В чем сложность расчета нагрузки на перекрытия в частном доме

Во время строительства очень важно правильно рассчитать, какую нагрузку сможет выдержать плита перекрытия. Дело в том, что именно она обеспечивает жесткость строения, поэтому в данном случае речь идет, прежде всего, о безопасности всего строительства и людей, его осуществляющих.

Перекрытия состоят из верхней, нижней и конструктивной частей. Последняя передает на опоры свой вес. Таким образом, такой фактор, как расчет допустимой нагрузки, является очень важным.

При строительстве частных домов и многоэтажных зданий часто используют плиты перекрытия.

Что касается нижней части перекрытия, то она делается из штукатурки, плиточных материалов или разного рода обшивок. Верхняя часть представляет собой конструкции полов и выравнивающие стяжки. Они обеспечивают звукоизоляцию и теплоизоляцию. Монолитные и сборные плиты служат для сборки конструктивной части перекрытия. В основном, такие плиты делаются из железобетона, однако, кроме того, может применяться и преднапряженный бетон, допустимо использование керамических вкладышей.

Монолитное перекрытие можно сделать своими руками.

Расчеты для любых строительных конструкций делаются, в первую очередь, для того, чтобы конструкции впоследствии не разрушились. Если расчет оказался неправильным, то очень скоро по стенам поползут трещины. А чем это может в самом скором времени кончится, объяснять нет необходимости.

Нагрузки на плиту рассчитываются по двум категориям: динамической и статической. К последней относятся все те предметы, которые лежат, висят или прибиты к плите. А те объекты, которые могут бегать, падать и прыгать – это уже динамические нагрузки.

Для того чтобы все точно рассчитать, вам понадобятся:

• калькулятор;
• длинная линейка;
• строительный уровень;
• рулетка.

Учитывая то обстоятельство, что динамические нагрузки могут распределяться равномерно и неравномерно, они не принимаются в расчет для обычного жилого дома.

Основные факторы

Параметры плиты: L – длина; B – ширина; H – высота.

Если речь идет о расчетах нагрузок на пустотную плиту перекрытия, то тут все зависит от ее величины . В среднем же она выдерживает от 800 до 1450 кг на один квадратный см. Пустотная стандартная плита имеет толщину 200 мм, однако следует учитывать, что есть плиты толщиной в 150 мм. Кроме того, надо при этом учитывать, что такие плиты достаточно хрупкие и не стоит проводить эксперименты на предмет того, какой вес они могут выдержать.

Характеристики грунтов, важные для плитного фундамента

Расчет бетонной конструкции, какой является фундамент, учитывает .

Поэтому необходимо понимать общее количество обозначений всех величин, которые могут потребоваться.

Из всего многообразия характеристик грунтов укажем их виды и некоторые особенности, которые важны, чтобы рассчитать плитный вариант:

1. Глинистый грунт. Это связный грунт.
2. Песок. Несвязный грунт, в котором более 50% частиц имеют размеры, не превышающие 2 мм.
3. Крупнообломочный грунт. Несвязный грунт, в котором более 50% частиц имеют размеры, превышающие 2 мм.
4. Ил и сапропель. Насыщенный водой осадок с содержанием частиц менее 0,01 мм.
5. Грунт торфованный. Песчаный и глинистый, содержащий до 50% и более (по массе) торфа.
6. Набухающим называют грунт, который в условиях свободного набухания при замачивании водой, увеличивает объем и имеет относительную деформацию более 0,04.
7. У некоторых видов грунта при замачивании водой даже собственный вес может дать относительную вертикальную просадку более 0,01.
8. Пучинистый дисперсный грунт. Вследствие образования кристаллов льда имеет относительную деформацию более 0,01.

Вернуться к оглавлению

Требования к бетону для плитного фундамента

Бетон для строительной бетонной конструкции – это идеальный материал, так как он хорошо выдерживает сжимающие нагрузки. Но он очень плохо работает на растяжение. Этот недостаток стараются компенсировать за счет металлическим каркасом, помещая его внутрь. По прочности на сжатие бетон делят на классы (В3-В80) и марки М50-М1000.

Для фундаментов подходят марки не ниже М200. Это значит, что предел прочности на сжатие будет не менее 200 кгс/см². Нормируемой прочности бетон достигает примерно через 28 дней. С течением времени прочность имеет тенденцию к увеличению.

Плита требует как можно больше бетона для одноразовой заливки, поэтому ручной способ приготовления не подойдет. Необходим раствор, приготовленный на бетонном заводе, который хорошо перемешан, что очень важно для его прочности.

По морозостойкости бетон делят на марки F50-F1000, где число обозначает количество циклов замораживание-оттаивание, которое должна выдержать изготовленная из него конструкция.

Очень важной характеристикой является водонепроницаемость бетона. По этому показателю его разделяют на марки W2-W20, где число определяет давление воды (в МПа), которые выдерживает образец установленного размера. Для фундаментов рекомендуют бетон марки W6. Необходимо отметить, что для любой марки бетона гидроизоляция не помешает. Особенно это актуально для такой плитной конструкции.

Прочность основания зависит от соблюдения . Заливать плиту следует на хорошо очищенную поверхность слоями. Для ленточного основания толщина очередного слоя не должна превышать 40 см. Плиту достаточно залить одним слоем. В нем после затвердевания не должно быть пустот, поэтому заливать бетон необходимо с высоты, не превышающей 1,5 м, и его следует хорошо утрамбовывать.

Вернуться к оглавлению

Преимущества монолитного фундамента

1. Плитный фундамент применяют на пучинистых, глинистых и грунтах с высоким залеганием грунтовых вод.
   Учитывая, что к глинистым относятся все грунты, содержащие глину, то получается, что каких-либо инженерно-геологических исследований в пределах стройплощадки проводить нет необходимости.
2. Экономия на земляных работах. Для убедительности сравним с ленточным фундаментом, который необходимо заглублять ниже уровня промерзания грунта.

Например, в Подмосковье этот уровень составляет примерно 1,35 м. Фундамент необходимо заглублять на 20 см ниже этого уровня, то есть глубина траншеи составит примерно 1,6 м.

Для дома размером 10×10 м с двумя внутренними несущими перегородками общая длина ленточного основания составит 55,5 м. Если траншею рыть шириной 0,5 м, то общий объем извлекаемого грунта составит примерно 44 м³, не считая плодородного слоя (почвы), который обычно убирают.

В соответствие с указанной схемой общая деформация определяется суммированием осадки отдельных слоев по формуле:

s=0,8·SUM(σ zp.i ·h i)/E i , (2)

где σ zp. σ zp.с – среднее значение дополнительного напряжения (по вертикали) в i‑том слое; определяется как полусумма напряжений на границах этого слоя; h i – толщины i-го слоя; E i – модуль деформации i-го слоя кПа (кгс/см²).

Значение дополнительного напряжения по центру фундамента определяется по формуле:

• σ zp. = а·р 0 , (3)

а в угловых точках фундамента по формуле:

• σ zp с. = а·р 0 /4. (4)

Коэффициент а определяется в зависимости от формы фундамента (по подошве) и от соотношения сторон (если форма прямоугольная), или от диаметра (если форма круг) и от относительной глубины х=2z/b (z – глубина залегания слоя, b – ширина фундамента).

Плитный фундамент представляет собой сплошную железобетонную конструкцию, размещаемую под всей площадью здания и равномерно воспринимающей все возможные весовые нагрузки. Стандартная схема включает дренаж из утрамбованного песка и щебня, плиту из качественного раствора с объемным армированием и гидроизоляцию, в особо сложных условиях основание утепляют. Главным требованием технологии заложения является выбор правильной толщины этих слоев, точное значение определяет расчет. Исходными данными служат параметры грунта, тип и вес постройки, в ходе вычислений важно соблюдать все нормы проектных стандартов.

Дополнительные данные

При расчета перекрытий нужно определить класс бетона и арматуры.

Однако, если знать все технические характеристики перекрытия и хотя бы приблизительный вес, который будет нагружать их, то произвести расчеты не представляется очень сложной задачей. Надо учитывать, что существует несколько классификаций нагрузок.

Так, первый тип зависит от того, какова продолжительность нагрузок. То есть нужно исходить из того, что они могут быть постоянными и временными. К постоянным относят: вес мебели, людей, бытовой техники и иных предметов, постоянно находящихся в квартире. Сюда надо также отнести и вес несущей конструкции, грунта и горного давления. Что касается временных нагрузок, то сюда относят те, которые возникают при строительстве здания, хранении и перевозке различных конструкций.

Какую конструкцию основы выбрать

В строительстве деревянных домов использую конструкции:

1. Плиточный.
2. Ленточный.
3. Столбчатый.
4. Свайный.

Есть территории, где рационально применять платформу смешанного типа, например ленточно-свайный. Такой является модификацией одного из основных видов. Но это сложная конструкция и строители стараются изменить состав почвы под один из основных типов. Так осушается болотистая и намывается песок, или часть грунта просто вынимают и засыпают шлаком, который трамбуясь, превращается в бетон.

Выбирают основание в зависимости от строящегося дома. Чем тяжелее конструкция, тем массивнее фундамент. Для строительство дома из профилированного бруса или оцилиндрованного бревна используют ленточный или столбчатый виды. Причем ленточный, делают мелко заглубленным.

Глубину залегания рассчитывают, отталкиваясь от двух основных факторов:

1. Глубина залегания грунтовых вод.
2. Промерзание почвы в местности будущего строительства.

Существуют средние нормы для глубины залегания подошвы на различных почвах:

• Супесь — 125см
• Глина и суглинки — 150 см
• Песок и гравий — 100 см

Это максимальное залегание основания дома по строительному ГОСТу, но в нем указаны и максимальные показатели залегания:

• Для сухой почвы — 70 см,
• Для влажной, с близким залеганием грунтовых вод — 120 см.

Если дом по плану имеет подвальные помещения, то подошва конструкции должна быть, ниже уровня пола минимум на 40 см.

Каждый тип основания имеет свои плюсы и минусы. Так, например столбчатый, возводят за короткие сроки, ленточный считается одним из самых прочных из-за жесткого соединения конструкции как поперек, так и вдоль. Монолитный дорогостоящий, его строят в редких случаях, когда почва сильно подвижна.

Полезные рекомендации

Для увеличения несущей способности перекрытия применяют армирование.

При расчете нагрузки на плиты различного производственного оборудования нужно учитывать то, какова нормативная нагрузка (здесь стоит учитывать в том числе и вес трубопроводов). Если речь идет о нестандартном оборудовании, то следует руководствоваться паспортными данными от заводов-производителей такого оборудования. Нужно учитывать при расчетах и вес конвейеров, изоляции, аппаратов. В большинстве случаев производитель указывает, какую нагрузку может выдержать плита перекрытия.

В заключение следует сказать о снеговых нагрузках, которые имеют большое значение. Для этого есть стандартная формула: S=SgxU. В этой формуле Sg – это приблизительный вес снега на один квадратный м, а U – это коэффициент нагрузки снега на покрытие по отношению к весу снежного покрова земли.

При строительстве нужно учитывать то обстоятельство, что плиту перекрытия перегружать нельзя, она выдержит только тот вес, который получен при расчетах. Есть такие строители, которые пренебрегают результатами подобных расчетов, нагружая плиту сверх нормы. В результате этого происходят неприятные, а нередко и трагичные инциденты, поэтому поговорка “Семь раз отмерь, один раз отрежь” в этом плане является, как нельзя более актуальной.

Что влияет на толщину стяжки

Основным критерием проектной высоты стяжки является ее назначение. Эта конструкция необходима в случаях:

создание уклонов для слива жидкости в кабинках санузлов и помывочных комнат бань;

Маяки для создания уклона бетоном.

Плиты перекрытия невозможно уложить идеально ровно.

Подъем уровня пола на балконе.

Коммуникации, проходящие по полу, маскируются слоем бетона.

Вполне естественно, что для решения таких непохожих задач минимальная толщина стяжки по умолчанию не может быть одинаковой.

Рекомендации СП 29.13330

По строительным нормативам толщина стяжки пола должна иметь следующий размер:

• 20 мм – минимум для пескобетона, обеспечивающий эксплуатацию без разрушения слоя;
• 40 мм – если в пироге стяжки использованы акустические и теплоизоляционные материалы, высота отсчитывается от их поверхности, по факту достигает 140 – 190 мм (если считать вместе с материалами);
• Dt + 45 мм – слой бетона над уложенными внутри него контурами теплого пола должен соответствовать этому значению.

Стяжка с теплым полом.

Важно! Указанные значения действительны только для бетонных стяжек из ЦПС.

Нормируется, не только высота стяжки, но и марка прочности используемых смесей:

• В12,5 – для монолитных бетонных конструкций;
• В15 – для пескобетона;
• 20 МПа – поскольку у сухих смесей отсутствует показатель марочной прочности, для них используется допустимый предел прочности застывшего раствора.

При использовании бетонов, наливного пола и прочих готовых расфасованных смесей необходимо учесть нюансы:

• проектную жесткость/твердость им придает наполнитель (песок, щебень, полимерные добавки);
• поэтому слой стяжки должен быть в 1,5 раза больше, чем фракция этого наполнителя.

Важно! Для удобства застройщика производители указывают необходимую информацию на упаковках своих продуктов. Если бетон замешивается на объекте из привозного щебня и песка, либо доставляется миксером, эту характеристику застройщик должен проконтролировать дополнительно.

В отличие от допустимого минимума выравнивающего слоя, максимальная толщина стяжки ограничивается конструктивными решениями конкретных проектов:

• уровень финишного напольного покрытия в отдельных помещениях;
• количество изоляционных материалов внутри стяжки и толщина каждого из них;
• наличие коммуникаций, контуров теплого пола;
• экономическая эффективность для экономии бюджета строительства/отделки;

Жестких ограничений здесь нет, однако следует учесть, что при высоте от 10 см стяжки для пола автоматически становятся железобетонными плитами. Их необходимо армировать проволочными или арматурными сетками:

в нижнем уровне – для восприятия эксплуатационных нагрузок, равномерного распределения и передачи их на нижние конструкции (грунт, плита перекрытия, подбетонка);

Армирование выравнивающего слоя.

Важно! Основной принцип для конструкций пола – нижний его слой должен быть прочнее верхнего. То есть, стяжка должна укладываться на прочные основания, обеспечивать абсолютную неподвижность напольного покрытия поверх нее.

Поэтому плита перекрытия предварительно осматривается визуально, заделываются трещины, удаляются рыхлые участки или упрочняются специальными составами.

Материалы и технологии стяжки

Влияет на высоту конструкции материал, из которого она изготовлена. Даже при использовании цементно-песчаной смеси ЦПС для замешивания пескобетона, пропорции компонентов могут изменяться. Это относится преимущественно к водоцементному соотношению (В/Ц):

• достигает 0,75 в товарных бетонах;
• не превышает 0,45 единиц в смесях для полусухой цементной стяжки.

Смесь с минимальным соотношением ВЦ для полусухой технологии.

Поэтому приняты следующие величины толщины конструкций, изготавливаемых по этим технологиям:

• 3 см минимум для мокрой стяжки;
• 4 см для полусухой стяжки.

Важно! Эти характеристики конструкции справедливы только в отсутствие изоляционных слоев и инженерных систем, которые необходимо уложить внутрь нее. При использовании теплого пола, звукопоглощающего материала толщина автоматически увеличивается.

Наливной пол является универсальным материалом, применяется, как для черновых стяжек, так и для финишного покрытия пола. Он стоит гораздо дороже ЦПС, поэтому обычно используется в комплексе с ЦПС:

• пескобетоном выравниваются значительные неровности от 3 см, достигается проектная величина уровня конструкции, закрываются инженерные системы, арматурные сетки и акустические материалы;
• сверху заливается слой наливного пола 5 – 10 мм, обладающий самонивелирующими свойствами;

Комбинированное выравнивание разными материалами.

Что позволяет быстрее выполнить большие объемы работ без тщательного выравнивания не очень пластичного пескобетона. Затем идеально выровнять плоскость пола дорогостоящим материалом с минимальным расходом средств.

Как рассчитать нагрузку?

Как известно, в качестве перекрытий в частных домах чаще всего используются бетонные панели, дополнительно армированные прочными металлическими прутьями. В панелях расположены полости, которые позволяют равномерно распределить нагрузки и защитить перекрытия от повреждений.

При проведении расчетов необходимо умножить длину панелей на их ширину. Это позволит получить точный показатель площади плиты перекрытия. После этого нужно определить максимальную загрузочную способность перекрытия. Для этого показатель площади (в квадратных метрах) нужно умножить на 0,8. Полученное значение исчисляется в тоннах. Из него в дальнейшем нужно отнять показатель веса плиты.

Сложность проведения расчетов заключается в необходимости узнать точный вес и размер плиты перекрытия. По этой причине при проведении работ часто возникает необходимость обращения к профессиональным строителям, имеющим в наличии специальную технику и оборудование.