Система несъемной опалубки PLASTBAU (ПЛАСТБАУ). Глава 2: Прочность элементов несъемной опалубки. Статья 4: Расчет и конструирование железобетонных стен

Расчет несъемной опалубки стен зданий можно выполнить двумя путями:

1) Конструируют здание объемно в трех измерениях, определяют нагрузки на перекрытиях и стенах, методом конечных элементов выполняют статический расчет всего здания, и на его основе определяют арматуру для элементов здания, в том числе и арматуру для стен. Этот путь выбирают пользователи специализированных компьютерных программ;

2) Выделяют в пространственной схеме здания условно плоский элемент - раму (шириной, например, 1,2 или 1,8 м), включающую перекрытия в их рабочем направлении, а также стены. Плоские рамы выделяют в так называемых самых невыгодных сечениях, обычно, по крайней мере, в трех. После определения внутренних сил в элементах рамы (с помощью справочников по строительной механике) определяют арматуру; метод, конечно, дает приближенные результаты, зато позволяет обойтись без специализированных компьютерных программ.

В соответствии с доминирующими нагрузками, в несъемной опалубке стен конструктивно предусмотрена (вмонтирована в конструкции несъемной опалубки) только вертикальная рабочая арматура. Однако, как и любые другие плитные элементы, стены должны быть армированы и горизонтальной арматурой.

4.1. Вертикальная арматура стен

В малоэтажных зданиях условно (как в рамных конструкциях) можно выделить два характерных соединения перекрытия и стен (рис. 1):
- соединение кровельного перекрытия и стены (карнизный узел);
- соединение межэтажного перекрытия и стены.

Схематически изображая здание в поперечном сечении, можно четче понять деформированное состояние элементов рамы (ригелей, стоек) (рис. 2), распределение доминирующих внутренних сил (изгибающих моментов), а также цели и задачи армирования стен. На напряженное состояние стен существенное влияние оказывают также вертикальные нагрузки от перекрытий и боковое давление ветра. Необходимо учесть и наиболее невыгодное распределение нагрузок (симметричное, несимметричное), конструктивные эксцентриситеты в стенах и прочие факторы в каждом конфетном случае. Обычно в малоэтажных зданиях из несъемной опалубки для восприятия упомянутых дополнительных нагрузок достаточно конструктивной арматуры стен, поэтому основное внимание уделяется необходимости дополнительного армирования для восприятия в стене изгибающих моментов вызванных перекрытием и для обеспечения жесткости узлов.

Как видно на рисунке 1, в карнизном узле в стене действует изгибающий момент по величине такой же как и в опорном узле перекрытия, следовательно, в стене должна быть эквивалентная вертикальная арматура. Подобным образом необходимо рассматривать ситуацию и с узлом межэтажного перекрытия. Если принять, что в этом узле изгибающий момент от перекрытия переносится только на стену нижнего (верхнего) этажа, в нем необходимо предусмотреть эквивалентную арматуру. Под понятием "эквивалентная" подразумевается арматура, которая обеспечивает перекрытию и стене одинаковое противодействие моменту.

Рис. 1. Вызванные перекрытиями изгибающие моменты в стенах: а - нагрузка на перекрытие симметричная; b - несимметричная нагрузка (влиянием ненагруженной части рамы пренебрегаем).

Рис. 2. Деформированная схема рамы.

Если изгибающий момент от перекрытия прикладывается на стену сосредоточенно, то есть только в зоне ребер перекрытия, то здесь также размещают необходимые для обеспечения жесткости узла дополнительные стержни (см. Глава 2. Статья 6.). Если дополнительную арматуру в стене размещают равномерно с определенным шагом, соединение с ребристым перекрытием больше не может рассматриваться как жесткое, поэтому и рабочую арматуру балок правильнее выбирать по схеме свободно опертой балки.

Пример 2. Определить количество необходимой арматуры для межэтажного перекрытия и стен двухэтажного здания из несъемной опалубки, если площадь этажа 10,8x10,8 м. Примем, что в средней части здания находится несущая стена, следовательно, ребристое перекрытие можно создать в виде двухпролетной конструкции. Так как ребристое перекрытие работает в одном направлении - параллельно осям ребер, расчет можно упростить, рассматривая только фрагмент схемы здания, то есть плоскую раму. Если расчетным путем получено количество арматуры в одной балке Т-профиля (ригеле рамы) и в стеновых элементах соответствующей ширины (стойках рамы), остается полученный результат умножить на число элементов; для данного случая 10,8/0,6=18 шт.

Для перекрытия с расчетным пролетом 5,5 м и полезной нормативной нагрузкой 3 кПа можно принять опалубку (см. рис. 2, Глава 2. Статья 2.) с параметром Н=16 см и создать железобетонное перекрытие с высотой поперечного сечения 20 см (ребро + плита = 16+4 см). Прикладывая распределенную нагрузку (полезную, от собственного веса), получаем расчетную схему и результаты расчета (рис. 3) - изгибающие моменты и теоретически необходимую арматуру. Компьютерная программа MONOMAH предлагает также и рабочие чертежи армирования (рис. 4).

Здесь необходимо отметить, что армирование можно выполнять различными методами и средствами, поэтому конечный вариант определяет конструктор, который также несет ответственность за надежность и экономичность решения. Если используются таблицы для однопролетных балок, необходимая в опорном узле арматура (верхняя) имеет площадь 1,5 кв. см, а посередине пролета (нижняя) - 2,73 кв. см. Как видно, в варианте двухпролетной балки результат немного отличается - в опорном угле необходима арматура 1,68 кв. см, а в пролете 2,84 кв. см. В обоих случаях в опорном узле необходимо уложить по крайней мере 2 стержня диаметром 12 A-III (см. Таблицу 1 "Сортамент стальных стержней (сокращенный)", Глава 2. Статья 3., A_s=2,26 кв. см) или 3 стержня диаметром 10 A-III. В пролете необходимы по крайней мере 2 стержня диаметром 14 A-III (A_s=3,08 кв. см). На рабочих чертежах (см. рис. 1) показана реализация подобного армирования.

Дополнительные стержни, обеспечивающие жесткое соединение межэтажного перекрытия со стеной, необходимо заанкерить в стене нижнего этажа. Если при больших пролетах и нагрузках имеются трудности с размещением в стене эквивалентного армирования, анкеровку выполняют и в стене нижнего этажа, и в стене верхнего этажа. Принимая толщину стены 15 см, рабочую высоту поперечного сечения 12 см, в стене под перекрытием, где изгибающий момент такой же, как в опорном узле перекрытия, то есть М_mах=10,99 кН-м, необходимая вертикальная арматура имеет площадь 3,41 кв. см (определяется расчетным путем) - таким образом, можно принять 4 стержня диаметром 12 A-III (A_s = 4,52 кв. см).

Практически эти дополнительные стержни размещают и закрепляют в каркасе стены (внешнем крае) до бетонирования стены, исходя из планировки перекрытия, то есть напротив ребер перекрытия. После набора прочности бетона и монтажа каркаса пояса выпуски этих стержней отгибают на нужное расстояние, связывая с арматурой балок перекрытия. Такую же технологию можно использовать и для соединения кровельного перекрытия со стеной (карнизного узла). Примеры конструирования узлов будут даны в статье 6 главы 2. Длину дополнительных стержней в стене выбирают в соответствии с распределением изгибающих моментов, то есть по крайней мере Н/3 (Н - высота стены), а в балке перекрытия - в соответствии с длиной анкеровки (см. Таблицу 1 "Длина анкеровки рабочих стержней", Глава 2, Статья 2.).

Рис. 3. Пример расчета двух пролетной балки: а - схема расчета и эпюра изгибающих моментов; b -теоретически необходимая арматура.

В случае несимметричного распределения нагрузок во внутренней несущей железобетонной стене также возникают большие изгибающие моменты (рис. 1, b). Таким образом, все сказанное о соединении дополнительной арматуры перекрытия с наружными стенами относится и к несущим внутренним стенам.

Результаты расчета количества арматуры для рассмотренного межэтажного перекрытия показаны в таблице 1. В этой спецификации не учтен дополнительный расход арматуры на стыковку арматуры внахлест, для пространственного закрепления каркаса, фиксаторов и пр.

Рис. 4. Арматура двухпролетной балки (пример).

Спецификация балки Sm1

№	Название	Кол-во	Масса единицы, кг	Примечания
Детали
1	Диаметр14 AIII I=5740	2	6,9
2	Диаметр 10 AIII I=5740	2	3,5
3	Диаметр 14 AIII I=5740	2	6,9
4	Диаметр 10 AIII I=5740	2	3,5
5	Диаметр 10 AIII I=80	1	0,0
6	Диаметр 10 AIII I=500	1	0,3
7	Диаметр 10 AIII I=150	1	0,1
8	Диаметр 10 AIII I=500	1	0,3
9	Диаметр 14 AI I=1140	2	1,4
10	Диаметр 6 AI I=600	109	0,1
11	Диаметр 6 AI I=600	0,1	0,1
	Материалы
	Бетон B25			0,3 куб. м

Таблица 1. Общие сведения по арматуре (к примеру)

Название	Описание арматуры	Масса, кг
Балки перекрытия, 18 шт.	Рабочие и конструктивные стержни, отверстия.	77x18=1386
Плита перекрытия	Диаметр 6 A-III, шаг 200.	261
Несущие стены	Дополнительные стержни диаметром12 A-III, в трех стенах, L=1,4 м, 4x18 шт.	268
Ненесущие стены	Дополнительные стержни диаметром 6 A-III, в двух стенах, шаг 300, L=0,5 м.	8
Стена на уровне межэтажного перекрытия	Дополнительные стержни диаметром 8 A-III, в пяти стенах, шаг 400, L=0,9 м.	96
Итого:		2020

Эффективность рамных конструкций, как известно, в большой степени определяет жесткое соединение элементов в узлах. По этой причине и опору стены на фундаменте целесообразно создавать жесткой, то есть выпуски стержней из конструкции фундамента должны давать эквиваленты арматуры стены - с равноценным сопротивлением моменту.

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) >>