Определение прочности бетонного перекрытия

Рассчитывать монолитную плиту перекрытия нужно по поперечному сечению. Бетонная смесь имеет неоднородную структуру, из-за чего прочность и другие характеристики могут отличаться даже в одной и той же плите. Более того, если вы отбираете несколько образцов бетонной смеси из одного замеса, то они могут иметь разные характеристики, ведь итоговые показатели зависят от ряда факторов:
загрязненность бетонной смеси;
активность смеси;
способ уплотнения бетона;
плотность замеса и самой смеси;
ряд других факторов.
Производя все необходимые расчёты, всегда необходимо учитывать класс бетона и арматуры. Сопротивление бетонной смеси на растяжение и изгиб нужно принимать на то значение, на какое идет сопротивление арматуры. Т.е. проще говоря, за растяжение и изгиб плиты отвечает арматура. Сразу стоит отметить, что для расчета существует несколько формул, в которых учитываются различные факторы.
Важно! Стоит отметить, что заливку бетона лучше выполнять целиком за один раз. Так ваша конструкция получается монолитной, что повышает ее прочность и продлевает срок службы. Если же этого сделать не получается, то лучше поставить рассечки. Это специальные промежуточные сетки, которые устанавливаются внутри опалубки. Они ограничивают бетонирование и повышают прочность конструкции, если заливка осуществлялась в несколько этапов. Делают такие сетки из стали, сами ячейки имеют квадратную форму, а их ширина обычно составляет 8-10 миллиметров. Устанавливаются они в вертикальном положении и крепятся к арматуре каркаса. Важно отметить, что в середине пролета делать такие рассечки запрещено, также их нельзя делать из досок и других материалов, которые по своей структуре напоминают древесину.

Чтобы рассчитать нагрузку на перекрытие, нужно знать, какую нагрузку могут выдержать несущие стены. Для этого необходимо учитывать следующие параметры:
ширину опорной части, т.е. какую ширину имеет та часть, что лежит на опорах;
общую массу конструкции;
из какого бетона сделана конструкция;
сколько арматуры использовалось при ее строительстве.
Как рассчитать нагрузку на бетонную балку перекрытия?
От того, насколько правильно вы рассчитаете нагрузку на балку, зависит срок службы всей конструкции. Важно отметить, что нагрузка отличается от выбранного материала и этажности здания. Если говорить с точки зрения строительной механики, то все неподвижные элементы, которые надежно зафиксированы на балке (закреплены при помощи цемента, клея, гвоздей, скоб и других стройматериалов), обладают статической неподвижной нагрузкой. В свою очередь все подвижные конструкции обладают динамической или временной нагрузкой. Но при расчете прочности перекрытия различий между постоянными и временными нагрузками лучше не делать.
Кроме того, существуют и другие виды нагрузок, например, равномерно и неравномерно распределенные. Но здесь достаточно ограничиться первым вариантом, т.к. при строительстве домов данная нагрузка встречается чаще всего.
Сосредоточенная нагрузка измеряется в килограмм-силах либо же в ньютонах. Распределенная нагрузка измеряется в кгс/м. Одним из важных параметров здесь является высота плиты. При увеличении данного параметра нагрузка увеличивается на 250 килограмм на каждый квадратный метр перекрытия. Наличие стяжки и облицовочных материалов увеличивают массу до 100 килограмм на участок такого же размера. Распределенная нагрузка учитывает любые нагрузки, которые испытывает перекрытие здания. При этом вы можете производить расчёты на большие нагрузки, тем самым увеличив прочность всей конструкции.

Максимальный изгибающий момент в поперечном сечении балки будет иметь следующее значение: М=(q*l2)/8.
Получается, что для пролета шириной 4 метра данное значение будет составлять: M=(900*4)/8 =450 кг*м. Если же плита имеет большие размеры, то и данное значение также будет меняться: M=(900*6)/8 = 675 кг*м.
Расчетные предпосылки
Расчет ЖБ перекрытия осуществляется в соответствии с требованиями СП 63.13330.2018. Во время расчетов необходимо учитывать несколько важных моментов:
1. сопротивление бетона растяжению приравнивается к 0. Данное утверждение основывается на том, что сопротивление бетона намного меньше, чем у арматуры (по подсчетам примерно в 90-110 раз). Из-за этого в бетоне образуются трещины, а растягиваются только металлические прутья, выступающие в качестве арматуры;
2. максимальное растягивающее напряжение в арматуре должно быть равно либо менее расчётного сопротивления Rb;
3. сопротивление бетона на сжатие распределяется равномерно по всему участку, где выполняется сжатие. Данное значение не должно превышать показатель Rb.
4. Чтобы бетонная конструкция не образовала пластичный шарнир и не обрушилась, должно соблюдаться следующее условие: h0, ξ = у/ho.
В данном случае значение ξ - это высота сжатой части бетонной конструкции, а y - это расстояние от центра тяжести арматуры до верхней части балки. Соотношение этих показателей должно быть не более предельного значения ξR, которые вычисляется по формуле либо указывается в таблице.
Важно! Если расчеты выполняют не профессиональные проектировщики, то лучше всего данное значение занизить в 1,5 раза.
Проверить прочность прямоугольного сечения с одиночным армированием, где ξ≤ ξR, можно по следующей формуле: М≤RsAs(h0-0,5y).
Суть данной формулы заключается в следующем: согласно расчетам арматура должна выдерживать такую же нагрузку, как и бетон, поскольку и на один, и на другой стройматериал действует одинаковая сила.
Важно отметить, что в данной расчетной формуле предполагается наличие плеча, на которое действует сила (h0-0,5y). При этом формула позволяет быстро и легко найти основные параметры поперечного сечения. Но при этом данная схема не является единственной. Выполнять необходимые расчеты можно относительно центра тяжести приведенного сечения. Но, в отличие от металлических и деревянных конструкций, высчитывать напряжение в бетоне весьма сложно. Ведь железобетон – это неоднородный материал, который состоит из двух элементов. Как показали многочисленные исследования, предел прочности, упругости и других параметров может существенно отличаться, даже если вы берете несколько проб из одного изделия или из одной и той же бетонной смеси. Поэтому предел прочности принято считать приблизительной и случайной величиной. Подобная ситуация возникает и при использовании других стройматериалов, например, в древесины, кирпича, полимеров. Даже некоторые металлы и сплавы (алюминий, сталь и т.д.) могут иметь небольшой разброс прочностных характеристик. Именно поэтому не существует одной идеальной расчётной схемы или формулы, которая позволит определить прочность будущей бетонной конструкции.

Плиты перекрытия начинают разрушаться в тот момент, когда арматура достигает своего предела прочности либо растяжения. То есть срок службы плиты и самой конструкции в целом зависит от срока службы арматуры.
Второй важный момент, от которого зависит долговечность плиты перекрытия, - это прочность бетона. Если она уменьшилась в два раза, то несущая способность армированной плиты снижается почти на 10%.
Армирование бетона осуществляется при помощи обвязки арматуры. Для того, чтобы рассчитать сечение балки перекрытия, нужно правильно рассчитать степень армирования поперечного профиля продольными металлическими стержнями. Проще говоря, вам нужно рассчитать, сколько арматуры понадобится на конкретную плиту и каким образом ее расположить. Чаще всего арматуру располагают в форме геометрических фигур, например, круга, квадрата, прямоугольника и даже трапеции. Расчёт же площади сечения нужно осуществлять по двум углам, которые расположены по диагонали. Также стоит учитывать, что прочность плите придает дополнительное армирование бетона.
Если производить расчёт арматуры по контуру, то нужно выбрать определенную площадь и просчитать ее.
Сами расчёты лучше производить в 2 этапа:
1. На первом этапе нужно использовать формирование внешнего контура.
2. На втором этапе используется формирование внутреннего контура.
Чтобы рассчитать нагрузку на монолитное перекрытие, которое имеет форму прямоугольника, то следуйте данной схеме:
- наметьте 1-ую точку на одном из углов;
- наметьте 2-ую точку, расположенную на диагонали по отношению к первой;
- произведите расчёт всей площади.
Согласно СП 63.13330.2018, сопротивление растягивающему усилию по отношению к арматуре А400 составляет 3600 кгс/см², или 355000 кПа. Если же говорить о бетоне B20, то данное значение будет составлять 117 кгс/см², или 11700 кПа.
Согласно нашим расчётам, для армирования 1 погонного метра перекрытия вам нужно 5 металлических стержней, у которых сечение составляет 14 миллиметров. Размер ячейки должен составлять 200 миллиметров. Получается, что площадь сечения арматуры составит 7,69 квадратных сантиметров. Чтобы плита была достаточно прочной на изгиб, ее высоту можно завысить до 14 сантиметров. В таком случае на 1 погонный метр плиты вам понадобится 4-5 металлических стержней с сечением 16 миллиметров.
Итак, подобрав правильную марку бетонной смеси (либо цемента), тип арматуры и ее сечение, можно быть уверенным, что плита перекрытия будет достаточно прочной, чтобы выдержать все нагрузки, и при этом она прослужит как можно дольше.

Как мы видим, расчеты не займут много времени. Однако человеку, который впервые столкнулся с подобной задачей, довольно сложно сориентироваться в формулах и таблицах, а также разобраться во всех особенностях расчетов. Именно поэтому лучше всего обратиться за помощью к специалистам в проектную организацию. Они не только произведут все необходимые вычисления, но и расскажут вам, как рассчитать параметры железобетонного перекрытия.

Строительная лаборатория ООО "Бюро "Строительные исследования" занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

• Испытания бетона
• Геотехнический контроль грунта
• Другие области испытаний
• Наши вакансии

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте

2. По телефонам:

+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.