Для чего и как рассчитывается нагрузка на перекрытие жилого дома кг/м2?

Для устройства горизонтальных несущих и ограждающих конструкций при строительстве зданий разного назначения в большинстве случаев применяются многопустотные ЖБИ. Основным параметром является нагрузка на плиту перекрытия пустотную, которая определяется на стадии разработки проектно-технической документации. При этом важно не ошибиться при расчетах, так как этом может стать причиной снижения надежности и долговечности возводимого объекта.

Виды и особенности пустотных плит

Многопустотные железобетонные изделия для горизонтальных несущих и ограждающих конструкций выпускаются нескольких типов по технологии производства:

• ПК – применяется опалубочный метод формования, при котором бетон заливается в специальные формы стандартных размеров.

  Фото 1. ЖБ плиты серии ПК

• ПБ – используется метод непрерывного безопалубочного формования. В результате получается длинная плита-полуфабрикат, которая разрезается на элементы заданных габаритов после набора бетоном прочности.
  Читайте также:  Разновидности и необходимость использования замков для опалубки

  Фото 2. Изделия марки ПБ

ЖБИ выпускаются разных видов по толщине:

• Стандартные толщиной 220 мм – ПК и ПБ.
• Облегченные толщиной 160 мм – ПНО (изготовляются по старой опалубочной технологии), а также 3,1ПБ и 1,6ПБ (производятся согласно современному безопалубочному методу).

Между собой плиты ПБ и ПК отличаются такими особенностями:

• Внутреннее армирование – конструкция армирующего каркаса в изделиях, изготовленных безопалубочным методом, позволяет резать их под любым углом от 0 до 180°. Однако это лучше производить в заводских условиях. ПК резать не допускается – это может привести к нарушению их несущей способности.

  Фото 3. Плиты ПБ, отрезанные под разными углами

• Конфигурация продольных технологических отверстий – ЖБИ, произведенные по опалубочной технологии, имеют круглые большие пустоты, что обеспечивает возможность прокладки в них инженерных коммуникаций (к примеру, канализационных стояков).
• Качество бетонной поверхности – благодаря современной технологии изготовления плиты ПБ характеризуются идеальной геометрией и более качественной поверхностью без наплывов и сколов. Это позволяет сэкономить на последующих отделочных работах.

Маркировка

Все железобетонные изделия, которые произведены в заводских условиях, получают собственную маркировку перед поступлением в продажу. В ней зашифрованы основные свойства , включая нагрузку:

1. Маркировка начинается с аббревиатуры ПК. Эти буквы обозначают тип изделия – плита пустотная.
2. Первое число указывает на длину в дециметрах.
3. Второе число равно ее ширине в дециметрах.
4. Третье число указывает, сколько килограмм способен выдержать 1 дм2 изделия (включая собственный вес).

Разберем на примере: допустим, у нас есть изделие с маркировкой «ПК-12-10-8». Что нам говорит этот шифр:

• Перед нами плита перекрытия;
• Ее длина примерно 12 дм (1,18м);
• А ширина около 10 дм (0,99 м);
• Предельная нагрузка – 8 кг на 1 дм2 = 800 кг/м2.

Определяется нагрузка СНиП (строительными нормами и правилами). 8 кг на 1 дм2 – это стандартное значение для большинства изделий данной категории. Также значение этого показателя с точностью до грамма приведено в специальных справочниках.

Выпускаются изделия с показателем 1000 кг/м2 и даже 1250 кг/м2 (третье число в маркировке – 10 и 12 соответственно). Плита перекрытия 12 – нагрузка равна 1250 кг/м2, так как значения в дециметрах принято округлять до целого.

Если при строительстве будет использована плита перекрытия ребристая, нагрузка на изделие с теми же габаритами будет выше. Ребристые изделия монолитные, в них не предусмотрены отверстия, из-за которых снижается несущая способность конструкции.

Колоссальной несущей способностью обладает П образная плита перекрытия, нагрузка на которую может достигать 2500 и даже 3000 кг/м2. Но сами ребристые и П-образные конструкции оказывают повышенное давление на фундамент, поэтому при строительстве многоэтажных домов в Казани более популярны пустотные конструкции.

Достоинства и недостатки изделий

Основные преимущества применения пустотных железобетонных плит по сравнению с устройством монолитных перекрытий:

• Небольшой вес – позволяет минимизировать нагрузки на стены и фундамент.
• Быстрый монтаж и минимальная трудоемкость – укладка выполняется с привлечением автокрана и занимает считанные часы, заделка щелей и обкладка пустот тоже не отнимают много времени.
• Более низкая цена – обусловлена отсутствием необходимости в приобретении или аренде дополнительной оснастки и инструмента (опалубки, арматуры, вибрационного оборудования и т.д.).
• Дополнительная звуко- и теплоизоляция – воздух, содержащийся в технологических пустотах, способствует уменьшению теплопотерь и снижению уровня шума, проникающего извне.
• Широкий выбор плит по типоразмерам – ПК выпускаются длиной 1,6-7,2 м, а ПБ от 1,6 до 10,8 м.

Фото 4. Процесс монтажа плит автокраном

К числу недостатков относится необходимость привлечения грузоподъемной техники, требующей свободного подъезда к месту проведения монтажных работ. Перед установкой плит на стены из материалов низко плотности (газосиликат, пеноблок, пенополистиролбетон и т.д.) требуется соорудить армопояс по периметру несущих стен «коробки».

Также при выборе многопустотных железобетонных изделий для сооружения горизонтальных несущих и ограждающих конструкций учитывайте, что сбор нагрузок на плиту перекрытия производится в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016 («Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85»). Подробнее расчет будет рассмотрен в следующих разделах нашей статьи.

Основные характеризующие моменты

Установка плиты перекрытия на несущую конструкцию кровли позволяет заниматься возведением многоэтажных домов. Чтобы правильно выполнить проект здания, необходимо точно знать, какое давление выдержит выбранная плита перекрытия. Необходимо хорошо разбираться в разнообразии плит.

Чертеж пустотной плиты перекрытия.

Прежде чем приступать к возведению многоэтажного здания, необходимо провести расчет нагрузки. От будущего веса будет зависеть подбор конструкции здания, от нагрузки зависит, какую нужно устанавливать плиту.

На производстве выпускается два вида плит:

• полнотелые;
• пустотные.

Полнотелые системы отличаются большой массой, они стоят очень дорого. Такая конструкция применяется в строительстве серьезных объектов, которые относятся к социально значимым.

При строительстве жилых домов в основном используется пустотная плита. Надо сказать, что основные технические параметры такой плиты соответствуют всем стандартам строительства жилого помещения:

Плиту отличает:

• высокая надежность;
• малый вес.

Важнейшим преимуществом этих изделий можно назвать низкую стоимость. Это дало возможность применять такую систему намного чаще, если сравнивать ее с другими.

Для расчета перекрытия учитывается местонахождение пустот. Они располагаются таким образом, чтобы несущие характеристики изделия не были нарушены. Пустоты влияют также на звукоизоляцию помещения, его теплоизоляционные свойства.

Плита изготавливается самых разных размеров. Ее длина может достигать максимально 9,7 м при максимальной ширине — 3,5 м.

Расчет на продавливание плиты межэтажного перекрытия.

При строительстве зданий чаще всего применяются конструкции с габаритами 6 х1,5 м. Этот размер считается стандартным и наиболее востребованным. Данную систему применяют для возведения:

• высотных зданий;
• многоэтажек;
• коттеджей.

Так как вес данных плит не очень высок, их легко монтировать, для чего применяется пятитонный кран.

Какие виды нагрузок воздействуют на изделие?

Нагрузки на горизонтальные несущие конструкции образовываются за счет массы строительных и отделочных материалов, а также в результате внешних воздействий на конструкции здания (например, ветер, снег). Важной операцией при проектировании домов является сбор воздействующих нагрузок.

На перекрытие воздействуют 2 основных вида нагрузок:

• Постоянные – действуют на протяжении всего срока эксплуатации (вес всех вышерасположенных строительных конструкций, отделочных материалов, инженерных коммуникаций и оборудования).
• Временные – вызваны определенными действиями (снеговые, ветровые, нагрузки от перемещения людей, мебели и других предметов в здании).

Рисунок 6. Основные виды нагрузок

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

10.1. При расчете строительных конструкций по прогибам (выгибам) и перемещениям должно быть выполнено условие

(25)

где f — прогиб (выгиб) и перемещение элемента конструкции (или конструкции в целом), определяемые с учетом факторов, влияющих на их значения, в соответствии с пп. 1-3 рекомендуемого приложения 6;

fu — предельный прогиб (выгиб) и перемещение, устанавливаемые настоящими нормами.

Расчет необходимо производить исходя из следующих требований:

а) технологических (обеспечение условий нормальной эксплуатации технологического и подъемно-транспортного оборудования, контрольно-измерительных приборов и т.д.);

б) конструктивных (обеспечение целостности примыкающих друг к другу элементов конструкций и их стыков, обеспечение заданных уклонов);

в) физиологических (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях);

г) эстетико-психологических (обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций, предотвращение ощущения опасности).

Каждое из указанных требований должно быть выполнено при расчете независимо от других.

Ограничения колебаний конструкций следует устанавливать в соответствии с нормативными документами п. 4 рекомендуемого приложения 6.

10.2. Расчетные ситуации, для которых следует определять прогибы и перемещения, соответствующие им нагрузки, а также требования, касающиеся строительного подъема, приведены в п. 5 рекомендуемого .

10.3. Предельные прогибы элементов конструкций покрытий и перекрытий, ограничиваемые исходя из технологических, конструктивных и физиологических требований, следует отсчитывать от изогнутой оси, соответствующей состоянию элемента в момент приложения нагрузки, от которой вычисляется прогиб, а ограничиваемые исходя из эстетико-психологических требований — от прямой, соединяющей опоры этих элементов (см. также п. 7 рекомендуемого приложения 6).

10.4. Прогибы элементов конструкций не ограничиваются исходя из эстетико-психологических требований, если не ухудшают внешний вид конструкций (например, мембранные покрытия, наклонные козырьки, конструкции с провисающим или приподнятым нижним поясом) или если элементы конструкций скрыты от обзора. Прогибы не ограничиваются исходя из указанных требований и для конструкций перекрытий и покрытий над помещениями с непродолжительным пребыванием людей (например, трансформаторных подстанций, чердаков).

Примечание. Для всех типов покрытий целостность кровельного ковра следует обеспечивать, как правило, конструктивными мероприятиями (например, использованием компенсаторов, созданием неразрезности элементов покрытия), а не повышением жесткости несущих элементов.

10.5. Коэффициент надежности по нагрузке для всех учитываемых нагрузок и коэффициент динамичности для нагрузок от погрузчиков, электрокаров, мостовых и подвесных кранов следует принимать равными единице.

Коэффициенты надежности по ответственности необходимо принимать в соответствии с обязательным приложением 7.

10.6. Для элементов конструкций зданий и сооружений, предельные прогибы и перемещения которых не оговорены настоящим и другими нормативными документами, вертикальные и горизонтальные прогибы и перемещения от постоянных, длительных и кратковременных нагрузок не должны превышать 1/150 пролета или 1/75 вылета консоли.

Как рассчитать предельные нагрузки?

Максимальная нагрузка на плиту перекрытия рассчитывается довольно просто – рассмотрим на примере изделия марки ПБ 65-12-8 весом 2,5 т:

• Определяем площадь ЖБИ – 6,5×1,2=7,8 м2.
• Высчитываем нагрузку от массы самого изделия на единицу площади – 2,5/7,8=0,321 т/м2 (321 кг/м2).
• От предельно допустимой отнимаем нагрузку от веса самой плиты – 0,8-0,321=0,479 т/м2 (479 кг/м2).
• Вычисляем нагрузку от всех строительных конструкций, отделки, стяжки пола и т.д. – для жилых домов принимаем величину с небольшим запасом равную 300 кг/м2.
• От расчетного значения отнимаем принятую величину – 479-300=179 кг/м2.

Расчет пустотной плиты перекрытия ПБ 65-12-8 показал, что ее запас прочности составляет 179 кг/м2 и данное изделие может быть использовано в конкретном случае.

Сегодня в сети можно найти калькулятор расчета нагрузки на плиту перекрытия. Но учитывайте, что он просто поможет вам в автоматическом режиме вычислить запас прочности – т.е. в любом случае нужно ввести вид используемого железобетонного изделия и вес расположенных на нем конструкций, материалов, мебели и предметов.

Точечная нагрузка: точный расчет

Строительные нормы и правила СНиП регламентируют, что максимальная статическая нагрузка на плиту перекрытия, сосредоточенная в одной точке, определяет с учетом коэффициента запаса 1,3. Т.е. при использовании изделия с несущей способность 800 кг/м2 предельное значение будет составлять 800×1,3=1040 кг/м2.

Рисунок 7. Воздействие точечной нагрузки на несущие горизонтальные конструкции

Если в одной точке прилагаются динамические (временные) нагрузки, для расчета максимального значения применяется коэффициент запаса 1,5 – 800×1,5= 1200 кг/м2.

В следующем видео показан процесс испытаний плиты нагрузкой до момента разрушения:

Нагрузки при ремонтах старых квартир

В этом случае произвести необходимые расчеты гораздо сложнее, так как эксплуатирующиеся плиты уже подверглись физическому износу. Чтобы разместить в старом здании тяжелую мебель, оборудование и другие предметы, изначально необходимо определить, какую нагрузку перекрытие способно выдержать по факту.

При определении допустимых нагрузок нужно учесть множество факторов:

• нагрузочную способность старых стен;
• фактическое состояние горизонтальной несущей конструкции;
• состояние армирующего каркаса плиты перекрытия.

Самостоятельно выполнить оценку всех вышеописанных параметров без профессиональных навыков и специализированного оборудования не получится, поэтому оптимальным решением в данной ситуации будет обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.

Несколько дополнительных сведений

Характеристики железобетонных плит перекрытий
Конечно, если известны все технические параметры перекрытия, ориентировочная масса, которая будет основной нагрузкой, выполнить нужные расчеты достаточно легко. При этом необходимо учесть существование нескольких разновидностей нагрузок.

В первую очередь, это продолжительность нагрузки. Она может существовать в виде:

• постоянной;
• временной.

Постоянную нагрузку создают:

• мебель;
• люди;
• бытовая техника;
• вещи, постоянно расположенные в помещении.

Кроме того, постоянно давит масса несущей конструкции, оказывает влияние горное давление.

Под временными нагрузками понимаются те, которые появляются при строительстве самых разных конструкций.

К особым нагрузкам относится сейсмическое воздействие, возможное изменение свойств грунта.

Кратковременные нагрузки возникают от оборудования, применяемого при строительстве здания, при атмосферном воздействии. Когда делается расчет самой большой нагрузки, необходимо учесть и длительные нагрузки. Они составляют большую группу, к ним можно отнести:

• замерзание воды;
• появление льда;
• возникновение трещин;
• линию жесткости;
• кирпичную стенку:
• цементную стяжку;
• покрытие напольной поверхности;
• массу перегородок;
• массу оборудования для выполнения стационарной работы, это могут быть конвейерные установки, различные аппараты, твердые или жидкообразные тела;
• вес стеллажей, находящихся на складе или в другом помещении;
• массу скопившейся пыли, этот фактор часто игнорируют, однако его необходимо обязательно принимать к сведению, это также лишний вес;
• атмосферные осадки.

Способ пересчета нагрузок на квадратный метр

Методику расчета нагрузочной способности рассмотрим на примере плиты марки ПБ 45-12-8 весом 1710 кг:

• Высчитываем площадь – 4,5×1,2=5,4 м2.
• Определяем максимальную загрузочную способность – 5,4×0,8=4,32 т.
• Отнимаем вес изделия – 4,32-1,71=2,61 т.
• Вычисляем массу стяжки пола, покрытия и перегородок – обычно она не превышают 250 кг/м2.
• Рассчитываем нагрузку на перекрытие от веса расположенных на нем конструкций – 5,4*0,25=1,35 т.
• Определяем запас прочности – 2,61-1,35=1,26 т.

Фактическую нагрузку высчитываем путем деления полученной величины запаса прочности на площадь плиты – 1260/5,4=234 кг/м2, что гораздо меньше нормативного показателя 800 кг/м2.

Фото 8. Нагруженная блоками ФБС плита перекрытия

Маркировка

Каждый тип пустотелых плит перекрытий оснащается маркировкой, которая соответствует стандартам качества. Благодаря этому заказчик и проектировщик могут определить нужные параметры. На торце конструкции потребитель может увидеть маркировку, дату изготовления, массу и штамп ОТК.

В стандартной маркировке имеются несколько букв, которые обозначают серию, а также 3 группы цифр, определяющие размеры, несущую возможность. Обе группы имеют вид двух цифр, которые считаются обозначением длины, а также ширины в дециметрах. Данные показатели округляются до целых чисел в большую сторону. Последняя группа представлена в виде единой цифры, она определяет равномерность распределения нагрузок в кПа.

Пример маркировки: ПК 23-5-8. Ее расшифровка такая: плита имеет круглые пустоты, она характеризуется длиной в 2280, шириной в 490 миллиметров, при этом конструкция обладает несущей способностью в 7,85 кПа. Есть такие виды изделий, что оснащаются маркировкой, дополненной латинскими обозначениями, что определяют типы прутьев. Один из примеров маркировки: ПК 80-15-12,5 обозначает, что изготовление каркаса осуществлялось из напряженной арматуры. В качестве дополнения на пустотелых конструкциях имеются следующие обозначения:

• т – бетон тяжелого типа;
• а – наличие вкладышей для уплотнения;
• э – формирование при помощи экструзионного метода.