Система несъемной опалубки PLASTBAU (ПЛАСТБАУ). Глава 2: Прочность элементов несъемной опалубки. Статья 3: Расчет и конструирование тавровых балок перекрытия

Важнейшие факторы, определяющие необходимое количество арматуры: нагрузка, пролет балки, высота поперечного сечения и тип опоры. Влияют также и такие факторы как материал (бетон, арматура), условия выполнения работ и другие. Железобетонные элементы, как известно, рассчитывают по прочности, но дополнительно учитывают и ограничения в отношении ширины раскрытия трещин. Принимая 3-ю категорию трещиностойкости (допустимо ограниченное кратковременное и долговременное образование трещин), в расчете учитывают нормативную постоянную и долговременно действующую нагрузку, допуская образование трещин размером 0,3 мм. Невозможно предоставить готовые решения для всех возникающих на практике случаев, поэтому в этих инструкциях выбран так называемый "базовый вариант" в виде таблиц. С помощью этих таблиц можно быстро и удобно определять теоретически необходимую арматуру, если условия задачи совпадают с принятыми здесь, кроме того эти таблицы помогут (с известной долей приближенности) определить ожидаемый расход арматуры, выполнить экономическое сравнение вариантов, и возможно, поможет также избежать грубых ошибок в предварительных расчетах.

Несъемная опалубка с высотой поперечного сечения 180-320 мм позволяет изготовить ребристые перекрытия с высотой 180-340 мм. В последнем случае принято, что часть плиты будет толщиной 60 мм. Как уже ранее отмечалось, расчетным элементом ребристого перекрытия является изгибаемая балка Т-профиля. Учитывая большой объем вычислений, для расчета арматуры используется компьютерная программа MONOMAH.

Исходные данные для выполнения расчетов следующие:
- для бетонирования использован бетон класса В25;
- для арматуры (в том числе и для поперечной арматуры) используются стержни класса A-III;
- нагрузка в таблице указана как длительно действующая переменная нормативная нагрузка. В расчете прочности для этой нагрузки принят коэффициент надежности y_f = 1,4. Постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия) в расчете автоматически оценивается коэффициентом надежности y_f = 1,1;
- тип опоры балок;
- свободное опирание (например, перекрытие опирается на кирпичную стену);
- защемление по краям (в монолитном соединении со стенами);
- условия эксплуатации перекрытия - обычные, y_b2 = 0,9;
- для балок в расчете предусмотрена только односторонняя (растянутая) рабочая арматура.

В таблицах для каждого типа балки указано теоретически необходимое количество арматуры (кв. см), только в зоне максимальных напряжений или деформаций. В случае свободной опоры балки это будет нижняя арматура в пролете. Для защемленной по концам балки указаны два значения - на опоре (верхняя арматура) и в пролете (нижняя арматура). Кроме того, в таблицах указаны численные значения только растянутой рабочей арматуры; если для данного пролета и нагрузки необходима сжатая арматура, соответствующая колонка таблицы пустая. Как видно, в случае небольших нагрузок и пролетов необходимое количество арматуры по условию прочности (I предельное состояние) намного меньше, чем по условию ширины раскрытия трещин (II предельное состояние). При повышении нагрузки и увеличении пролета в свободно опертой балке результаты уравниваются, то есть арматура по условию прочности становится решающим фактором. В "базовом варианте", то есть в данных таблицах толщина плиты (толщина полки Т-профиля) принята 4 см. При увеличении толщины плиты до 6 см, с одной стороны - увеличивается масса перекрытия, а с другой - увеличивается рабочая высота поперечного сечения несущей балки.

В результате этого необходимое количество арматуры при небольших пролетах и нагрузках немного больше, а при больших пролетах и нагрузках - даже меньше, чем в случае плиты с толщиной 4 см. Для численной иллюстрации для двух вариантов перекрытия - самого низкого, с высотой опалубки 18 см, и самой высокой, с высотой опалубки 32 см даны количества необходимой арматуры в обоих вариантах - в случае плит толщиной 4 и 6 см. Для железобетонных конструкций, как известно, характерны эффекты перераспределения напряжений и деформаций. Если при увеличении нагрузки и пролета функцию по условию прочности можно описать как округлая кривая, то по условию II предельного состояния объем арматуры может изменяться скачкообразно, и даже немного уменьшаться. Необходимо учесть, что указанные в таблицах числа указывают только местные максимумы арматуры, а фактический объем арматуры определяет так называемая эпюра материалов. При раскрытии трещин, эпюра материалов может трансформироваться вместе с этой зоной, не превышая местных максимумов. Конструирование арматуры выполняют в соответствии с общими указаниями. Результат и экономичность решения в большой мере будут зависеть от компетентности и квалификации конструктора. Специализированные компьютерные программы предлагают также и результаты конструирования - рабочие чертежи арматуры и спецификации материалов. Примеры конструирования (с использование компьютерной программы MONOMAH) - эпюры материалов, чертежи для размещения рабочих стержней и спецификации материалов для балки со свободной опорой и защемленной в концах балкой - даны на рисунках 1, 2 и 3.

Рис. 1. Опора материалов для свободной опертой балки по условию прочности (а) и по условию ширины раскрытия трещин (b), опора материалов для защемленной по краям балки (с) (примеры расчета).

Рис. 2. Арматура свободной опертой балки (пример).

Спецификация балки Sm1

№	Название	Кол-во	Масса единицы, кг	Примечания
Детали
1	Диаметр 14 AMI L=6470	2	7,8
2	Диаметр 10 AMI L=6470	2	4,0
3	Диаметр 14 AMI L=6170	1	7,5
4	Диаметр 6 Al L=640	64	0,1
	Материалы
	Бетон B25			0,2 куб. м

Рис. 3. Арматура защемленной по кроям балки (пример).

Спецификация балки Sm1

№	Название	Кол-во	Масса единицы, кг	Примечания
Детали
1	Диаметр 14 AIM L=6900	2	8,3
2	Диаметр 10 AIM L=6900	2	4,3
3	Диаметр 10 AIM L=300	1	0,2
4	Диаметр 10 AIM L=760	1	0,5
5	Диаметр 10 AIM L=290	1	0,2
6	Диаметр 10 AIM L=690	1	0,4
7	Диаметр 6 Al L=640	64	0,1
	Материалы
	Бетон B25			0,2 куб. м

Нередко в несъемной опалубке перекрытий необходимо создать отверстия шире 47 см (расстояние между внутренними краями ребер). В этом случае приходится конструировать промежуточные соединения - ребра в поперечном направлении, чтобы было возможным опереть концы имеющих разрыв балок и перенести нагрузку на непрерывные балки, расположенные рядом. Так как на этих расположенных рядом балках нагрузка увеличивается, необходимо проверить их несущую способность, и в случае необходимости предусмотреть дополнительную арматуру. Необходимая арматура промежуточных соединений определяется расчетным путем.

Пример 1. Для устройства лестницы в перекрытии квартиры предусмотрено отверстие, пересекающее три балки перекрытия, то есть необходимо создать отверстие шириной приблизительно 2,2 м (между внутренними краями ребер). При выполнении расчета получим:

a) необходимую арматуру для промежуточного соединения, которое опирается на концы трех прерывистых балок (дополнительная нагрузка может быть также создана лестничной конструкцией);

b) необходимую дополнительную арматуру для балок, опирающихся на промежуточные соединения. Принимая, что балки свободно опираются, пролет составляет 6 м, класс бетона В25, полезная нагрузка 2 кПа, рабочая высота поперечного сечения балок 16 см, масса одного метра длины Т-образной балки 140 кг, а промежуточное соединение посередине пролета, получены следующие результаты:

- нормативная нагрузка, которую должно принять промежуточное соединение из трех балок, равно в точке 3,9 кН. Создавая промежуточное соединение с таким же поперечным сечением, как у балки (130x200 мм), расчетным путем определяется требуемая площадь поперечного сечения стержней A_s,cal = 1,12 кв. см. В этом случае для армирования промежуточного соединения необходимы только 2 стержня диаметром 10 A-III, A_s = 1,57 кв. см (см. таблицу 1). Учитывая, что промежуточное соединение может быть дополнительно нагружено также и лестничной конструкцией, целесообразнее использовать 2 стержня диаметром 12 A-III, A_s = 2,26 кв. см. Концы нижних (рабочих) стержней необходимо загнуть (на 15-20 см), чтобы обеспечить анкеровку в несущей балке;

- дополнительная нормативная нагрузка, которую должны принять несущие балки от промежуточного соединения, равна 5,85 кН. Суммируя эту дополнительную нагрузку с основной нагрузкой (от нормативной полезной нагрузки 1,2 кН/м и собственного веса), рассчитывается необходимая площадь арматуры A_s = 4,6 кв. см. Так как первоначально (без промежуточного соединения) в балке необходимо только 3,44 кв. см, обе несущие балки необходимо армировать дополнительно, например, предусматривая 2 стержня диаметром 16 A-III по всей длине балки, а в средней части пролета (в зоне опоры промежуточного соединения) размещая еще один стержень диаметром 12 A-III длиной 2,5-3 м, то есть в сумме A_s = 5,15 кв. см.

Примечания: 1. В случае небольших отверстий (до 47 см шириной), если ребро непрерывное, несущую способность перекрытия проверять не надо. 2. Если для создания отверстия необходимо перерезать оцинкованные тонкостенные U-профили, обязательно необходимо установить дополнительные опоры для поддержки несъемной опалубки. 3. Ребристое перекрытие, включая промежуточные соединения, необходимо бетонировать одновременно (соблюдать указанные в проекте позиции рабочих швов).

Название узла	Отверстие в ребристом железобетонном перекрытии (пример)	Система несъемной опалубки PLASTBAU (ПЛАСТБАУ)
Лист №	2-1
Внимание: указаны только принципиальные (рекомендуемые) решения. Чертежи узлов могут использоваться для конструирования только с разрешения сертифицированного строительного инженера.

Таблица 1. Сортамент стальных стержней (сокращенный)

Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения (кв. см), если число стержней (шт).									Масса, кг/м	Допустимые диаметры стержней
	1	2	3	4	5	6	7	8	9		A-III	Bp-I
4	0,126	0,25	0,38	0,50	0,63	0,75	0,88	1,01	1,13	0,099	-	+
5	0,196	0,39	0,59	0,79	0,98	1,18	1,37	1,57	1,77	0,154	-	+
6	0,283	0,57	0,85	1,13	1,41	1,70	1,98	2,26	2,54	0,222	+	+
8	0,503	1,01	1,51	2,01	2,51	3,02	3,52	4,02	4,52	0,395	+	-
10	0,785	1,57	2,36	3,14	3,93	4,71	5,50	6,28	7,07	0,617	+	-
12	1,131	2,26	3,39	4,52	5,65	6,79	7,92	9,05	10,18	0,888	+	-
14	1,539	3,08	4,62	6,16	7,70	9,24	10,78	12,32	13,85	1,208	+	-
16	2,011	4,02	6,03	8,04	10,05	12,06	14,07	16,08	18,10	1,578	+	-
18	2,545	5,09	7,63	10,18	12,72	15,27	17,81	20,36	22,90	1,998	+	-
20	3,142	6,28	9,42	12,57	15,71	18,85	21,99	25,13	28,27	2,466	+	-
22	3,801	7,60	11,40	15,21	19,01	22,81	26,61	30,41	34,21	2,984	+	-
25	4,909	9,82	14,73	19,63	24,54	29,45	34,36	39,27	44,18	3,853	+	-

Рекомендуем вам ознакомиться:

- Прайс-лист на элементы несъемной опалубки "PLASTBAU" (ПЛАСТБАУ).
- Стоимость строительства монолитного дома из элементов несъемной опалубки
- Фотогалерея строительства монолитных домов по технологии "PLASTBAU" (ПЛАСТБАУ)
- Проекты домов с несъемной опалубкой или ознакомиться со всеми предложениями в каталоге проектов домов


Все статьи о строительстве домов из несъемной опалубки PLASTBAU (ПЛАСТБАУ) >>