Как правильно армировать монолитную плиту перекрытия

Полезный совет

И последний совет: если расчет монолитного бетонного перекрытия не был сделан на этапе проектирования строительства, за ним лучше обратиться к профессионалам. Не стоит экономить на этом, можно в результате такой экономии остаться в большом проигрыше.

Монолитные бетонные перекрытия, выполненные по расчетам специалистов, будут гарантированно иметь высокое качество. Они будут обладать большой несущей способностью. Профессионально выполненный расчет позволит приобрести нужное количество арматуры и бетона. При наличии колонн в помещении расчет позволит правильно армировать места опоры плиты перекрытия на эти колонны. На глазок это сделать невозможно.

Типичные ошибки армирования плиты перекрытия

Наиболее распространённая причина ошибок в армировании монолитных перекрытий – самонадеянность и некомпетентность индивидуальных застройщиков. Самостоятельное выполнение данного вида строительных работ без профессиональных знаний вполне возможно, но определённый багаж знаний исполнителю всё же необходим. Недостаточно качественное армирование встречается и в работе подрядчиков. Причины аналогичны: некомпетентность, невнимательность, работа «по старинке», без учёта конкретных условий строительства.

Проект армирования плиты перекрытия

Задача инженерного расчёта арматурного каркаса: обеспечение работоспособности создаваемого перекрытия и предоставление исчерпывающей информации по его изготовлению. Форма общего проекта железобетонной конструкции нормируется, состоит из ряда обязательных составных частей:

• Спецификация. Представляет собой полный список металлических деталей, необходимых для устройства армирования. В документе указываются характеристики, марки, классы, геометрические и иные параметры арматурных стержней, а также их требуемое количество.
• Чертежи с достаточной и понятной детализацией для определения предназначенного каждому стержню места в арматурном каркасе.
• Указания по размещению армокаркаса в плане создания защитного слоя для защиты металла от коррозии.
• Данные по размещению закладных деталей и расчёты для их изготовления.

Разумеется, проект главная и необходимая часть для выполнения качественного армирования плиты, но сам процесс требует профессионализма исполнителей и грамотного контроля со стороны заказчика или производителя работ.

Брак при изготовлении

Прежде чем приступить к раскладке арматуры в опалубке, исполнитель изучает проект либо составляет собственную схему устройства каркаса, исходя из собственных навыков и опыта. Несколько вариантов типичных ошибок:

• Самодеятельные строители чаще ошибаются, стремясь максимально «усилить» конструкцию, это приводит не только к ненужным затратам, но и снижает её качество. Например, при слишком «густой» сетке невозможно максимально уплотнить бетонную смесь.
• Недостаточно прочный каркас под воздействием бетонной смеси может сместиться при укладке.
• Характеристики железобетона снижаются при неточном размещении рабочих арматурных стержней или произвольным изменением марки арматуры.
• Частая ошибка – неправильно подобранная величина защитного слоя арматуры.

Перечисленные ошибки и большой ряд иных возможных дефектов могут стать причиной:

• дополнительных расходов по усилению конструкции;
• ограничений по эксплуатации перекрытия с изменением допустимых нагрузок;
• демонтажа конструкции.

Методы контроля

Достаточно часто при строительстве небольших частных домов проект армирования отсутствует. Застройщик всецело полагается на опыт и знания привлеченных строителей, либо полностью уверен в своих строительных способностях.

Но ошибки случаются, в том числе и у профессионалов, — именно поэтому при возведении значимых объектов составляется документ по «приёмке скрытых работ». К «скрытым» относится и армирование, потому что каркас впоследствии заливается бетонным слоем. Но сам с собой такой акт застройщик не составляет, а нанятые для устройства перекрытия разовые исполнители подобные обязывающие документы не подписывают.

Допустим, что перекрытие получилось достаточно прочным, но сомнения в качестве этой ответственной конструкции имеются. В этом случае применяются методы неразрушающего контроля, которыми можно проверить:

• марку прочности монолитного перекрытия;
• точное место размещения арматурных стержней и прутов с их параметрами;
• уровень поражения арматуры коррозией;
• однородность бетонного слоя с наличием или отсутствием в нём технологических дефектов.

Методы проверки эффективны, но затратны, поэтому важно выполнить работы по армированию правильно и ответственно

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

Армирование безригельной и железобетонной плиты

Использование безригельной плиты позволяет работать как упругая пластина и имеет в любом сечении нормальные и касательные напряжения.

Имеется три варианта систем армирования данной плиты:

• Первая система – двухпутная. Заключается в том, что стержни арматуры расположены взаимно перпендикулярно направлению параллельным линиям колон.
• Вторая система – четырехпутная. В ней, кроме взаимно перпендикулярных линий, направленных параллельно колонн, стержни арматуры расположены также по диагоналям. Таким образом, вырисовываются четыре направления стержней арматуры: продольное, поперечное, два по диагонали.
• Третья система – кольцевая. Подразумевает под собой отдельные концентрические кольца, которые размещаются в разных зонах плиты, где они делятся на центральную (А), междуопорную (В), опорную (С) зону.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Что лучше выбрать: газосиликат или пенобетон

В свою очередь, применение железобетонных плит – надежный вариант для перекрытий потому, что они имеют высокую прочность, способны выдерживать большие нагрузки. При одном перекрытии равномерно распределяют нагрузку по стене, имеют адекватную цену и несложную конструкцию.

Достоинства конструкции

Схема бетонной плиты с армированной стяжкой.

Список инструментов, которые будут необходимы для выполнения всех работ:

• бетононасос;
• глубинный вибратор;
• водный разбрызгиватель.

По сравнению с другими технологиями перекрытия монолитные плиты имеют некоторые преимущества:

• единое перекрытие будет равномерно давить на стенки;
• монолитная конструкция более прочная, чем деревянная, помимо того, она огнеустойчива;
• нет надобности в использовании строительной техники (подъемного крана);
• в качестве опоры для монолитного перекрытия могут служить не только стенки, но и колонны, что способно сделать дом более просторным;
• перекрытие может быть сделано нестандартных размеров.

Все плиты перекрытия арматуры рекомендуется использовать в перекрытиях и покрытиях общественных и жилых построек и сооружений со стенками из ячеистобетонных блоков, крупных блоков и кирпича. Подобные конструкции подходят в дом, в котором имеется влажность воздуха внутри здания приблизительно 60%, помимо того, в дом при наличии на поверхности стен пароизоляции, с влажностью внутреннего воздуха до 75%. Глубина опирания конструкций на несущие стенки должна быть принята не менее чем 80 мм.

Схема армированной железобетонной плиты.

Плиты арматуры дают возможность не только утеплить дом, но и ускорить непосредственный процесс строительства, помимо того, повысить звукоизоляцию. Небольшой вес бетонных перемычек и армированных плит способен снизить нагрузку на фундамент и стены, которые содержит дом, при этом позволяя дополнительно достичь экономического эффекта во время того, как возводится дом.

Для того чтобы была выполнена перевязка пустотных конструкций, не требуется строительная техника больших размеров, к примеру, такая, как подъемный кран.

В случае если расчет будет произведен грамотно, дом получится достаточно прочным и будет способен без проблем выдержать колоссальные напряжения и воздействие огня в течение длительного периода времени. Для сравнения стоит заметить, что перекрытие с использованием древесины способно выдержать огневое воздействие в течение 25 минут, при этом монолитные плиты перекрытия – порядка 1 часа.

Строительство с использованием блоков большого размера и плит перекрытия дает возможность возводить здания различной сложности и любых размеров. При изготовлении монолитных конструкций существует возможность перекрыть помещение с неправильной геометрией стенок. В связи с этим можно создавать перекрытия, которые являются нестандартными по габаритным размерам. Опорой для такого перекрытия могут быть не только стенки, но и колонны, что дает возможность сделать планировку дома более свободной.

Пошаговая инструкция процесса

Монолитная плита перекрытия — ответственная конструкция для любого здания, поэтому ее сооружают строго по проекту. Серьезные подрядные организации выполняют монолитное перекрытие по технологической карте, в которой расписаны все этапы строительства конструкции от резки арматуры до снятия опалубки, после окончательного затвердения бетона.

Основные этапы устройства конструкции

1. Устанавливают опалубку съемного или несъемного типа.
2. Выполняют нагрузку доборной арматуры по чертежу, при этом нужно максимально использовать готовые арматурные прутья.
3. Нарезают куски вязальной проволоки. Бухта заранее закрепляется скотчем в 3 или 5 равноудаленных точках, в зависимости от диаметра бухты, чтобы получились куски проволоки удобные для скручивания, после чего бухта разрезается по отметкам болгаркой.
4. Начинают из заготовок связывать нижний слой сетки. Вязку выполняют специальным крючком или, при небольших объемах, обычными пассатижами.
5. Устанавливают пластиковые ограничители с минимальным просветом в 25 мм, чтобы обеспечить создание защитного слоя, на которые будет установлена нижняя сетка
6. Потом создается разделительный слой для установки верхней сетки.
7. Все элементы конструкции перевязываются в жесткий каркас.
8. Далее заливают полученный армокаркас бетонным раствором, за один прием, для этого пользуются бетононасосом.

Конструкция армопояса

Для сглаживания нагрузок от веса кровли и межэтажных панелей на торцевую плоскость капитальных стен сооружается специальный железобетонный пояс. Он выполняется также в процессе заливки монолитного фундамента.

Планируя соорудить цокольный, межэтажный или фундаментный армированный пояс, необходимо выполнить следующие действия:

• продумать конструктивные особенности железобетонного контура усиления;
• подобрать оптимальный размер арматуры и определиться с высотой армопояса;
• приобрести необходимые для постройки армопояса строительные материалы.

Определяясь с конструкцией, размерами и применяемыми материалами, следует учесть действующие усилия на уровне перекрытия этажа, а также нагрузочную способность стен, для изготовления которых использовались пористые блоки. При использовании облегченных плит перекрытия допускается использовать менее мощный армопояс. При этом ширина должна быть равна толщине стен. Остановимся более детально на конструктивных особенностях и размерах.

Для того, чтобы повысить прочность несущих внешних стен необходимо делать армопояс

Из чего изготавливается армопояс?

Для изготовления армированного пояса применяются следующие стройматериалы:

бетонный раствор с маркировкой М400 и выше. Смесью заполняется опалубочный каркас, внутри которого расположена арматурная решетка. После застывания бетона образуется силовой контур по периметру несущих стен. Бетонная смесь изготавливается по стандартной рецептуре на базе портландцемента, щебня и песка

Важно выполнять бетонирование в один заход с дальнейшим уплотнением бетонного массива с помощью вибрационного оборудования. Важно не допустить формирования воздушных полостей внутри монолита;
стальные прутки с размером поперечного сечения 0,8-1 см. Рифленая арматура разрезается на заготовки необходимых размеров, которые связываются вязальной проволокой в пространственный каркас

Конструкция состоит из четырех продольно расположенных прутков, связанных поперечными стержнями. Диаметр поперечных элементов составляет 0,6 см. Металлическая решетка, повышающая нагрузочную способность бетонного массива, имеет в поперечной плоскости квадратное или прямоугольное сечение.

Рифленая арматура разрезается на заготовки необходимых размеров, которые связываются вязальной проволокой в пространственный каркас. Конструкция состоит из четырех продольно расположенных прутков, связанных поперечными стержнями. Диаметр поперечных элементов составляет 0,6 см. Металлическая решетка, повышающая нагрузочную способность бетонного массива, имеет в поперечной плоскости квадратное или прямоугольное сечение.

В зависимости от конструкции опалубки для ее изготовления используются различные материалы:

• для разборной опалубки применяются щиты из древесины;
• стационарная конструкция изготовляется из полистирола.

Важно обеспечить жесткость и герметичность опалубочной конструкции. Задача армопояса- помочь зданию противостоять деформирующим нагрузкам. Задача армопояса- помочь зданию противостоять деформирующим нагрузкам

Задача армопояса- помочь зданию противостоять деформирующим нагрузкам

Высота и толщина армопояса

Размеры армированного пояса регламентированы проектной документацией:

• высота силового контура равна его толщине при изготовлении армированного пояса квадратного сечения. Для прямоугольной конструкции высота превышает ширину в 1,5-1,6 раза;
• толщина армопояса обычно соответствует ширине несущих стен здания. Технология сооружения допускает уменьшенную толщину пояса, на уровне 0,7-0,8 толщины стен.

Размеры силового контура определяются на стадии разработки проекта здания.

Чем и зачем армируют перекрытие

Для армирования плит перекрытия используют стальную, так и композитную арматуру (в основном стеклопластиковую). Более распространена металлическая арматура А500С (в проектной спецификации может обозначаться S500), популярны диаметры 10 и 12 мм. Для основного армирования железобетонной конструкции используют только рифлёную арматуру, чтобы создания качественную связь арматуры с бетоном. Для изготовления дополнительных элементов, не влияющих на несущую способность будущей железобетонной конструкции, можно использовать гладкую арматуру А1. Практикуют в современном частном строительстве и комбинирование арматуры, используют для армирования монолитной плиты одновременно металлические и стеклопластиковые пруты.

Несмотря на то что какая арматура используется, играет она одну и ту же роль в бетоне – придаёт ему необходимую прочность, чтобы выдержать все будущие нагрузки на растяжение, скручивание и изгиб.

Практические рекомендации

На рынке строительных материалов представлено много вариантов готовой сетки для армирования. На первый взгляд – оптимальное решение для быстрого создания армокаркасов перекрытий. Но применение готовых сеток неизбежно приводит к увеличению стыков арматурных полотен, что, в свою очередь, приводит к снижению общей прочности конструкции.

Кроме того, стыковка сеток производится внахлёст, — а это приводит к перерасходу материала и увеличению стоимости перекрытия. Сварка сетки, выполненная в заводских условиях точечным методом, приводит к незначительному, но всё же снижению прочности каркаса.

Реализация арматуры производится на вес, поэтому застройщику нужно научиться пересчитывать материал из мер длины в меры веса. При составлении схемы раскладки арматуры следует учитывать, что максимальная длина выпускаемых промышленностью стержней составляет 11,75 м.

Металл – достаточно дорогой материал. В стремлении удешевить строительство, некоторые застройщики стали использовать композитную арматуру для перекрытий.

Но не стоит забывать, что перекрытия относятся к ответственным конструкциям, а использование композитных изделий пока не достаточно проверено в практическом строительстве. Кроме того, экономия материала при замене металла композитом незначительна: композитные стержни всегда больше диаметром заложенных в проекты стержней из металлической арматуры.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия

Прежде, чем приступить к изготовлению плиты, желательно сделать ее расчет. Дальше будет выполнен пример расчета плиты междуэтажного перекрытия на прогиб.

Исходные данные для расчета

Размер здания с монолитным перекрытием возьмем размером 6х6 м разделенными по центру внутренними стенами (пролет 3м). Толщину перекрытия примем 160 мм, при этом рабочая высота сечения перекрытия будет 13 см. Для изготовления плиты будет использоваться бетон класса В20 (Rb=117кг/см2, Rbtn=см2, Eb=3.1*10^5 кг/см2) и стальная арматура А-500С (Rs=4500кг/см2, Ea=2.0*10^6 кг/см2).

Сбор нагрузок на перекрытие

Нагрузка на перекрытие будет состоять из веса: плиты перекрытия (в нашем случаи 160 мм), цементной стяжки толщиной 30 мм, керамической плитки, нормативного веса перегородок и полезной нагрузки. Все данные сведены в таблице ниже с учетом коэффициентов.

Расчет плиты по деформациям на прогиб

Схема работы перекрытия:

Теперь нам нужно подобрать сечение арматуры, для этого определим максимальный момент:

и коэффициент Aо при ширине участка плиты b=1(м):

Требуемая площадь сечения арматуры будет равна:

Поэтому для армирования 1 погонного метра плиты перекрытия можно применить 5 стержней диаметром 8 мм с шагом 200 мм. Площадь сечения арматуры при этом будет As=2,51см2.

Мы подошли в плотную к расчету плиты по деформациям на прогиб. С исходных данных нам известно, что постоянная нагрузка на перекрытие равна м² ивременная нагрузка на перекрытие равна м².

Вычисляем максимальный момент от действия длительной нагрузки:

И максимальный момент от действия кратковременной нагрузки:

Находим коэффициент, учитывающий вид нагрузки и схему нагружения S=5/48 – для балок с постоянной равномерно распределенной нагрузкой (табл. 31, «Руководствопо проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона»). y’=y=0 (табл. 29 «Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона»).

Коэффициент для определения: k1кр ; k1дл ; k2дл.

Считаем кривизну оси при одновременном действии кратковременных, длительных и постоянных нагрузок:

Теперь осталось нам определить максимальный прогиб в середине пролета:

Условие выполняется, значит принятое нами армирование Ø8 A-500С с шагом 200 мм верно!

Типы армирования

При усилении монолитной железобетонной пролётной конструкции используются следующие виды армирования:

Отдельные стержни с рифлёной поверхностью, периодического профиля, класс арматуры А500с. За счёт рифления, обеспечивается обжатие стальных элементов бетоном в процессе набора прочности. Это гарантирует совместную работу всей конструкции.

Отдельные стержни с гладкой боковой поверхностью класса А240с, которые предварительно изгибаются до Z-образной формы. Используются для поддержки верхней фоновой и дополнительной арматуры.

Сварные сетки в виде плоских карт из арматуры классов А500с или А240с, либо из проволоки класса Вр-1, с диаметром и шагом, определяемым по расчёту. Диаметры стержневой арматуры в сетках варьируются от 6 до 12 мм, проволоки – от 3 до 4 мм. Шаг стержней сетки – от 50 до 200 мм.

Рулонные сварные сетки, состоящие из рабочих арматурных стержней с диаметром до 8 мм и распределительных стержней из проволоки с диаметрами до 4 мм. Рулонные сетки поставляются с шириной от 1000 до 2500 мм, длиной 10, 20 и более метров. Применяются для фонового армирования участка плиты перекрытия, работающей по балочной схеме (длина конструкции более, чем в 2 раза превышает её ширину).

Поперечные сварные каркасы, состоящие из вертикальных рабочих стержней. Длина которых на 20 – 30 мм меньше суммарной толщины армируемой плиты. Поперечные стержни с гладким или периодическим профилем соединяются на сварке с верхним и нижним распределительными стержнями с диаметром от 8 до 12 мм. Шаг поперечных стержней зависит от величины поперечных усилий в зоне расположения опор для пролётной конструкции, в общем случае, составляет от 50 до 150 мм. Расстояние между вертикальными элементами поперечных каркасов определяется толщиной части плиты между верхним и нижним армированием. Каркас должен располагаться между фоновыми сетками, не вызывая увеличения поперечного сечения пролётной конструкции.

Важные условия установки

Как правило, армирование происходит в съемной опалубке, куда устанавливают стальной каркас, после чего его заливают бетонным раствором не ниже М250.

Для того чтобы монолитная плита перекрытия получила все необходимые прочностные характеристики, застройщик должен в точности выполнять требования нормативов и условия проекта:

1. Продольные стержни выбираются в зависимости от размеров плиты и ее несущей способности в диапазоне 8 — 14 мм, а поперечные 6-10 мм.
2. Толщина конструкции определяется длиной пролета и соблюдением нормативного требования 1/30, но не ниже 150 мм. При протяженности пролетов более 8 м применяется напряженная сетка из арматуры увеличенной прочности.
3. Однослойное армирование выполняется для плит с толщиной 150 мм, а двухслойное при их толщине свыше 150 мм.
4. Дополнительное армирование выполняют в центре перекрытия, в зонах технологических отверстий и опирания.
5. Допускается применять напряженную горячекатаную ребристую арматуру классом не ниже АIII.
6. Первую сетку устанавливают внизу опалубки, а вторую сверху. В сетке арматура связывается специальной мягкой отожженной вязальной проволокой с созданием ячеек 150×150мм или 200×200 мм.
7. Расположение сеток во внутри монолитной конструкции защищается толщиной бетона со всех сторон на 25-30 мм.
8. Нахлест прутьев при соединении зависит от диаметра и равен 10 Д, при этом минимальный нахлест не должен быть меньше 50 см и располагаться в шахматном порядке по отношению к рядом находящимся соединениям.
9. По краям сетка связывается П-образной конфигурацией.
10. Арматуру изгибают только в крайнем случае без нагревания, поскольку высокая температура нарушает внутреннюю структуру и приводит к перелому прута.