какую нагрузку выдерживает монолитная плита перекрытия толщиной 200

Для чего и как рассчитывается нагрузка на перекрытие жилого дома кг/м2?

Плиты перекрытий – это несущие конструкции зданий, воспринимающие постоянные и временные нагрузки в пределах одного этажа.

Плиты укладываются в пролёте между вертикальными опорами – стенами, пилонами или колоннами.

Преимущественно работают на изгиб и выполняют роль жёсткого диска, объединяющего отдельные элементы каркаса сооружения в единую геометрически неизменяемую систему.

При расчёте плит перекрытий определяются такие важные параметры, как их толщина, армирование, прогиб и необходимость устройства дополнительных подпирающих элементов (балок или капителей).

Как провести расчет нагрузок на перекрытие, расскажем далее.

Что это такое?

Нагрузки, прикладываемые к перекрытию, представляют собой сочетание внешних сил, действующих на конструктивный элемент, вызывая в нём внутренние усилия. Несущая способность элемента определяется из условия равновесия, достигаемого при приложении нагрузок.

Виды нагрузок на плиты перекрытий по СНиП и СП

Нагрузки на пролётные конструкции определяются, исходя из требований нормативных документов – СНиП 2.01.07-85 и его обновлённой версии – СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

В соответствии с пунктами этих нормативов, нагрузки классифицируются на следующие виды:

Например, в жилых квартирах или частных домах – это нагрузки от мебели, бытовых приборов и самих жильцов.

В зависимости от функционального назначения помещений, величины полезных нагрузок различаются.

Расчёт пролетных конструкций

Расчёт пролётных конструкций ведётся по двум группам предельных состояний:

На несущую способность плит перекрытий влияет величины постоянных и полезных нагрузок, толщина элемента, длина пролёта и условия эксплуатации помещения.

Как рассчитать значения?

Расчёт нагрузок на плиту перекрытия производится методом суммирования всех приложенных к конструктивному элементу внешних сил, с учётом различных коэффициентов запаса, принимаемых по указанному выше СНиП. Если рассмотреть теоретические выкладки, то расчёт нагрузок делится на следующие категории:

Предельные

Расчёт сводится к вычислению максимально допустимого значения приложенных на конструкцию внешних сил, при которых конструкция достигает предельного равновесия.

Например, на основании представленного ниже расчёта – при приложении суммарной расчётной нагрузки 900 кг/м 2 на плиту перекрытия толщиной 200 мм, армированную прутками d10 A500s с шагом 200 мм, достигается фактический изгибающий момент М = 2812,5 кН*см при пролёте 5 м.

А сечение с такими параметрами остаётся в равновесии при достижении момента М_пред = 2988.5 кН*см, что всего на 5,8% выше предельного значения.

Точечные

Как правило, такие силы не прикладываются к перекрытию отдельно – всегда существуют постоянные нагрузки, и единичное точечное загружение суммируется с ними.

Приложенная точечная нагрузка влияет на значение опорных реакций и величину изгибающего момента в расчётном сечении. Усилия от точечного загружения определяется как произведение силы на плечо (расстояние от ближайшей точки опоры).

Например, если в комнате с пролётом 5 метров стоит декоративная колонна массой 500 кг на расстоянии от стены 2 м, то расчётная нагрузка с учётом коэффициента запаса (g_n для постоянных сил = 1,05) составит 525 кг. Момент в данной точке составит 525 кг х 2 м = 1050 кг * м, или 1050 кН * см.

Соответственно, при добавлении равномерно распределённого загружения, описанного выше, стандартное сечение плиты с армированием d10 A500s с шагом 200 мм не будет удовлетворять расчёту прочности, и данное место следует усилить дополнительными стержнями, например, d10 A500s ш. 200 + d12 A500s ш. 200.

Пересчёт на м 2

Учитывая, что жб плита перекрытия работает по упруго-пластической схеме, все внутренние усилия в ней перераспределяются по площади и объёму.

СНиП допускает не производить расчёт временных нагрузок на плиту от конкретных предметов, а учитывать приведённую равномерно-распределённую по площади поверхности силу.

Например, вдоль стены комнаты, на протяжении 3 м стоит гарнитур общей массой 400 кг, напротив – диван массой 200 кг и другие предметы мебели с разными весами. По данному помещению каждый день передвигаются 4 человека с массами тела от 50 до 120 кг.

Пример

Ниже представлен пример сбора нагрузок на перекрытие в частном жилом доме. По условию задачи, габариты комнаты составляют 7 х 4 м, плита перекрытия 200 мм, поверх которой уложена ц/п стяжка толщиной 50 мм по подложке из экструдированного пенополистирола 30 мм, а в качестве чистового пола применяется керамогранитная плитка толщиной 12 мм с клеевым составом 3 мм.

Требуется собрать расчётные нагрузки на данную конструкцию для последующего расчёта. Задача решается с выполнением следующих этапов:

Собственный вес плиты – M₁ = S x h x r_бет, где:

Масса полов – M₂ = m_подл + m_стяж + m_плит, где:

M₂ = 24 кг + 1800 кг + 720 кг = 2544 кг. В жилом помещении рекомендуемая по СНиП временная нагрузка составляет q = 150 кгс/м₂.

Таким образом, суммарная полезная нагрузка на плиту составляет F = q x S = 150 х 20 = 3000 кг:

Таким образом, F_{общ расч} = (M₁ + M₂) x g_{nс пост} + F x g_{n врем} = (10000 кг + 2544 кг) х 1,1 + 3000 кг х 1,4 = 13798,4 кг + 4200 кг = 17998.4 кг

18000 кг, или 1800 кН.

При наличии точечной или штамповой нагрузки от веса какого-либо оборудования, она участвует в расчёте отдельно, формируя линейную, а не квадратичную зависимость изгибающего момента.

В отдельных случаях допускается разложить точечную нагрузку на равномерно распределённую по площади, с учётом повышающего коэффициента, так как железобетон не является упругим материалом, и все усилия в нём перераспределяются в большей части его объёма.

Изгибающий момент

Безбалочная плита перекрытия должна удовлетворять расчёту по прочности, или первой группе предельных состояний. Чтобы определить несущую способность перекрытия, необходимо выполнить следующий алгоритм:

Если данные показатель меньше 2, то плита считается опёртой по контуру, и расчёт ведётся относительно того пролёта, в котором возникает наибольший изгибающий момент.

В рассматриваемом примере балка имеет сечение b x h = 1 м х 0,2 м, и к ней приложена нагрузка q_расч = 900 кг/м, или 90 кН/м.

Величина изгибаемого момента для подобной конструкции составляет M = q_расч х l 2 / 8, где l – величина пролёта, или 5 м. M = 90 кН/м х 5 х 5 / 8 = 281.25 кН*м, или 2812,5 кН*см.

Величина изгибающего момента может быть отображена на эпюре данного вида усилия, возникающего в конструкции.

Как посчитать несущую способность?

При известной величине изгибающего момента и габаритов (жёсткости сечения) можно определить несущую способность данного пролётного элемента по следующим формулам:

Высота сечения плиты складывается из двух величин h = h₀ + a, где h₀ – рабочая высота от нижней арматуры, находящейся в зоне растяжения до верхней грани бетона. а – величина защитного слоя бетона. Как правило, этот показатель в тонких плитах варьируется в пределах от 15 до 25 мм. h₀ = h – a = 200 мм – 20 мм = 180 мм.

В строительной механике, согласно по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции», существуют два условия, при которых конструкция достигает предельного равновесия под действием внешних сил.

В условии равновесия х – абсолютная величина сжатой зона бетона, которая равняется х = R_s А_s / g_b1 R_bb (по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции»):

Требуемая площадь рабочей арматуры зависит от расчётных параметров сечения и величины внутренних усилий (в плите перекрытия – изгибающего момента).

Для предотвращения образования трещин от усадки бетона, в плитах перекрытий шаг рабочей арматуры, чаще всего, назначается 200 мм. Таким образом, в расчётной полосе шириной 1 м располагается 5 рабочих стержней.

На завершающем этапе из основного условия равновесия определяется предельно допустимый момент, который может возникнуть в сечении плиты перекрытия. M = g_b1 R_bbx(h₀ – x/2) = 0,9 х 1,7 х 100 х 1,12 х (18 – 1,12/2) = 2988.5 кН*см.

Далее остаётся сравнить предельно допустимый момент 2988.5 кН*см с фактическим усилием, возникающим после приложения нагрузок – 2812,5 кН*см, который оказался меньше, значит, условие прочности выполняется.

В случае, если условие предельного равновесия не достигается, толщина плиты, а также расчётное количество рабочей арматуры должны быть пересмотрены.

Прочность ЖБ элемента

В строительной механике понятия прочности и несущей способности практически не имеют различий. Однако, на практике это не совсем так. Прочность – это способность конструктивного элемента не разрушаться под действием внешних сил. Несущая способность – это способность конструктивного элемента удовлетворять предъявленным к нему эксплуатационным требованиям под действием сочетания нагрузок.

Таким образом, расчёт по предельным состояниям 1 группы, приведённый выше, показывает, что плита перекрытия остаётся в статическом положении не разрушается, (то есть, обеспечивается её прочность) и может эксплуатироваться в нормальных условиях (так как в расчёте были учтены все коэффициенты условий работы). Проведения дополнительных прочностных расчётов не требуется.

Возможные сложности и ошибки

При расчёте сечения плиты перекрытия на прочность, следует учитывать важные нюансы, чтобы не допустить серьёзных ошибок:

Последствия неверных расчётов могут привести к обрушению строительных конструкций, недопустимым прогибам и другим непоправимым проблемам во время эксплуатации сооружения.

Заключение

Перед назначением толщины и армирования плиты перекрытия необходимо провести расчёт прочности изгибаемого элемента. Вычисления выполняются после сбора постоянных и временных нагрузок и определения внутренних усилий в конструкции.

Если результаты расчёта не удовлетворяют условиям предельного равновесия, необходимо задать другую толщину плиты и провести вычисления заново.

Источник

Нагрузка на плиту перекрытия пустотную

Нагрузка на плиту перекрытия пустотную

© ООО «СтройПартнер» 2009-2018

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:

Фото 1. ЖБ плиты серии ПК

Фото 2. Изделия марки ПБ

ЖБИ выпускаются разных видов по толщине:

Между собой плиты ПБ и ПК отличаются такими особенностями:

Фото 3. Плиты ПБ, отрезанные под разными углами

Достоинства и недостатки изделий

Основные преимущества применения пустотных железобетонных плит по сравнению с устройством монолитных перекрытий:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

Фото 1. ЖБ плиты серии ПК

Фото 2. Изделия марки ПБ

ЖБИ выпускаются разных видов по толщине:

Между собой плиты ПБ и ПК отличаются такими особенностями:

Фото 3. Плиты ПБ, отрезанные под разными углами

Достоинства и недостатки изделий

Основные преимущества применения пустотных железобетонных плит по сравнению с устройством монолитных перекрытий:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПБ для всех типов зданий длиной 6м, шириной.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 4,8м, ширино.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 3,5м, ширино.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 3м, шириной.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 7,2м, ширино.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 4,2м, ширино.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 5,8м, ширино.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 6,3м, ширино.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 6м, шириной.

Только новые плиты с завода. Плита перекрытий ПК для всех типов зданий длиной 2,5м, ширино.

Источник