Порядок действий и формула для расчета монолитной плиты фундамента

Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить такие важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.

Что такое армированная фундаментная плита?

Армирование плиты фундамента своими руками, по сути, превращает легко разрушаемый бетон в прочное и долговечное изделие. Это обеспечивается хорошей связкой металлических элементов и цементной массы. Однако все элементы металла должны быть качественно соединены между собой. Для этой цели их можно сварить при помощи сварки или крепко связать проволокой – все зависит от проектируемого сооружения: чем оно больше, тем качественнее стоит соединять арматуру.

Армирующая сетка

Армированные плиты – это единое основание дома, которое является монолитным. По большому счету – это большая железобетонная конструкция, на которую и устанавливается сооружение. Именно такой фундамент, способен выстоять на слабом грунте и грунте, склонном к деформации. Благодаря тому, что плита проходит под всем сооружением, даже при смещении почвы не происходит растрескивания стен и разрушения самого фундамента.

Таким образом, если регион строительства имеет довольно рыхлые почвы – это единственно правильный выход. Хотя применение армирования фундамента будет уместно в каждом случае, когда застройщик хочет получить качественное сооружение на долгие годы.

Плюсы железобетонных элементов перекрытия

Для выполнения кровли или горизонтального перекрытия между этажами используется монолитная плита перекрытия. Межэтажное армирование плит позволяет добиться от готовой конструкции множества положительных качеств, среди которых:

  • Качественная шумовая изоляция;
  • Хорошая теплоизоляция;
  • Небольшое давление на базис;
  • Равномерное распределение нагрузки на стены постройки;
  • Возможность выдерживать значительную массу.

Помимо достоинств непосредственно плиты перекрытия следует также отметить плюсы технологии выполнения:

  • Работу можно выполнить собственноручно, отказавшись от услуг профессиональных подрядчиков;
  • Для изготовления плиты не придется нанимать тяжелую строительную технику;
  • Возникает возможность построить здание с необычной геометрией, так как опорой для плиты могут служить не только стены, но и колонны.

Первый этап: определение расчетной длины плиты

Плита перекрытия может быть абсолютно любой длины, а вот длину пролета балки уже необходимо высчитывать отдельно.

Реальная длина может быть абсолютно любой, а вот расчетная длина, выражаясь другими словами, пролет балки (в данном случае плиты перекрытия) – совсем другое дело. Пролетом является расстояние между несущими стенами в свету. Это длина и ширина помещения от стенки до стенки, следовательно, определить пролет железобетонного монолитного перекрытия довольно просто. Следует измерить рулеткой либо другими подручными средствами данное расстояние. Реальная длина во всех случаях будет большей.

Железобетонная монолитная плита перекрытия может опираться на несущие стенки, которые выкладываются из кирпича, камня, шлакоблоков, керамзитобетона, пено- либо газобетона. В подобном случае это не очень важно, однако в случае, если несущие стенки выкладываются из материалов, которые имеют недостаточную прочность (газобетон, пенобетон, шлакоблок, керамзитобетон), также необходимо будет выполнить сбор некоторых дополнительных нагрузок.

Первый этап: определение расчетной длины плиты

Данный пример содержит расчет для однопролетной плиты перекрытия, которая опирается на 2 несущих стенки. Расчет плиты из железобетона, которая опирается по контуру, то есть на 4 несущих стенки, или для многопролетных плит рассматриваться в данном материале не будет.

Чтобы то, что было сказано выше, усваивалось лучше, следует принять значение расчетной длины плиты l = 4 м.

Основные этапы монтажа

Укладка начинается с расчета и закупки стройматериалов (в идеале – используются данные проекта). Подготавливаются опалубочные конструкции: щиты из толстой влагостойкой фанеры, металла или пластика, брусья и телескопические подпорки (1 шт/м2), оборудование для приготовления, подачи и уплотнения бетона, инструмент для загиба арматуры и специальные подставки. При необходимости по периметру несущих стен закладывается армопояс, такая потребность возникает при возведении перекрытий в доме из газобетона.

Читайте также:  Виды и строительство перекрытий в частном доме: важные аспекты

Основные этапы включают:

  • Сборку и установку опалубки.
  • Размещение армокаркаса.
  • Заливку монолитной плиты бетоном, уплотнение и выравнивание.
  • Влажностной уход за раствором, укрывание, демонтаж опалубки через 28 дней.
Основные этапы монтажа

1. Требования к опорам и щитам.

Монтаж подразумевает заливку бетона в герметичную горизонтальную опалубку, предпочтение отдается специальным сборно-разборным конструкциям. Щиты в принципе несложно сделать самому из фанеры толщиной не менее 20 мм (доски лучше не использовать из-за сложностей при подгонке). Обязательным условием является установка телескопических металлических стоек (при возведении перекрытия первого этажа дома они заменяются стационарными опорами). При их отсутствии допускается замена бревнами диаметром не менее 8 см, но следует быть готовыми к проблемам при подгонке уровня.

Для поддержки щитов укладывается ригель – продольный брус сечением не менее 10×10 см, при необходимости опалубка усиливается поперечными элементами (такая ситуация чаще всего возникает при работе с самоделками). Щиты укладывают без зазоров, края плотно упираются в стену. При монтаже вертикальных конструкций учитывается величина захода на несущие системы. Для исключения риска протекания дно застилается пленкой, герметичные заводские разновидности многократного использования смазываются для облегчения процесса снятия. Этап завершается проверкой уровня, отклонения недопустимы.

2. Что нужно учесть при армировании?

Усиление металлом – главное требование технологии. Предусматривается расстояние от края бетона до металла не менее 25 мм. Соединение стыков обвязывается проволокой с сечением 1,2-1,5 мм, сварка не допускается. Для развода сеток используются заранее подготовленные фиксаторы: из стали толщиной не менее 10 мм, с интервалом до 1 м, аналогичные элементы размещаются на торцах. Армирование монолитного железобетонного перекрытия завершается закладкой соединителей, обеспечивающих равномерное восприятие нагрузки на всю систему – через 40 см возле стен, через 70 от нее, с последующим шагом в 20.

Основные этапы монтажа

3. Нюансы бетонирования.

Главное требование технологии – непрерывность процесса, в идеале раствор заказывается на заводах и заливается с помощью соответствующего оборудования. Рекомендуемая толщина слоя бетона – 20 см, что в большинстве случаев совпадает с высотой самого перекрытия. Минимальная марка составляет М200, с целью усиления теплоизоляционных свойств и облегчения веса часть крупнофракционного высокопрочного наполнителя может заменяться керамзитом, но такой способ требует одобрения специалистами (проверки прочности).

Отверстия для подвода коммуникаций и вентиляционных каналов закладываются до начала заливки, сверление застывшей монолитной плиты относится к нарушениям. Этап завершается обязательным уплотнением бетона с помощью глубинных вибраторов. Правила ухода за поверхностью в целом стандартные, но обильно поливать конструкцию водой нельзя, в отличие от фундамента или вертикальных стен она смачивается более аккуратно.

Расценки

Стоимость заливки при обращении в профессиональные фирмы варьируется от 4000 до 9000 рублей/м3 (при условии использовании опалубки заказчика). Итоговая величина затрат зависит от выбранной схемы армирования, высоты расположения будущей плиты (от уровня грунта или от отметки предыдущей горизонтальной опоры) и ее толщины, способа размещения (на колонны или несущие стены), общего объема работ. В перечень услуг строительных фирм входит установка и демонтаж опалубочных конструкций, сборка армокаркаса согласно подготовленного заранее проекта (оплачивается отдельно), непрерывное бетонирование и уход за уложенной смесью: полив, укрывание, при необходимости – прогрев. Преимуществом обращения к профессионалам является обязательный контроль качества, проводимый по окончании набора прочности.

Основные этапы монтажа

К дополнительным затратам при выполнении работ своими руками относят потребность в спецтехнике и тары для поднятия раствора наверх (бадьи-туфельки и крана или бетононасоса). Это не является проблемой при обустройстве сплошных полов на цокольных этажах дома, но в остальных случаях без соответствующего оборудования не обойтись. Это объясняется главным требованием технологии – непрерывным процессом бетонирования, монолитные перекрытия с отдельными латками, застывшими в разные дни, уступают по качеству залитым за один раз. Минимальные затраты при выполнении всех этапов самостоятельно составляют 3200 рублей на 1 м2 при толщине плиты в 20 см.

Как рассчитать толщину?

Правила расчета железобетонных фундаментов регламентированы действующими стандартами СНиП 52-01-2003 и СП 52-103-2007. Расчет ведут, зная все конструктивные особенности проектного сооружения, тип грунта, климатические условия в регионе и т.д.

Вычисление плитного основания по несущей способности

Зная тип грунта на участке, инженеру не составит труда найти справочную информацию о его оптимальном значении давления.

Читайте также:  Варианты звукоизоляции перекрытия между этажами

Например, для пластичных грунтов и супесей этот параметр будет равным 0,5 кгс/см²; суглинков и плотных песков – 0,35 кгс/см²; твердой глины и пылеватых песков средней фракции – 0,25 кгс/см².

Удельное давление конструкции на грунт рассчитывается методом деления суммарных нагрузок на опорную площадь основания.

Зная, какой нагрузки не хватает для удовлетворения оптимальных условий, рассчитывают необходимую массу раствора, умножая разницу на площадь основания, переведенную в квадратные сантиметры. Далее, зная площадь и массу плиты, находят высоту монолита по классическим формулам.

Сбор нагрузок

Чтобы собрать все нагрузки, нужно знать:

  • параметры дома;
  • количество и толщину стен;
  • плотность строительных материалов;
  • количество пролетов;
  • тип крыши;
  • среднее количество выпадающего снега в регионе;
  • характер эксплуатации сооружения.
Как рассчитать толщину?

Последовательность операций:

  • расчет площади всех стен без оконных и дверных проемов;
  • определение площади перекрытий без лестничного проема, а также кровли;
  • расчет массы стен, перекрытий, крыши;
  • определение эксплуатационной нагрузки (вес людей и оборудования – приблизительно 150 кг/м2 площади первого и каждого межэтажного перекрытия);
  • определение массы снежного покрова на квадратный метр кровельного перекрытия (справочная информация).

Полученные массы суммируют и прибавляют к ним запас прочности, равный 15–20%.

Проверка на опрокидывание

Завершающий этап, который позволяет инженеру удостовериться в том, что «плавающая» плита сохранит устойчивость в процессе эксплуатации под действием сил со стороны сейсмической активности и сезонных подвижек грунта.

Проверяют соблюдение условия:

M_u≤M_z y_c/y_n, где

  • M_u  – момент сил опрокидывания к оси мелкозаглубленного основания;
  • M_z  – момент сдерживающих сил относительно указанной оси;
  • y_c – коэффициент условий работы для различных типов грунта (скальные породы – y_c=0,9, не скальные – y_c=0,8 );
  • y_n – коэффициент надежности, равный 1,1 на стадии эксплуатации и единице – на этапе строительства фундамента.

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:

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.

Армирование пустотной плиты

Изготовить пустотную плиту собственными силами практически невозможно, обычно их заказывают на заводе железобетонных изделий. Армирование пустотной плиты перекрытия (чертеж позволяет получить наглядную картину) проводится из стали класса А3, А4. Каркас сваривается из проволоки, стержневой арматуры, иногда с участием толстых канатов, хотя частного строительства это редко касается. При производстве используются тяжелые бетоны. Пустотные плиты для усадебных домов принадлежат к серии .

Если все работы проведены правильно, после снятия опалубки получается ровная, красивая поверхность. Возможные мелкие неровности, оставшиеся от стыков горизонтальных щитов фанеры, легко зашлифовать болгаркой, при организации навесных потолочных конструкций этим этапом можно пренебречь.

О некоторых существенных моментах работы арматуры при разных глубинах опирания плит перекрытия рассказано в видео:

Шаг Подбираем класс бетона

Именно монолитную плиту перекрытия, в отличие от деревянных или металлических балок, рассчитывают по поперечному сечению. Ведь бетон само по себе – неоднородный материал, и его предел прочности, текучести и других механических характеристик имеет значительный разброс.

Что удивительно, даже при изготовлении образцов из бетона, даже из одного замеса получаются разные результаты. Ведь здесь много зависит от таких факторов, как загрязненность и плотности замеса, способов уплотнения и других технологических факторов, даже так называемой активности цемента.

При расчете монолитной плиты перекрытия всегда учитывается и класс бетона, и класс арматуры. Само сопротивление бетона принимается всегда на значение, на какое идет сопротивление арматуры. Т.е., по сути, на растяжение работает именно арматура. Сразу оговоримся, что здесь существует несколько расчетных схем, которые учитывают разные факторы. Например, силы, которые определяют основные параметры поперечного сечения по формулам, или расчет относительно центра тяжести сечения.

Определение геометрических параметров железобетонного монолитного перекрытия

Расчет нагрузок на плиту перекрытия считается отдельно для каждого конкретного случая строительства.

Данные параметры пока не известны, однако есть смысл их задать для того, чтобы была возможность произвести расчет.

Высота плиты задается как h = 10 см, условная ширина – b = 100 см. Условность в подобном случае означает то, что плита бетонного перекрытия будет рассматриваться как балка, которая имеет высоту 10 см и ширину 100 см. Следовательно, результаты, которые будут получены, могут применяться для всех оставшихся сантиметров ширины плиты. То есть, если планируется изготавливать плиту перекрытия, которая имеет расчетную длину 4 м и ширину 6 м, для каждого из данных 6 м необходимо применять параметры, определенные для расчетного 1 м.

Определение геометрических параметров железобетонного монолитного перекрытия

Класс бетона будет принят B20, а класс арматуры – A400.

Далее происходит определение опор. В зависимости от ширины опирания плит перекрытия на стенки, от материала и веса несущих стенок плита перекрытия может рассматриваться как шарнирно опертая бесконсольная балка. Это является наиболее распространенным случаем.

Далее происходит сбор нагрузки на плиту. Они могут быть самыми разнообразными. Если смотреть с точки зрения строительной механики, все, что будет неподвижно лежать на балке, приклеено, прибито либо подвешено на плиту перекрытия – это статистическая и достаточно часто постоянная нагрузка. Все что ползает, ходит, ездит, бегает и падает на балку – динамические нагрузки. Подобные нагрузки чаще всего являются временными. Однако в рассматриваемом примере никакой разницы между постоянными и временными нагрузками делаться не будет.

Армирование и заливка

  • Чертеж;
  • Прут армирующий А500С;
  • Проволока мягкая;
  • Раствор бетона м200;
  • Рулетка;
  • Лопата совковая.

Схема армирования монолитной плиты.

Армирование и заливка

Данный этап требует еще большей точности в каждом действии, ибо если пойдет что-то не так, то переделать будет уже практически невозможно либо переделывать придется все с самого начала. Важно детально придерживаться того, что указывает чертеж. Тут потребуются дополнительные рабочие руки, техника, а еще умение работать быстро и качественно.

  1. Первым делом изготавливается армирование. Тут будут 2 обрешетки, полностью идентичные между собой. Первым делом выкладывается нижний уровень прутов с шагом в 0,5 м между каждым последующим, следом поверх укладывается перпендикулярно еще 1 слой ровно с таким же шагом. Как только первые 2 уровня выложены их следует перевязать мягкой проволокой на каждом месте стыков, что довольно кропотливо, но в итоге обрешетка будет полностью зафиксирована и свободный ход будет равен нулю. Вторая обрешетка изготавливается аналогичным образом, но перевязывать их между собой не следует, ни в коем случае.
  2. Скобы изготавливаются из того же прута, что и армирование. Каждая скоба устанавливается в количестве 1 шт на 4 м2. Верхняя обрешетка крепится на уровне 2-2,5 см от верха заливаемой поверхности, тогда как нижняя ровно на столько же от гидроизоляции. Тут аналогично придется перевязывать каждый стык мягкой проволокой, но это позволит укрепить конструкцию до такой степени, что она уже не сдвинется, ни в одну из сторон, ни под каким давлением. Расчет армирующего прута производится по формуле длина*ширину*8+3%, где 3% – это будущие скобы и то, что пойдет на лом.
  3. Для заливки следует воспользоваться услугами автомиксеров, т.к. собственноручно нужный объем замесить за сутки будет невозможно, а более 1 светового дня заливку затягивать не стоит, ибо застывание будет неравномерным, следовательно, долговечность от этого будет серьезно страдать.
  4. Во время заливки в обязательном порядке следует постоянно передвигаться и перенаправлять рукав в различные стороны. Это позволит уменьшить давление на опорную конструкцию, а также даст возможность помощнику перепахивать раствор бетона. Перепахивание нужно для того, чтобы выпустить воздух из раствора, а это существенно прибавит конструкции прочности.