как узнать допустимую нагрузку на плиту перекрытия
Что такое нагрузка на железобетонную плиту перекрытия и какой вес она выдерживает?
Плиты перекрытия служат связующими элементами между этажами в строительстве жилых и промышленных зданий.
При проектировании инженеры рассчитывают основную характеристику – нагрузку на ЖБ или бетонную плиту перекрытия, способную без разрушений создать устойчивость строению, обеспечить безопасность.
Выбирают такое перекрытие, которое сохранит целостность сооружения, сможет выдержать вес при длительной эксплуатации, не прогибаясь. При этом будет соответствовать строительным нормам по воздействию сил на основание дома – фундамент.
Определение понятия
Перед тем как выпустить плиту перекрытия в масштабное производство изделие проходит ряд испытаний, в ходе которых:
По данным параметрам строители выбирают изделие нужной формы, с оптимальными размерами и прочностью. Основные технические характеристики зашифрованы в маркировке:
С помощью несущей способности устанавливают, как поведет себя плита при эксплуатации, если на нее будут действовать динамические и статистические нагрузки. Технические способности плит отражают в сопроводительной документации.
Под нагрузками на железобетонные панели перекрытия, следует понимать воздействие собранных всех возможных усилий на общую поверхность изделий. При расчете проектировщики учитывают особенности здания, коэффициенты кратковременных и длительных, действующих сил.
Какие существуют виды?
Различные информативные источники, нормативы и строительные правила по- своему трактуют виды механической силы, прилагаемой на панели перекрытий и основание здания. Груз на горизонтальных несущих конструкциях, сформирован из массы стройматериалов, усилий внешних природных влияний, где собраны все возможные воздействия на ЖБ.
Опираясь на подобные основания, действующие силы распределили по показателям времени, которые бывают:
При проектировании инженер закладывает ЖБ-плиту для конкретного здания, которая способна выдержать нагрузки:
Груз классифицируют по способу воздействия на панель перекрытия. Нагрузки могут быть распределены:
Особое внимание расчетчики уделяют точечной нагрузке. Сосредоточенное распределение сил имеет важное значение, стараются усилия равномерно распределить по площадке, а не разместить в одной точке. Это опасно, так как может произойти обвал всего строения. 
Строительные литературные источники указывают, что бетонная плита или ЖБ может выдержать точечный вес до 1600 кг., но нужно учитывать индивидуальность строения совместно с его коэффициентом надежности.
А распределение точечной нагрузки выполняют так, чтобы она располагалась возле несущих стен, армированных балок, плит. И даже хорошо выполненный расчет опытные специалисты всегда проверяют. Важно предусмотреть максимальную нагрузку на перекрытие.
Прежде всего для определения допустимых усилий нужно знать тип плитного материала. Когда этот параметр не известен, обращаются к ГОСТу, в котором имеются данные по ЖБ плитам без учета их собственного веса, где:
Когда ведут сбор грузов, которые будут действовать на перекрытие, учитывают марку уложенных плит.
Требования
В ГОСТ 26434-2015 указаны типы плит железобетонных перекрытий с основными параметрами и уровнем сил по нормам воздействия на площадь.
Каждый объект регламентируют конкретные нормативы строительных правил из СНиП 2.01.07-85 редактированного в СП 20.13330.216, где:
При расчете груза на плиты перекрытия в старых панельных домах, «хрущевках», учитывают состояние:
Расчет, сколько могут выдержать стены с плитами, требуется в период:
Определение величины предельно допустимого и постоянно действующего усилия поможет избежать аварийных ситуаций.
Данные и показатели для сбора и расчета
Марка изделия позволит определить:
От вида изделия зависит его вес, который учитывают при расчете допустимых грузов на данную панель, определяя массу:
При самостоятельном расчете можно вычислить усилия на общую площадь перекрытия. Для этого нужно сложить все нагрузки на этаже, а сумму разделить на количество смонтированных плит.
Как правильно рассчитать?
У данной плиты имеется запас прочности равный 190 кг.
Перерасчет на м 2 :
При определении предельного статического значения, которое может без разрушений воздействовать на одну точку, учитывают коэффициент запаса 1.3 ед.
Это значение умножают на нормативный параметр 0.8 (т/м 2 ) х 1.3 = 1.04 (т)
Если рассчитывают динамическую нагрузку, коэффициент берут увеличенный до 1.5.
Почему важно правильно вычислить?
Запас прочности на 1 м 2 позволяет как при строительстве, так и при реконструкции здания:
Во время ремонтных работ не складывать в одном месте большое количество стройматериалов.
Чтобы избежать перелома панели перекрытия, предметы в помещения загружают по общему весу, соответствующему допустимым параметрам, указанным в маркировке изделия. Иначе этаж может сложиться как карточный домик, не выдержав перегруза.
Если планируется нагружать комнату более весомыми вещами, нужно и плиты перекрытия выбирать по более мощным показателям или отказаться от тяжелых полов, перегородок, декораций, заменив легкими элементами.
Каждая ЖБ плита перекрытия в проектах домов закладывается на основании ГОСТов и СНиП. Какой объем нагрузок выдержит перекрытие можно рассчитать, вычислив площадь помещения, сложив значения из маркировки каждой панели.
Важен параметр несущей способности изделий, это воздействие на панель всех сил, постоянных и переменных, включая собственный вес, мебель, перегородки, не причиняя зданию вреда.
Заключение
Застройщику частного коттеджа нужно теоретически знать значение нормированных сил, действующих на панели перекрытия. Следует учесть, что показатель суммарной расчетной нагрузки должен быть меньше предельно допустимого параметра. Но расчетами должен заниматься профессиональный проектировщик, который разбирается во всех нюансах и знает, какая ответственность накладывается на точность вычислений.
При строительстве многоэтажных зданий подобную работу доверяют инженерам, которые выполняют расчеты, а в технической документации ставят рекомендуемый тип плит перекрытия. Эти изделия сохранят здание от трещин, обеспечат долговременную эксплуатацию.
Какую нагрузку выдерживает пустотная плита перекрытия — расчет на конструкцию размером 6 метров
Плита пустотная представляет собой горизонтальный элемент сборной конструкции перекрытия. Это железобетонное изделие с пустотами, пронизывающими его.
Расположены они продольно. Область применения таких плит – промышленное и гражданское малоэтажное и многоэтажное строительство.
Здание может быть возведено из любого стройматериала – панели из железобетона, кирпич, стеновые блоки – газосиликатные, пенобетонные, газобетонные, главное – правильно рассчитать нагрузки на плиты перекрытия.
Что означает понятие?
Нагрузка на бетонную пустотную плиту перекрытия – основной эксплуатационный параметр, которым определяется несущая способность изделия и отражается, сколько кг веса способен выдерживать кв. м поверхности. Отражает совокупность всех видов нагрузок, которые может выдержать плита, выполняя свои функции.
Допустимая нагрузка на пустотную плиту перекрытия является одним из основных параметров для выбора данного изделия при проектировании постройки. От верности расчета зависят прочность сооружения и длительность его эксплуатации до того момента, когда возникнет необходимость в капитальном ремонте.
Виды допустимой загруженности конструкций
Конструкция любого перекрытия включает в себя три части:
Пол и потолок с отделкой и расположенными на них предметами мебели и интерьера, в том числе – возможными в квартире навесными потолками, декоративными перегородками, дополнительной сантехникой, детскими качелями, спортивными снарядами и т.п., дают на плиту перекрытия постоянную статическую нагрузку.
Отдельно принимается во внимание расположение точечных и распределенных нагрузок. Пример точечной – подвешенная боксерская груша массой 220 кг, распределенной – система подвесного потолка, в каркасе которого на определенном расстоянии друг от друга расположены подвесы для полотнища, крепящиеся к плите перекрытия.
В расчетах точечных и распределенных нагрузок есть нюансы – необходимо учитывать функциональное назначение помещения. Так, устанавливая ванну объемом 520 л, которая при наполнении водой создаст нагрузку распределенную (в силу площади, ею занимаемой), отдельно рассчитывается также точечная нагрузка от ее ножек.
Таким образом, нагрузки бывают постоянными – когда весь срок эксплуатации оказывается воздействие вышерасположенными конструкциями, инженерным оборудованием, коммуникациями и т.п., и временными – в трех позициях:
В соответствии с коэффициентами, указанными в строительной документации стандартная пустотная плита 6 м (например, ПК 60-15-8) без учета собственного веса может выдержать следующие нагрузки:
Нормативы и требования
Содержатся в государственной и отраслевой документации, определяющей требования к изделиям пустотным бетонным, предназначенным для сооружения перекрытий (СНиП, ГОСТы и пр.).
Согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (актуализированной редакции СНиП 2.01.07-85) – при строительстве и восстановительных СМР следует учитывать тип постройки и ее назначение, рассчитывая нагрузки разных видов:
Что потребуется, чтобы правильно рассчитать?
Расчет происходит в три этапа для определения нужных показателей по конкретному объекту:
Примеры и формулы подсчета на 1 м2
Предельная и точечная нагрузки рассчитываются по-разному. Кроме того, потребуется пересчет на квадратный метр площади.
Рассмотрим, как определить все это на образце ПК 60-15-8 – плиты многопустотной, изготавливаемой по ГОСТу 9561-91, повсеместно используемой при возведении зданий разного назначения. Исходные данные образца:
Предельная
Чтобы определить, какую дополнительную нагрузку можно возложить на плиту, из допустимого веса вычитается масса самого образца: 7,2 – 2,85 = 4,35 т.
Далее обсчитывается общий вес отделки – полы со стяжкой и утеплителями. Рекомендуемая масса всей конструкции напольного покрытия – до 150 кг/м 2 (0,15 т/м 2 ). Тогда нагрузка на квадратный метр площади половой отделки будет: 0,15 x 9,0 = 1,35 т.
Итак, предельная нагрузка (предметы быта и люди) на всю площадь образца составит: 4,35 – 1,35 = 3,0 т. Пересчет на метр площади дает показатель 0,333 т/м 2 (333,3 кг/м 2 ).
Точечная
Параметр должен быть высчитан максимально достоверно, поскольку ни одно перекрытие не выдержит долго, к примеру, хрустальную люстру в 200 кг, если точечная нагрузка – не более 180 кг. Точечное расположение (навешивание и установка) массивных объектов рекомендуются вблизи несущих стен, поскольку там усилено армирование плит.
Согласно общим правилам, допустимый показатель вычисляется по формуле «норматив для изделия по ГОСТу (по СП 20.13330.2016) x 2», для образца ПК 60-15-8 это: 0,8 т/м 2 x 2 = 1,6 т.
Но на практике высчитывать точечную нагрузку следует с применением коэффициентов надежности. Так, для среднестатистической квартиры в типовой многоэтажке он составляет от 1,0 до 1,2 (в зависимости от года постройки дома). Исходя из исходных данных примера: 0,8 т/м 2 x 1,2 = 0,96 т.
Пересчет на 1 м2
По нормативам и данным производителя пустотных ЖБИ существует еще один метод расчета.
Случаи прогибов плит
В продаже встречаются изделия с разным прогибом (в обе стороны). В соответствии со СНиП 2.01.07-85 – допускается, если он составляет не более 1/15 по длине.
К примеру, по ПБ 90-12 (особо проблемное изделие) он может составить до 60 мм.
Возникновение существенного обратного прогиба возможно, если плита короткая – при отпиливании она выгибается под воздействием значительной силы сжатия. Обычно строители видят прогибы невооруженным глазом, если плиты сложены стопкой.
К чему ведут ошибки при расчете?
Здание, остов которого смонтирован с неподходящими плитами перекрытия, в «лучшем» случае потребует капремонта раньше, чем заложено проектом. В худшем – возможны обрушения, как следствие – нанесение материального ущерба объектам, расположенным рядом, гибель людей.
Заключение
Суть расчетов для конкретного объекта состоит не только в том, чтобы сооружение беспроблемно прослужило многие годы, но и в возможности разумно подойти к закупке материалов, не затрачивая лишних средств на плиты повышенной прочности.
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 Мпред = 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 (gn 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 rбет, где:
Масса полов – M2 = mподл + mстяж + mплит, 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, Fобщ расч = (M1 + M2) x gnс пост + F x gn 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 qрасч = 900 кг/м, или 90 кН/м.
Величина изгибаемого момента для подобной конструкции составляет M = qрасч 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 = Rs Аs / gb1 Rbb (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 = gb1 Rbbx(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.