных вида нагрузок:
- Постоянные – действуют на протяжении всего срока эксплуатации (вес всех вышерасположенных строительных конструкций, отделочных материалов, инженерных коммуникаций и оборудования).
- Временные – вызваны определенными действиями (снеговые, ветровые, нагрузки от перемещения людей, мебели и других предметов в здании).
Рисунок 6. Основные виды нагрузок
Как рассчитать предельные нагрузки?
Максимальная нагрузка на плиту перекрытия рассчитывается довольно просто – рассмотрим на примере изделия марки ПБ 65-12-8 весом 2,5 т:
- Определяем площадь ЖБИ – 6,5×1,2=7,8 м2.
- Высчитываем нагрузку от массы самого изделия на единицу площади – 2,5/7,8=0,321 т/м2 (321 кг/м2).
- От предельно допустимой отнимаем нагрузку от веса самой плиты – 0,8-0,321=0,479 т/м2 (479 кг/м2).
- Вычисляем нагрузку от всех строительных конструкций, отделки, стяжки пола и т.д. – для жилых домов принимаем величину с небольшим запасом равную 300 кг/м2.
- От расчетного значения отнимаем принятую величину – 479-300=179 кг/м2.
Расчет пустотной плиты перекрытия ПБ 65-12-8 показал, что ее запас прочности составляет 179 кг/м2 и данное изделие может быть использовано в конкретном случае.
Сегодня в сети можно найти калькулятор расчета нагрузки на плиту перекрытия. Но учитывайте, что он просто поможет вам в автоматическом режиме вычислить запас прочности – т.е. в любом случае нужно ввести вид используемого железобетонного изделия и вес расположенных на нем конструкций, материалов, мебели и предметов.
Точечная нагрузка: точный расчет
Строительные нормы и правила СНиП регламентируют, что максимальная статическая нагрузка на плиту перекрытия, сосредоточенная в одной точке, определяет с учетом коэффициента запаса 1,3. Т.е. при использовании изделия с несущей способность 800 кг/м2 предельное значение будет составлять 800×1,3=1040 кг/м2.
Рисунок 7. Воздействие точечной нагрузки на несущие горизонтальные конструкции
Если в одной точке прилагаются динамические (временные) нагрузки, для расчета максимального значения применяется коэффициент запаса 1,5 – 800×1,5= 1200 кг/м2.
В следующем видео показан процесс испытаний плиты нагрузкой до момента разрушения:
Нагрузки при ремонтах старых квартир
В этом случае произвести необходимые расчеты гораздо сложнее, так как эксплуатирующиеся плиты уже подверглись физическому износу. Чтобы разместить в старом здании тяжелую мебель, оборудование и другие предметы, изначально необходимо определить, какую нагрузку перекрытие способно выдержать по факту.
При определении допустимых нагрузок нужно учесть множество факторов:
- нагрузочную способность старых стен;
- фактическое состояние горизонтальной несущей конструкции;
- состояние армирующего каркаса плиты перекрытия.
Самостоятельно выполнить оценку всех вышеописанных параметров без профессиональных навыков и специализированного оборудования не получится, поэтому оптимальным решением в данной ситуации будет обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.
Способ пересчета нагрузок на квадратный метр
Методику расчета нагрузочной способности рассмотрим на примере плиты марки ПБ 45-12-8 весом 1710 кг:
- Высчитываем площадь – 4,5×1,2=5,4 м2.
- Определяем максимальную загрузочную способность – 5,4×0,8=4,32 т.
- Отнимаем вес изделия – 4,32-1,71=2,61 т.
- Вычисляем массу стяжки пола, покрытия и перегородок – обычно она не превышают 250 кг/м2.
- Рассчитываем нагрузку на перекрытие от веса расположенных на нем конструкций – 5,4*0,25=1,35 т.
- Определяем запас прочности – 2,61-1,35=1,26 т.
Фактическую нагрузку высчитываем путем деления полученной величины запаса прочности на площадь плиты – 1260/5,4=234 кг/м2, что гораздо меньше нормативного показателя 800 кг/м2.
Фото 8. Нагруженная блоками ФБС плита перекрытия
Требования к нагрузкам по СНиП
СП 20.13330.2016 («Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85») регламентирует технические требования по назначению нагрузок и воздействий при строительстве и реконструкции зданий разного назначения. Свод правил содержит необходимые для расчетов нормативные значения и коэффициенты:
- Временные нагрузки – к ним относится все, что способно двигаться и может переставляться (мебель, техника, люди и т.д.). Нормативные значения равномерно-распределенных нагрузок этого вида указаны в таблице 8.3 (СП 20.13330.2016) – так, для квартир жилых зданий оно принимается равным 150 кг/м2.
- Расчетные нагрузки – определяются с учетом соответствующих коэффициентов надежности. Для расчета равномерно-распределенных временных нагрузок коэффициент подбирается по пункту 8.2.2 СП 20.13330.2016: при весе до 200 кг/м2 он составляет 1,3, а от 200 кг/м2 – 1,3.
- Нормативные нагрузки от веса перегородок – согласно тому же пункту 8.2.2 значение должно быть не менее 50 кг/м2.
С учетом этих коэффициентов производятся расчеты нагрузок на пустотные плиты перекрытия, примеры которых были рассмотрены нами выше по тексту.
О том, как производятся испытания плит на жесткость, трещиностойкость и проверка прочности по значениям максимальной нагрузки (до разрушения), показано в следующем видео:
Оцените статью:
- 5
- 4
- 3
- 2
- 1
(9 голосов, в среднем: 4.7 из 5)
Помогите нам сделать статью лучше, подскажите, в чём причина низкой оценки?
Поделитесь с друзьями:
Эта статья из рубрики: Перекрытия
Источник